计算机网络技术自学指导书

《计算机网络技术》自学指导书

一、课程编码及适用专业

课程编码：

总学时：82

面授学时：28

自学学时：54

适用专业：信息（函授本科）

二、课程性质

《计算机网络技术》是信息专业学生的必修课程。本课程全面系统地介绍了计算机网络技术的基本理论。使学生能打下坚实的理论基础。

三、本课程的地位和作用

现在计算机网络已深入到我们工作和生活的各个方面，计算机已经离不开网络。《计算机网络技术》是高等学校信息专业的一门重要课程。

通过本课程的学习，学生不但能理解计算机网络技术的基本理论，还能根据这些理论熟悉计算机网络的各种应用。

四、学习目的与要求

通过本课程的学习，学生应掌握计算机网络的基本概念、计算机网络的体系结构，掌握ISO/RM网络参考模型各层的功能，理解各种局域网和广域网技术，了解各种网络操作系统。

为学好这门课，学习时应注意以下几点：

（一）要抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素，找出问题的本质。

（二）要抓住重点，即应牢固掌握基本概念和基本思路。

（三）要会举一反三，这是学好计算机的一个关键点。无论是硬件还是软件，在很多地方是相通的。

（四）学习要理论联系实际，多动手、多上机。

五、本课程的学习方法

为了学好本课程，首先要具有正确的学习目的和态度，应为我国社会主义现代化事业而学习。在学习中要刻苦钻研、踏踏实实、虚心求教、持之以恒。在学习时要抓住基本概念、基本理论、工作原理和分析方法；要注意各部分内容之间的联系，前后是如何呼应的；要重在理解，能提出问题，积极思考，不要死记；通过习题可以巩固和加深对所学理论的理解，并培养动手能力，所以应按要求完成布置的作业题。解题前，要对所学内容基本掌握；解题时，要看懂题意，注意分析。除学习规定教材外，应参阅相关的参考书。

通过各个学习环节，培养分析和解决问题的能力和创新精神。解决问题不是仅仅照着书本上的例题作练习题，而是要求使用已有的知识对提出的要求能理解和领悟，并能提出自己的思路和解决问题的方案，这是一个创新过程。

六、自学内容与指导

第一章计算机网络的基本概念

（一）自学内容

计算机网络的定义和分类

计算机网络的拓扑结构

计算机网络的组成

计算机网络的发展过程

计算机网络的功能和应用

（二）本章重点和难点

1、计算机网络的基本概念。

2、计算机网络的拓扑结构。

（三）学习指导

计算机网络是指将不同地理位置且功能相对独立的多个计算机系统通过通信线路相互连接在一起、由专门的网络操作系统进行管理，以实现资源共享的系统。

计算机网络的拓扑结构有：

a、总线形结构。由一条高速公用总线连接若干个节点所形成的网络。其中一个节点是网络服务器，由它提供网络通信及资源共享服务，其他节点是网络工作站。总线形网络采用广播通信方式，因此总线的长度及网络中工作站节点的个数都是有限制的。特点：网络结构简单灵活，可扩充，信道利用率高，传输速率高，网络建造容易。但实时性较差，且总线的任何一点故障都会造成整个网络瘫痪。

b、星形结构。每个节点都通过一条单独的通信线路，直接与中心节点连接，各个从节点间不能直接通信。优点：建网容易，控制简单。缺点：属于集中控制，对中心节点依赖性大，可靠性低。线路利用率低，可扩充性差。

c、环形结构。由通信线路将各节点连接成一个闭合的环，数据在环上单向流动，网络中用令牌控制来协调各节点的发送，任意两节点都可通信。特点：传输时延确定，网络建造容易，但可靠性差，灵活性差。

d、网状结构。节点之间的连接是任意的，每个节点都有多条线路与其他节点相连，这样使得节点之间存在多条路径可选。

第二章计算机网络体系结构

（一）自学内容

OSI/RM的层次结构，各层的PDU单元、服务、接口和协议的概念

TCP/IP的层次结构、网络层次的作用

OSI/RM和TCP/IP模型的区别

（二）本章重点和难点

1、OSI/RM和TCP/IP的层次结构及各层的主要功能。

2、服务、接口、和协议的概念。

（三）学习指导

OSI/RM的层次结构：

1物理层：是ISO/OSI的最低层。提供物理链路，实现比特流的透明传输。

2数据链路层：为穿越物理链路的信息提供可靠的传输手段，为数据（帧）块发送提供必要的同步、差错控制和流控制。数据传输的基本单位是帧。

3网络层：为更高层次提供独立于数据传输和交换技术的系统连接，并负责建立、维持和结束连接。传输的基本单位是分组。

4运输层：为不同系统的会晤实体建立端--端之间透明、可靠的数据传输，并提供端点间的错误校正和流控制。传输的基本单位是报文。

5会话层：为应用程序间的通信提供控制结构，包括建立、管理、终止连接（任

务）。

6表示层：提供应用进程在数据表示（语法）差异上的独立性。

7应用层：提供给用户对OSI环境的访问和分布式信息服务。应用层以下各层均通过应用层向应用进程提供服务。

TCP/IP的层次结构：

1应用层：包含了所有的高层为用户提供应用的协议，如FTP、TELNET、DNS、SMTP等。

2传输层：负责在源主机和目的主机的应用程序之间提供端-端的数据传输服务，主要有传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。

3网际层：负责将数据报独立地从信息源送到信宿，主要解决路由选择、阻塞控制、网络互联等问题，主要有互联网协议IP。

4网络接口层：负责将IP数据报封装成适合在物理网络上传输地帧格式并传输，或将从物理网络接收到地帧解封，取出IP数据报交给上层的网际层。

在网络分层结构模型中，对等实体之间交换数据或通信时所必须遵守的规则或标准的集合称为协议。

在网络分层结构模型中，每一层为相邻的上一层所提供的功能称为服务。

在网络分层结构模型中，接口定义下层向其相邻的上层提供的服务及原语操作，并使下层服务的实现细节对上层是透明的。

第三章物理层

（一）自学内容

物理层的基本功能、各类传输介质的特点

常见物理层设备与组件的作用

数据通信系统的模型及相关概念、基带传输技术和频带传输技术及多路复用技术物理层标准的内涵

（二）本章重点和难点

1.掌握物理层的功能和作用。

2.理解多路复用技术。

（三）学习指导

物理层是OSI参考模型中的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础，这是唯一直接提供原始比特流传输的层。物理层必须解决好与比特流的物理传输有关的一秕列问题。

多路复用技术:用一条高速线路传送多条低速线路的数据。

分类：

?频分多路复用（FDM-Frequency Division Multiplexing）

?时分多路复用（TDM-Time Division Multiplexing）

?波分多路复用（WDM-Wavelength Division Multiplexing）

第四章数据链路层

（一）自学内容

数据链路层的功能和作用

常用的成帧方式、流量控制的作用和原理、HDLC协议

差错控制的作用和原理

数据链路层的设备与组件

（二）本章重点和难点

1.数据链路层的功能和作用

2.循环冗余校验码CRC

（三）学习指导

数据链路层的具体功能如下：

1、链路管理：当网络中的两个结点进行通信时，发送方必须确知接收方是否已处在准备接收状态。

2、帧同步：数据链路层，数据传送的单位是帧。

3、流量控制：协调发送方与接收方的工作。

4、差错控制：接收方可通过校验帧的差错编码，判断接收到的帧是否有差错。

5、透明传输：所谓透明传输就是不管所传数据是什么样的比特组合，都应能够在链路上传送。

6、寻址：在多点连接的情况下，保证每一帧都能送到正确的目的站。

循环冗余校验码CRC：

前提:发送方和接受方必须事先商定一个二进制数G(x) (生成多项式),

发送端:计算校验和,将校验和加在数据末尾,使这个带校验和的数据能被G(x)除尽.

接收端:收到带校验和的数据后,用G(x)去除它,如果有余数,则传输出错

如何生成校验和（冗余码），请参见教材P48的例子。

第五章局域网技术

（一）自学内容

IEEE802标准、介质访问控制的原理

无线局域网的工作原理和基本的组网方式，令牌环网、FDDI技术、VLAN的概念与实现方式。

主要的局域网组网设备的功能与选择

常见的局域网拓扑结构及以太网技术

局域网的特点和功能

（二）本章重点和难点

1、掌握局域网的常见的拓扑结构。

2、掌握介质访问控制中的CSMA/CD。

（三）学习指导

局域网的常见的拓扑结构：

1总线型拓扑结构

所有的站点都直接连接到一条作为公共传输介质的总线上,所有结点都可以通过总线传输介质发送或接收数据,一段时间内只允许一个结点利用总线发送数据,一个结点利用总线传输介质以"广播"方式发送信号时时,其他结点都可以用"收听"到所发送的信号。

优点:结构简单,实现容易;易于安装和维护;价格低廉,用户站点入网灵活。

缺点:传输介质故障难以排除;并且由于所有节点都直接连接在总线上,因此任何一处故障都会导致整个网络的瘫痪。

2. 环型拓扑结构

需要提供介质访问控制，所有的结点通过通信线路连接成一个闭合的环，数据沿着一个方向绕环逐站传输，环型拓扑结构是一种共享介质结构。

优点:能够较有效地避免冲突

缺点:环型结构中的网卡等通信部件比较昂贵，且管理复杂得多

3. 星型拓扑结构

各节点以中央节点为中心相连接，各节点与中央节点以点对点方式连接,任何两节点之间的数据通信都要通过中央节点。

优点:拓扑结构简单,管理方便,可扩充性强组网容易单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响全网,容易检测和隔离故障,便于维护。

缺点:每个站点直接与中央结点相连,需要大量电缆,因此费用较高;如果中央结点产生故障,则全网不能工作,所以对中央结点的可靠性和冗余度要求很高。

CSMA/CD的具体过程如下：

CSMA/CD的工作原理

概括成四句话:先听后发,边发边听,冲突停止,随机延时后重发。

具体过程:

1当一个站点想要发送数据的时候,它检测网络察看是否有其他站点正在传输,即侦听信道是否空闲.

2如果信道忙,则等待,直到信道空闲.

3如果信道闲,站点就传输数据.

4在发送数据的同时,站点继续侦听网络确信没有其他站点在同时传输数据.因为有可能两个或多个站点都同时检测到网络空闲然后几乎在同一时刻开始传输数据.如果两个或多个站点同时发送数据,就会产生冲突.

5当一个传输节点识别出一个冲突,它就发送一个拥塞信号,这个信号使得冲突的时间足够长,让其他的节点都有能发现.

6其它节点收到拥塞信号后,都停止传输,等待一个随机产生的时间间隙(回退时间Backoff Time)后重发.

第六章广域网

（一）自学内容

广域网的特点

服务类型及实现方式

常见的广域网设备

若干典型的广域网协议和技术

（二）本章重点和难点

广域网的特点和服务类型

（三）学习指导

广域网的服务类型有：

1专线服务

可以为用户提供永久的专用连接，连接性能可靠,租用费用高，用于W AN的核心连接,LAN和LAN之间的长期固定连接。

2线路交换

又称电路交换。

过程:

（1）每次通信都要首先在网络中建立一条物理线路或连接

（2）数据传输

（3）撤除或结束所建立的连接

3包交换

将待传输的数据分成若干个等长或不等长的数据传输单元来进行独立传输的一种服务方式。

特点:

不同的来源和目的的数据包和帧共享网络线路，交换设备为这些包或帧选择一条合适的路径将其传送到目的地。

第七章网络层

（一）自学内容

IP地址的规划及子网划分技术

网络层中源到目标分组传输的实现机理

网络层的主要功能

数据报和虚电路的区别

路径选择的作用与实现

IP协议,ARP协议和ICMP协议的作用

路由器的功能

拥塞控制的概念

IP报文的格式

静态路由与动态路由的特点及实现方法

（二）本章重点和难点

1. IP地址的结构、分类与表示。

2. IP地址规划及子网划分。

（三）学习指导

IP地址是一个32位的二进制数,通常用打点十进制数字表示.每个IP地址分为4段(每段8位二进制数),分别用小数点隔开,如210.33.46.59。

一个IP地址由部分组成:网络地址(网络号,网络标识)和网络中的主机地址(主机号,主机标识)。

IP地址分类:A,B,C,D和E类。

其中,D类地址为多点播送地址,E类地址留作将来使用.我们所接触的通常是A,B 和C类IP地址。

A类地址:高8位表示网络地址,低24位为主机地址。

B类地址:高16位表示网络地址,低16位表示主机地址。

C类地址:高24位表示网络地址,低8位表示主机地址。

IP协议规定,每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式与32位的IP地址相对应.对应网络部分的各位都为"1" ,对应主机部分的各位都为" 0".这就是子网掩码。

例如,从子网掩码255.255.255.0可知,网络部分占前3个字节,主机部分占后1个字节. 而从255.255.252.0 可知,网络部分占22位,主机部分占10位.

目的子网的确定:

IP地址与子网掩码按位"与"之后,便得到一个完整的网络地址.

第八章传输层

（一）自学内容

TCP/IP传输层的协议组成

常见的著名TCP/IP的端口分配值

TCP可靠传输服务的主要实现机制

OSI传输层的功能

套接字和端口概念

（二）本章重点和难点

1.端口的概念。

2.TCP和UDP的异同。

（三）学习指导

端口(port)是传输层与应用层的服务接口.

传输层可以同时为多个应用层进程提供传输服务,每一个应用进程都对应一个端口.每个端口占2个字节(16bit长).

16bit长的端口号加上32bit长的IP地址,就构成了应用层进程通信的端点地址。

UDP与TCP都位于传输层.

UDP是一种无连接的无确认的协议,不保证数据能否完整地到达目的地，而TCP 是一种有连接的有确认的协议，能保证数据完整地到达目的地。

UDP比较适合于简单的一问一答方式,可以省去建立连接和释放连接的开销。TCP 适用于传输大量重要数据的场合。

第九章会话层和表示层

（一）自学内容

会话层和表示层的功能和作用

（二）本章重点和难点

会话层和表示层的功能和作用

（三）学习指导

会话层的主要功能是在两个节点间建立、维护和释放面向用户的连接，并对会话进行管理和控制，保证会话数据可靠传送。

表示层负责有关网络中计算机信息表示方式的问题。

第十章应用层

（一）自学内容

掌握TCP/IP应用层的主要应用及工作原理,包括DNS服务, HTTP服务, FTP服务和E-mail服务;

理解OSI应用层的功能与作用

（二）本章重点和难点

DNS服务的有关概念和机制

（三）学习指导

域名系统DNS(Domain Name System)

( 1)因特网的域名结构

域(Domain)指由地理位置或业务类型而联系在一起的一组计算机构成的一种集合,一个域内可以容纳多台主机.

每个域都有一个层次结构的名字,即域名(domain name).域名由若干个分量组成,各分量之间用小数点隔开。

(2)用域名服务器进行域名和IP地址转换

域名服务器负责将主机域名映射成主机的IP地址,或者反之(逆向域名解析).

域名服务器的工作过程:

设主机A欲与主机B通信,且A只知道B的域名但不知道B的IP地址.

●A向本地域名服务器发送DNS请求报文(以UDP方式,待转换的域名放在其中).

●本地域名服务器将对应的IP地址放在回答报文中响应A.A主机的应用进程获得目的主机B的IP地址后即可与主机B通信.

●如果本地域名服务器不能完成转换工作,就向其上一级域名服务器请求.依此类推,直至根域名服务器。

第十一章Internet、Intranet和Extranet

（一）自学内容

Internet的几种接入方式

Internet,Intranet和Extranet的区别和联系

Internet,Intranet和Extranet的需求背景,技术实现和提供的应用.

（二）本章重点和难点

Internet,Intranet和Extranet的区别和联系

（三）学习指导

Internet的特点:

●Internet采用TCP/IP;

●Internet是一个庞大的网际互联网(internet),是各种异构网络的互连.

●Internet是一种非集中管理的松散型网络.

Intranet是建立在企业内部的Internet,又称内联网,基于TCP/IP,使用WWW工具,采用防止外界侵入的安全措施,为企业内部服务并有连接Internet功能的企业内部网络.

Extranet,又称外联网,是一个使用Internet技术使其客户和其它相关企业(如银行,客户,运输等)相连以完成共同目标的交互式合作网络 .

外联网广泛用于电子商务中.允许部分业务伙伴,供应商,员工,分销商,客户和订约方连接到您的公司网络和服务器开展业务.

第十二章网络操作系统

（一）自学内容

理解网络操作系统的功能与作用

了解常用网络操作系统，如WINDOWS操作系统,LINUX操作系统,UNIX操作系统和NETW ARE操作系统的发展和主要特点

（二）本章重点和难点

网络操作系统的概念和功能。

（三）学习指导

网络操作系统(NOS-network operation system)是指能使网络上多台计算机方便而有效的共享网络资源,为用户提供所需的各种服务的操作系统软件。

为实现有效的资源共享,首先要提供网络通信功能或协议的支持,另外还要提供资源共享的途径及解决多个用户对资源需求冲突的能力.所以网络操作系统除了具备单机操作系统所需的功能,如内存管理,CPU管理,输入输出管理,文件管理等以外,还应具备如下一些网络控制,管理和服务功能：

1提供高效可靠的网络通信能力如对网络协议,网络硬件的支持.例如,在Windows2000操作系统中,就有对TCP/IP,NetBEUI,DLC等多种协议的支持,同时还提供

了多种网络硬件的驱动程序。

2提供多项网络服务功能,如远程作业录入及处理的服务功能,文件传输服务功能,电子邮件服务功能,远程打印服务功能等.我们经常听说的TELNET,FTP,EMAIL等就是该类的服务功能的典型例子。

3提供网络资源管理,系统管理功能,如文件系统管理,网络服务进程的建立和管理,网络活动的监控和网络测试工具等.Windows 2000中的事件查看器就提供对一些网络安全方面的问题进行监视的功能.

4提供对网络用户的管理.几乎所有的操作系统都提供了用户管理功能,用户管理功能所提供的用户访问控制机制有效地管理和控制了用户对网络资源的访问.用户必须提供合法的用户帐号并在授权范围内访问网络资源就是用户管理的具体体现.。

七、自学进度及各章节学时安排

自学周数18周，每周保证3学时，总计54学时。在自学过程中，除了保证时间外一定要做练习，独立完成布置的作业分两次寄回学校。最好将各章后面的有关习题都做一下。还要多上机，只有通过实践才能达到对所学内容理解、消化的目的，进而掌握它。各章节学时安排如下（不包括作业学时）。

自学进度表