网络工程专业TCP/IP协议课程设计

　　摘要：TCP/IP协议是计算机网络工程专业的专业基础课，在应用型本科计算机网络工程专业课程体系中处于非常重要的地位。文章从课程定位与目标、教学内容规划、教材的选用、实验内容设计、教学团队建设、教学方法与教学管理的改进等方面进行研究，同时介绍在教学实施过程中取得的效果。
　　关键词：网络工程；TCP/IP协议；课程建设；教学改革
　　文章编号：1672-5913（2013）14-0042-04中图分类号：G642
　　TCP/IP协议是高校计算机网络工程专业的专业基础课，是计算机网络学科领域和网络工程专业人才应具备的理论基础，在网络工程专业课程体系中处于重要地位。该课程是高级路由与交换、网络性能测试与分析、网络通信程序设计、网络信息安全等课程的前导课程，如果学习不好会直接影响网络工程专业学生学习后续专业课的兴趣和信心，从而影响整个课程体系的教学质量。然而，TCP/IP协议课程内容以各类通信协议为主，教学过程中容易出现以下问题：学生感到内容抽象和枯燥，似懂非懂、不好理解；网络技术的飞速发展易使理论与实际脱节，学生以为在实际工作中用处不大；实验环节设计不够合理，难以发挥应有作用。笔者针对长春大学计算机科学技术学院网络工程专业多年来在TCP/IP协议课程的建设和教学改革过程中积累的一些微薄经验加以总结，供广大教师同行切磋探讨。
　　1课程定位与目标
　　TCP/IP协议是网络工程专业的一门专业基础课，而且是必修课，是在本专业学生已有的计算机网络知识基础上进一步学习研究互联网的核心技术，以提高和加深学生的理论深度和实践水平。通过该课程的教学，教师引导学生逐步理解因特网的网络体系结构--事实上的国际标准TCP/IP，理解多个异构物理网络如何能够互连在一起，互连网络协议如何协调工作，应用程序如何使用互连网络系统，数据如何从一个应用进程传输到另一个应用进程。学生可以了解到Intemet的许多技术细节和前沿热点，掌握TCP/IP协议族的结构，掌握TCP/IP协议族中各子协议的结构和功能，重点掌握ARP协议、IP协议、UDP协议和TCP协议等相关理论知识。该课程的学习将为下一步的专业学习和计算机网络相关的应用、设计和开发工作打下必要且坚实的基础。
　　2课程建设与改革探索
　　2.1教学内容规划及教材的选用
　　按照TCP/IP协议课程的定位与目标，依据教育部高等学校计算机科学与技术教学指导委员会编写的《高等学校网络工程专业规范（试行）》，结合长春大学培养应用型本科网络工程专业人才的定位和学生的实际情况，将该课程规划为48学时，其中理论课38学时，实验课10学时。该课程是网络工程专业学生在学完计算机网络课程后进一步深入学习和掌握计算机网络理论的进阶课程，主要内容包括底层物理网络技术、ARP协议、IPv4编址技术、IP辅助协议、单播路由选择协议、UDP协议、TCP协议、SCTP协议、应用层协议和IPv6相关协议等。教材选用的是清华大学出版的《TCP/IP协议族（第4版）》，由BehrouzA.Forouzan著，王海、张娟等译。该教材为世界著名的计算机经典教材，曾荣获"第八届全国高校出版社优秀畅销书一等奖"。该教材大量运用图文并茂的方法讲述技术性很强的内容，重点突出、实例丰富。我们从该教材第二版开始使用一直到目前的第四版，效果较好。该课程的具体理论课讲授学时规划如下：
　　（1）引言（概论）部分占2学时，主要讲授Intemet简史、协议和标准、因特网标准、因特网管理机构，适当扩展一些互联网的前沿和热点技术以激发学生对该课程的兴趣，使学生了解Intemet历史，理解并掌握协议和标准概念，了解标准创建委员会，掌握RFC的成熟度。
　　（2）OSI模型和TCP/IP协议族部分占2学时，主要讲授OSI模型、TCP/IP协议族，使学生掌握数据通信和组网中多层结构的思想以及层与层之间的相互关系，掌握OSI模型中每一层的功能，掌握TCP/IP协议族与OSI模型的差异和特点。
　　（3）底层技术部分占2学时，主要讲授有线局域网技术、无线局域网技术、广域网技术和常用互连设备，使学生掌握有线局域网中占主导地位的以太网技术理论知识，包括传统以太网、快速以太网等，了解无线局域网技术、蓝牙技术、点到点广域网技术。
　　（4）IP编址部分占4学时，主要讲授IP编址的方法、地址的种类、分类地址、分类地址互联网划分实例、划分子网的方法、无分类编址、构成超网的方法，使学生理解IPv4编址思想以及如何在分类编址中实现，掌握分类结构中的划分子网的方法以及构造超网和无分类编址方法。
　　（5）IP分组交付和路由选择部分占2学时，主要讲授面向连接和无连接、直接交付与间接交付、路由选择的类型，使学生理解面向连接和无连接的区别，直接交付与间接交付的区别，掌握路由器结构和路由选择的类型。
　　（6）网际协议（IPv4）部分占4学时，主要讲授IP数据报首部、分片、选项、检验和IP软件包设计，使学生理解IP协议的总体思想，掌握IP数据报的一般格式、首部中各个字段的名称和意义，掌握IP数据报的分片和重装，理解IP数据报首部中检验和计算方法以及IP协议软件设计算法。
　　（7）地址解析协议（ARP）部分占2学时，主要讲授地址映射、ARP协议、ATMARP、ARP软件包设计，使学生掌握ARP的基本原理、ARP数据包格式和各字段意义、了解ARP存在的问题和缺陷、了解RARP的用途。
　　（8）网际控制报文协议（ICMP）部分占2学时，主要讲授ICMP报文类型、ICMP报文格式、排错工具的原理和用法、ICMP软件包设计原理，使学生掌握ICMP报文的分类及格式、Ping和Traceroute的用法和工作原理，理解ICMP协议软件设计思路。