M407004B 计算机网络与通信技术
（2学分，32学时；专业教育平台/专业拓展选修课程模块；适用专业：电气工程及其自动化/电气工程及其自动化（轨道牵引电气化）；先修课：大学计算机基础、数字电子技术）
本课程是电气工程及其自动化专业的专业拓展选修课。在学生学习大学计算机基础、数字电子技术等课程的基础上，通过本门课程的学习，系统地建立计算机网络通信的理论体系，掌握计算机网络的体系结构及数据通信的基本原理，能够熟练进行基本网络操作，并经进一步学习能将所学知识应用于其他工业控制网络。课程以计算机网络体系结构为纲组织内容，比较全面地介绍了计算机网络各层次的工作原理，并融入了网络发展的新技术和实际科研内容。课内实验围绕当前常用的网络技术展开，强化学生的分析能力、实际动手能力和团队协作能力。本课程可以为为后续本科课程现场总线与工业控制、专业综合设计与实践以及研究生课程数据通信与控制网络等打下良好的基础。
课程教学内容和要求
序号 |
知识单元（章节） |
知识点 |
教学要求 |
推荐学时 |
教学方式 |
支撑课程目标 |
1 |
概述 |
课程的研究对象、内容及学习目的 |
1、 了解计算机网络定义、发展、组成及分类 2、 理解三种数据交换方式和计算机网络的体系结构 3、 掌握计算机网络的性能指标 |
2 |
讲授 |
1 |
2 |
物理层 |
1、 物理层基本概念 2、 数据通信基础知识 3、 传输媒体与信道复用技术 |
1、 理解数据通信系统模型 2、掌握信号传输方式和信道复用技术 3、了解导引型及非导引型传输媒体 |
2 |
讲授 |
2 |
3 |
网线制作实验 |
1、 制作网线 2、 测试连通性 |
1、认识计算机网络传输媒介——双绞线； 2、掌握双绞线网线的制作标准； 3、掌握双绞线网线标准中的信号定义； 4、掌握直连网线的制作和测试方法。 |
2 |
实验 |
3 |
4 |
数据链路层 |
1、 数据链路层要解决的问题 2、 两种数据链路层协议 3、 局域网及其扩展方法 |
1、 掌握数据链路层的三个基本问题 2、 理解PPP协议与CSMA/CD协议 3、 掌握MAC层的硬件地址和数据帧格式 4、 能够实现以太网扩展和配置虚拟局域网 |
4 |
讲授 |
1、2 |
5 |
网络层 |
1、 网络层的任务 2、 IP地址及IP报文 3、 网络划分与聚合 4、 ARP协议与ICMP协议 5、 下一代网络IPv6 |
1、 掌握IP地址分类及作用，理解IP地址与硬件地址的区别 2、 掌握子网划分与网络聚合方法 3、 掌握IP数据报的格式及分片方法 4、 了解网关协议RIP、OSPF和多播协议IGMP 5、 能够利用网际控制报文ICMP完成网络基本配置 6、 理解IPv6与IPv4的区别 |
7 |
讲授 |
1、2 |
6 |
VLAN实验 |
1、VLAN设置 2、配置交换机 3、通信测试 |
1、理解VLAN的原理； 2、掌握交换机进行VLAN配置的过程。 |
2 |
实验 |
3 |
7 |
运输层 |
1、运输层的作用及端口号的意义 2、UDP协议和TCP协议的特点与区别 4、 TCP的报文格式 4、TCP的运输连接管理 5、 TCP的可靠传输与流量控制 |
1、理解运输层的作用以及与网络层作用的区别 2、掌握端口及套接字的形式和作用 3、掌握UDP协议和TCP协议的首部格式 4、掌握传输控制协议及首部格式 5、理解TCP的可靠传输工作原理，并能够对比分析工业现场通信的可靠性和实时性 6、 掌握TCP的流量控制机制 7、理解TCP的连接管理 |
5 |
讲授 |
1、2 |
8 |
网络配置实验 |
1、电脑网络参数设置 2、子网划分和配置 |
1、掌握计算机中网络参数的配置； 2、理解交换机在网络扩展中作用； 3、理解路由器在网络扩展中的作用； 4、掌握子网划分和配置。 |
2 |
实验 |
3 |
9 |
应用层 |
1、 域名系统DNS 2、 电子邮件 3、 万维网 4、动态主机配置协议DHCP |
1、 掌握域名系统DNS并能够结合实际进行问题分析 2、 理解统一资源定位符URL和超文本传输协议HTTP 3、 掌握电子邮件发送过程与相关协议 4、 了解动态主机配置协议DHCP |
2 |
讲授 |
2 |
10 |
网络抓包实验 |
1、 WireShark软件使用 2、 ICMP、TCP、IP协议抓包分析 3、 链路层数据帧抓包分析 |
1、 掌握抓包软件的使用 2、 理解不同数据包产生的条件 3、 对实际网络数据与课堂讲解对应分析 |
2 |
实验 |
3 |
11 |
无线网络 |
1、 无线网络的构成形式 2、 无线网络的物理层和MAC层 3、 无线网络的工作机制 4、 常用的无线通信技术 |
1、了解两种无线局域网的构成方式 2、了解802.11的MAC层构成 3、掌握CSMA/CA协议退避算法，能够分析无线局域网和有线局域网的协议区别 4、理解CSMA/CA的帧间间隔 |
2 |
讲授 |
1 |
合计 |
|
|
32 |
|
|
