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一、课程背景

在万物互联的数字化时代,计算机网络已成为现代社会的基础设施,支撑着从互联网通信到云计算、物联网、边缘计算等各类信息技术应用。理解计算机网络的基本原理、协议体系与关键技术,是信息技术人才的核心素养,也是深入掌握网络安全、分布式系统、数据中心运维等领域的基础。

本课程系统梳理计算机网络的发展历程与核心技术体系,从底层物理传输到顶层应用协议,结合当前云网融合、SDN/NFV等前沿趋势,帮助学生构建完整的网络知识框架,为从事网络工程、系统架构、信息安全等职业奠定坚实基础。

二、课程目标

1.掌握网络体系架构: 深入理解OSI七层模型与TCP/IP四层模型,掌握各层协议的工作原理与交互机制

2.理解核心网络技术: 掌握路由与交换、拥塞控制、差错处理、无线网络等关键技术的原理与应用

3.熟悉网络应用开发: 掌握Socket编程基础,理解HTTP/HTTPS、DNS、电子邮件等应用层协议

4.了解网络安全基础: 理解网络攻击类型、加密技术、防火墙原理等网络安全基本概念

5.接触前沿网络技术: 了解软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)、5G/6G等新兴技术趋势

6.培养实践分析能力: 通过实验掌握网络配置、协议分析、性能测试等实践技能

三、学员收益

完成本课程后,学员将能够:

1.构建完整知识体系: 形成从物理层到应用层的系统性网络认知框架

2.掌握网络分析能力: 能够使用Wireshark等工具进行网络协议分析与故障诊断

3.具备基础配置技能: 能够完成基础网络设备的配置与小型网络拓扑设计

4.理解互联网工作机制: 深入理解从输入网址到网页显示的完整网络通信过程

5.夯实职业发展基础: 为考取网络工程师认证(如CCNA、HCIA)或从事网络相关工作打下坚实基础

6.适应技术发展趋势: 了解云网络、物联网、工业互联网等新兴领域的网络需求与挑战

7.提升系统思维能力: 通过理解复杂网络系统的分层设计与协议交互,培养系统性工程思维

课程大纲

第1章:网络世界导论:连接一切的数字基石
1.1 什么是计算机网络?从主机对接到全球互联
1.2 网络发展的核心驱动力与演进历史
1.3 网络类型的划分:LAN、MAN、WAN与个人域网
1.4 网络的核心价值:资源共享、通信媒介与服务平台

第2章:网络架构与标准化
2.1 分层设计思想:模块化、职责分离与简化复杂性
2.2 经典参考模型:OSI七层模型的理论框架
2.3 事实标准:TCP/IP四层(五层)模型与协议栈
2.4 标准化组织:IETF, IEEE, ITU的作用与影响

第3章:物理与链路层:比特在介质上的传输
3.1 物理层基础:信号、编码与传输介质(双绞线、光纤、无线)
3.2 数据链路层核心功能:成帧、差错控制与流量控制
3.3 局域网技术:以太网(Ethernet)原理与交换机工作方式
3.4 无线局域网:Wi-Fi(IEEE 802.11)标准与接入机制

第4章:网络层:实现端到端的逻辑通信
4.1 网络层的核心使命:路由与寻址
4.2 IP协议详解:IPv4报文结构、地址分类与子网划分
4.3 下一代互联网:IPv6的动机、特点与寻址
4.4 路由算法与协议:RIP, OSPF, BGP的核心思想

第5章:传输层:进程间通信的可靠保障
5.1 传输层的核心服务:多路复用、可靠交付与拥塞控制
5.2 无连接协议:UDP及其适用场景分析
5.3 面向连接协议:TCP详解(三次握手、可靠传输、流量控制、拥塞控制)
5.4 端口与套接字:应用程序的网络接口