互联网协议分析与设计教学大纲

互联网协议分析与设计一、说明

(一)课程基本信息

(二)课程目标

1. 课程目标：

课程目标1:了解IPV6的概念、原理和作用过程。

课程目标2：培养学生对下一代互联网的知识的学习及应用能力。

2. 课程目标与培养目标的对应关系

(三)教学内容及数时数

本课程从下一代互联网的基本理论出发，循序渐进地介绍了IPv6的寻址、报头、地址自动配置、名称解析、路由及移动IPV6等内容。

理论部分

实验部分

(四)考核要求

1.考核的方式及成绩评定

考核的方式:考查

总评成绩=平时成绩*0.6+期末成线*0.4

平时成绩=课程作业绩*0.2+课外阅读*0.2+中期考核*0.2+课外讨论*0.2+其它*0.2

2.考题设计

重点考察内容: IPV4的不足及缺陷以及IPV6怎样弥补这些缺陷; IPV6地址的分类及各种地址的含义，IPV6地址空间的划分；使用网络监视器分析IPV6报头结构、ICMPv6报头结构、IPV6邻节点报文结构和功能；多播侦听查询报文、多播侦听报告报文和多播侦听已完成报文的功能。

试题种类以及形式，和所占的比例：客观题（70%），主观题（30%）

3.实验考核说明

考核内容：使用网络监视器分析IPV6报头结构；使用网络监视器分析ICMPv6报头结构；使用网络监视器分析IPV6邻节点报文结构和功能；多播侦听查询报文、多播侦听报告报文和多播侦听已完成报文的功能。

考核方式：实验考核

考核要求：完成实验报告

二、本文

（一）课程教学内容

理论部分

第1章IPV6概述（支撑课程目标1）

教学目的和要求:

通过本章的学习，使学生了解IPV4和当前Internet的缺陷，IPV6如何弥补这些缺陷；IPV4和IPV6之间的主要区别；IPV6的特性。

教学内容：

第1节IPV4局限

有限IPV4地址空间所造成的后果。

第2节IPV6的特性

巨大的地址空间；安全性；更好地支持QOS；可扩展性。

第3节IPV4与IPV6的比较

报头格式的区别；路由协议的区别；域名解析的区别；地址分配方式；安全性方面。

教学要求：

了解IPV4有限地址空间所造成的后果，IPV6的特性，掌握IPV4与IPV6的主要区别。

教学重点：

IPV6的特性

教学难点：

IPV4与IPV6的比较

教学时数：

4学时

第2章IPV6寻址（支撑课程目标1）

教学目的和要求:

通过本章的学习，掌握IPv6地址语法，包括零压缩法和前缀格式；不同类型IPv6单播地址的作用；IPv6多播地址的格式；IPv6泛播地址的作用；如何获得IPv6接口标识符；IPv4地址和IPv6地址之间寻址概念的区别。

教学内容：

第1节当前地址的分配

当前的地址分配情况。

第2节IPV6的地址语法

零压缩法；IPV6前缀。

第3节IPV6的地址类型

IPV6的地址类型。

第4节单播IPV6地址

可集聚全球单播地址；链路本地地址；站点本地地址；特殊地址；兼容地址；NSAP地址。

第5节多播IPV6地址

推荐的多播IPV6地址；请求节点地址。

第6节泛播IPV6地址

子网—路由器泛播地址。

第7节主机IPV6地址

主机IPV6地址。

第8节路由器的IPV6地址

路由器的IPV6地址。

第9节子网化IPV6地址空间

NLA ID的子网化；SLA ID的子网化。

第10节IPV6接口标识符

基于EUI—64地址的接口标识符；临时地址接口标识符。

第11节将IPV6多播地址映射为以太网地址

将IPV6多播地址映射为以太网地址。

第12节IPV4地址和IPV6地址的对应

IPV4地址和IPV6地址的对应.

教学重点：

IPV6的地址类型，单播IPV6地址，IPV6接口标识符。

教学难点：

子网化IPV6地址空间

教学时数：

8学时

第3章IPV6报头（支撑课程目标1）

教学目的和要求:

通过本章的学习，掌握IPv6数据包的结构；IPv4报头中的字段；IPv6报头中的字段；IPv6和IPv4报头中的字段差别；IPv6扩展报头；IPv6最大传输单元(MTU)的定义；了解用于上层校验和的新的伪报头。

教学内容：

第1节IPV6数据包的结构

IPV6数据包的结构。

第2节IPV4报头

IPV4报头。

第3节IPV6报头

下一个报头字段的值；比较IPV4和IPV6的报头。

第4节IPV6扩展报头

扩展报头的顺序；逐跳选项报头；目标选项报头；路由报头；片段报头；身份验证报头；封装安全有效载荷报头和尾部。

第5节IPV6 MTU

IPV6 MTU。

第6节上层校验和

上层校验和。

教学重点：

IPV6报头，IPV6扩展报头。

教学难点：

IPV6 MTU

教学时数：

6学时

第4章ICMPv6协议（支撑课程目标1）

教学目的和要求:

通过本章的学习，掌握ICMPv6的作用和所有ICMPv6报文的结构；两种类型的ICMPv6报文以及如何区别它们；4类ICMPv6差错报文；两类用于诊断的ICMPv6信息报文；常用的ICMPv4报文并且给出相应的lCMPv6报文；IPv6的路径MTU发现过程。

教学内容：

第1节ICMPv6概述

ICMPv6报文的类型；ICMPv6报头。

第2节ICMPv6差错报文

目标不可到达；数据包过长；超时；参数问题。

第3节ICMPv6信息报文

回送请求报文；回送应答报文。

第4节ICMPv4和ICMPv6

报文的比较。

第5节路径MTU发现

PMTU的改变。

教学重点：

ICMPv6报文的类型；ICMPv6报头

教学难点：

路径MTU发现

教学时数：

6学时

第5章邻节点发现（支撑课程目标1）

教学目的和要求:

通过本章的学习，掌握IPv6邻节点发现(ND)协议的功能；邻节点发现选项的功能和格式；邻节点发现报文的功能和格式；邻节点发现报文使用哪些ND选项；地址解析、邻节点不可到达检测、重复地址检测、路由器发现和重定向过程的细节；用主机数据结构和邻节点发现报文中的术语来描述主机发送算法。

教学内容：

第1节邻节点发现概述

邻节点发现报文的格式。

第2节邻节点发现选项

源链路层地址和目标链路层地址选项；前缀缀信息选项；重定向报头选项；MTU选项；公告间隔选项；本地代理信息选项；路由信息选项。

第3节邻节点发现报文

路由器请求报文；路由器公告报文；邻节点请求报文；邻节点公告报文；重定向报文。

第4节邻节点发现过程

概念主机数据结构；地址解析；邻节点不可到达检测；重复地址检测；路由器发现；重定向功能。

第5节IPV4邻节点报文和IPV6邻节点报文比较

IPV4邻节点报文和功能以及相应的IPV6邻节点报文和功能。

教学重点：

邻节点发现报文，邻节点发现选项。

教学难点：

邻节点发现过程

教学时数：

6学时

第6章多播侦听发现（支撑课程目标1）

教学目的和要求:

通过本章的学习，掌握IPv6多播侦听发现(MLD)协议的意义；IPv6主机和路由器如何支持多播通信；MLD报文数据包的结构；每种MLD报文的结构和意义。

教学内容：

第1节多播侦听发现概述

多播侦听发现概述。

第2节IPV6多播概述

主机对多播的支持；路由器对多播的支持。

第3节MLD数据包的结构

MLD数据包的结构。

第4节MLD协议的报文

多播侦听查询报文；多播侦听报告报文；多播侦听已完成报文。

第5节MLD协议小结

MLD协议小结。

教学重点：

MLD协议的报文

教学难点：

MLD数据包的结构

教学时数：

2学时

实验部分

实验1 IPV6子网划分（支撑课程目标2）实验目的和要求:

掌握IPV6子网划分的方法。

实验内容：

对给定的IPV6地址空间按要求划分成若干个子网，并给出每个子网的地址空间。

实验设备：

Windows 7系列网络环境网络监视器

实验时数：

6学时

实验2 IPV4报头与IPV6报头对比分析（支撑课程目标2）实验目的和要求:

掌握互联网IPV4协议与IPV6协议的报头相同之处与不同之处。

实验内容：

对比、分析IPV4协议与IPV6协议的报头相同之处与不同之处，为后续章节的学习打下坚实的基础。

实验设备：

Windows 7系列网络环境网络监视器

实验时数：

8学时

实验3 网络监视器捕获回送请求报文并分析（支撑课程目标2）实验目的和要求:

掌握ICMPV6报文的结构。

实验内容：

首先通过网络监视器捕获回送请求报文，然后对捕获的信息进行分析，从而了解ICMPV6报文的结构及相关信息。

实验设备：

Windows 7系列网络环境网络监视器

实验时数：

6学时

实验4 网络监视器捕获邻节点请求报文并分析（支撑课程目标2）实验目的和要求:

了解和掌握邻节点报文的结构和功能。

实验内容：

首先通过网络监视器捕获邻节点请求报文，然后对捕获的信息进行分析，从而了解邻节点报文的结构及相关信息。

实验设备：

Windows 7系列网络环境网络监视器

实验5 网络监视器捕获多播侦听报文并分析（支撑课程目标2）实验目的和要求:

了解和掌握MLD协议的结构和功能。

实验内容：

首先通过网络监视器捕获多播侦听报文，然后对捕获的信息进行分析，从而了解多播侦听报文的结构及相关信息。

实验设备：

Windows 7系列网络环境网络监视器

实验时数：

6学时

（二）课程目标与教学内容的对应关系矩阵图

注：表中教学环节：课程、实践环节、训练等；根据课程对各项毕业要求的支撑强度分别用“H”（高）、“M”（中）、“L”（弱）表示课程对该毕业贡献度的大小；矩阵应覆盖所有必修环节。

三、教学方法

1．采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，增加讨论课、现场课以及答疑等教学环节。（对应课程目标1）

2. 采用多媒体教学与实验教学相结合的教学方法，一方面加强多媒体课件的应用，同时发挥实验教学的长处，打破理论讲授限制，以实验教学为主，多媒体教学为辅，便于学生课后复习、自学，更加适合个性化学习，提高学生的学习主动性。（对应课程目标2）

四、参考书目

1．Joseph Davies，《理解IPV6》,清华大学出版社,2006年(第2版)。

2．H3C，《IPV6技术》，清华大学出版社，2004年(第1版)。

3．CISCO，《Cisco IPv6网络实现技术(修订版)》，人民邮电版社，2014年(第1版)。

4. 杨云江，《IPV6技术与应用》，清华大学出版社，2010年(第1版)。

5. 崔勇，《下一代互联网与IPV6过渡》，清华大学出版社，2014年(第2版)。

五、使用说明

适应网络工程专业的《互联网协议分析与设计》课程的教学过程。

六、课外学习

（一）课外阅读

1．目标

通过课外阅读，加深对本课程的了解，为学好本课程打下坚实的基础。

2．阅读书目

（1）Joseph Davies，《理解IPV6》,清华大学出版社,2006年(第2版)。

（2）H3C，《IPV6技术》，清华大学出版社，2004年(第1版)。

（3）CISCO，《Cisco IPv6网络实现技术(修订版)》，人民邮电版社，2014年(第1版)。

（4）杨云江，《IPV6技术与应用》，清华大学出版社，2010年(第1版)。

（5）崔勇，《下一代互联网与IPV6过渡》，清华大学出版社，2014年(第2版)。

3．学习要求

（1）复述性理解：理解读物所传递的基本信息和读物提供的内容；

（2）解释性理解：把读物内容转化为自己的认识；

（3）评价性理解：对所读材料内容做出自己的判断；

（4）创造性理解：逐步培养学生探究性阅读和创造性阅读的能力，提倡多角度的、有创意的阅读，利用阅读期待、阅读反思和批判等环节，拓展思维空间，提高阅读质量。

4．时间安排

课余时间以学生自学为主。

5．评价方式

是否有阅读记录，是否有心得体会，是否有阅读成果。至少要抽查2次/生。

（二）课外讨论

1．目标

通过组织课外专题讨论，培养学生的语言表达能力和逻辑推理能力、激发学生的创造性思维能力，丰富学生的知识、使学生成长为适应社会发展需求的合格人才。

2．讨论内容

（1）IPV4与IPV6网络怎样实现共存与移值？

（2）你怎样理解移动IPV6的处理过程？

3．讨论要求

围绕制定讨论计划，通过有组织的课外讨论，使学生在语言表达能力和逻辑推理能力、以及创造性思维能力等方面得到较大提高，掌握小型讨论会的组织方法，并能够较为熟练地掌握各种讨论技巧和方法。

4．时间安排

课堂或课余时间利用网络教学平台进行组织讨论。

5．评价方式

是否有前期准备、是否有问题分析、是否有观点阐述与报告撰写。至少要讨论1次，考核以组为单位。

（三）实践活动

1．目标

实践活动的教学安排，主要目的是促使学生比较扎实的掌握专业技能，提高学生专业实践能力与创新素质。主要办法是强化实训教学的力度。在校内专业实验室，由辅导教师专门指导，进行网络操作系统练习，解决所遇到的各种难题。

2．实践内容

实践1 IPV6子网划分

实践2 IPV4报头与IPV6报头对比分析

实践3 网络监视器捕获回送请求报文并分析

实践4 网络监视器捕获邻节点请求报文并分析

实践5 网络监视器捕获多播侦听报文并分析

3．实践要求

通过实验，培养学生独立思考、综合分析与动手的能力；验证理论和加深对概念的理解，熟练掌握网络操作系统安装、配置和调试技术。

4．时间安排

32学时

5．评价方式

是否按照实验教学要求完成实验内容，是否撰写实验报告，每实验项目都要有总结，都要有点评。

（四）课外作业

1．目标

复习巩固上课所学的知识或检查课堂效果；培养学生严谨、认真的学习习惯。

2．作业内容

作业1 IPV6子网划分

作业2 IPV4报头与IPV6报头对比分析

作业3 网络监视器捕获回送请求报文并分析（实验报告）

作业4 网络监视器捕获邻节点请求报文并分析（实验报告）

作业5 网络监视器捕获多播侦听报文并分析（实验报告）

3．作业要求

通过网络综合实验室实训，完成以上10个实训作业，并撰写报告或总结。要求字迹工整清晰，页面整洁。

4．时间安排

实践课堂及课余时间。

5．评价方式

内容是否齐全，书写是否整齐，过程是否完整，是否有抄袭。

（五）课前预习

1．目标

根据进度布置相应章节的预习内容；阅读教材或参考书目的相关知识要点、欣赏电子视频、阅读论文和专利等。

2．预习内容

教材或参考书相关章节。

3．预习要求

以课堂问答、抽查笔记、标注、预习报告等形式随机进行检查。

4．时间安排

课余时间

5．评价方式

是否有笔记或标注，回答是否准确，报告是否齐全。

（六）中期考核

1．目标

减少课程知识考核，增加技术与能力考核。

2．中期考核内容

IPV6 DNS 服务器安装与配置操作。

3．中期考核要求

至少考核1次。

4．时间安排

实践课堂相应时间（以进度表为准）。

5．评价方式

是否按要求完成了DNS服务的安装，是否按指导教师指定的参数进行配置。

（七）其它

考核形式可灵活多样，主要考察学生出勤情况、课程互动及平时表现。

七、评分标准