计算机网络课程教学内容与方法的改革

第8卷第4期杭州电子科技大学学报（社会科学版）Vol．8No．4 2012年12月JOURNAL OF HANGZHOU DIANZI UNIVERSITY（Social Sciences）Dec．2012论《计算机网络》课程教学内容与方法的改革王相林，胡维华（杭州电子科技大学计算机学院，浙江杭州310018）摘要：根据课程特点及创新人才培养要求，提出《计算机网络》课程教学内容与方法的改进思路。

通过三种结构描述和分析计算机网络构成，把网络中的节点划分为端节点、访问节点和交换节点，把LAN体系结构与OSI、TCP/IP协议层次结构一起讨论计算机网络体系结构。

通过网络互连设备功能的包含关系描述，说明在不同协议层次上实现网络互连的网络互连设备之间的联系。

采用计算机网络原理、技术与应用相融合的讲述方法。

关键词：计算机网络；教学内容；教学改革；教学研究中图分类号：G642文献标识码：B文章编号：1001－9146（2012）04－0064－05计算机网络课程已经成为计算机科学类本科专业的必修课和核心课程。

计算机网络理论、技术发展变化很快，计算机网络课程涉及到多个学科领域知识，许多理论知识很抽象，学生理解有困难，需要借助生活知识辅助理论教学，改进基本原理和概念的讲述方法。

计算机网络教学内容需要与计算机网络理论与技术发展相适应，注重基础知识内容的讲述方法的改进，目的是让学生结合身边的网络、日常的网络应用学习计算机网络理论和技术知识，提高学生的学习兴趣，达到知道所学、联系所用、学思结合、融会贯通。

一、采用计算机网络理论、技术与应用相融合的讲述方法把计算机网络的原理、技术与应用融合在一起讲述网络知识是一种新的尝试。

结合网络应用反映最新的网络理论和技术知识，力求讲清楚计算机网络协议的层次在哪里，网络协议层次如何捆绑，怎样看到实际的网络协议包，以及IP协议和网络互连的核心思想、网络中的寻址技术和路由技术等核心内容［1］。

在讲述网络知识内容的过程中提出问题，引导学生试着分析解决引伸出的问题，同时指明相关知识应用时需要注意的地方，以及知识结构的前后衔接关系。

使对计算机网络知识的教和学努力达到“学思结合、知行统一、融会贯通”。

例如，在讲述网络中的寻址技术时，在阐述计算机网络中地址与网络层次的对应关系，网络中地址的实质含义，地址的软、硬件属性，地址之间的关系等理论问题之后，对实现网络中寻址技术进行描述，给出各种地址的标识方法，地址的作用层次，进一步联系寻址技术的应用，介绍域名地址、端口地址、IP 地址、MAC地址的用法。

使学生能够很快形成从理论、技术到应用的清晰的网络寻址线索和轮廓。

结合身边的网络寻址和网络地址应用，会很快地深刻理解网络寻址和网络中地址标识用途概念。

进一步引伸出套接字，各种网络地址之间的转换方法，以及与套接字相联系的网络应用进程标识方法。

人们身边的网络应用是摸得着的。

与应用结合起来的技术是看的见的。

与技术相融合的理论概念是具体的，清晰的。

收稿日期：2012－09－25作者简介：王相林（1953－），男，河南舞钢人，教授，网络安全、IPv6技术．二、采用三种结构描述和分析计算机网络构成人们学习计算机网络知识，首先会问计算机网络是怎样构成的。

计算机网络的构成涉及到硬件和软件、与计算机网络体系结构、网络协议层次、网络连接构型密切相关。

以往在计算机网络构成时，没有勾勒出计算机网络构成所涉及知识之间的关系、不清晰，给理解带来困难。

改进思路是用三种结构描述和分析计算机网络构成，采用计算机网络的物理结构、逻辑结构、体系结构来描述和分析计算机网络的构成。

现代计算机网络的组成和结构也在发生变化。

比较好的方法是先分析单一计算机网络的组成和结构，对计算机网络的组成和结构的讨论主要是依据广域网，计算机网络的组成和结构从三个方面进行讨论：计算机网络的物理结构；计算机网络的拓扑结构；计算机网络的协议体系结构。

计算机网络的物理结构由两级子网组成，即通信子网和资源子网。

广域网可以清晰地划分出通信子网和资源子网的物理结构，使网络的数据通信和数据处理有了明确的功能和位置划分［2－3］。

计算机网络拓扑讨论网络中的通信节点和通信线路或信道的连接所构成的各种网络几何构形，反映网络的整体结构外貌。

计算机网络拓扑简化了复杂的网络结构描述，把网络中的实体抽象成与其大小、形状无关的点，把连接实体的通信线路抽象成线，把对复杂的网络结构描述演变成简单的点、线和面之间的关系，可以清晰的描述网络组成部分的抽象连接，去掉了不必要的细节。

计算机网络中的计算机之间进行通信需要遵循网络协议，即需要制定双方遵循的通信规则和约定。

网络协议是按层次结构设计的，层次和协议的集合构成了网络协议体系结构。

网络协议层次结构包含两个基本内容：（1）网络实现的功能分解到若干个层次，每个功能层的功能用同等层协议，或称为对等层协议实现；（2）相邻层次之间通过接口交互必要的信息，构成下层为上层提供服务的关系。

网络服务靠服务原语进行描述，网络协议软件根据网络协议结构进行设计和开发。

计算机网络体系结构是指这种具有层次结构的协议和服务的集合。

三、计算机网络中的三种节点及用途计算机网络中包含有许多网络节点，这些网络节点有不同的作用，处在不同的位置，以往的讲述对网络节点的概念讲述不清，没有分类，学生容易混淆网络节点的作用。

改进的思路和方法是，把网络中的节点划分为端节点、访问节点和交换节点三种，明了三种网络节点的位置及相互关系。

计算机网络的物理构成及网络中的三种节点如图1所示。

66杭州电子科技大学学报（社会科学版）2012年换，存储转发是交换节点主要的工作。

计算机主机设备处于资源子网，资源子网是网络的边缘，计算机主机设备也称为端节点。

端节点一般是通信的发送方或接收方，也称为信源或信宿。

四、网络拓扑中节点与网络协议层次对应联系（一）网络拓扑中计算机网络协议层次的作用范围通过给出网络协议层次与网络拓扑中节点的对应位置和联系，让读者清晰的看到网络协议层次在哪里［4］，从网络拓扑结构看，网络协议层次的作用范围。

网络拓扑中节点与网络协议层次的对应联系。

如图2所示1．用园括号中数字标识网络协议层次，例如（2）标识第2层数据链路层；2．端节点的层次包括：应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。

3．访问节点和交换节点的层次包括：网络层、数据链路层、物理层。

若通信子网采用帧中继网络，则访问节点和交换节点的层次包括：数据链路层、物理层。

（二）网络层次提供的服务1．应用层（5），处在端节点主机上，以客户机/服务器方式提供网络应用服务；2．运输层（4），处在端节点之间，屏蔽下面通信子网的差异，在源端节点到目的端节点之间实现可靠数据传输，为应用进程提供可靠的运输连接，为应用层屏蔽通信子网的差异；3．网络层（3），处在源主机节点与目的主机节点之间，提供分组的寻址和路由，提供无连接的“尽力交付”网络服务；4．数据链路层（2），处在相邻节点之间，包括：端节点与访问节点之间，访问节点与交换节点之间，交换节点之间。

数据链路层提供相邻节点之间的可靠传输；5．物理层（1），处在节点之间，每一个节点都要提供物理接口，一般标识在端节点与访问节点之间，此时，端节点为DTE，对应物理连接器插头，访问节点是DCE，对应物理连接器插座。

物理层为数据链路层提供可靠的位流传输服务。

五、网络互连设备实现功能的包含关系通过网络互连设备的包含关系描述，说明网络互连设备与网络互连层次的联系。

网络互连设备之间的关系为包含关系，即对应高一层次上的互连设备，可以完成较低对应层次互连设备完成的功能。

以当代计算机网络体系结构5层网络协议为例，4种互连设备和所对应的网络层次以及互连设备功能的包含关系如图3所示。

以LAN—LAN互连类型为例，若是同种LAN互连，例如网络1是采用IEEE802，3协议的LAN，网络2也是采用IEEE802，3协议的LAN，此时可以使用中继器实现互连。

也可以采用路由器进行互连。

若是异种LAN互连，例如网络1是采用IEEE802．3协议的总线型LAN，网络2是采用IEEE802．5协议的环型LAN，可以采用网桥实现互连。

当然也可以采用路由器进行互连［5］。

对于LAN—WAN网络互连类型，必须采用路由器进行互连。

对于运输层及以上层网络协议不同的网络实现互连必须使用协议转换器。

86杭州电子科技大学学报（社会科学版）2012年字段、采用哪些技术。

并与学生一起进一步分析，网络协议需要用网络协议数据单元PDU描述和实现，可以通过网络编程、采用C语言来描述和实现网络协议机制的方法。

让学生思考为什么发送方的发送窗口（wt）大小与接收方的接收窗口（wr）的大小要符合设置的网络协议、两个窗口大小之和与序号字段的位数（k）的关系应满足wt+wr≤2k/2。

网络协议不能成立的原因是什么，找出并证明网络协议不能成立的例子。

让学生学会思考、掌握设计和分析新的网络协议的能力。

下一代因特网（NGI）和下一代网络（NGN）均采用IPv6技术，在讲述计算机网络面临的问题和网络理论、技术发展时，引入IPv6协议，指出IPv6协议的设计方法，怎样解决网络存在的问题，以及IPv6协议与IPv4协议之间的差别在哪里，说明IPv6网络过渡阶段面临的主要工作，采用IPv6协议是必然趋势。

在教学过程中讲到网络计算模式时，引入云计算、无线传感器网络、物联网等新知识，结合新技术的应用，说明计算机网络基础知识的重要性，为学生学习网络新技术提供指导。

八、结束语计算机网络课程涉及到许多学科的知识领域、知识单元和知识点，有效的设计和组织教学内容，改进教学内容，不断提出新的教学改进思路成为当务之急，结合多年教学实践，不断进行教学内容的改革和尝试，学生感到改进后的教学内容容易理解，能够很好的与身边的计算机网络应用相联系，对深入理解和掌握计算机网络基础知识提供了帮助。

参考文献［1］教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会．高等学校计算机科学与技术专业核心课程教学实施方案［M］．北京：高等教育出版社，2009：231－233．［2］谢希仁．计算机网络（第5版）［M］．北京：电子工业出版社，2008：8－9．［3］吴功宜．计算机网络（第2版）［M］．北京：清华大学出版社，2007：13－15．［4］王相林．计算机网络———原理、技术与应用［M］．北京：机械工业出版社，2011：387－388．［5］Andrew S．Tanenbaum．Computer Networks（Fourth Edition）［M］．London：Pearson Education，2008：355－357．［6］James F Kurose，Keith W Ross．Computer Networking，A Top-Down Approach（Fourth Edition）［M］．London：Pearson Ed-ucation，2009：32－33．On Reform of Computer Network Teaching Contents and MethodsWANG Xiang-lin，HU Wei-hua（School of Computer，Hangzhou Dianzi University，Hangzhou Zhejiang310018，China）Abstract：Optimization of Computer Network teaching contents is raised in the paper by integrating Computer Network principle，technology and application together．Nodes of Computer Network are divided into three kinds：the end node，the visit node，and the switch node．And the corresponding location，the relationship between computer network level and the computer network topology are discussed，too，which makes reader observe computer network level clearly．The inclusion relations Description is used to explain the relation be-tween computer network interconnection equipment and interconnection level．Key words：Computer Network；teaching contents；teaching reform；teaching research。