大學計算機網(wǎng)絡基礎課程大綱一、課程基本信息*課程名稱：計算機網(wǎng)絡基礎*課程代碼：[此處可填寫課程代碼]*適用對象：高等院校本科相關(guān)專業(yè)學生（如計算機科學與技術(shù)、軟件工程、信息技術(shù)、電子信息工程等）*學分數(shù)：[X]學分*學時數(shù)：[Y]學時（其中理論[Y1]學時，實驗/實踐[Y2]學時）*先修課程：計算機導論、程序設計基礎、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法（或相關(guān)數(shù)學基礎課程）二、課程目標本課程旨在幫助學生全面理解計算機網(wǎng)絡的基本概念、核心原理、關(guān)鍵技術(shù)及主流應用。通過理論學習與實踐操作相結(jié)合的方式，使學生能夠：1.知識目標：*掌握計算機網(wǎng)絡的定義、分類、拓撲結(jié)構(gòu)及主要性能指標。*深刻理解網(wǎng)絡協(xié)議的基本概念、OSI參考模型與TCP/IP協(xié)議棧的層次結(jié)構(gòu)及各層功能。*熟悉物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、運輸層和應用層的核心協(xié)議與關(guān)鍵技術(shù)，包括編碼調(diào)制、差錯控制、流量控制、路由算法、擁塞控制、連接管理、常用應用層協(xié)議等。*了解網(wǎng)絡安全的基本概念、常見威脅與防護技術(shù)。*初步了解當前網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展趨勢，如云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等對網(wǎng)絡提出的新需求與新挑戰(zhàn)。2.能力目標：*能夠運用網(wǎng)絡分層思想分析和解釋網(wǎng)絡通信過程中的基本現(xiàn)象與問題。*具備初步設計和分析簡單網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)與協(xié)議交互過程的能力。*掌握常用網(wǎng)絡命令和工具的基本使用方法，能夠進行簡單的網(wǎng)絡故障診斷與排查。*培養(yǎng)分析問題、解決問題以及自主學習網(wǎng)絡新知識、新技術(shù)的能力。*樹立網(wǎng)絡安全意識，了解規(guī)范使用網(wǎng)絡的重要性。三、課程主要內(nèi)容與基本要求模塊一：計算機網(wǎng)絡概述與基礎理論(建議學時：約占總學時15%)1.計算機網(wǎng)絡的基本概念*網(wǎng)絡的定義、功能、組成與分類（LAN,WAN,MAN等）。*網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)（總線型、星型、環(huán)型、樹型、網(wǎng)狀等）及其特點。*計算機網(wǎng)絡的主要性能指標（帶寬、吞吐量、時延、時延帶寬積、丟包率等）。*基本要求：理解網(wǎng)絡的本質(zhì)，能夠區(qū)分不同類型網(wǎng)絡，了解衡量網(wǎng)絡性能的基本參數(shù)。2.網(wǎng)絡協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)*協(xié)議的定義與三要素（語法、語義、同步）。*OSI七層參考模型：各層的主要功能、數(shù)據(jù)單元。*TCP/IP四層（或五層）模型：各層的主要功能、數(shù)據(jù)單元，其與OSI模型的對應關(guān)系與主要區(qū)別。*封裝與解封裝的概念與過程。*基本要求：深刻理解協(xié)議分層思想的重要性，熟記OSI和TCP/IP模型的層次劃分及各層核心功能，能夠描述數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的傳輸過程。模塊二：物理層與數(shù)據(jù)鏈路層(建議學時：約占總學時15%)1.物理層*物理層的基本概念與功能。*數(shù)據(jù)通信的基本概念：信號、信道、編碼與調(diào)制技術(shù)（數(shù)字編碼、模擬編碼）。*傳輸介質(zhì)：導向傳輸介質(zhì)（雙絞線、同軸電纜、光纖）與非導向傳輸介質(zhì)（無線電波、微波、紅外線等）的特點與應用。*信道復用技術(shù)：時分復用、頻分復用、波分復用、碼分復用的基本原理。*基本要求：了解物理層的主要任務，理解數(shù)據(jù)通信的基本原理，熟悉常用傳輸介質(zhì)的特性，了解復用技術(shù)的作用。2.數(shù)據(jù)鏈路層*數(shù)據(jù)鏈路層的基本功能：幀同步、差錯控制、流量控制、鏈路管理。*差錯控制：檢錯碼（如CRC）與糾錯碼的基本概念。*流量控制與可靠傳輸機制：停止-等待協(xié)議、后退N幀協(xié)議、選擇重傳協(xié)議的基本原理。*介質(zhì)訪問控制（MAC）：ALOHA協(xié)議、CSMA/CD協(xié)議（以太網(wǎng)的核心）、CSMA/CA協(xié)議的基本思想。*局域網(wǎng)技術(shù)簡介：以太網(wǎng)幀格式、MAC地址、交換機的工作原理。*廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議簡介：PPP協(xié)議。*基本要求：掌握數(shù)據(jù)鏈路層的核心功能，理解差錯控制和流量控制的必要性及實現(xiàn)機制，掌握CSMA/CD的工作過程，了解以太網(wǎng)的基本工作原理和PPP協(xié)議的作用。模塊三：網(wǎng)絡層(建議學時：約占總學時25%)1.網(wǎng)絡層的基本概念與功能*網(wǎng)絡層的主要任務：路由選擇與分組轉(zhuǎn)發(fā)、異構(gòu)網(wǎng)絡互聯(lián)、擁塞控制。*網(wǎng)絡層服務：面向連接與無連接服務。2.IP協(xié)議*IPv4地址：分類地址、子網(wǎng)劃分與子網(wǎng)掩碼、CIDR（無分類域間路由）。*IP數(shù)據(jù)報的格式與轉(zhuǎn)發(fā)過程。*ICMP協(xié)議：作用、常用報文類型（如ping、traceroute的原理）。*ARP協(xié)議與RARP協(xié)議的作用與工作過程。*IPv6協(xié)議簡介：主要特點、地址表示法、與IPv4的過渡技術(shù)。3.路由算法與路由協(xié)議*路由算法分類：靜態(tài)路由與動態(tài)路由。*常用動態(tài)路由算法原理：距離向量路由算法（RIP協(xié)議基本思想）、鏈路狀態(tài)路由算法（OSPF協(xié)議基本思想）。*自治系統(tǒng)（AS）的概念，域內(nèi)路由與域間路由（BGP協(xié)議簡介）。4.擁塞控制*擁塞的概念、原因與代價。*擁塞控制的基本策略與典型算法思想。5.網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換（NAT）*NAT的基本原理、作用與應用場景。*基本要求：深入理解IP地址的構(gòu)成與子網(wǎng)劃分，掌握IP數(shù)據(jù)報的轉(zhuǎn)發(fā)機制，熟悉ICMP和ARP協(xié)議的功能，理解路由算法的基本原理和常用路由協(xié)議的特點，了解IPv6的改進和NAT的作用。模塊四：運輸層(建議學時：約占總學時20%)1.運輸層概述*運輸層的功能：為應用進程提供端到端的邏輯通信、復用與分用、差錯控制、流量控制、擁塞控制。*端口的概念與作用：熟知端口、注冊端口、動態(tài)端口。2.用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）*UDP協(xié)議的特點、報文格式、適用場景。3.傳輸控制協(xié)議（TCP）*TCP協(xié)議的特點：面向連接、可靠傳輸、面向字節(jié)流、全雙工通信。*TCP連接管理：三次握手建立連接、四次揮手釋放連接的過程與原因。*TCP可靠傳輸機制：序號、確認、重傳（超時重傳、快速重傳）、流量控制（滑動窗口機制）。*TCP擁塞控制：慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復算法的基本原理。*TCP報文段格式。*基本要求：理解運輸層的核心作用，掌握TCP和UDP的主要區(qū)別及適用場景，深刻理解TCP的連接管理、可靠傳輸、流量控制和擁塞控制機制，熟悉端口的概念。模塊五：應用層(建議學時：約占總學時15%)1.應用層協(xié)議概述*應用層協(xié)議的工作原理：基于客戶/服務器（C/S）模型、對等（P2P）模型。*域名系統(tǒng)（DNS）：域名結(jié)構(gòu)、域名解析過程、DNS服務器類型。*文件傳輸協(xié)議（FTP）：工作原理、控制連接與數(shù)據(jù)連接。*電子郵件協(xié)議：SMTP、POP3、IMAP的基本功能。*其他常見應用層協(xié)議簡介（如Telnet,SSH）。模塊六：網(wǎng)絡安全初步與網(wǎng)絡新技術(shù)簡介(建議學時：約占總學時10%)1.網(wǎng)絡安全初步*網(wǎng)絡安全的基本屬性：機密性、完整性、可用性。*常見網(wǎng)絡攻擊類型：被動攻擊（如竊聽）、主動攻擊（如篡改、偽造、拒絕服務）。*基本防護技術(shù)：防火墻技術(shù)簡介、入侵檢測系統(tǒng)簡介、數(shù)據(jù)加密的基本概念（對稱加密與非對稱加密）、數(shù)字簽名的基本原理。2.網(wǎng)絡新技術(shù)簡介*云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等對網(wǎng)絡技術(shù)的影響與挑戰(zhàn)（選講）。*基本要求：了解網(wǎng)絡安全的重要性及常見威脅，掌握基本的網(wǎng)絡安全防護意識和技術(shù)概念，對當前網(wǎng)絡新技術(shù)的發(fā)展趨勢有初步了解。四、教學方式與手段1.課堂講授：以多媒體課件為主，結(jié)合板書、案例分析、課堂提問與討論，講解核心概念、原理和技術(shù)。2.實驗教學：開設配套實驗課，如：網(wǎng)絡命令使用（ping,ipconfig/ifconfig,tracert,netstat等）、Wireshark協(xié)議分析、簡單局域網(wǎng)組建、IP配置與子網(wǎng)劃分實踐、Web服務器搭建與訪問等，加深對理論知識的理解和應用能力的培養(yǎng)。3.課后作業(yè)與閱讀：布置適量的思考題、練習題和拓展閱讀材料，鞏固所學知識，培養(yǎng)自主學習能力。4.課程項目（可選）：鼓勵學生完成小型課程項目，如設計小型網(wǎng)絡拓撲、分析特定協(xié)議的工作過程等，提升綜合應用能力。五、課程考核方式與標準*考核方式：采用平時成績與期末考試相結(jié)合的方式。*平時成績（XX%）：包括課堂出勤、課堂參與、作業(yè)完成情況、實驗報告、小組討論或課程項目等。*期末考試（XX%）：一般采用閉卷筆試形式，主要考察學生對課程核心知識的掌握程度和綜合運用能力。題型可包括選擇題、填空題、簡答題、分析題、計算題等。*成績評定標準：*優(yōu)秀（90分及以上）：全面、系統(tǒng)掌握課程內(nèi)容，能靈活運用知識解決復雜問題。*良好（80-89分）：較好掌握課程內(nèi)容，能運用知識解決一般問題。*中等（70-79分）：基本掌握課程主要內(nèi)容，具備初步應用能力。*及格（60-69分）：掌握課程基本概念和核心知識點，能完成簡單應用。*不及格（60分以下）：未達到課程基本要求。六、推薦教材與參考資料*推薦教材：*[美]特南鮑姆(AndrewS.Tanenbaum)等著，嚴偉等譯.《計算機網(wǎng)絡（第X版）》.清華大學出版社.（或其他經(jīng)典計算機網(wǎng)絡教材）*謝希仁編著.《計算機網(wǎng)絡（第X版）》.電子工業(yè)出版社.*參考資料：*RFC文檔（相關(guān)協(xié)議的官方定義）。*計算機網(wǎng)絡領域的專業(yè)期刊和會議論文。*國內(nèi)外優(yōu)秀大學的相關(guān)課程公開課件和視頻。*相關(guān)技術(shù)博客和專業(yè)網(wǎng)站。七、課程說明與建議*本課程是計算機