计算机网络概论

Introduction to Computer Networks

本课程总计八周(每周3小时)将介绍计算机网络的基本运作原理与标准的网络七层结构,由浅入深,可以让我们对于计算机…

国立清华大学

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计算机网络

本课程总计八周(每周3小时)将介绍计算机网络的基本运作原理与标准的网络七层结构,由浅入深,可以让我们对于计算机网络的运作有最基本的认识。

课程简介

网络使用已经成为大众生活的一部分,互联网(Internet)除了将各种局域网(Local Area Networks)通过互联网服务供应商(Internet Service Providers, ISPs)连接起来外,也提供各式的终端设备联网,在庞大的Internet上有大量各式的路由器或是交换机,但是因为各种网络的性质、速度、容量的不同,资料在网络上传输就可能发生各种状况,例如封包被延迟、被绕远路,甚至被丢弃等等,也可能引发网络阻塞,造成服务中断。

本课程将介绍计算机网络的基本运作原理与标准的网络七层结构,由浅入深,可以让我们对于计算机网络的运作有最基本的认识,本课程还会介绍全球建置最多的有线网络——IEEE 802.3 Ethernet的基本运作原理,还有全球建置最多的无线区域网络──IEEE 802.11 Wireless LAN 的基本运作原理。想知道网络交换机(switches) 是如何运作的吗?想知道网际网络最重要也最关键的通讯协议──TCP/IP 是如何运作的吗?想知道网际网络最重要的路由器(Routers)是如何运作的吗?在本课程里您都可以学到这些重要的基本知识。本课程上课时间为八周,分为八个单元,课程内容包含介绍IEEE802.3以太网络(Ethernet),IEEE 802.11无线区域网络(Wireless LAN),IEEE 802.1Q虚拟区域网络(Virtual LAN),交换机的扩张树算法(IEEE 802.1D Spanning Tree Algorithm),区域网络的可靠传输技术──滑动视窗技术(Reliable Transmission Technology-SlidingWindows),路由器运作原理以及网络互联技术(Routers,Interneworking, IP protocol),以及TCP(Transmission Control Protocol)与网络阻塞侦测与控制技术(TCP Congestion Control, AIMD, Slow Start)。本课程适合对互联网(Internet)以及交换机(switches),路由器(Routers),TCP/IP 通讯协议基本运作原理有兴趣的同学以及在职人士选修,可学习到计算机网络的基本知识,为将来进阶研读建立扎实的基础。

课程章节

第1章 网络架构与七层参考模式简介(OSI 7-layer Model)
应用 Applications
网络连接 Network Connectivity
网络架构 Network Architecture
网络性能 Network Performance

第2章 IEEE 802.3 以太网络(Ethernet)
引入 Introduction
以太网拓扑 Ethernet Topologies
以太网帧格式 Ethernet Frame Format
以太网MAC协议——CSMA/CD;Ethernet MAC Protocol — CSMA/CD
以太网标准 802.3 Ethernet Standards

第3章 IEEE 802.11 无线区域网络(Wireless LAN)
引入 Introduction
分布式系统 Distributed System
IEEE 802.11帧格式;IEEE 802.11 Frame format
IEEE 802.11 MAC架构;IEEE 802.11 MAC Architecture
分布式协调功能(DCF);Distributed Coordination Function (DCF)
点协调功能(PCF);Point Coordination Function (PCF)
IEEE 802.11标准;IEEE 802.11 Standards

第4章 IEEE 802.1D 交换机的扩张树算法 (Spanning Tree Algorithm)
引入 Introduction
帧转发和地址学习 Frames Forwarding and Addresses Learning
回路问题和解决方案 Loop Problem and Resolution
生成树算法 Spanning Tree Algorithm
生成树维护 Spanning Tree Maintenance

第5章 IEEE 802.1Q 虚拟区域网络 (Virtual LAN)
引入 Introduction
虚拟局域网架构 Virtual LAN (VLAN) Architecture
基于端口的虚拟局域网 Port-based VLAN
虚拟局域网标签 VLAN Tag

第6章 区域网络的可靠传输技术——滑动视窗技术(Reliable Transmission Technology——Sliding Windows)
引入 Introduction
停止等待协议 Stop-and-Wait protocol
滑动窗口协议 Sliding Window Protocol
滑动窗口协议问题 Issues with Sliding Window Protocol

第7章 路由器运作原理以及网络互连技术 (Routers, Interneworking, IP protocol)
引入 Introduction
IP和路由器 IP and Routers
IP子网 IP Subnetting
无类地址分配 Classless Addressing
路由协议 Routing protocols
距离矢量协议 Distance Vector protocol
链路状态协议 Link State protocol

第8章 TCP 与网络阻塞侦测与控制技术(TCP Congestion Control, AIMD, Slow Start)
端到端协议介绍 Introduction to end-to-end protocols
简单的解复用协议(UDP)和可靠的字节流协议(TCP) ;Simple Demultiplexer protocol (UDP) & Reliable Byte Stream protocol (TCP)
TCP拥塞控制综述 TCP Congestion Control & Summary

常见问题

课程授课形式是怎样的?
本课程以 MOOCs 的在线课程方式上课 (中文授课),每周有课程进度。除了课程内容videos 外,还有线上练习题,影片观看采用 VOD 方式 (随选视讯),同学可以依照自己方便的时间调整学习的节奏。每个影片都剪辑成 15-18 分钟左右,几段影片后会有线上练习题来检验一下学习成果,练习题包含单选题、复选题,以及简单的填充题,练习题都会提供正确答案做为参考。本课程也有讨论区可以让同学们讨论课程相关议题。有任何学习上的疑问都可以进行发问,会由老师、助教或是同学们来回应讨论。

课程的作业形式是怎么样的?
每周会有一个小作业,采用在线提交(例如上传 PDF 档),在线批改(或是系统会自动安排同学互相批改,e-mail 通知)。每次作业占10% 成绩,共有七次,占70%。课程最后一周会安排在线考试,考题分为单选题、复选题以及填充题,考试成绩占30%。

课程是否有教课书?
本课程将提供由黄教授精心编写的课程讲义PDF文档。

课程有参考资料吗?
James F. Kurose and Keith W. Ross,Computer Networking: A Top-Down Approach; Featuring the Internet,by 5th Ed., Addison Wesley, 2012; Larry L. Peterson&Bruce S. Davie, Computer Networks: A Systems Approach, 5th Ed., Morgan Kaufmann, 2010.

修完课程是否有修课证明?
修习完毕课程内容并完成所有课程要求,可获得「修课证明」。成绩优异者(top 2% or 90+)将可获得黄教授写推荐信的机会(国内外研究所深造申请推荐信,就业推荐信)。

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