《网络体系结构（Network Architecture）》教学大纲-计算机科学与工程学院（人工智能学院）

《网络体系结构（Network Architecture）》教学大纲

制定时间：2025年4月

一、课程基本信息

（一）适用专业：物联网工程计算机科学与技术智能科学与技术等

（二）课程代码：3ZN1093A

（三）学分/课内学时：2学分/32学时

（四）课程类别：专业教育

（五）课程性质：选修/理论课

（六）先修课程：《物联网工程导论》、《 C 语言程序设计》、《数据结构》

（七）后续课程：《云网络系统集成》《物联网通信技术》《自动识别技术》

二、课程教学目标

《网络体系结构》是物联网工程计算机科学与技术智能科学与技术等专业的一门专业选修课，在培养学生创造性思维、综合设计能力和网络应用能力方面占有一定的地位。

本课程主要任务是通过线下课堂教学、线上视频教学等环节培养学生的创新意识，掌握网络的体系结构、网络的层次、协议及其工作原理，掌握计算机网络的基本理论、基本方法和基本技能，能熟练运用计算机网络解决各种复杂问题，具备知识综合运用能力，支撑毕业要求中的相应指标点。课程目标及能力要求具体如下：

（一） 具体目标

目标1：了解计算机基本知识，掌握物理层、数据链路层、运输层、网络层等关键技术，了解通信技术对计算机网络的支撑作用，掌握基本的计算机通信原理、方法和协议；掌握本课程必需的数学、自然科学、工程基础和专业知识，认识到计算机网络技术对于国家信息化建设的重要性，能够用于解决计算机网络领域的复杂工程问题。

目标2：能够针对计算机网络领域的复杂工程问题，分析、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，实现对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。掌握计算机网络应用层相关技术，能选用合适的工具加强和防范网络和信息安全，培养学生的实践能力和创新精神，鼓励他们将所学知识应用于社会实践。

（二）课程目标与毕业要求的对应关系

毕业要求

毕业要求指标点

课程目标

教学单元

评价方式

目标1

计算机网络基本概念、体系结构、基本术语、TCP/IP体系结构、物理层、数据链路层、运输层

平时作业

期末考试

目标2

网络层、应用层

平时作业

期末考试

三、教学内容与方法

（一）教学内容及要求

序号	教学单元	教学内容（知识点）	学习产出要求	推荐学时	推荐教学方式	支撑教学目标	备注
1	引论	计算机网络在信息时代中的作用、因特网概述、因特网的组成、计算机网络在我国的发展、计算机网络的类别、计算机网络的性能、计算机网络的体系结构案例：华为5G标准制定：分析3GPP会议中中国代表团如何突破技术封锁，掌握5G标准必要专利（培养国际竞争意识）	掌握计算机网络的基本概念、掌握TCP/IP协议体系结构	6	讲授（通过对比ARPANET与中国CERNET发展历程，分析网络技术演进中的国家需求驱动，播放《中国互联网30年》纪录片片段）	目标1	在线学习+在线章节测试
2	物理层	物理层的基本概念、数据通信的基础知识、物理层下面的传输媒体、信道复用技术、数字传输系统、宽带接入技术案例：量子通信"京沪干线"：解析物理层量子密钥分发技术如何保障国家信息安全（结合墨子号卫星实验）华为海底光缆项目：分析PEACE电缆项目如何打破国际垄断，体现"海洋强国"战略	熟练常见传输媒体、掌握信道复用技术掌握ADSL宽带接入技术	4	讲授实操（实物教学：展示国产长飞光纤与进口光纤剖面图对比，讲解G.654.E超低损光纤研发中的技术攻坚）	目标1	在线学习+在线章节测试
3	数据链路层	使用点对点信道的数据链路层特征、点对点协议PPP、使用广播信道的数据链路层、使用广播信道的以太网、扩展的以太网、高速以太网、其他类型的高速局域网案例：北斗三号原子钟：通过星间链路可靠传输案例，展现0.3纳秒同步精度背后的工匠精神港珠澳大桥车联网：分析ETC系统MAC层协议如何实现99.999%过闸成功率	理解数据链路层的基本特性、掌握PPP协议、掌握决定局域网性能特征的三大要素	6	讲授	目标1	在线学习+在线章节测试
4	网络层	网络层提供的两种服务、网际协议IP、划分子网和构造超网、网际控制报文协议ICMP、因特网的路由选择协议、IP多播、虚拟专用网VPN和网络地址转换NAT、 IPv6 案例：IPv6规模部署：解读《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》中的国家网络安全战略阿里云洛神网络：分析SD-WAN技术如何支撑双11购物节每秒54.4万笔交易（培养技术自信）	掌握网际协议IP、掌握因特网的路由选择协议、熟悉ICMP协议、熟悉IPv6	6	讲授	目标2	在线学习+在线章节测试
5	运输层	运输层协议概述、用户数据报协议UDP、传输层控制协议TCP基本概念、可靠传输的工作原理、TCP报文段的首部格式、TCP可靠传输的实现、TCP的流量控制、TCP的拥塞控制、TCP的运输连接管理案例：FAST天眼数据传输：解析如何通过UDP协议实现海量射电数据实时传输（服务国家重大科学工程）新冠疫苗冷链监控：通过TCP重传机制设计，探讨疫苗运输温控数据零丢失保障方案	熟悉UDP、掌握TCP的基本概念、掌握TCP报文段的首部格式、握TCP可靠传输的实现、握TCP的流量控制、握TCP的拥塞控制、了解TCP的运输连接管理	6	讲授讨论（数据主权辩论：围绕DNS根服务器分布现状，讨论《全球数据安全倡议》的中国方案）	目标1	在线学习+在线章节测试
6	应用层	域名系统DNS、文件传送协议、远程终端协议TELNET、万维网WWW、电子邮件、动态主机配置协议DHCP 案例：鸿蒙分布式架构：研究超级终端概念如何践行"万物互联"的科技惠民理念	掌握域名系统DNS、了解文件传送协议、掌握万维网WWW、了解电子邮件、掌握动态主机配置协议DHCP	4	讲授	目标2	在线学习+在线章节测试

（二）教学方法

1.课堂讲授

（1）采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。

（2）在教学内容上，系统讲授计算机网络引论、物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层和网络安全相关知识，使学生能够系统掌握用于解决计算机类、软件工程类专业复杂工程问题的专业基础知识。

（3）在教学过程中采用电子教案、在线平台学习、每章章节测试等方式，多媒体教学与传统板书、教具教学相结合，课内和课外相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。

（4）理论教学为主，引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，采用现代设计方法和手段，进行机构分析、综合与仿真，培养其识别、表达和解决计算机网络相关工程问题的思维方法和实践能力。

四、考核及成绩评定

（一）考核内容及成绩构成

课程考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容，包括平时作业考核和期末考核2个部分。平时考核采用平时作业、研究报告等方式评定学生成绩；期末考核采用笔试评定学生成绩。各课程目标的考核内容、成绩评定方式、目标分值建议如下：

课程目标	考核内容	成绩评定方式	成绩占总评分比例	目标成绩占当次考核比例	学生当次考核平均得分	目标达成情况计算公式
目标1：了解计算机基本知识，掌握本课程必需的数学、自然科学、工程基础和专业知识，能够用于解决物联网领域的复杂工程问题。掌握数据通信、网络体系结构、物理层、网络层、运输层等关键技术，了解通信技术对计算机网络的支撑作用，掌握基本的计算机通信原理、方法和协议。	因特网基础、计算机网络的体系结构、物理层、数据链路层、网络层、运输层（在线学习）	在线视频学习	15%	100%	A1
	因特网基础、计算机网络的体系结构、物理层、数据链路层、网络层、运输层	期末考试	20%	33%	B1
目标2：能够针对计算机网络领域的复杂工程问题，分析、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，实现对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。掌握计算机网络应用层相关技术，能选用合适的工具加强和防范网络和信息安全，实现计算机网络的综合运用。	网络层、应用层	章节测试	25%	100%	A2
	物理层、数据链路层、网络层、运输层	期末考试	40%	67%	2
总评成绩（100%）=平时作业（40%）+期末考核（60%）			100%	——	——

（二）平时考核成绩评定

1.平时作业：支持目标1、目标2，共占总评分40%，目标1占15%、目标2占25%。该部分主要为在线视频学习和对应章节测试。具体如下：

对应目标		目标1：了解计算机基本知识，掌握本课程必需的数学、自然科学、工程基础和专业知识，能够用于解决物联网领域的复杂工程问题。掌握数据通信、网络体系结构、物理层、网络层、运输层等关键技术，了解通信技术对计算机网络的支撑作用，掌握基本的计算机通信原理、方法和协议。	目标2：能够针对计算机网络领域的复杂工程问题，分析、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，实现对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。掌握计算机网络应用层相关技术，能选用合适的工具加强和防范网络和信息安全，实现计算机网络的综合运用。
考查点		端正课程学习目标，了解计算机网络基本知识，掌握数据通信、网络体系结构、物理层、网络层、运输层等关键技术	选用合适的工具加强和防范网络和信息安全，实现计算机网络的综合运用
成绩比例		15%	25%
评分标准	100% 至 90%	优秀：了解计算机基本知识，对给定读物和课程有深刻理解，给出专业评述	优秀：有综合运用专业知识以及基础能力
	89.9% 至 75%	良好：了解计算机基本知识，对给定读物和课程有较好理解，给出较为专业评述	良好：有运用专业理论以及基础知识的能力
	74.5% 至 60%	中等：了解计算机基本知识，对给定读物和课程有理解，给出评述	中等：基础知识和综合能力一般
	59.9%至 0	合格：能读懂给定读物	合格：基础知识和综合能力较差

参考学习资料
推荐教材：《计算机网络》，谢希仁，电子工业出版社，2021，第8版，ISBN: 9787121411748
推荐教材2：《计算机网络:系统方法》，拉里L.彼得森，机械工业出版社，2015，第1版，ISBN：9787111499077
推荐教材3：《计算机网络：自顶向下方法》，[美] 库罗斯，机械工业出版社，2014，第5版，ISBN：9787111453789
参考资料1：《计算机网络基础教程:基本概念及经典问题解析》，[美] 纳拉辛哈.卡鲁曼希，机械工业出版社，2016，第1版，ISBN：9787111540878
参考资料2：《TCP/IP详解卷1：协议》,[美] 凯文R.福尔（Kevin R. Fall），机械工业出版社，2016，第2版，ISBN：9787111453833
参考资料3：《计算机网络原理创新教程》，韩立刚，马青，王艳华，韩利辉著，中国水利水电出版社，2017，第1版，ISBN：9787517050391

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