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英文版》作者:（美）jamesf.kurose，（美）keithw.ross著
頁數:712
出版日期:2001

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大多數廣域網互聯採用租用公共數據網路的方案。公共數據網路是指電話公司建設的服務網路。如ChinaDDN網, ChinaFrame網等。電話公司建設這些網路後，通過出租線路服務，為我們提供網路遠程互聯的方法（如圖9.1所示）。
這樣，我們不需要鋪設區域網之間的連接線路。通過與連接服務商簽訂線路租用合同，就得到了遠程連接的線路。我們需要做的工作僅僅是配置好與公共網路連接的路由器，互聯的工作就完成了。
公共網路與區域網的連接線路稱為本地線路（國外稱為最後幾英里last miles），簽訂線路租用合同後，由電話公司負責鋪設。
電話網路已經有一個多世紀的歷史了，是世界上覆蓋最為廣泛的通訊網路。使用電話網路的優點是不用電話公司鋪設本地線路，因為電話網的本地線路本身就已經鋪設到區域網附近了。電話網路的傳輸速度（56Kpbs）是很多區域網互聯放棄這個方案的重要原因。
ISDN網是利用原電話網的本地線路為用戶服務的數字通訊網路，因此它與電話網一樣具有不用專門鋪設本地線路的優點。ISDN網提供的傳輸速度可以達到128Kbps，需要改造本地線路的寬頻ISDN可以提供更高的傳輸速度（1.544Mbps）。
電話網和ISDN網的共同缺點是在區域網需要長時間在線連接的情況租用價格非常高。這對區域網互聯的運行成本構成了壓力。
我國在90年代中期由政府組織投資建設的ChinaPAC網、ChinaDDN網和ChinaFrame網為區域網互聯提供了更為可行的解決方案。ChinaDDN網和ChinaFrame網能夠提供更高的帶寬和更便宜的運行成本，是銀行、大型企業首選的公共服務網路。

9.1.2 數據機

數據機用於把數字信號調製成模擬信號發送，或將接收的模擬信號解調回數字信號。

圖 9.2 數據機的功能

數據機在下列兩種情況下需要使用：
在有限頻寬的電纜中傳輸數字信號
頻分多路復用
最典型的有限頻寬的電纜是電話線電纜。電話線電纜的頻帶寬度是2MHz左右，有線電視電纜70MHZ。而目前的數字信號的頻寬從8MHz到80MHz，均大於電話線電纜能夠傳輸的頻率。因此，直接將數字信號放到電話線電纜上是無法傳輸的。
為了在電話線電纜上傳輸數字信號，就需要使用數據機把電壓表示的0、1數字信號，轉換為用其它方式表示0、1的模擬信號。數據機可以用正弦波的頻率、幅值和相位三種不同的方法來表現0、1信號。
數據機用正弦波的頻率表示0、1信號時，發送端的數據機可以用一個頻率（如1.5KHz）表示0，用另外一個頻率（如2.5KHz）表示1。接收端的數據機根據信號的頻率就能識別目前接收的是0還是1。而1.5KHz的正弦波信號和2.5KHz的都落在電話線電纜的頻率響應范圍內，數字信號就可以利用這種調頻的正弦波就可以使用電話線電纜進行傳輸了。

圖 9.3 信號調頻

上述這樣利用正弦波的頻率變化來表示數字信號，而幅值不變的方法，稱為調頻。
利用正弦波信號的幅值也可以表現0、1數字信號，如圖9.4所示。與調頻不同，調幅時的數據機不改變正弦波信號的頻率，而是改變自己的幅值，用較高和較低的幅值來表現0、1數字信號。

圖 9.4 信號調幅

調相也是一種常用的信號調制方法。正弦波信號的相位同樣也可以表現0、1數字信號。從圖9.5可見，當正弦波信號自采樣點開始首先由零向正方向變化稱為正相位，表示數字0；那麼正弦波信號自采樣點開始首先由零向負方向變化則稱為負相位，就可以區別表示數字0而表示為1。

圖 9.5 信號調相

從圖9.5可以有趣地發現，連續的1或連續的0在采樣點的相位是保持不變的。因此有的教科書上解釋調相數據機是用相位的突然改變來表示0到1的變化或1到0的變化。
使用正弦波，利用其頻率、幅值和相位的變化來表示數字0、1信號，我們稱這樣用途的正弦波信號為載波信號。
只要載波信號的頻率落在電話電纜的頻帶內，我們就可以利用載波信號來傳輸數字信號。
通訊術語中，二進制數字信號轉換成模擬正弦波信號的過程稱為調制，在接收端將模擬正弦波信號還原成二進制數字信號則稱為解調。數據機是由調制和解調兩個詞復合而成的。
在電視電纜中傳輸數字信號也使用數據機，如現在流行的Cable Modem技術。我們已經知道，目前的數字信號的頻寬都在幾十MHz左右，而電視電纜的頻寬都在550MHz以上，為什麼還需要數據機呢？這是因為電視電纜除了傳輸數據以外，還需要傳輸多路電視節目信號。目前的電視電纜都採用頻分多路復用技術來實現在一根電纜中傳輸多路節目信號，數據信號如果佔用太大的帶寬，就會影響電視電纜正常傳輸電視節目。由於數據信號只能使用電視電纜中的部分頻帶寬度（8MHz），因此依然要使用數據機。
電視電纜的數字傳輸中使用數據機，不僅為了降低數字信號所佔用的頻率寬度，而且也為了把數據信號調制到設定的頻段上去。
租用公共數據網路構造廣域網，通常需要使用數據機。這是因為從公共數據網路到用戶端的這段距離，目前都是採用電纜連接的。這樣的遠距離傳輸的電纜，其頻率寬度都是有限的，必須使用數據機來降低信號的帶寬才能傳輸。

9.1.3 DTE設備與DCE設備

在廣域網互聯中，將各個區域網連接到公共數據網路上，通過公共數據網中的租用線路，就實現了區域網的互聯。
區域網與公共數據網路的連接中，區域網的最外端設備通常是路由器，公共數據網路最外端通常是類似CSU/DSU、數據機這樣的設備。我們稱區域網的最外端設備為DTE（數據終端設備Data Terminal Equipment），稱公共數據網路的最外端設備為DCE（數據通訊設備Data Communication Equipment）。

圖 9.5 DTE設備和DCE設備

DTE設備和DCE設備都放置在用戶端。
在與電話公司簽訂了線路租用合同後，電話公司會鋪設自電話公司到用戶端的本地線路電纜，並調通自DCE設備到電話公司網路的連接。事實上，廣域網互聯非常簡單，我們只需要將自己的DTE設備與電話公司的DCE設備連接上，然後正確配置DTE（如路由器），就完成了連接的任務。

圖 9.6 DTE與DCE的連接

圖9.6中的CSU/DSU是用在用戶與公共數據網使用數字信號傳輸的設備。如果這段距離使用模擬信號傳輸，DCE設備就需要用數據機。
路由器和數據機連接叫串口。
DTE設備與DCE設備使用串列連接。在我國，由路由器作為DTE來與DCE設備的連接多使用V.35標准，而不是使用我們熟悉的232標准（232標準是TIA/EIA發布的，CCITT也有相同的標准稱為V.24）。

9.2 PPP協議

在乙太網通訊中，廣泛使用TCP（或UDP）、IP與IEEE 802三個協議聯合完成定址和通訊控制任務。IEEE 802是一個區域網的鏈路層工作協議，不能在廣域網中使用。在使用諸如電話網、ISDN網這樣的廣域網連接中，需要在鏈路層使用另外的一個稱為PPP的協議程序。
在如圖9.2的點對點連接中，發送主機需要在鏈路層使用PPP協議程序來完成鏈路層的數據封裝。控制數據往物理層發送移位寄存器上發送數據的工作，也由PPP協議程序來完成。在接收主機，鏈路層的工作也由PPP協議程序承擔。
圖9.7是使用電話網或ISDN網互聯區域網的例子。在這里，發送主機的鏈路層仍然使用IEEE 802協議程序，因為主機直接連接的是乙太網絡。數據報到達路由器A後，路由器A將使用PPP封裝數據報，繼續將數據報轉發到電話網或ISDN網的鏈路上。在接收方，路由器B也將使用PPP程序控制從移位寄存器中接收數據報。然後，路由器B將用IEEE 802程序重新封裝數據幀，發送到自己的乙太網中，交目標主機接收。

圖9.7 使用電話網或ISDN網互聯區域網

9.2.1 PPP協議的功能

PPP協議是一個鏈路層協議，工作在電話網、ISDN網這樣的點對點通訊的連接上。PPP是Point-to-Point Protocol的縮寫，稱為點對點連接協議。
PPP協議因為工作在點對點的連接中，因此具有如下兩個特點。
首先，點對點的連接不需要物理定址。這是因為發送端發送出的數據報，經點對點連接鏈路，只會有一個接收端接收。在數據傳輸開始前，數據轉發線路已經由電話信令信號沿電話網或ISDN網中的交換機建立起來了。開始傳送數據後，電話網或ISDN網中的交換機不再需要根據報頭中的鏈路層地址判斷如何轉發。在接收端，也不需要接收主機象乙太網技術那樣根據鏈路層地址辨別是否是發給自己的數據報。因此，PPP協議封裝數據報時，不需要再在報頭中封裝鏈路層地址。
如圖9.8所示的PPP報頭中，雖然有地址欄位，但是已經是個作廢的欄位，固定填寫11111111。（這個欄位是PPP協議繼承其前身HDLC協議得到的，PPP協議雖然沒有使用這個欄位，但是還是在自己的報頭中保留了下來。）

圖 9.8 PPP報頭格式

PPP協議的第二個特點是，點對點連接的線路兩端只有兩個終端節點，顯然不再需要介質訪問控制來避免介質使用沖突。
基於上述兩個特點可見，雖然PPP協議是個鏈路層協議，但是它不再需要完成介質訪問控制的工作，也不用象乙太網需要MAC地址一樣為數據報封裝鏈路層地址。
這樣，PPP協議程序的基本功能是在點對點通訊線路上取代IEEE802協議程序，完成控制數據從內存向物理層硬體（移位寄存器）的發送，和從物理層硬體接收數據的工作。

PPP協議除了控制數據的發送與接收的基本功能外，由擴大了許多功能，使之非常適合在點對點連接的線路上通訊。這些增強的功能是：連接的建立、線路質量測試、連接身份認證、上層協議磋商、數據壓縮與加密等5個功能。

綜上所述，PPP協議的功能歸納為：
連接的建立：通過來、回一對呼叫報文包，建立通訊連接。
線路質量測試：通過來、回一對或多對測試包，測試線路質量（延遲、丟包等）。
連接身份認證：通過來、回一對或多個認證包，讓被呼叫方確認合法身份。
上層協議磋商：通過來、回一對或多對磋商包，磋商上層協議的類型。
控制數據的發送與接收：可選擇數據壓縮與加密
連接的拆除：通過來、回一對呼叫報文包，拆除通訊連接。
幀校驗功能。
9.2.2 PPP協議的報文格式

如圖9.8所示的PPP報文格式中：
標記Flag欄位（長度：1位元組）： 一個位元組01111110的二進制序列，標明一幀數據的開始。
地址Address欄位（長度：1位元組）：PPP沒有使用這個欄位，放置一個固定的廣播地址11111111。
控制Control欄位（長度：1位元組）：PPP也沒有使用這個欄位，放置一個固定數值 00000011。這個也是一個繼承PPP前身HDLC協議的欄位。在HDLC協議中使用這個欄位來放置幀序號來完成出錯重發任務，而PPP協議放棄了出錯重發任務，把這個工作留給TCP協議去完成。HDLC協議中還使用這個欄位來放置流量控制等控制碼等信息。
上層協議Protocol類型欄位（長度：2位元組）： 這個欄位用來指明網路層使用的是哪個協議。如0x8021代表上層協議是IP協議，0x802b代表上層協議是IPX協議，0xC023代表上層協議是身份認證PAP協議。
數據區（最大長度1500位元組）：
報尾（長度：2位元組）：放置幀校驗結果。

9.2.3 PPP協議的子協議

我們知道，乙太網的鏈路層協議IEEE 802是由兩個子協議組成：IEEE 802.2和IEEE 802.3。其中IEEE 802.3程序完成鏈路層的主體工作，IEEE 802.2則承擔IEEE 802.3程序與上層協議程序的介面任務。PPP協議也是這樣，也由兩個子協議組成：NCP和LCP。LCP子協議程序完成PPP的鏈路層主體工作，而NCP子協議程序則承擔LCP程序與上層協議程序的介面任務。

圖 9.9 PPP的NCP和LCP子協議

9.2.4 PPP協議的基本操作

PPP協議的基本操作分別在6個不同的周期內進行：

（周期1）鏈路建立周期：LCP程序發送「鏈路連接建立請求」包，向點對點連接的另一方請求建立連接。對方如果同意建立此連接，則回返一個「鏈路連接建立響應」包。在請求包應答包中，還攜帶了一些磋商參數， 如：最大報文長度、是否對數據壓縮、是否對數據加密、是否進行連接質量檢測、是否進行身份認證及使用哪種身份驗證協議等。
（周期2）鏈路質量測試周期：LCP程序通過發送測試包給對方，待對方回送該測試包，以測試線路質量，如延遲時間、是否丟包等。（這是一個可選周期，在鏈路建立周期由雙方磋商是否需要這個周期。）
（周期3）身份驗證周期：這也是個可選的周期。如果在鏈路建立周期中雙方磋商需要這個周期，則PPP協議調用身份驗證協議程序PAP或CHAP，通過交換報文進行身份驗證。如果身份驗證失敗，PPP的連接將失敗。
（周期4）只有周期4調用的是NCP程序。其他的都是調用LCP程序。
上層協議磋商周期：在這個周期，由NCP程序構造上層協議磋商報文包，發送給對方。這個NCP磋商報文包中放置上層協議編碼（如0x8021表示上層協議是IP協議），如果對方同意使用邀請使用的上層協議，將在磋商應答報文包中使用相同的上層協議編碼。
（周期5）數據發送周期：完成了上述連接建立的工作後，就可以在這個周期內進行數據傳輸了。這個周期可以持續幾分鍾，直至幾個小時。其間，LCP程序可以發送「link-maintenance」報文來調整雙方的配置，或維持連接。如果在第一個周期中雙方磋商對數據進行壓縮，以減少數據傳送量，則LCP程序會對待發送的數據進行壓縮後再發送。通常的壓縮協議是Stacker和Predictor。
（周期6）連接拆除周期：通訊結束後，任何一方的LCP程序都可以使用「連接拆除」報文來終止雙方的鏈接。如果在數據發送周期里線路上長時間沒有流量，LCP程序就會認為對方異常終止，便會自行關閉連接，並通知網路層，以便使其做出相應反應。由此可見，如果是正常情況下在數據發送周期暫時沒有數據發送，就必須發送「Keep Alive」報文包，以避免對方自行拆除連接。「Keep Alive」報文包是由LCP程序生成並發送的。

在上述各個周期里，點對點連接的雙方很容易從PPP報頭的協議欄位分清數據報的類型，如0xC021指明數據報是鏈路層控制協議（LCP）報文。0xC023指明是Password Authentication Protocol密碼認證協議報文。0xC025指明數據報是Link Quality Report鏈路品質報告報文。0xC223是Challenge Handshake Authentication Protocol挑戰-認證握手協議報文。而0x8021則是真正傳送的數據（IP報）。

9.3 綜合業務服務網ISDN

九十年代末，綜合業務數字網ISDN在我國引起了廣泛的注意。在電話公司的局間電話網路實現了數字通訊後，ISDN技術旨在在電話局與用戶端之間的信息交換也實現傳輸數字化，而不需更換原電話線纜。ISDN不僅使語音通話實現了數字化，而且使電話線傳輸數字信號的Modem方式的56Kbps數據傳輸速率得到大大的提高。BRI ISDN可以提供144Kbps的傳輸速度，PRI ISDN的傳輸速度可達到1.544Mbps或2.048Mbps。

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書名：計算機網路（第5版）

作者：Andrew S. Tanenbaum

譯者：嚴偉

豆瓣評分：9.0

出版社：清華大學出版社

出版年份：2012-3-1

頁數：739

內容簡介：

本書是國內外使用最廣泛、最權威的計算機網路經典教材。全書按照網路協議模型自下而上（物理層、數據鏈路層、介質訪問控制層、網路層、傳輸層和應用層）有系統地介紹了計算機網路的基本原理，並結合Internet給出了大量的協議實例。在講述網路各層次內容的同時，還與時俱進地引入了最新的網路技術，包括無線網路、3G蜂窩網路、RFID與感測器網路、內容分發與P2P網路、流媒體傳輸與IP語音，以及延遲容忍網路等。另外，本書針對當前網路應用中日益突出的安全問題，用了一整章的篇幅對計算機網路的安全性進行了深入討論，而且把相關內容與最新網路技術結合起來闡述。

本書的適用對象非常廣泛。由於本書的重點立足於計算機網路的基本原理，同時兼顧了Internet體系結構與TCP/IP協議等內容，因此對於學習計算機網路課程的本科生和研究生，本書都是絕佳的教材或教學參考書。本書每章後面給出了大量練習題，有助於教師根據教學目的酌情安排課後練習。此外，本書對於從事網路相關技術研究和網路應用開發的廣大科研工作者也具有重要的參考價值。

作者簡介：

Andrew S．Tanenbaum獲得過美國麻省理工學院的理學學士學位和加利福尼亞大學伯克利分校的哲學博士學位，目前是荷蘭阿姆斯特丹Vrije大學的計算機科學系的教授，並領導著一個計算機系統的研究小組。同時，他還是一家計算與圖象處理學院的院長，這是由幾家大學合作成立的研究生院。盡管社會工作很多，但他並沒有中斷學術研究。多年來，他在編譯技術、操作系統、網路及局域分布式系統方面進行了大量的研究工作。目前的主要研究方向是設計規模達數百萬用戶的廣域分布式系統。在進行這些研究項目的基礎上，他在各種學術雜志及會議上發表了70多篇論文。他同時還是5本計算機專著的作者。

Tanenbaum教授還開發了大量的軟體。他是Amsterdan編譯器的原理設計師，這是一個被廣泛使用的；用來編寫可移植編譯器的工具箱。他領導編寫的MINIX，是一個用於操作系統教學的類UNIX(的小型操作系統。他和他的博士研究生及其他編程人員一道設計的Amoeba分布式操作系統，是一個高性能的微內核分布式操作系統。目前，可在網際網路上免費得到MLNIX及Amoeba，用於教學和研究。

他的一些博士研究生，在獲得學位後繼續進行研究，並取得了更大的成就，贏得了社會的贊譽，對此他深感自豪。人們稱他為桃李滿天下的教育家。

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書名：計算機網路

作者：謝希仁

豆瓣評分：7.9

出版社：電子工業出版社

出版年份：2008-1

頁數：402

內容簡介：

《計算機網路(第5版)》自1989年首次出版以來，於1994年、1999年和2003年分別出了修訂版。2006年8月本教材通過了教育部的評審，被納入普通高等教育「十一五」國家級規劃教材。《計算機網路》的第5版，在內容和結構方面都有了很大的修改。

全書分為10章，比較全面系統地介紹了計算機網路的發展和原理體系結構、物理層、數據鏈路層、網路層、運輸層、應用層、網路安全、網際網路上的音頻/視頻服務、無線網路和下一代網際網路等內容。各章均附有練習題。此外，附錄A給出了部分習題的答案和提示。隨書配套的光碟中，有全書課件和作者教學中經常遇到的150多個問題及解答，計算機網路最基本概念的演示（PowerPoint文件），以及《計算機網路(第5版)》引用的全部RFC文檔等，供讀者參閱。

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計算機網路是計算機技術和通信技術密切結合而形成的新的技術領域，是當今計算機的主流技術之一，也是迅速發展並在信息社會中得到廣泛應用的一門綜合性學科。隨著Internet網路的飛速發展，了解和掌握最新的網路通信技術也變得更加重要。計算機網路與通信是計算機科學與技術專業本科生的必修課，也是一門重要的專業課，該課程在專業建設和課程體系中占據重要的地位和作用。

本課程在全面講述計算機網路與通信基本知識的基礎上，考慮到現今Internet的普及，放棄大部分書籍以ISO/OSI來講解計算機通信與網路基本原理的做法，而採用以Internet的TCP/IP體系結構來介紹計算機通信與網路的基本原理，同時還對ATM、幀中繼、xDSL、千兆乙太網、IP組播技術、無線區域網等比較新的技術進行了介紹。為了使學生更好的理解網路的基本概念並加強學生的動手能力，本課程還增加了IP地址、掩碼(MASK)、變長掩碼(VLSM)、無類別域間路由選擇(CIDR)和網路互聯的基本概念，並通過實驗使學生掌握配置和使用交換機、路由器。本課程的知識體系由ISO/OSI體系結構、X.25公用數據網、ATM、幀中繼、TCP/IP協議簇、區域網和網路互聯七部分組成。

計算機網路的專業目標是：使學生能夠在已有的計算機基礎知識、計算機系統結構和計算機原理等基礎上，系統地掌握數據通信和計算機網路與通信的基本概念和基本原理，理解ISO OSI/RM和TCP/IP體系結構的有關理論、計算機通信與網路的主要協議的操作原理和有關標准、IEEE區域網標准及其應用、IPv4、IPv6和網路互聯的原理，尤其是TCP/IP協議簇和IEEE 802標準的掌握，並培養實際動手能力，能充分運用並掌握科學的現代化網路管理方法和手段，為今後能夠迅速地適應社會各方面管理工作的需要服務，為Internet開發與管理和區域網的組建、規劃和管理打下良好基礎，從而為社會培養高素質的現代化信息管理人材。

知識模塊順序及對應的學時

本課程內容包括：Computer Networks and the Internet；Application Layer；Transport Layer；The Network Layer；The Link Layer and Local Area Networks；Security in Computer Networks；Network Management.

1.Computer Networks and the Internet：協議、網路邊緣、網路核心、網路延遲和丟失等術語，熟悉物理介質、協議分層及其服務模型。

2.Application Layer：HTTP、FTP、SMTP、POP3和DNS.

3.Transport Layer：TCP、UDP，可靠傳輸、流量控制、擁塞控制等原理。

4.The Network Layer：路由選擇演算法，網際網路的路由選擇協議，IP、IPv4、IPv6.

5.The Link Layer and Local Area Networks：數據鏈路層服務原理和操作原理，差錯檢測和糾錯技術，多路訪問技術，鏈路層定址，通過集線器、網橋和交換機進行的區域網構造。

6.Security in Computer Networks：安全通信的不同原理，加密/解密數據的密碼技術，對稱密鑰密碼學和公共密鑰密碼學，身份認證協議。

7.Network Management：網路管理的含義，網路管理的功能以及SNMP協議。

課程的重點、難點及解決辦法

1.本課程的重點、難點集中體現在以下幾個方面：

(1)掌握協議、交換、數據報、虛電路、協議棧等網路基本概念。

(2)了解和掌握應用層HTTP、SMTP、DNS、FTP等協議的原理和過程。

(3)了解和掌握傳輸層的可靠傳輸的原理以及UDP、TCP協議。

(4)了解和掌握層次性網路概念、路由演算法、IP協議、IPV6、路由器基本原理。

(5)了解和掌握多路訪問控制協議、ARP協議以及Hub、路由器、網橋等網路互連設備。

(6)了解對稱密鑰、公開密鑰、數字簽名、認證、安全電子郵件、防火牆等計算機網路安全等知識。

(7)掌握簡單網路編程技術，能夠編制簡單的網路協議，實現簡單網路應用。

實踐教學的設計思想與效果

計算機網路與通信是實踐性很強的課程，要求學生不僅要有良好的理論知識，同時又要具有一定的動手能力，因此實驗課程是必不可少的教學環節。在努力提高課堂教學質量的同時，加強實驗教學。通過充分考慮先修課及後續課的實驗內容，避免有些實驗內容在不同課程中重復出現的情況。

根據本課程的課時安排，課內實驗分為基於Socket的網路通信和對網路數據報的監測與分析，使學生能夠根據所學的知識，初步掌握網路設備的基本使用方法，能夠組建簡單的廣域網，進而組建較大規模的廣域網。

實驗課程在最終考核時調整了成績評定機制，實驗課的成績佔10%，引起學生們的高度重視。通過實驗實踐內容的訓練，突出構造性思維訓練的特徵，開設多次專題講座，啟迪學生拓寬專業基礎面，有助於提高學生動手能力和軟體設計能力。

實踐(驗)課程內容

(1)網路編程：實現基於Socket的網路通信程序(含客戶端和伺服器端)；

(2)網路數據報綜合分析軟體設計與實現：要求學生從相應的埠截獲不同層的數據報進行分析，更高的要求是對這些不同類型的報文進行分門別類統計，甚至可以實現可視化的展示等功能。

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