计算机网络技术教案-.pdf

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1、重庆民生职业技术学院教案 2014 2015 学年第一 学期系：机电工程系教研室(实验室)：计算机网络教研室课程名称：计算机网络技术授课班级：14 级计网主讲教师：范兴亮职称：讲师使用教材：计算机网络技术重庆民生职业技术学院教务处秘制教案首页课 程名 称计算机网络技术总计：90 学时课 程类 别核心课课程类型理论加实践理论授课：36 学时实践环节：54 学时任 课教 师范兴亮职称讲师授 课对 象专业班级：13计网共 1个班基本参考资料和教材谢希仁，计算机网络 5 版 电子工业出版社吴功宜，计算机网络 3 版 清华大学出版社（教材）计算机网络技术 中国广播电视出版社课程教学总体任务及目标学生完成

2、该门课程后，能够对网络体系结构有清楚的认识，为后继课程学习打下基础。本课程是一门必修的专业理论课，主要讲授计算机网络体系结构、计算机网络硬件、数字通信基础知识、局域网和广域网技术、TCP/IP协议族的重要协议、IP 地址的分类和子网掩码的作用、IP 地址的规划、计算机网络应用服务、接入网技术等。并且要求熟悉计算机网络体系结构、计算机网络硬件、数字通信基础知识以及计算机网络的分层结构的思想，掌握局域网和广域网技术、TCP/IP协议族的重要协议、计算机网络应用服务、接入网技术等知识。内容课时分配章内容（理论、实践）学时数1 计算机网络概述10 2 网络通信10 3 应用层功能及协议15 4 OSI

3、传输层5 5 网络层10 6 以太网10 7 数据链路层和局域网10 8 物理层5 9 网络管理与网络安全5 10 IPV6 网络/配置和测试网络5 注：课程类别：通识教育课、专业基础课、专业核心课、公共选修课、专业选修课、实践教学课课程类型：理论、实训、实习或者理论+实训（实习）计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 1 周 周 1 第 510 节课 次1 授课方式（请打）理论课讨论课实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：计算机网络技术的发展及组成和结构项目要求：项目目标知识目标：了解计算机网络技术的形成和历史，典型的计算机网络能力目标：掌握计算机网络的定义、计算机网

4、络的组成和结构项目重点：计算机网络的组成和结构项目难点：计算机网络的组成和结构教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小结）教学方法手段设计及时间安排?1.1 计算机网络的发展与形成?1.1.2 计算机网络发展的阶段?1.1.3 计算机网络的定义?1.1.4 计算机网络技术的特征?1.1.5 计算机网络在信息时代的作用?1.1.6 Internet的发展?1.1.7 计算机网络在中国的发展计算机网络概念多个自主工作计算机，通过通讯线路连接，用以实现数据通信和资源共享。终端分时系统，一台主机按时段分配给不同终端使用。多机系统，多台主机互联形成一个主机系统。例：游戏大型服务器

5、。分布式系统，一个系统或程序分布在网络上的多台计算机上。并行运行。例：瑞星杀毒软件。网络分类引入课程，以实例讲解引起学生兴趣。介绍网络历史、基本概念及其组成元素。1根据网络的覆盖范围分类（1）局域网（Local Area Network，LAN）局域网也称为局部网，是指在有限的地理范围内构成的规模相对较小的计算机网络。它具有很高的传输速率（120Mb/s），其覆盖范围一般不超过几十千米，通常将一座大楼或一个校园内分散的计算机连接起来构成局域网。它的特点是分布距离近（通常在10002000m范围内），传输速度高，连接费用低，数据传输可靠，误码率低。（2）城域网（Metropolitan,【met

6、r?p?lit?n】Area Network，MAN）城域网也称为市域网，城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络，其覆盖范围可达数百千米，传输速率从64Kb/s 到几 Gb/s，通常是将一个地区或一座城市内的局域网连接起来构成城域网。城域网一般具有以下几个特点：采用的传输介质相对复杂；数据传输速率次于局域网；数据传输距离相对局域网要长，信号容易受到干扰；组网比较复杂，成本较高。（3）广域网（Wide Area Network，WAN）。广域网也称为远程网，它的联网设备分布范围很广，一般从几十千米到几千千米。广域网是通过卫星、微波、无线电、电话线、光纤等传输介质连接的国家网络和国际网络，它

7、是全球计算机网络的主干网络。广域网一般具有以下几个特点：地理范围没有限制；传输介质复杂；由于长距离的传输，数据的传输速率较低，且容易出现错误，采用的技术比较复杂；是一个公共的网络，不属于任何一个机构或国家。2根据网络的交换方式分类（1）电路交换网（2）报文交换网（3）分组交换网3根据网络的传输介质分类（1）有线网（2）光纤网（3）无线网4根据网络的通信方式分类据网络的通信方式可分为广播式传输网络和点到点传输网络。（可增加页）作业（讨论或思考题，实验实训报告、实作实训练习等）：无课后小结：计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 2 周 周 1 第 510 节课 次2 授课方式（请打）理论课讨论课

8、实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：计算机网络相关技术标准项目要求：项目目标知识目标：与计算机网络有关的国际组织和国际标准以及计算机网络目前应用和研究的热点问题能力目标：计算机网络的组成和结构、计算机网络的分类方法、常用的拓扑结构项目重点：计算机网络的常用术语项目难点：熟练掌握计算机网络的常用术语教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小结）教学方法手段设计及时间安排计算机网络的组成硬件系统、软件系统和网络信息。1硬件系统硬件系统是计算机网络的基础，硬件系统由计算机、通信设备、连接设备及辅助设备组成，通过这些设备的组成形成了计算机网络的类型。下面

9、来学习几种常用的设备。（1）服务器（Server）（2）客户机（Client）（3）网卡：称网络适配器或者网络接口卡（Network Interface Board）。（4）调制解调器调制解调器（俗称Modem）是一种信号转换装置，它可以将计算机中传输的数字信号转换成通信线路中传输的模拟信号，或者将通信线路中传输的模拟信号转换成数字信号。（5）集线器：集线器是局域网中常用的连接设备，它有多个端口，可以连接多台本地计算机。（6）网桥：网桥（Bridge）也是局域网常用的连接设备。网桥又称桥接器，是一种在链路层实现局域网互联的存储转发设备。（7）路由器路由器是互联网中常用的连接设备，它可以将两个网

10、络连接在一起，组成更大的网络。路由器可以将局域网与 Internet互联。（8）中继器中继器工作可用来扩展网络长度。中继器的作用是在信号传输较长距离后，进行整形和放大，但不对信号进行校验处理等。（9）传输介质（10）外部设备2软件系统：网络系统软件包括网络操作系统和网络协议等。3网络信息：计算机网络上存储、传输的信息称为网络信息。网络信息是计算机网络中最重要的资源，它存储于服务器上，由网络系统软件对其进行管理和维护计算机网络的应用引入课程，以实例讲解引起学生兴趣。复习上次课程。引入新课程。举例介绍网络类型、组成及其应用方向。总结计算机网络在资源共享、数据传输、分布式处理、高可靠性、高性价比和易

11、扩充性等方面具有特殊优势，下面简要介绍一下计算机网络在一些具有普遍意义和典型意义领域的应用。办公自动化、电子数据交换、远程教育、电子银行、投资贸易、娱乐、科学计算作业（讨论或思考题，实验实训报告、实作实训练习等）：课后习题 2.3 课后小结：计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 3 周 周 1 第 510 节课 次3 授课方式（请打）理论课讨论课实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：计算机网络协议计算机网络体系结构项目要求：掌握计算机体系结构的名称及主要功能项目目标知识目标：了解 OSI参考模型、TCP/IP 协议簇和局域网络体系结构的特点能力目标：掌握网络协议、层次

12、、接口、服务的基本概念，以及相互的联系项目重点：计算机网络体系结构层次划分项目难点：参考模型OSI的各层功能教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小结）教学方法手段设计及时间安排拓扑结构图所谓拓扑学（TOPOLOGY）是一种研究与大小、距离无关的几何图形特性的方法。1.节点节点就是网络单元。网络单元是网络系统中的各种数据处理设备、数据通信控制设备和数据终端设备。2.链路链路是两个节点间的连线。3.通路通路是从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路。网络拓扑是由网络节点设备和通信介质构成的网络结构图。在选择拓扑结构时，主要考虑的因素有：安装的相对难易程度、重新

13、配置的难易程度、维护的相对难易程度、通信介质发生故障时，受到影响的设备的情况.常见的网络拓扑结构1.星型结构星型结构的优点是结构简单、建网容易、控制相对简单。其缺点是属集中控制，主节点负载过重，可靠性低，通信线路利用率低。实验室现使用此结构。2.总线结构总线结构是比较普遍采用的一种方式，它将所有的入网计算机均接入到一条通信线上，为防止信号反射，一般在总线两端连有终结器匹配线路阻抗，类似多点通信线路总线拓扑网络相对来说容易安装，只需敷设主干电缆，比其他拓扑结构使用的电缆要少。3.环型结构环型结构是将各台连网的计算机用通信线路连接成一个闭合的环。在环型结构的网络中，信息按固定方向流动，或顺时针方向

14、，或逆时针方向。4.树型结构树型结构实际上是星型结构的一种变形，它将原来用单独链路直接连接的节点通过多级处理主机进行分级连接。5.网状结构网状结构分为全连接网状和不完全连接网状两种形式。全连接网状中，每一个节点和网中其它节点均有链路连接。不完全连接网中，两节点之间不一定有直接链路连接，它们之间的通信，依靠其它节点转接。使学生了解计算机网络拓扑结构网络七层模型。使学生大体了解计算机网络的功能特性及运行方式。使学生完全理解开放系统互连参考模型及其功能。CMP协议（网络控制信息协议）和 IP 协议同属网络层，用以传输通讯问题的消息IP 协议(Internet Protocol)又称互联网协议，TCP

15、传输控制协议，提供面向连接的可靠的传输服务。UDP用户数据报协议，提供无连接传输服务。文件传输协议 FTP 用客户端/服务器端工作方式进行主机间传输文件，建立两条连接，一条用于控制，一条用于数据。简单邮件传输协议SMTP 用客户端/服务器端工作方式，向SMTP服务器上发送邮件。E-mail 地址：邮箱地址（用户名）和目标地址接收方用 POP3 协议，与服务器建立TCP连接，下载邮件。超文本传输协议 HTTP WWW（World Wide Web）服务，是成千上万个超文本文档，通过超链接集合在一起，用客户端/服务器端工作方式，提供信息浏览服务的。Web服务器实时监视连接请求，客户机与服务器建立

16、TCP连接，通过 HTTP协议与用户交互。 统一资源定位器。URL 超文本标记语言。简单网络管理协议SNMP 网络管理系统通过SNMP监视和控制网络运行，Telnet 协议是 TCP/IP 协议族中的一员，是 Internet远程登陆服务的标准协议和主要方式。根据拓扑结构分类总线型是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。优点：结构简单、布线容易、可靠性较高，易于扩充，是局域网常采用的拓扑结构。缺点：所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断 较为困难。最著名的总线拓扑结构是以太

17、网（Ethernet）。星型每个结点都由一条单独的通信线路与中心结点连结。优点：结构简单、容易实现、便于管理，连接点的故障容易监测和排除。缺点：中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。环形各结点通过通信线路组成闭合回路，环中数据只能单向传输。优点：结构简单，适合使用光纤，传输距离远，传输延迟确定。缺点：环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈，任意结点出现故障都会造成网络瘫痪，另外故障 诊断也较困难。最著名的环形拓扑结构网络是令牌环网（Token Ring）。树型是一种层次结构，结点按层次连结，信息交换主要在上下结点之间进行，相邻结点或同层结点之间一般不进行数据交换。优点：

18、连结简单，维护方便，适用于汇集信息的应用要求。缺点：资源共享能力较低，可靠性不高，任何一个工作站或链路的故障都会影响整个网络的运行。网状又称作无规则结构，结点之间的联结是任意的，没有规律。优点：系统可靠性高，比较容易扩展，但是结构复杂，每一结点都与多点进行连结，因此必须采用路由算法和流量控制方法。目前广域网基本上采用网状拓扑结构。混合型就是两种或两种以上的拓扑结构同时使用。优点：可以对网络的基本拓扑取长补短。缺点：网络配置挂包那里难度大。蜂窝型是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质(微波、a 卫星、红外线、无线发射台等)点到点和点到多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网

19、，更适合于移动通信。总线型与星型混合、总线型与环型混合连接的网络。6 根据资源关系分类：对等，客户机/服务器。还可按网络信道的带宽分为窄带网和宽带网；按网络不同的用途分为科研网、教育网、商业网、企业网等。网络体系结构概念计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。实现(implementation)是遵循这种体系结构前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。作业（讨论或思考题，实验实训报告、实作实训练习等）：课后小结：计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 4 周 周 1 第 510 节课 次4

20、授课方式（请打）理论课讨论课实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：TCP/IP 模型和 OSI模型项目要求：了解各个层次的PDU 项目目标知识目标：使学生了解计算机网络拓扑结构网络七层模型。使学生大体了解计算机网络的功能特性及运行方式。能力目标：使学生完全理解开放系统互连参考模型及其功能教学重点：网络模型教学难点：教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小结）教学方法手段设计及时间安排体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。实现(implementation)是遵循这种体系结构前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。开放系统的

21、分层体系结构OSI/RM七层协议的主要功能OSI 模型的网络体系结构（imp 接口信息处理机）1.应用层 Application Layer:提供为了用户应用的网络服务。2.表示层:提供一种当应用数据在系统之间传输时的通用表示方法。3.会话层Session Layer:负责在应用之间建立并维总结上次课程，重新列举上次课的实例来说明网络的拓扑结构和网络模型的分层情况。引出 OSI/RM七层协议的内容，详细讲解其名称、内容、工作范围。介绍实际应用中的几种商用网络体系，详细介绍 TCP/IP协议簇护通信会话。4.传输层 Transport Layer:负责端对端数据传输的完整性。5.网络层Netw负

22、责数据从一个结点节点到另一个物理上的传输。7.物理层 Physical Layer：将数据放到网络介质上以及从介质上取出数据。作业（讨论或思考题，实验实训报告、实作实训练习等）：课后小结：计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 5 周 周 1 第 510 节课 次5 授课方式（请打）理论课讨论课实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：数据通信基本知识，传输媒介项目要求：项目目标知识目标：数据通信的基本概念能力目标：项目重点：了解数据通信的概念项目难点：教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小结）教学方法手段设计及时间安排?3.1.1 信息、数据与信

23、号?3.1.2 通信的基本要求?3.1.3 数据通信系统模型?3.1.4 信道的最大容量?3.1.5 计算机网络中的速率?3.1.6 基带传输和频带传输?3.1.7 通信双方的交互方式?3.1.8 异步传输和同步传输通信方式1.工作方式（1）单工通信收不能发，发不能收。广播。（2）半双工通信交替接受，不可同时。报话机，（3）全双工通信可同时接受，手机。带宽是单工通信和半双工通信的两倍。2 同步方式（1）异步传输无同步信号，异步传输一般以字符为单位，不论所采用的字符代码长度为多少位，在发送每一字符代码时，前面均加上一个“起”信号，其长度规定为1 个码元，极性为“0”，即空号的极性；字符代码后面均

24、加上一个“止”信号，其长度为1或者 2 个码元，极性皆为“1”，即与信号极性相同，加上起、止信号的作用就是为了能区分（2）同步传输接收双方靠同步字符串SYNC同步工作频率，结束时看是否传输SYNC数据结束控制字符。（可增加页）多媒体讲授作业（讨论或思考题，实验实训报告、实作实训练习等）：课后小结：计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 6 周 周 1 第 510 节课 次6 授课方式（请打）理论课讨论课实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：数据编码技术项目要求：要求学生理解掌握数据编码技术及各个编码方式。了解数字调制技术和脉冲编码技术。项目目标知识目标：能力目标：项目重

25、点：数据编码技术项目难点：字调制技术教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小结）教学方法手段设计及时间安排数据编码讲述数据通信的概念及信道的相关知识。详细介绍编码方式及其应用范围。简单讲解数字调制技术和脉冲编码调制单极性码正（或负）负电压的有无表示数据，无时钟信号。极性码正负电压表示数据0 和 1，无时钟信号。抗干扰号电平差大。双极性码0 无电压，1 正或负电压交替翻转。抗噪好，检错能力，正或负电压交替翻转被打乱，既AMI违例可识别。改进六零取代双极性码.归零码正负电压归零，由正归零为0，由负归零为1-双极性归零码。抗噪强。噪声干扰电平转换较弱。不归零码1 电平翻转0

26、不翻，是否翻转区别0 和 1-差分码，无时钟信号。双相码由正到负为1 由负到正为0，自定时，自检测。每一位必有电平翻转。曼彻斯特码由正到负为0 由负到正为1，用于以太网中。差分曼彻斯特码码元开始时有无电平转换，有为 0，无为 1。用于令牌环网。多电平码抗噪性不好，多电平每个码元可表示几个二进制位。4B/5B码根据规则将4 位变 5 位，保持 5 位中 1 的个数不少于2 个。用不归零码发送。数字调制技术三种模拟调制方式取样所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。取样速率大于模拟信号最高频率的两倍，则可以用得到的样本恢复原来的模拟信号。f=1/T=2fma

27、x 量化所谓量化，就是把经过 抽样得到的瞬时值将 其 幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示.脉冲编码调制编码所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。声音最高频率4KHz取样速率8KHz.量化用128个等级每个样本7 位二进制数表示。数字化后的语音信号传输速率为7 8000=56Kpb R=B log2N B=8000 log2N=7 扩频通信无线局域网中使用1.频率跳动扩频伪随机序列 控制频率不停变化，收发端同步变化规律。防窃听。2.直接序列扩频直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式，简称直扩方式

28、（DS 方式）。就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。传输过程中大幅提高频谱，接收两端加伪随机位编码解码。例 如 说 在 发 射 端 将 1 用11000100110，而 将 0 用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成 1 是00110010110就恢复成 0，这就是解扩。（可增加页）作业（讨论或思考题，实验实训报告、实作实训练习等）：课后小结：计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 7 周 周 1 第 510 节课 次7 授课方式（请打）

29、理论课讨论课实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：交换技术、差错控制技术、无线与移动通信技术项目要求：项目目标知识目标：交换技术和差错控制技术的原理和实现方法能力目标：交换技术和差错控制技术的原理和实现方法项目重点：信道复用技术、编码技术、交换技术和差错控制技术的原理和实现方法项目难点：教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小结）教学方法手段设计及时间安排3.5 交换技术3.5.1 交换技术的用途3.5.2 电路交换和报文交换3.5.3 分组交换3.5.4 交换技术的比较3.5.5 信元交换3.5.1 交换技术的用途交换技术在计算机网络通信过程中

30、是必须要用到的对于长距离通信传输，要用到交换技术传统的交换技术有电路交换报文交换分组交换。现在较多使用的交换技术有信元交换。用在ATM网络中多媒体讲授3.5.2 电路交换和报文交换电路交换是面向连接的通信双方在通信之前先建立一条连接，然后在建立的连接上传输数据，数据传输完后释放连接在通信的过程中通信的双方独占这一连接。连接建立过程需要一定的时间若连接经过的节点和线路有空闲的资源则允许连接建立，否则不允许建立连接电路交换适宜实时通信的应用生活中的电话通信就是采用电路交换的通信电路交换A 和B 通话经过四个交换机A 到B 的通话先建立一条连接，然后在建立的连接上进行数据传输电路交换C 和D 通话只

31、经过一个本地交换机通话同样是在建立的连接线上C 到 D 上进行报文交换报文交换与节点的存储转发联系双方通信的数据组成报文的格式报文是节点之间传输的数据节点先接收报文，进行存储然后根据线路的情况决定通过线路向其它节点转发节点的存储转发需要一定的时延报文交换是无连接的报文的大小是不固定的3.5.3 分组交换分组交换也与存储转发相联系把需要传输的数据（报文）分成长度固定的分组节点对分组进行存储转发分组的大小比报文小的多在节点的时延比较小，即使传输出现差错，重传的数据量也比较小计算机数据的传输具有突发性的特点，若采用电路交换来传输计算机数据，线路的利用率会非常低只有分组交换适合计算机数据的传输分组交换

32、可以分为面向连接的虚电路分组交换无连接的数据报分组交换分组（报文）交换：存储-转发用L/R 秒把 L bits的分组传输(输出)到链路上（速率是R bps）全部分组在被传输到下一链路前必须到达路由器:存储转发delay=3 L/R 例子:L=7.5 Mbits R=1.5 Mbps delay=15 sec 分组交换:报文分段现在把报文分割成5000个分组添加首部构成分组每一个数据段(DATA)前面添加上首部构成分组(PACKET)分组交换的传输单元分组交换网以“分组”作为数据传输单元依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）收到分组后剥去首部接收端收到分组后剥去首部还原成报文最后还原成原来

33、的报文最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文分组的存储转发过程3.5.4 交换技术的比较三种交换的比较时延(delay 或latency)数据经历的总时延就是传输（发送）时延、传播时延、处理时延和排队时延之和四种时延描述3.5.5 信元交换信元交换用在ATM网络中。信元长度是固定的。信元可以看作一个很小的快速分组，长度为53 个字节，其中信头占5 个字节，数据部分占48 字节由于信元比较小，在交换节点的时延很小多种媒体信息都划分或装配为信元，使在一个网络中传输多媒体信息成为可能3.6差错控制技术3.6.1 差错产生的原因3.6.2 差错控制方法3.6.3 海明校验3.6.4 循环冗余校验

34、编码3.6.1 差错产生的原因出现差错是不可避免的信号在信道上传输会受到噪声的干扰，出现差错，差错是不可避免的噪声分为内部噪声和外部噪声用误码率衡量一个信道的质量通常用10的负若干次方描述信道的误码率P发生错误的码元数接收的码元总数般 在有线传输介质信道，误码率为10 的负 5 次方就是说传输10 000位有 1 位错3.6.2 差错控制方法数据通信和计算机网络中的差错控制方法采用编码的方法，分为检错编码和纠错编码按照差错控制规则计算出校验码，校验码和发送的数据编码组成校验序列（也称为码字）一起发送在接收端根据同样的差错控制规则判断传输是否正确校验码并不是真正要传输的数据信息，是为了检测出差错

35、所必须的冗余信息差错控制方法分为前向纠错FEC 自动请求重发ARQ 差错检测过程（可增加页）作业（讨论或思考题，实验实训报告、实作实训练习等）：课后小结：计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 8 周 周 1 第 510 节课 次8 授课方式（请打）理论课讨论课实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：应用层项目要求：项目目标知识目标：掌握会话层、表示层及应用层的功能；掌握 OSI参考模型中，各层对应数据传输过程的处理；能力目标：掌握 OSI参考模型中，各层对应数据传输过程的处理；项目重点：应用层协议项目难点：教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小

36、结）教学方法手段设计及时间安排（1）应用层的地位应用层是OSI 参考模型中最靠近用户的一层，负责为用户的应用程序提供网络服务。应用层不为任何其他OSI 层提供服务，而只是为OSI 模型以外的应用程序提供服务，如电子表格程序和文字处理程序。包括为相互通信的应用程序或进程之间建立连接、进行同步，建立关于错误纠正和控制数据完整性过程的协商等。（2）应用层的主要协议虚拟终端协议（Telnet）简单邮件传输协议（SMTP）简单网络管理协议（SNMP）超文本传输协议（HTTP）等。UDP 用户数据报协议，提供无连接传输服务。文件传输协议FTP 用客户端/服务器端工作方式进行主机间传输文件，建立两条连接，一

37、条用于控制，一条用于数据。简单邮件传输协议SMTP 用客户端/服务器端工作方式，向 SMTP 服务器上发送邮件。E-mail 地址：邮箱地址（用户名）和目标地址接收方用POP3协议，与服务器建立TCP 连接，下载邮件。超文本传输协议HTTP WWW（World Wide Web）服务，是成千上万个超文本文档，通过超链接集合在一起，用客户端/服务器端工作方式，提供信息浏览服务的。Web 服务器实时监视连接请求，客户机与服务器建立TCP 连接，通过HTTP 协议与用户交互。 统一资源定位器。URL 超文本标记语言。简单网络管理协议SNMP 网络管理系统通过SNMP 监视和控制网络运行，Telnet

38、 协议是 TCP/IP 协议族中的一员，是Internet 远程登陆服务的标准协议和主要方式。DNS 是域名系统(Domain Name Server)的缩写，该系统用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务。课堂提问：（1）网络层的功能特征主要是什么？（2）为什么说传输层是体系结构的核心层？（3）ping 命令的作用是什么？（1）会话层的地位会话层之上的各层面向应用，会话层之下的各层面向网络通信。两个会话实体之间进行透明的、可靠的数据传输。（2）会话层的主要功能向会话的应用进程之间提供会话组织和同步服务，对数据的传送提供控制和管理，协调会话过程，为表示层实体提供更好的服务。作业（讨论或思考

39、题，实验实训报告、实作实训练习等）：课后小结：计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 9 周 周 1 第 510 节课 次9 授课方式（请打）理论课讨论课实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：传输层的可靠传输和不可靠传输项目要求：掌握传输层的协议TCP/UDP 项目目标知识目标：能力目标：项目重点：运输层复用与分解的基本概念服务质量的基本概念项目难点：教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小结）教学方法手段设计及时间安排?5.1.1 运输层提供的服务?运输层为应用层提供可靠的运输服务运输层的位置在网络边缘，属于端到端的层次?运输层协议处在计算机网

40、络中的端系统之间，为应用层提供可靠的端到端的通信和运输连接运输层为高层用户屏蔽了通信子网（网络核心）的细节运输层起着承上启下的功用运输层除了要为应用进程提供复用和分用，还要为应用报文提供差错检测，包括:?传输数据出错、传输数据丢失、应答数据丢失、重复、失序、超时等运输协议要为端系统提供流量控制，并对尽力交付的网络提供拥塞控制等。还有连接建立与连接释放、连接控制和序号设置等?运输协议的复杂程度和底层网络的关系?5.1.2 运输层与相邻层的关系?依据 OSI 对运输层抽象描述，运输层向应用层提供运输服务的是运输实体，使用运输服务的是运输服务用户运输服务用户可以是应用层中的各种应用进程，或是应用层实

41、体?运输层中的两个对等运输实体通过运输协议进行通信，运输层提供的运输服务也使用了下面网络层向上提供的网络服务?运输层协议和网络层协议的作用范围?5.1.3 运输服务质量和运输协议数据单元?运输层服务质量的参数有：连接建立延迟；连接建立失败的概率；吞吐率；传输延迟；残余误码率；安全保护；优先级；恢复功能?运输服务原语?TPDU 与分组、帧的嵌套?运输服务原语用来描述运输用户如何访问运输服务?运输服务需要运输协议，即运输协议数据单元TPDU 来实现多媒体讲授（可增加页）作业（讨论或思考题，实验实训报告、实作实训练习等）：课堂实训课后小结：计算机网络技术课 程 教 案授课时间第 11 周 周 1 第

42、 510 节课 次11 授课方式（请打）理论课讨论课实践课习题课其他课 时安 排5 项目名称（教学章、节或主题）：项目要求：项目目标知识目标：能力目标：实现可靠数据传输的网络协议的设计与分析方法用户数据报UDP、传输控制协议 TCP的基本内容项目重点：项目难点：TCP和 UDP 具体实现教 学 活 动 设 计教 学 基 本 内 容（引入新课、内容、小结）教学方法手段设计及时间安排TCP 传输控制协议，提供面向连接的可靠的传输服务。UDP 用户数据报协议，提供无连接传输服务。.4.5 网络拥塞控制机制通信量整形连接接纳控制CAC控制方法属于开环方法，也称为拥塞预防方法基于许可证方法，类似于对教室

43、里听课人数的限制通信量整形调整数据传输的平均速率、平缓通信量突发性ATM 网络中基于速率的拥塞控制需要明白因特网运输层协议有两个的原因TCP/IP协议簇的运输层协议满足不同的网络应用TCP 协议和 UDP 协议应用层协议对应的运输层协议5.5.2 运输层的端口端口在运输层与应用层的接口处，在运输协议数据单元 TPDU中包含源端口号和目的端口号两个字段依据 OSI 的描述，端口就是运输服务访问点TSAP 运输层的端口号用于区分不同的应用进程UDP 的特点与作用用户数据报协议UDP是 TCP/IP协议簇中的无连接的运输层协议，只在 IP 数据报服务上增加很少的功能UDP 协议提供了端口号字段，可以

44、实现应用进程的复用和分用UDP 协议也提供了校验和计算，可以实现包括伪协议头和 UDP 用户数据报的校验这里说的伪协议头，是讲校验计算的范围包括了网络层 IP 数据报的一部分内容UDP 的位置5.6.2 UDP的协议格式UDP 的首部很简单只有 8 个字节开销，由4 个字段组成，每个字段都是两个字节5.6.3 UDP 的校验和UDP 校验和的计算方法比较特别在计算校验和时要在UDP 数据报之前增加12 个字节的伪首部，所以称为伪首部是因为它并不是UDP真正的首部，只是在计算校验和时使用伪首部临时与UDP用户数据报连接在一起，形成临时的用户数据报，按照这个临时的UDP用户数据报计算出校验和UDP

45、 的校验和是把首部和数据部分一起检验伪首部的第1、2 个字段涉及到网络层IP 分组中的IP地址字段内容。原因有两个：一是与应用进程联系套接字包含两个网络地址，即端口号和 IP 地址二是 UDP 是无连接的，需要增强UDP 的可靠性总结上次课程，引出网络需要管理的结论。逐个介绍TCP/IP协议簇各个主要协议的知识点。涉及到其他扩展知识点如域名等，不要略过。扩展知识点距离学生实际生活较近，应多举实例。介绍网络管理系统。介绍网络监控系统。介绍网络管理工具。计算 UDP 校验和的例子TCP 协议的功能是屏蔽下面通信子网的差异TCP 是最复杂的运输层协议这体现了TCP/IP协议把复杂留在端系统，尽量使通

46、信子网简单的设计思想TCP 协议采用字节流传输数据传输的数据按字节编号由于采用双向同时传输采用捎带确认和累计确认，不用专门发送确认报文段，提高了传输效率TCP 协议支持超时机制用确认和超时重传确保可靠传输TCP 报文段传输的过程协议首部的固定部分有20个字节，首部中各字段的设计体现了TCP 协议的全部功能，协议首部的固定部分后面为选项部分，可以是4N 个字节运输连接有三个阶段：连接建立；数据传输；连接释放TCP 连接与控制管理确保运输连接过程能够正常进行TCP 协议中的流量控制是通过协议数据单元中的接收窗口字段该字段给出接收方的接收缓冲区当前可用的字节数发送方可以发送报文段的字节数还与拥塞窗口

47、有联系，拥塞窗口是由发送方根据自己估计的网络拥塞程度设置的，是来自发送方的流量控制和拥塞控制在实际应用时取两个窗口中的最小值作为发送方可以发送的字节数，满足下面公式：发送窗口上限值Minrwnd,cwnd TCP 拥塞控制1999 年在 RFC 2581中给出了用于拥塞控制的4 种算法：慢开始；拥塞避免；快重传；快恢复TCP 中采用的拥塞控制策略拥塞避免算法的设计思路是拥塞窗口值超过阈值以后，按线性规律增加（加性增）拥塞窗口值，即每经过一个往返时延RTT，拥塞窗口增加一个MSS 的大小，使拥塞窗口缓慢增大拥塞的判断方法是发送方没有按时收到ACK，或是收到了重复的ACK 此时需要把慢速启动门限值

48、快速下降（乘性减），设置为出现拥塞时发送窗口值的一半然后把拥塞窗口值重新设置为1MSS，开始新一轮的慢速启动算法TCP 慢启动、加法增、乘法减的拥塞控制过程TCP 快重传、快恢复的拥塞控制的过程若在传输过程中出现错误，发送方就要重传数据单元TCP 在每发送一个报文段时，同时为该报文段设置一次计时器，即启动超时机制若在给定的时间间隔内没有收到确认，就需要重传该报文段超时控制的时间间隔值的设置是比较重要和复杂的问题TCP 的重传机制采用自适应算法网络服务质量用于提供不同的网络应用数据传输QoS 可以用基本的性能指标描述例如带宽（吞吐量）、时间延迟、抖动、分组丢失、实用性、差错率、连接建立时间、故障

49、检测和改正时间等。QoS 要实现对带宽、延迟、抖动、分组丢失的控制和管理，可以根据不同的服务策略对网络中传输的分组区别对待，构成区别服务体系结构，在相同类型分组通过给定接口时，都提供同样的处理QoS 的综合目标就是：为网络中传输的分组提供可预测的服务层次“对数据流进行控制对数据流进行管制的指标有：平均速率；峰值速率；突发长度。在控制队列中的最大时延应用中采用将漏桶机制与加权公平排队结合的方法IntServ（Integrated service）的主要特点有两个：资源（链路带宽、缓存空间）预留，路由器需要知道不断出现的会话已经预留的资源情况呼叫建立，在源站到目的站之间经过的每一个路由器预留足够的

50、资源IntServ在源端对传输的分组进行处理，这种处理会在源端到目的端的路径上维持实现端到端的QoS，需要分组传输路径上的每一台网络设备（交换机、路由器）都参与QoS 工作DiffServ体系结构，其要点是在路由器中增加区分服务功能，尽量不改变网络的基础结构，复杂的分类、标记、处理和整形操作只需要在网络的边界或主机中实现网络资源按照服务提供策略分配给数据流DiffServ将 IPv4 分组头中8bit服务类型字段TOS和 IPv6 中的通信量类字段COS 重新定义为区分服务字段 DS 利用 DS 字段值的不同表示不同等级的服务质量MPLS 具有四个特殊功能：支持面向连接的服务质量；支持流量工程