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1、计算机网络课程暑假研修教程,国防科学技术大学计算机学院姚丹霖,计算机网络课程知识体系计算机网络课程实验体系计算机网络课程重点难点剖析,课程研修内容,第一部分计算机网络课程知识体系,4,内容简要,网络类课程体系计算机网络课程的历史沿革计算机网络课程的知识体系计算机网络的最新技术,网络类课程体系,6,网络类课程体系的五个板块,计算机网络系统基础：计算机网络，48Internet技术与应用，56网络工程：网络工程，38网络工程课程设计，16*5网络安全：计算机网络安全，32网络攻防课程设计，16*5网络应用：网络程序课程设计，16*5信息系统集成，32,网络通信技术：通信原理，48通信工程，32接入
2、网技术，32移动通信技术，32数据链技术，32,7,接入网技术,课程依赖关系,通信原理,Internet技术与应用,网络工程,计算机网络,计算机网络安全,网络程序课程设计,网络工程课程设计,网络攻防课程设计,信息系统集成,通信工程,8,通信原理知识体系概要,绪论：通信的基本概念，通信系统组成及主要性能指标，信道与信道容量通信中的信号分析：信号分析基础，随机过程，噪声分析模拟调制系统： 线性和非线性调制及其性能分析数字基带传输系统： 数字基带信号的常用码型，功率谱密度，眼图，码间串扰，部分响应系统数字频带传输系统：2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK、多进制数字调制、QAM、MSK模拟信号的
3、数字传输： 抽样定理，脉冲振幅调制，脉冲编码调制，增量调制，改进型增量调制同步原理：载波同步，位同步，帧同步差错控制编码：线性分组码，循环码，BCH码，交错码，卷积码，Turbo码等现代通信系统简介：SDH微波通信系统，VSAT卫星通信系统，GSM和CDMA通信系统简介,9,接入网技术知识体系概要,接入网概述：接入网的基本概念，接入网分类，接入业务铜线接入技术：HDSL，HDSL2，ADSL，VDSL电缆调制解调技术：Cable Modem工作原理、系统结构、应用光纤接入技术：PON，APON，EPON，AON无线接入技术：无线接入基本技术，3.5GHz固定无线接入，无线ATM接入，LMDS，
4、Bluetooth，红外无线，GPRS，卫星接入网接入网接口及其协议：V5接口及其协议，VB5接口及其协议接入网管理技术：TMN,10,计算机网络知识体系概要,引言：计算机网络的历史与发展、基本概念、网络功能与分类以及网络体系结构和ISO/OSI参考模型数据通信基础知识：信号与通信、模拟通信与数字通信、数据通信基础理论、传输介质、多路复用技术、数据交换技术、调制解调技术以及物理层接口等底层物理网络：PSTN、X.25、DDN、FR、ATM、以太网和IEEE802.3、快速以太网、千兆位以太网、令牌环网和IEEE802.5、FDDI、网桥、局域网交换机网络互联与TCP/IP：TCP/IP参考模型
5、，IP、ARP、ICMP协议，IP路由，TCP、UDP网络应用：Client/Server模型、Socket API、DNS、Telnet、FTP、NFS、E-mail、WWW等网络应用和应用层协议基础网络管理和网络安全:网络管理和网络安全的基本概念、原理和方法网络技术的未来发展:IPv6、NGN等,11,Internet技术与应用知识体系概要,绪论：Internet的历史与发展、网络结构、体系结构、协议分层以及TCP/IP参考模型、Internet标准化等网络接口层：协议报文在以太网、802.3、令牌环网络、PPP、无线局域网以及各种分组交换网的物理数据帧中的封装机制网络互联协议：IP地址、
6、子网与超网、子网掩码、内网与外网、IP地址解析、IP分组格式、IP分组转发、ARP协议、RARP协议、ICMP协议、BOOTP协议、DHCP协议、NAT机制、CIDR等传输层协议：TCP/IP的可靠性思想、端口与端口寻址，UDP报文格式及协议，TCP报文格式、确认与超时重传、选择性确认、流量控制、拥塞控制、TCP连接管理Internet路由协议：路由器、距离-向量算法和RIP协议、链路-状态算法和OSPF协议、边界网关协议BGP等IP组播：组播的概念、IGMP协议、组播转发的概念和组播转发树、PIM-DM、PIM-SM等移动无线IP：移动IP与无线IP的概念、移动IP的基本原理、移动检测、注册
7、过程、隧道技术、WiFi和WiMAX等IPv6：IPv6的设计需求，IPv6地址、无态地址自动配置、报文格式、寻址方式、IPv6安全支持、ICMPv6，IPv6和IPv4的兼容性Internet应用：DNS、FTP、TFTP、 MIME、 SMTP、POP3、IMAP4、HTTP、 WWW、动态网页技术等,12,网络工程知识体系概要,概述：网络工程过程模型、信息系统集成原则、网络工程需求分析计算机网络基本组件：集线器、交换机与VLAN、路由器、防火墙、VPN的工作原理、安装、配置等网络工程规划与设计：网络工程规划与设计原则、任务，组网方案设计、设备与系统选型网络应用服务的建立：网络操作系统的安
8、装、配置与使用，WWW服务、Email服务、DNS服务、DHCP服务、PROXY代理服务、TELNET服务、FTP服务的建立、配置与维护等网络管理：网络管理概念与模型、网络管理功能、网络管理协议、常用网管平台与工具、网络维护等网络安全：网络安全概述、网络安全机制、数据备份与容错技术、常见防火墙系统网络综合布线系统与机房环境：工作区子系统、水平子系统、干线子系统、设备间子系统、管理子系统、机房环境网络工程组织与实施：网络工程的组织、网络工程的实施、网络系统的测试和验收,计算机网络课程的历史沿革,14,分布式系统,20世纪70年代后期至80年代初：清华大学、南京大学、上海交通大学等高校开始为研究生
9、开设分布式系统、分布式系统与网络等课程多处理机系统结构分布式操作系统分布式程序设计语言分布式文件系统分布式数据库系统,15,分布式系统中的核心问题,分布式系统的核心问题：无集中控制负载分配、同步、互斥、死锁等多处理机结构并发性、一致性、容错性等其他命名、缓存、复制等解决核心问题的基础：通信：处理机通信、进程通信早期分布式系统的特点：高内聚、紧耦合,16,计算机网络,20世纪80年代：清华大学、国防科技大学、南京大学等开始为研究生开设计算机网络，选用的教材主要是国际著名学者Andrew S. Tanenbaum编著的权威计算机网络教材Computer Networks。在80年代中后期，国内各重
10、点高等院校逐步为本科生开设计算机网络课程：专业选修课专业必修课专业主干课专业基础课,17,计算机网络课程知识体系的发展变化,20世纪80年代初期以前：局域网技术：以太网、令牌环网广域网技术：PSTN、HDLC、X.25、帧中继20世纪80年代中后期：分层体系结构： ISO/OSI、TCP/IPNovell Netware网络操作系统Unix BSD SocketInternet的形成20世纪90年代以后：Internet的飞速发展ATM网络的兴起与衰退Internet网络应用C/S应用模式P2P应用模式IPv4IPv6有线网络无线网络移动无线网络,计算机网络课程的知识体系,19,计算机网络课程
11、知识体系总体概要,包括以下模块：计算机网络概述计算机网络的体系结构通信技术基础物理层数据链路层网络层传输层应用层网络管理基础网络安全基础计算机网络的未来,模块一计算机网络概述,21,内容及要求,内容：计算机网络发展历史计算机网络的概念计算机网络的功能计算机网络的分类目的和要求：了解本课程的主要内容和总体要求，了解计算机网络的发展历史，明确计算机网络的功能，掌握计算机网络的概念和类型。,22,计算机网络发展历史,历经四代：第一代：以主机为中心的远程终端联机系统第二代：以通信子网为中心的计算机网络第三代：开放式标准化网络SNA、DNA、ISO/OSI、TCP/IP第四代：新型网络结构NGN、NGI
12、、IPv6里程碑：1969：ARPAnet1974：TCP/IP参考模型1983：ISO/OSI参考模型1985：NSFnet1986：IAB1996：Internet21999：IPv6论坛,23,计算机网络的概念,无严格的定义，基本概念是：计算机网络就是将地理位置不同并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。特点：独立自治、相互连接的计算机集合独立自治：排除远程终端系统：终端不能独立工作排除主/从式系统：主机带打印机、扫描仪相互连接：物理连接：有线/无线，光/电
13、/微波逻辑连接：用户之间，软件之间，协议之间计算机集合：排除传统的无线电台之间的连接,24,计算机网络的功能,四大功能：数据通信(data communication)文件传输、Email、视频会议、信息发布资源共享(resource sharing)突破“地理上的束缚”，共享软件、硬件和信息提高可靠性(high reliability)依靠可替代的资源，提供连续的高可靠服务网络计算(Network computing)实现交互、协同工作和并行处理,25,计算机网络的分类,网络分类标准：按数据传输率分类按传输介质分类按数据传输方式分类按拓扑结构分类按网络规模分类按网络用途分类,模块二计算机网络
14、的体系结构,27,内容及要求,内容：计算机网络体系结构ISO/OSI参考模型TCP/IP参考模型计算机网络的组成目的与要求理解计算机网络体系结构分层的思想，理解和掌握网络分层结构中的重要概念，熟悉ISO/OSI参考模型和TCP/IP参考模型以及参考模型每层的主要功能，了解和掌握计算机网络的组成。,28,计算机网络体系结构,分层结构基本概念：分层、协议、接口、服务、实体、网络体系结构分层：为何分层？如何分层？何谓相邻层？何谓对等层？日常生活中分层的实例协议、接口及服务：协议要素：语法、语义、时序协议规范、协议实现，协议栈协议接口：服务接口、对等实体接口网络服务：服务访问点、服务原语，服务实现形式
15、服务类型：无连接服务、面向连接服务网络体系结构：分层模型+协议+接口,29,ISO/OSI参考模型,ISO/OSI参考模型：七层结构、各层的功能及工作过程寻址物理地址：数据链路层，跳到跳通信协议地址：网络层，端到端通信端口：传输层，网络进程通信控制差错控制：数据链路层、传输层流量控制：数据链路层、传输层拥塞控制：网络层可靠传输：传输网ISO/OSI参考模型评价分层设计、标准化、规范化过于复杂、实现困难、效率差,30,TCP/IP参考模型,TCP/IP参考模型：四层结构、各层的功能及工作过程寻址物理地址：网络接口层，跳到跳通信IP地址：网络互联层，端到端通信端口：传输层，网络进程通信控制差错控制：网络接口层、传输层流量控制：传输层拥塞控制：网络互联层、传输层可靠传输：传输层TCP/IP参考模型评价：对实用的TCP/IP协议栈的抽象，简单、高效只适合TCP/IP协议栈,31,计算机网络的组成,组网示意图：给出一个层次式组网示意图，包括：骨干网城域网局域网网络设备：端系统服务器、工作站/主机（Host）网络适配器/调制解调器传输系统传输介质（Media）中继器（Repeater）/光放大器（Optical amplifier）交换系统集线器（Hub）交换机（Switch）路由器（Router）,
