计算机网络自顶向下的方法
计算机网络自顶向下方法与Internet特色课程设计
计算机网络自顶向下方法与Internet特色课程设计前言计算机网络作为现代计算机科学的核心领域之一，在全球范围内发挥着至关重要的作用，广泛应用于互联网、云计算、物联网等领域。
针对当前计算机网络师资缺乏、教材资源有限等现状，本文介绍了计算机网络自顶向下方法并结合Internet特色课程的设计思路，旨在提高本专业学生计算机网络相关知识的理论水平和实践能力。
自顶向下方法计算机网络自顶向下方法是计算机网络教育领域中的一门广为人知的学科，它按照应用层向底层进行讲解，是一种理论与实践紧密结合的教学方式。
计算机网络自上而下方法包括以下三个重要的方面：1.应用层：网页、电子邮件、远程登录、文件传输等的协议2.运输层：可靠传输、拥塞控制等的协议3.网络层：路由、选择最佳路径等的协议由于自顶向下方法具有良好的实践性以及与实际应用紧密相关的特性，使得该方法成为计算机网络教学中非常重要的一种方法。
Internet特色课程设计基于Internet的特点和计算机网络自顶向下方法，可以设计出一种更加高效、实用的计算机网络课程。
Internet特色课程设计包括以下三个重要的方面：1.课程设计目标：明确课程培养目标，是一个重要的前提条件。
在此基础上，制定具有内涵和外延的课程目标，充分反映教育和人才培养要求，从而有助于开发具有个性并充满活力的课程。
2.课程内容：课程内容是课程设计的核心，必须包容且整合IDC与互联网现代技术，并且结合实践教学与案例分析。
一般而言，需要涵盖计算机网络的所有方面，从应用层到物理层，可以根据不同的需求和实际情况来选择相应的课程内容，从而更好地使学生理解网络协议、网络安全等相关知识。
3.教学方法：教学方法直接关系到学生的学习效率和提高程度。
在计算机网络教育中采用自顶向下方法以及互联网特色教学方法，能够更好地激发学生的学习热情，提高学习主动性，同时循序渐进地推进协议的讲解，并加强和网络安全等相关实践训练，让学生能够更好地掌握网络知识和技能。
计算机网络：自顶向下方法与互联网特色 教学指导
复习题
9.传输延迟：一个长度为1000字节的分组在距离为5000Km的链路上传播，其传输延迟是多大？假设传播速度为2.5X108m/s，链路的传输速率为1Mbps。一般化，如果链路的长度为d公里，传输速率为R bps，传播速率为s米/秒。则长度为L字节的分组的传输播延迟为多少？传输延迟与分组的长度L有关系吗？传输延迟与链路的传输速率有关系吗？
10.协议层次：计算机网络中使用了多达上百种不同的协议。为了更好地处理这种复杂性，将协议分成了不同的层次，这些协议层次组成了“栈(stack)”。例如，Internet的协议分为五层，从顶向下分别为：应用层、传输层、网络层、链路层和物理层。N层协议使用N-1层协议提供的服务。关于计算机网络协议层次的概念比较抽象，开始时很难把握，随着课程内容的逐步深入将变得越来越清晰。
3.Packet switching分组交换：当一个端系统向另一个端系统发送数据时，发送端将数据分成一个一个的数据块(chunks)，这些数据块叫做分组(packet)。同邮政系统分发邮件的过程类似，Internet独立地处理每个分组并将其向目的端系统传输。当分组交换机收到一个分组后，利用分组携带的目的地址确定传输分组所需使用的输出链路。因此，一个分组交换机执行“分组交换”，将到达的分组一个一个地从输出链路转发(forwarding)出去。另外，分组交换机在转发分组时采用存储转发(store and forward)方式，即交换机只有在完整地收到并存储下整个分组后才开始将分组从输出链路上转发出去。
计算机网络-用自顶向下方法描述因特网特色第二版课程设计 (2)
计算机网络-用自顶向下方法描述因特网特色第二版课程设计简介《计算机网络-自顶向下方法（第二版）》这本书是经典的计算机网络教材，由Douglas E. Comer撰写。
自2000年以来，它成为了网络教育和行业认证的标准教材。
这个项目旨在以自顶向下的方式，描述因特网的特点，结合教材的理论内容和实验部分，旨在加强对计算机网络基础的理解。
目标•熟练理解计算机网络的理论；•能够描述因特网的组成和特点；•能够通过实验加深对计算机网络的理解。
理论知识《计算机网络-自顶向下方法（第二版）》这本书是本项目的主要参考教材。
它按照自顶向下的方法，介绍了计算机网络的各个层次和协议。
其中，第一章介绍了计算机网络的基本概念，第二章讲解了物理层，第三章讲解了数据链路层，第四章讲解了网络层，第五章讲解了运输层，第六章讲解了应用层，第七章讲解了网络安全，第八章讲解了无线和移动网络。
实验部分除了理论的学习，实验也是本项目的重要部分。
实验旨在为学员提供一个实践的机会，进一步了解计算机网络的各个层次和协议。
实验包括以下部分：实验一：在Windows操作系统中配置IPv4地址1.在Windows操作系统中配置本地区域连接的IPv4地址；2.测试本地区域连接是否正常。
实验二：通过ping命令测试到达网络设备1.使用ping命令测试到一个远程计算机的连通性；2.使用ping命令测试到达一个路由器的连通性。
实验三：使用Wireshark分析数据包1.安装Wireshark；2.使用Wireshark分析HTTP数据包；3.使用Wireshark分析FTP数据包。
实验四：使用Telnet访问远程计算机1.安装Telnet软件；2.使用Telnet访问远程计算机。
实验五：使用traceroute测试数据包路径1.使用traceroute测试到达一个远程计算机的路径；2.使用traceroute测试到达一个域名的路径。
结论本项目旨在通过自顶向下的方法，介绍计算机网络的理论和实验，让学员更好地理解计算机网络的组成和特点。
计算机网络 自顶向下方法
计算机网络自顶向下方法
计算机网络的自顶向下方法是一种把实现层布线的方法，当系统构建时可以使用它来搭建网络。
自顶向下策略是从上往下一级一级的来构建网络的一种方法。
它允许开发者从大的计划中下手，然后把任务一步一步分解，最终达到构建目标。
从实现角度来看，自顶向下方法把网络分为多个部分，从而让整个网络实现更容易。
它是一种面向对象的方法，它把整个网络看作是一个整体，而不是由多个单独的部分组成的。
它可以使开发者可以创建一个复杂的网络，而无需仔细研究它的每个部分。
自顶向下方法也有它的缺点。
它对新手开发者不是很友好，因为可能会遗漏一些重要的信息，使得整个系统构建出现问题。
此外，如果构建失败，需要从头开始从新构建，这会非常耗时。
总之，自顶向下方法是一种有效的网络层布线策略，它可以让开发者从大的计划中下手，然后把任务一步一步分解，最终达到构建目标。
它的优点是可以简化网络的构建，缺点是不太友好的新手开发者，以及其它可能出现的问题。
(计算机网络：自顶向下方方法)TopDownV3-8
输数据包的核心协议。
传输层简介
定义传输层在计算机 网络中的作用
传输层负责确保数据在发送方和 接收方之间可靠地传输，并提供 端到端的通信服务。
描述传输层的主要功 能
传输层的主要功能包括建立连接、 数据传输、错误控制和流量控制 等。
解释传输层的协议
传输层协议包括TCP （Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）。TCP是 一种可靠的、面向连接的协议， 而UDP则是一种不可靠的、无连 接的协议。
07 应用层
应用层简介
01
应用层是计算机网络体系结构中的最高层，直接面 向用户提供服务。
02
它负责处理特定的应用程序细节，例如文件传输、 电子邮件、网页浏览等。
03
应用层协议定义了应用程序之间的通信规则和数据 交换格式。
应用层协议
HTTP协议
用于网页浏览和信息检索，如浏览器和Web服务器之间的通信。
FTP客户端
用于在计算机之间传输文件，使用FTP协议。
DNS服务器
提供域名解析服务，将域名转换为IP地址。
08 网络安全与网络管理
网络安全简介
网络安全定义
网络安全是指保护网络系统免受未经授权的访问、使用、 泄露、破坏、修改或销毁，确保网络服务的可用性、完整 性和保密性。
网络安全威胁
网络安全面临的威胁包括恶意软件、黑客攻击、网络钓鱼、 身份盗窃等，这些威胁可能导致数据泄露、系统瘫痪或经 济损失。
网络层简介
01
定义网络层在计算机网络中的作用
网络层负责将数据包从一个网络节点传输到另一个网络节点，确保数据
包能够到达目的地。
学习笔记：计算机网络自顶向下方法
学习笔记：计算机⽹络⾃顶向下⽅法⽬录1. 计算机⽹络与互联⽹1.1 什么是互联⽹终端系统通过通信连接(communication links)和包交换机(packet switches)连接在⼀起包交换机的两种主要类型路由器(routers)与链路层交换机(link-layer swtiches)路由器应⽤于⽹络核⼼，链路层交换机⽤于接⼊层transmission ratepackets = header bytes + data通路终端系统通过⽹络服务提供商(Internet Service Providers , ISPs)访问互联⽹每个ISP⾃⾝都是包交换机和通信连接的⽹络协议定义了两个或多个通信实体之间交换的消息的格式和顺序，以及在发送和/或接收消息或其他事件时所采取的操作。
1.2 ⽹络边缘1.2.1 接⼊⽹end systems = hostsserversclients互联⽹中最常见的家庭访问⽅式数字⽤户线(Digital Subscriber Line, DSL)，通常和电话线是⼀体的数字⽤户线接⼊复⽤器(digital subscriber line access multiplexer, DSLAM)是⼈们进⾏数据交换的中⼼，位于运营商的本地中⼼局。
DSL在不同频段上同时传输电话信号与⽹络信号独占线路电缆(cable)电缆因特⽹接⼊(cable Internet access)利⽤了有线电视公司现有的有线电视基础设施。
光缆将电缆头端连接到地区枢纽，从这⾥使⽤传统的同轴电缆到达各家各户和公寓。
因为在这个系统中应⽤了光纤和同轴电缆，所以它经常被称为混合光纤同轴（Hybrid Fiber Coax, HFC)。
电缆调制解调器(cable modem)通常是⼀个外部设备，通过⼀个以太⽹端⼝连接到家庭PC。
在电缆头端，电缆调制解调器端接系统(Cable Modem Termination System, CMTS)起到如同DSL⽹络的DSLAM 类似的功能。
Test5计算机网络自顶向下方法...
Test5计算机网络自顶向下方法...
1. 多址接入协议（multiple access protocol）划分为哪三种类型？其中，哪一种（或几种）是无冲突的协议？哪一种（或几种）是有冲突的协议？
答：
多址接入协议划分为信道划分、随机接入、轮流协议三种类型。
信道划分和轮流协议是无冲突的，随机接入是有冲突的。
2. 为什么ARP请求封装在一个广播帧中发送，而ARP响应封装在一个单播帧中发送？
答：
发送节点利用ARP请求查询目标主机的MAC地址，由于尚不知道目标主机的MAC地址，所以ARP请求封装在广播帧中发送。
发送ARP响应的节点已经从ARP请求中获得了请求节点的MAC 地址，所以ARP响应可以用单播帧发送。
3. 假设节点A、B、C连接到同一个广播局域网上，A向B发送的单播帧（dest MAC = B），C的适配器能收到吗？如果能收到，C的适配器会处理这个帧吗？如果会处理，C的适配器会把帧中的IP 数据报交给自己的网络层吗？
答：
能收到；会处理；但不会将IP包交给自己的网络层。
4. 在如图所示的网络中，路由器R连接了两个链路层交换机S1和S2。
假设主机A向主机B发送了一个数据报（src IP = A，dest IP = B），请给出编号①～④的线路上传输的以太帧的源地址和目的地址，填入下表。
MAC地址用符号表示，比如A的MAC地址表示为A，R的端口1的MAC地址表示为R-1，等等。
计算机网络自顶向下方法与Internet特色教学设计
计算机网络自顶向下方法与Internet特色教学设计一、自顶向下方法1.1 概述自顶向下方法（Top-down approach）是指从应用层开始，沿着协议层次结构向下逐层分解，直到物理层，以便更好地理解计算机网络的各个层次之间的关系。
通过自顶向下的方法，可以将复杂的计算机网络问题分解为简单的问题，从而更好地理解它们。
1.2 优点自顶向下方法的优点如下：•简单易懂：自顶向下的方法可以将复杂的网络问题分解成简单的问题，使学习者更容易理解和掌握；•效率高：自顶向下的方法可以帮助学习者快速地了解和掌握计算机网络的基本原理和概念；•实用性强：自顶向下的方法体现了计算机网络实际应用的需求和实现方法，能够满足学习者对计算机网络应用方面的需求。
1.3 缺点自顶向下方法的缺点如下：•无法全面、深入地了解底层原理：由于自顶向下的方法是从应用层开始的，因此无法充分了解底层原理和机制，有时会出现理解偏差；•对理论知识的理解要求较高：自顶向下的方法对理论知识和抽象概念的理解要求较高，有些学习者可能会因为理解难度而放弃。
二、Internet特色教学设计2.1 概述Internet特色教学设计是指在网络环境下进行教学设计，利用网络资源和服务，为学习者提供更加丰富、多样的学习方式和途径。
Internet特色教学设计要求教师充分利用网络优势，发挥学生的主体作用，采用充满活力和创造力的教学方法。
2.2 设计原则Internet特色教学设计的原则如下：•适应学生的需求：要及时抓住和满足学生的学习需求，鼓励学生在给定的范围内进行自主学习和探究；•充分利用网络资源和服务：要利用好网络资源和服务，为学生提供多种多样的学习方式和途径；•注重实践操作：要将理论知识和实践操作结合起来，注重学生的实践能力和实际操作经验。
2.3 设计内容Internet特色教学设计的内容如下：•教学平台和工具：要选择合适的教学平台和工具，如网络课堂、视频教学、在线测试等；•活动设计：要设计鼓励学生探究、实践和创新的学习活动，如小组讨论、编程实践、项目设计等；•教学材料和资源：要提供优质的教学材料和资源，如电子教材、网络课件、电子书籍等。
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计算机网络自顶向下的方法
第一章：计算机网络和因特网
复习题：
1.主机和端系统之间有什么不同？列举不同类型的端系统。
Web服务器是端系统吗？
答：没有不同。
主机和端系统可以互换。
端系统包括PC，工作站，WEB服务器，邮件服务器，网络连接的PDA，网络电视等等。
3.什么是客户机程序？什么是服务器程序？服务器程序请求和接收来自客户机程序的服务吗？
答：客户机程序是运行在一个端系统上的程序，它发出请求，并从运行在另一个端系统上服务器程序接收服务。
一般是客户机请求和接收来自服务器程序的服务。
7.以太LAN的传输速率有多高？对于给定的传输速率，LAN上的每一个用户能够持续以该速率传输吗？
答：目前，以太网的传输速率有：10Mbps，100Mbps，1Gbps和10Gbps。
对于一个给定的传输速率，如果用户单独在线路上传输数据，则可以一直保持这个速率；但是如果有多个用户同时传输，则每个都不能达到所给定的速率（带宽共享）。
交换以太网使用星型拓扑使主机直接与一台“交换机”相连，以允许所有主机以LAN的全部速率同时发送和接收11.与分组交换网络相比，电路交换网络有什么优点？在电路交换网路中，TDM比FDM有哪些优点?
答：电路交换可以为呼叫的持续时间保证提供一定量的端到端的带宽。
今天的大多数分组交换网（包括互联网）不能保证任何端到端带宽。
当发生拥塞等网络问题时，TDM中的数据丢失可能只会是一部分，而FDM中就可能是大部分或全部。
14.第一层ISP和第二层ISP之间的关键差异是什么?
答：一个第一层ISP与所有其它的第一层ISP相连；而一个第二层ISP只与部分第一层ISP相连。
而且，一个第二层ISP是一个或多个第一层ISP的客户。
16.考虑从某源主机跨越一条固定路由向某目的主机发送一分组。
列出分组的端到端时延中的时延组成。
这些时延中，哪些是固定的？哪些是变化的？
答：时延由处理时延、传输时延、传播时延和排队时延组成。
所有这些时延除了排队时延都是固定的。
23.因特网协议栈中的五个任务。
这些任务中的一个（或多个）能够由两个（或多个）层次执行吗？
答：5种任务为：错误控制，流量控制，分段与重组，复用，以及连接建立。
是的，这些任务可以由两层（或更多层）来执行。
习题
1.考虑一个应用程序以稳定的速率传输数据（例如，发送方每k个时间单位元产生一个N比特的数据单元，其中k较小且固定）。
另外，当这个应用程序启动时，它将持续运行相对长的一段时间。
回答下列问题，简要论证你的答案：
A．分组交换网还是电路交换网更适合这种应用？为什么？
B．假定使用了分组交换网，并且该网中所有流量都来自如上所述的这种应用程序。
同时，假定该应用程序数据传输速率的总和小于每条链路的各自容量。
需要某种形式的拥塞控制吗？为什么？
答：a.电路交换网更适合所描述的应用，因为这个应用要求在可预测的平滑带宽上进行长期的会话。
由于传输速率是已知，且波动不大，因此可以给各应用会话话路预留带宽而
不会有太多的浪费。
另外，我们不需要太过担心由长时间典型会话应用积累起来的，建立和拆除电路时耗费的开销时间。
b.由于所给的带宽足够大，因此该网络中不需要拥塞控制机制。
最坏的情况下（几乎可
能拥塞），所有的应用分别从一条或多条特定的网络链路传输。
而由于每条链路的带宽足够处理所有的应用数据，因此不会发生拥塞现象（只会有非常小的队列）。
18.假定两台主机A和B相隔10000km，由一条直接的R=1Mbps的链路相连。
假定跨越该链路的传播速率是2.5×10∧8m／s。
A．计算“带宽时延”积R·t
B．考虑从主机A向主机B发送一个400kb的文件。
假定该文件作为一个大的报文持续发送。
在任何给定的时间，在链路上具有比特数量最大值是多少？
C．给出带宽时延积的一种解释。
D．该链路上一个比特的宽度（以米计）是多少？它比一个足球场更长吗？
E．根据传播速率s，带宽R和链路m的长度，推导出比特宽度的一般表达式。
19.对于问题18，假定我们能够修改R。
对什么样的R值，一个比特的宽度能与该链路的长度一样长？
20．考虑问题18，但现在链路的速率是R=1Gbps.
a.计算宽带时延积R﹒t
b．考虑从主机A向主机B发送一个400kb的文件。
假定该文件作为一个大的报文连续发送。
在任何给定的时间，在链路上具有的比特数量最大值是多少？
c.该链路上的一个比特的宽度(以米计)是多少？
21.再次考虑问题18.
a.假定连续发送，发送该文件需要多久的时间？
b.假定该文件被划分了10个分组，每个分组包含了40kb。
假定每个分组被接收方确认，确定分组的传输时间可忽略不计。
最后，假定在前一个分组被确认后，发送方才能发送分组。
发送该文件需要多久的时间？
c.比较（a）和（b）的结果。