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知識點分析解放軍理工大學陳鳴mingchennj@163.com2013.3.30

南京梳理課程知識體系的重要性成熟的課程應當具有明確的課程知識體系網(wǎng)絡課也一定要梳理出相應的知識體系得到知識體系，需要把握計算機網(wǎng)絡的技術本質(zhì)和發(fā)展脈絡，應當有深厚的技術研究和工程背景，而非網(wǎng)絡知識的堆砌是一個需要不斷探討和總結的領域

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡層

五、運輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應用層七、網(wǎng)絡安全教學方法學習復雜的知識，最好先從宏觀的角度概略地認識它，理解它在整體上是如何工作的，然后再逐步深入其局部細節(jié)，學習計算機網(wǎng)絡知識也是如此。把握網(wǎng)絡技術歷史發(fā)展演化脈絡，不僅有助于理解今天的網(wǎng)絡，還有助于對網(wǎng)絡的未來發(fā)展作出預測。教學方法本部分從宏觀角度描述計算機網(wǎng)絡，使讀者能夠從總體上把握網(wǎng)絡的分層體系結構，理解計算機網(wǎng)絡的重要概念、術語、性能測度，以及導致因特網(wǎng)成功的關鍵結構特征，從而為后續(xù)深入學習計算機網(wǎng)絡各層次相關技術打下堅實的基礎。知識點基本概念：計算機網(wǎng)絡定義，計算機網(wǎng)絡用途，網(wǎng)絡構造方法（直接連接的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡云，網(wǎng)絡云互聯(lián)），分組，網(wǎng)絡服務（網(wǎng)絡應用，分布式應用程序，應用程序編程接口）特征：2/3/2因特網(wǎng)結構：網(wǎng)絡邊緣（客戶/服務器模式，P2P模式），網(wǎng)絡核心（ISP等級結構，分組交換），接入網(wǎng)，端到端原則表示法例子因特網(wǎng)結構因特網(wǎng)邊緣因特網(wǎng)核心接入網(wǎng)C/S模式P2P模式分組交換ISP等級結構端到端原則根結點葉子結點繼承父結點屬性紅色為核心知識點黑色為普通知識點知識點分層體系結構：協(xié)議（定義，要素），體系結構（因特網(wǎng)體系結構（沙漏模型），OSI7層體系結構，5層教學模型），服務模型（定義，對等層，封裝，水平的協(xié)議，垂直的服務，報文的層間傳遞）分組交換網(wǎng)性能指標：時延（往返時延，單向時延，時延抖動，時延構成），丟包率，帶寬（吞吐量，瓶頸鏈路），跳與路徑，時延與帶寬乘積

一、概述

二、物理層四、網(wǎng)絡層

五、運輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應用層七、網(wǎng)絡安全教學方法理解比特在傳輸媒體上、結點之間和在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)上傳輸所涉及的技術，內(nèi)容與網(wǎng)絡物理層有關。物理層的重要問題包括：編碼和復用技術，它使比特在傳輸媒體能夠有效地傳輸；交換技術，它使大量端系統(tǒng)之間能夠經(jīng)濟高效地通信；SDH標準技術，支撐大容量數(shù)據(jù)分組的遠距離傳輸；接入網(wǎng)技術，支持大量端系統(tǒng)與網(wǎng)絡多樣化連接。教學方法教學可以通過“一般理解與重點掌握”的方式進行，即除重點掌握分組交換技術以外，其他部分均為一般理解。知識點數(shù)據(jù)通信基礎：通信系統(tǒng)模型，奈奎斯特公式，香農(nóng)公式，通信方式傳輸媒體：導向傳輸媒體（雙絞線，光纖，同軸電纜），非導向傳輸媒體（無線電）編碼和復用：編碼，時鐘恢復，曼徹斯特編碼，多路復用：頻分復用、時分復用、波分復用和碼分復用知識點交換技術：電路交換，報文交換，分組交換數(shù)字傳輸技術：PCM，高次群，SDH接入網(wǎng)：電話網(wǎng)撥號接入，DSL接入，HFC接入，光纖接入，以太網(wǎng)，無線接入（WiFi，3G，WiMAX）

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡層

五、運輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應用層七、網(wǎng)絡安全教學方法用傳輸媒體直接連接主機可以構造一個覆蓋范圍有限的計算機網(wǎng)絡，這其中主要涉及的是數(shù)據(jù)鏈路層技術。數(shù)據(jù)鏈路層涉及的重要問題包括成幀、差錯檢測、可靠數(shù)據(jù)傳輸和多路訪問等，其中的可靠數(shù)據(jù)傳輸和多路訪問是計算機網(wǎng)絡中的兩個基礎性問題。教學方法由于這種直接連接的網(wǎng)絡通常覆蓋區(qū)域有限并且所涉及的技術比較簡單，是深入學習網(wǎng)絡技術的很好的起點。目標是理解數(shù)據(jù)鏈路層服務的原則，掌握基礎性問題的原理，熟悉鏈路層協(xié)議與設備。知識點鏈路層環(huán)境：特點，網(wǎng)絡適配器，設備驅(qū)動程序，鏈路類型（點對點鏈路，廣播鏈路）鏈路層協(xié)議：成幀（面向比特的協(xié)議，比特填充法），差錯檢測（檢測重傳（奇偶校驗，檢驗和方法，循環(huán)冗余檢測），前向糾錯），可靠交付，媒體訪問，流量控制可靠數(shù)據(jù)傳輸原理：可靠數(shù)據(jù)傳輸模型，差錯檢測，接收方確認，重傳，超時定時器，序號，有限狀態(tài)機，滑動窗口，流水線，回退N步協(xié)議，選擇重傳協(xié)議知識點多路訪問：概念，信道劃分協(xié)議（時分多路復用、頻分多路復用，碼分多址），輪流協(xié)議（令牌傳遞協(xié)議，輪詢協(xié)議），隨機接入?yún)f(xié)議（ALOHA，時隙ALOHA，CSMA/CD）以太網(wǎng)：MAC地址，以太網(wǎng)幀結構，以太網(wǎng)協(xié)議，以太網(wǎng)技術標準鏈路層交換機：轉發(fā)和過濾，自學習802.11：802.11體系結構（基本服務集，接入點AP，服務集標識符，關聯(lián)），802.11MAC協(xié)議（信號衰減，隱藏終端，CSMA/CA），藍牙一、概述二、物理層

四、網(wǎng)絡層

五、運輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應用層七、網(wǎng)絡安全教學方法網(wǎng)絡層是協(xié)議棧中最重要和最復雜的層次之一，因此是網(wǎng)絡知識學習中最具有挑戰(zhàn)性，也是最具有趣味性的部分之一。網(wǎng)絡層涉及的基礎性問題包括異構網(wǎng)絡互聯(lián)、分組轉發(fā)和路由選擇等。教學方法包括了如下重要的概念和技術：與異構網(wǎng)絡互聯(lián)相關的虛擬互聯(lián)網(wǎng)方法和地址映射方法，與IP層盡力而為服務模型有關的IP編址、分組轉發(fā)和路由選擇，固化了IP層協(xié)議和技術的網(wǎng)絡層設備—路由器；以及移動IP、IPv6和IP多播等。本部分涉及的內(nèi)容多、覆蓋范圍廣，可以采用以異構網(wǎng)絡互聯(lián)、分組轉發(fā)和路由選擇等基礎性問題為中心逐步展開的方法進行學習。知識點異構網(wǎng)絡互聯(lián)方法：兩兩互聯(lián)中繼系統(tǒng)，無關的中繼系統(tǒng)網(wǎng)絡層功能：轉發(fā)，路由選擇，連接分組交付：直接交付，間接交付網(wǎng)絡服務模型：面向連接服務（虛電路網(wǎng)絡，工作三個階段），無連接服務（數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡，因特網(wǎng)IP服務模型）網(wǎng)際協(xié)議：數(shù)據(jù)報格式，IPv4編址（分類編址，子網(wǎng)編址，無類別域間路由選擇），特殊的IP地址IP地址的獲取與配置：IP地址申請，主機配置，DHCP網(wǎng)絡地址轉換：NAT轉換表知識點ARP：工作原理，工作過程（同一子網(wǎng)/不同子網(wǎng)）ICMP：功能，Ping工作原理，traceroute工作原理IPv6：主要特征，IPv4到IPv6的遷移路由選擇：AS內(nèi)部路由選擇協(xié)議（RIP，距離向量路由選擇算法，OSPF，鏈路狀態(tài)路由選擇算法），AS之間路由選擇協(xié)議（BGP，層次路由選擇）路由器：路由器體系結構，交換結構，輸入接口卡，輸出端口移動IP技術：移動網(wǎng)絡尋址,間接路由選擇,移動IP標準IP多播：IP多播的特點,IGMP,多播路由選擇算法(RPF，基于中心的方法)

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡層

五、運輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應用層七、網(wǎng)絡安全教學方法運輸層涉及的網(wǎng)絡基礎性問題包括多路復用/分解、可靠數(shù)據(jù)傳輸和擁塞控制等。鑒于運輸層涉及的機制和原理較為復雜，本部分將交替討論原理和對應的機制協(xié)議的設計實現(xiàn)方法。教學方法例如，學習了多路復用/分解原理之后，將用UDP加以說明；可靠數(shù)據(jù)傳輸原理已在第2章中學習過，本部分將探討它在TCP中的具體應用；學習了網(wǎng)絡擁塞控制原理之后，接著將探討其在TCP擁塞控制中的應用。通過原理與實際的結合，以全面掌握因特網(wǎng)運輸層協(xié)議處理的原理及技術。知識點運輸服務：環(huán)境，作用多路復用/分解：概念，端口，套接字，UDP多路復用/分解，TCP多路復用/分解，套接字編程UDP：特點，首部TCP：特點，報文段結構，可靠數(shù)據(jù)傳輸機制（數(shù)據(jù)序號和確認號機制，超時重傳定時器的估值），TCP流量控制（接收窗口，接收緩存）；TCP連接管理（三次握手，釋放連接，狀態(tài)轉換圖）知識點擁塞控制原理：擁塞控制概念與危害，擁塞控制方法（開環(huán)控制，閉環(huán)控制，端到端擁塞控制，網(wǎng)絡輔助的擁塞控制）TCP擁塞控制：TCP感知擁塞的方法，丟包事件，TCP控制發(fā)送速率的方法，TCP擁塞控制機制（慢啟動，加性增和乘性減，改進方法（快速恢復，快速重傳））TCP公平性：TCP友好性

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡層

五、運輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應用層七、網(wǎng)絡安全教學方法與應用層相關的網(wǎng)絡基礎性問題都會涉及網(wǎng)絡應用協(xié)議的體系結構。此外，網(wǎng)絡應用協(xié)議的許多典型實現(xiàn)技術也非常重要。網(wǎng)絡應用協(xié)議負責端系統(tǒng)中應用層實體之間的交互規(guī)則，本部分將關注網(wǎng)絡應用協(xié)議。網(wǎng)絡應用協(xié)議有兩種體系結構：一種是傳統(tǒng)因特網(wǎng)應用普遍采用的客戶/服務器模式，另一種是近年來迅速發(fā)展的P2P模式。本部分以當前廣泛使用且具有典型技術的網(wǎng)絡應用協(xié)議為對象，從原理和實現(xiàn)兩個方面進行講解。教學方法本部分的學習要求是：深刻理解支持網(wǎng)絡應用功能實現(xiàn)的進程以及支持這些進程彼此之間進行交互的應用層協(xié)議的工作原理，掌握設計、實現(xiàn)這些網(wǎng)絡應用協(xié)議的關鍵技術。學習這些功能迥異的網(wǎng)絡應用時，應注意從應用需求出發(fā)，提高對網(wǎng)絡應用協(xié)議原理和實現(xiàn)技術舉一反三的能力。知識點網(wǎng)絡應用程序體系結構：客戶機/服務器體系結構，P2P體系結構應用層協(xié)議：定義，特點，網(wǎng)絡應用分類DNS：用途，工作原理，域名層次結構，DNS緩存FTP：工作原理（控制連接與數(shù)據(jù)連接分離）Web：Web頁面，URL，Web服務器，Web瀏覽器，文檔（靜態(tài)文檔、動態(tài)文檔和活動文檔），HTTP工作原理（無狀態(tài)，非持續(xù)連接和持續(xù)連接，Cookie），Web緩存知識點電子郵件：工作原理（SMTP，POP3），MIME，郵件訪問協(xié)議多媒體網(wǎng)絡應用：特性，應用分類，QoS的應用層解決方案，流式多媒體應用系統(tǒng)，實時交互音頻和視頻應用（IP電話，實時傳輸協(xié)議RTP，會話發(fā)起協(xié)議SIP）P2P應用：P2P應用系統(tǒng)的體系結構，BitTorrent工作原理，分布式散列表

一、概述二、物理層四、網(wǎng)絡層

五、運輸層內(nèi)容提要

三、數(shù)據(jù)鏈路層六、應用層

七、網(wǎng)絡安全教學方法了解因特網(wǎng)面臨的安全威脅，有助于深入理解網(wǎng)絡安全的內(nèi)涵。網(wǎng)絡安全的基本機制是：為報文提供機密性的對稱密鑰密碼、公開密鑰密碼，以及密鑰分發(fā)技術；為報文提供完整性的報文摘要、報文鑒別碼技術；鑒別通信對方身份的數(shù)字簽名技術；為網(wǎng)絡運行提供安全邊界和狀態(tài)監(jiān)視的網(wǎng)絡安全設備。教學方法因特網(wǎng)中的一些典型安全協(xié)議如網(wǎng)絡層的IPsec、運輸層的SSL、應用層的PGP以及網(wǎng)絡安全設備如防火墻、入侵檢測系統(tǒng)，通常要綜合運用多種網(wǎng)絡安全基本機制。深入理解這些網(wǎng)絡安全機制，既有助于直接利用安全協(xié)議和安全設備提供的網(wǎng)絡安全性，也能為自行設計新型網(wǎng)絡安全協(xié)議奠定基礎。知識點網(wǎng)絡入侵及其對策：攻擊的形式，預攻擊探測，分組嗅探，IP哄騙，TCP劫持，DoS/DDoS網(wǎng)絡安全服務：機密性，鑒別，完整性，不可否認性，運行安全性密碼學：數(shù)據(jù)加密模型，對稱密鑰系統(tǒng)（數(shù)據(jù)加密標準，三重DES），公鑰系統(tǒng)（公鑰，私鑰