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上海交通大学电子信息与电气工程学院硕士课程内容介绍《计算机通信网络设计与分析》

上海交通大学 免费考研网/2012-12-28


《计算机通信网络设计与分析》

课程代码X034519学分/学时3.0/54开课时间
课程名称计算机通信网络设计与分析
开课学院电子信息与电气工程学院
任课教师薛质
面向专业通信与电子系统·电路与系统·信号与信息处理·计算机应用
预修课程通信理论与系统
课程讨论时数12 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

主要介绍计算机通信网的基本概念和基本原理,以OSI参考模型为基础,全面系统地讲述分层次的网络体系结构,包括数据链路层、介质访问控制、网络层、传输层和应用层。鉴于TCP/IP是目前被广泛接受的标准,所以兼顾OSI和TCP/IP两大体系,阐述它们的共性问题。内容涵盖了局域网、广域网、互联网(以Internet为典型)、ATM和B-ISDN等网络体制,突出通信子网与资源子网的概念,详细讨论用于计算机通信的各类通信交换技术,并尽可能反映较新的进展,同时也重视必要的理论分析,比如路由选择和流量控制等问题。 本教学内容的主要特点是:1. 讲授始终以基本概念和基本原理为主,对具体协议及其细节加以简化。2. 将用于计算机通信的各类通信网络及相应的交换技术原理单独设章(第三章),以突出通信子网和资源子网的概念。3. 把以OSI/RM为基础的协议分层原理单独设章(第二章),这种分层原理事实上可以看成所有分层式协议的一般原理。4. 强调了网络互联及其基本原理,网络互联技术是使Internet不断延伸和扩展的基础。5. 兼顾OSI和TCP/IP两大协议体系,力图表述它们的共性问题。

课程内容简介(英文)

This course covers the basic concepts and principles of computer communication networks. The network architecture is discussed in detail based on OSI referrence model, including data link layer, medium access control, network layer, transport layer and application layer. Meanwhile, this course takes TCP/IP in consideration owing to wide use of Internet. Therefor, the common issues are presented giving attention to two models of OSI/RM and TCP/IP. The content includes LAN. WAN, Internet, ATM and B-ISDN, giving prominence to communication subnet and resource subnet. It also specifies many kinds of switching techniques, thinking much of theoretic analysis, such as routing and flow control, etc.Course Contents and Outline:Chap.1 Introduction1.1 Computer Communication and Computer Communication Networks1.2 Network Hardware1.3 Network Protocols and Architectures (LAN, MAN, WAN, internet)1.4 Design IssuesChap.2 Principle of Layered Protocols2.1 Basic Concepts (OSI/RM, Real Open System, Service, Interface, Protocol)2.2 Principle of Layered Architecture2.3 Networking and its Operations2.4 Data Transportation2.5 Service Primitive2.6 Principle of the Layered OSI/RM Architecture2.7 Comparison of OSI and TCP/IPChap.3 Modern Communication Networks and Switching Techniques3.1 Telephone Networks and Circuit Switching3.2 Data Networks and Packet Switching3.3 The Optimized Packet Length in a Packet-switched Network3.4 Introduction to other Communication Networks (PSPDN, DDN, Frame Relay Network, B-ISDN, ATM, Wireless Networks)3.5 The Physical Interfaces of Computer Communication NetworksChap.4 Data Link Layer4.1 Design Issues for Data Link Layer (Service, Frame, Error Control, Flow Control)4.2 Principles of ARQ (Stop-and-Wait, Go-Back-N, Selective Repeat Request)4.3 Congestion Control using Sliding Window4.4 Describing Method of Protocols4.5 Examples (HDLC, PPP)Chap.5 Media Access Control5.1 Assignment of Broadcasting Channel (Static: FDM, TDM, WDM; Dynamic: ALOHA, CSMA)5.2 Polling Technology (Roll-call, Hub)5.3 Random Access: ALOHA and Slot ALOHA5.4 Random Access: CSMA5.5 Collision-free Protocols5.6 Introduction to IEEE 802 StandardsChap.6 Routing and Congestion Control6.1 Introduction6.2 Routing Algorithm6.3 Congestion Control (Cause, Relationship with Flow Control, Throughput)6.4 Congestion Control in ATM6.5 Congestion Control in TCPChap.7 Internetworking7.1 General Concepts in Internetworking7.2 Network Bridge7.3 Router and Gateway (CCITT X.25, ITU-T X.75, IP Protocol)7.4 Route Selection of InternetChap.8 Transport Layer8.1 Basic Concepts in Transport Layer8.2 Special Problems (Error Control, Connection Management, Timeout and Congestion Control)8.3 Transport Service8.4 Transport Protocols (TCP, UDP)Chap.9 Applications in High Layers of Computer Communication Networks9.1 Introduction (High Layers in OSI, Application Layer in Internet, Data Security, Network Management, DNS, ASN.1)9.2 Application Service Element in OSI (CASE and SASE)9.3 ASN.19.4 Examples: MHS, Directory Service (SMTP, DNS)9.5 Other Examples: FTAM, FTP, Telnet, WWW, HTTPAssessment:Student should grasp the fundamental concepts, principles and algorithms of computer communication networks; he/she should be creative and able to analyze new techniques.The final is a close-book, close-note, 2-hour exam. It consists of short essay-problems, calculating problems, proof problems, and graph problems.

教学大纲

第一章 计算机通信网概述1-1. 什么是计算机通信和计算机通信网计算机通信和计算机网络 计算机网络与分布系统 计算机通信网的组成(通信子网与资源子网)1-2. 网络硬件 端系统 用户-网络接口 传输交换系统 传输技术:点一点/多点网络 网络规模 MAN,WAN LAN、MAN和WAN的基本结构1-3. 网络软件及协议体系结构 通信协议 协议的分类 协议的三个要素:语法,语义和时序(同步) 分层的协议结构 协议体系结构实例(OSI/RM,TCP/IP协议栈,B_ISDN ATM等)1-4. 主要设计问题简单介绍在计算机通信网设计过程中所要解决的一些主要问题第二章 协议分层的基本原理 (本章内容主要以OSI/RM为依据)2-1. 几个基本概念 OSI/RM的目的 开放系统 OSI环境 OSI/RM的基本要素 OSI/RM的三个中心概念(服务、接口、协议)2-2. 分层原理 层的概念 虚拟通信与实信息流 服务与服务访问点(SAP) (N)实体、(N)SAP与(N+1)实体传递服务的规则 (N)协议2-3. 连接及其操作 (N)连接 连接的建立与释放 复用与解复用2-4. 数据传送 正常数据、加速数据和特权数据 数据单元及其组成 数据单元的分与合2-5. 服务原语 原语及其主要类型 原语交互时序 服务和协议 服务原语与PDU2-6. ISO选择OSI/RM层次的原则2-7. OSI与TCP/IP的比较第三章 现代通信网及其交换技术3-1. 电话网与电路交换 我国电话网的分级 电路交换基本原理 电话网上传送数据的主要问题3-2. 数据网与分组交换 从报文交换到分组交换 异步复用与虚电路 分组交换与电路交换的比较3-3. 分组网中最隹分组长度的确定3-4. 其他通信网简介 N-ISDN 无线通信网 局域网 ATM网3-5. 计算机通信网的物理接口端系统与通信网之间的接口第四章 数据链路层4-1. 数据链路层的设计问题 链路层功能 链路层向网络层提供的服务(CO与CL) 帧的构成 差错控制 流控4-2. ARQ基本原理 差错检测的基本方法 三种ARQ方案(SAW,GBN,SREJ) 三种方案下的通信效率分析(定量分析) 最隹分组长度选择4-3. 滑窗流控机制 以半双工链路为例分析时延与窗口宽度的关系4-4. 协议的描述方法 形式化描述手段(结构化程序,有限状态机,Petri网) 一种简单的ARQ的FSM表示4-5. 链路级协议实例HDLC简介 Internet中的PPP协议第五章 介质接入控制(MAC)5-1. 广播信道的分配问题 静态(固定)分配:如FDMA、DMA等 不同分配方式的比较 动态(随机)分配:从ALOHA到CSMA5-2. 查询技术 两种最常用的查询规则 查询周期分析 自适应查询5-3. 随机接入:纯ALOHA和分时ALOHA 它们的信道容量(最大吞吐率)5-4. 随机接入:CSMA 几种CSMA方式:非持续CSMA,p-持续CSMA,CSMA/CD 吞吐率分析 时延分析5-5. 无冲突协议 各种预约(reservation)协议5-6. 关于IEEE 802标准 对802标准的简介第六章 路由选择与网络拥塞控制6-1. 概述 网络层的任务:路由选择,数据链路的复用 网络层向传输层提供的服务(CO与CL) 网络层的内部结构 虚电路子网与数据报子网 OSI网络层服务及服务原语6-2. 路由选择算法 路由选择的概念 简单路由选择算法 最短路径算法,算法实例 自适应路由选择6-3. 网络拥塞控制 引起网络拥塞的原因 拥塞控制与流量控制的关系 拥塞控制与吞吐量关系 拥塞控制方法6-4. 宽带网络的拥塞控制ATM网络中的流量和拥塞控制 基于速率的流控和基于信用证的流控的比较 ATM拥塞控制机制的性能评价6-5. TCP协议的拥塞控制机制第七章 网络互联7-1. 关于网络互联的一般概念 网络互联的要求 互联设备类型 网络互联需要解决的网络差别7-2. 网桥 使用网桥的优缺点 网桥的定义 源路由网桥 生成树(透明)网桥7-3. 路由器和网关 网络层及其之上的互联 互联标准(IP协议)简介7-4. 互联网的路由选择第八章 传输层8-1. 传输层的一般概念 传输层的目的 网络服务类型(A型、B型、C型)和传输协议等级(TP0-TP4)8-2. 传输层处理的独特问题 端到端差错控制 连接管理 超时和拥塞控制8-3. 传输服务 分类和功能 传输服务质量 传输服务原语(OSI传输服务原语及TCP服务原语) 传输服务原语序列状态转移图8-4. 传输协议T-PDU的确定 寻址 协议规范举例 TCP与UDP第九章 计算机通信网的高层应用9-1. 概述 OSI高层 Internet应用层 支持应用的若干重要问题:数据安全,网络管理,DNS,ASN.19-2. OSI的应用服务元素 公用服务元素CASE和专用服务元素SASE简介9-3. ASN.19-4. 应用服务元素举例:MHS与目录服务9-5. 其他应用9-6. WWW和多媒体应用

课程进度计划

(无)

课程考核要求

闭卷笔试。考核学生对基本概念、基本原理、算法的掌握,对新技术的推理与创新思考能力。考试形式以问答题、计算题、证明题、画图题为主。考试时间2小时。

参 考 文 献
  • 1. 计算机通信网基础,顾尚杰,薛质,电子工业出版社,2000年2. A. Tanenbaum, Computer Networks, Prentice Hall, 2001(中译本),清华大学出版社3. 谢希仁等编著,计算机网络(修订版),电子工业出版社,2002
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