# 计算机网络2302

**Repository Path**: gufl-edu/computer-network-2302

## Basic Information

- **Project Name**: 计算机网络2302
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 1
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-03-08
- **Last Updated**: 2026-03-21

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 计算机网络学习文档

#### 导语

欢迎来到软件工程系的《计算机网络》课程！  
与大家之前学习的编程语言课程不同，计算机网络不仅是互联网的“基础设施”，更是决定你在未来系统架构、高并发开发、以及排查复杂线上Bug时能走多远的核心内功。  
我们将基于谢希仁教授编著的《计算机网络（第8版）》，带你从底层的物理信号，一路攀升到顶层的丰富应用。无论你是准备考研深造，还是面向大厂的后端、运维开发岗位，这门课都将为你打下不可替代的坚实基础。  

为了避免纯理论学习的枯燥，我们将引入 Wireshark 抓包分析和 Cisco Packet Tracer 网络模拟，让看不见的数据包“现出原形”。同时，鼓励大家善用 AI 工具来具象化复杂的网络协议交互过程。

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## 课程简介
  - **上课时间**：1-8周，每周两次课（每次课两小节，每小节40分钟）
  - **学时与学分**：理论学时 32，学分 2.0（注意：本课程有配套的独立实践课，将另行安排）
  - **最终成绩组成**：平时成绩（50%）+期末测验（50%）
  - **平时成绩评定**：课堂表现（20%）+作业（30%）+期中测验（50%）
  - **期末考试形式**：开卷机考，重点考察网络基础概念、子网划分计算及网络协议的综合分析能力。

## 一、 理论可视化的必备工具

> “纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。” 虽然是理论课，但配备强大的分析工具能让你事半功倍。
  - **网络抓包利器**：Wireshark（网络世界的“显微镜”，用于捕获和分析真实网络数据包）
    - 官网下载地址：https://www.wireshark.org/download.html 。 选择适合你操作系统的版本下载安装即可。
    - 使用教程：**[Wireshark.md](softs/WiresharkDoc/Wireshark.md)**
    - Wireshark 过滤器指南：**[filterDoc.md](softs/WiresharkDoc/filterDoc.md)**
  - **网络模拟平台**：
    - 1. Cisco Packet Tracer（用于构建虚拟网络拓扑，观察路由和交换过程）
       - 官网地址：https://www.netacad.com/zh/cisco-packet-tracer 。 需要注册一个免费的 Cisco Networking Academy 账号才能下载。
    - 2. 华为 eNSP（华为设备的网络模拟器，适合学习华为网络设备的配置与管理）
       - 官网地址：https://support.huawei.com/enterprise/zh/ensp 。 经典版已经停止更新，现在是 eNSP Pro，对普通用户不开放下载使用。
    - 3. GNS3（支持多厂商设备的网络模拟器，适合高级网络配置和实验）
       - 官网地址：https://www.gns3.com/software/download 。 需要注册账号后下载，安装过程相对复杂，建议按照官网提供的安装指南进行操作。
  - **常用系统命令**：`ping`, `tracert`/`traceroute`, `ipconfig`, `netstat`（排查网络故障的第一手武器）

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## 二、 课程知识脉络与学习计划

本课程共计 **16次课**（包含期中、期末2次测验），核心教学内容分为 **14讲**。
每次课都对应教材的核心章节，从底层向高层逐层解密网络的运作机制。

> <img src="00.png" alt="课程知识脉络图" style="width:300px; max-width:100%;">

### 第一阶段：网络基石与底层通信 (第1-3章)

> 从宏观的互联网架构出发，逐步深入到物理链路层面的数据传输规则。

#### **[第一讲：初识互联网——计算机网络概述](lessons/lesson01/README.md)**
  - *要点*：互联网的组成（边缘部分与核心部分）、计算机网络的性能指标、五层协议的体系结构。
  - *练习*：使用 `ping` 和 `tracert` 命令追踪你的电脑到百度服务器的路由跳数与延迟。


#### **[第二讲：0与1的搬运工——物理层与数据通信基础](lessons/lesson02/README.md)**
  - *要点*：信道的极限容量（香农公式）、导引型与非导引型传输媒体、信道复用技术（FDM、TDM、WDM、CDM）、宽带接入技术。
  - *练习*：计算给定带宽和信噪比下的信道极限传输速率。


#### **[第三讲：相邻节点间的对话——数据链路层（上）](lessons/lesson03/README.md)**
  - *要点*：数据链路层的三个基本问题（封装成帧、透明传输、差错检测）、点对点协议（PPP）的工作状态。
  - *练习*：手写计算一次简单的 CRC 循环冗余检验码。


#### **[第四讲：广播信道的秩序——以太网与局域网](lessons/lesson04/README.md)**
  - *要点*：CSMA/CD 协议的碰撞检测机制、MAC地址、扩展以太网与虚拟局域网（VLAN）。
  - *练习*：理解并描述为什么以太网存在最短帧长限制。

### 第二阶段：网络互连与数据路由 (第4章)

> 网络层的核心任务：如何在错综复杂的网络中，为数据包找到一条最合适的路径。

#### **第五讲：虚拟互连网络——网际协议 IP 与地址分配**
  - *要点*：IP地址的分类与CIDR无分类编址、MAC地址与IP地址的关系、ARP地址解析协议。
  - *练习*：给定一个IP地址和子网掩码，计算其网络地址、广播地址和可用主机范围。


#### **第六讲：互联网的导航仪——路由选择与转发机制**
  - *要点*：IP数据报的格式、基于最长前缀匹配的转发、内部网关协议（RIP与OSPF）。
  - *练习*：推演距离向量路由算法（RIP）中路由表的更新过程。


#### **第七讲：网络层的进阶能力——IPv6、VPN与NAT**
  - *要点*：外部网关协议BGP、IPv6的首部与地址结构、虚拟专用网（VPN）与网络地址转换（NAT）的工作原理。
  - *练习*：画出内网主机通过 NAT 路由器访问外网Web服务器时的IP与端口转换过程。


#### **第八讲：期中阶段验收（测验）**
  - *要点*：考察前四章的核心概念，特别是子网划分计算、路由表更新和底层协议工作流程。



### 第三阶段：端到端传输与拥塞控制 (第5章)

> 离开网络层的“尽力而为”，我们将学习运输层如何保障数据传输的可靠性。

#### **第九讲：进程间的通信信使——运输层与 UDP 协议**
  - *要点*：运输层的端口机制、UDP 协议的特点与首部格式。
  - *练习*：分析为什么视频通话和在线游戏通常优先选择 UDP 而不是 TCP。


#### **第十讲：绝对可靠的承诺——TCP 协议与滑动窗口机制**
  - *要点*：TCP 报文段的首部格式、停止等待协议与连续 ARQ 协议、利用滑动窗口实现流量控制。
  - *练习*：根据给定的窗口大小和序列号，推演 TCP 发送方和接收方的窗口滑动过程。


#### **第十一讲：网络交通警察——TCP 拥塞控制与连接管理**
  - *要点*：TCP 拥塞控制的方法（慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复）、三次握手与四次挥手。
  - *练习*：结合状态机，详细图解 TCP 三次握手建立连接的完整过程。



### 第四阶段：丰富多彩的网络应用与安全 (第6-9章)

> 站在前人的肩膀上，探索我们日常使用的互联网服务是如何在底层协议上搭建起来的。

#### **第十二讲：互联网的寻址与门户——DNS 与 万维网 HTTP**
  - *要点*：域名系统的层级与解析过程、URL的结构、HTTP 协议（请求与响应报文结构、状态码）。
  - *练习*：使用浏览器开发者工具（F12）捕获一次网页访问的 HTTP 请求头和响应头，并解释关键字段。


#### **第十三讲：应用层的百花齐放——电子邮件、DHCP与其他**
  - *要点*：SMTP 与 POP3/IMAP 协议、DHCP 动态主机配置协议、P2P 应用的工作方式。
  - *练习*：简述一台刚接入局域网的电脑，是如何通过 DHCP 协议自动获取 IP 地址的。


#### **第十四讲：网络空间的护城河——网络安全基础防护**
  - *要点*：对称密钥与公钥密码体制（RSA）、数字签名、网络层安全协议（IPsec）与运输层安全（SSL/TLS）、防火墙基础。
  - *练习*：解释为什么 HTTPS 能保证数据传输的安全。


#### **第十五讲：前沿与拓展——音视频服务与移动无线网络**
  - *要点*：流媒体与实时流式协议、无线局域网 802.11 与 MAC 层协议、蜂窝移动通信网演进简介。
  - *挑战*：了解你手机中的 4G/5G 网络与传统以太网在接入方式上的本质区别。


#### **第十六讲：期末机考**
  - *说明*：综合考察全书核心知识点，以计算、协议分析及应用场景判断为主。



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## 三、 拓展武器库

在理论学习过程中，善用工具能帮助你打破抽象的壁垒。

### 1. 抓包与分析协议

利用 Wireshark，你可以清晰地看到“三次握手”对应的真实的 SYN、ACK 标志位，这种直观的视觉冲击是书本文字无法替代的。

### 2. 拥抱 AI 辅助学习

遇到难以理解的协议流程或生涩的名词（如 BGP 路由传播、RSA 加密推导），尝试让大语言模型成为你的“随身辅导员”。

  - **推荐尝试**：向 AI 提问“请用生动形象的比喻解释 TCP 的拥塞控制机制”，或者“帮我用 Python 写一个简单的 UDP Socket 客户端和服务端进行通信”。

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**寄语：**
网络协议是由无数个 RFC 文档堆砌起来的人类工程奇迹。学习这门课，很多时候你会觉得枯燥和繁琐，因为你是在理解前人为了解决各种极端网络问题而制定的规则。请保持耐心，多画图，多思考“如果让我来设计，我会怎么做？”。祝大家在这门课中建立起坚实的底层思维，学习愉快！如果有看不懂的拓扑图或抓包数据，随时带上截图来找我交流。  

这里有一个[我与deepseek一起写的小故事](story.md)，讲述了计算机网络的发展历程，感兴趣的同学可以看看。