网络通信基本原理
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网络通信基本原理范文第1篇
【关键词】单片机；网络；通信
随着网络的普及，人们的生活越来越依赖于网络的应用，从电气设备使用的角度，对网络的应用已经不再局限于计算机和网络的连接。很多信息家电、仪表等对网络的需求也日益明显，单片机应当网络通信应用已经成为一种趋势。从原理上讲，要实现单片机和网络的连接，需要遵循TCP/IP协议，将单片机接入英特网，起到单片机与外界信息交流的作用。从技术细节上看，实现单片机网络化的技术手段是在电子设备中嵌入TCP/IP协议，利用内置的网络接口芯片以及微控制器，来实现对网络数据的输入和输出。
2.单片机网络通信的硬件设计
2.1 系统硬件组成与结构
现在市场上的电器所嵌入的微处理器一般都是8位，因此本文从适应性广泛的角度出发，在进行系统的硬件设计时以8位单片机为基础。从硬件之间的关系上看，单片机的内嵌微处理器要以TCP/IP协议和应用层协议为基础，并且要借助以太网接口芯片和其他电子元件。以太网接口芯片则负责处理本身实现了物理层和数据链路层协议，通过数据接口（如RJ45型接口）与网络进行通信。由此可以得出单片机和网络之间实现通信的硬件组成和流程结构为：单片机以太网接口芯片数据接口集线器网络。当然，箭头的流程顺序也可以反过来，从而实现网络和单片机之间的数据交换。
2.2 硬件选型
(1)单片机选型
为了提高单片机网络应用的效率，应当选用性能更为优良的高性能单片机，如AT90系列、W78E系列、P89C51系列等，本文所选用的的单片机型号为Winbond公司生产的W78E16B型单片机。
(2)网络接口芯片选型
以太网控制器是网络接口的核心部件，在单片机网络通信系统中的作用是实现和网络的连通。以太网控制器之间的差异主要体现在集成度上，有的以太网控制器既集成了MAC层和物理层接口，而有的以太网控制器只具备物理层接口。具体选用那种类型的以太网控制器取决于设计时的具体需要，一般选用对物理层和MAC层都集成的芯片。本文中所采用的以太网控制芯片型号为Realtek公司生产的的RTL8019AS，该款芯片的集成度较高，具有全双工通信接口，可以支持对PNP的自动探测功能。
3.单片机网络通信的软件实现
3.1 网络协议的处理
单片机实现网络应用除了对硬件方面有要求外，软件方面同样有相应的要求，主要体现对如何让单片机应用TCP/IP协议。从原理上讲，在采用OSI七层参考模型时，物理层和数据链路层的协议由以太网控制芯片RTL8019AS来实现。而系统的网络层面既要实现IP协议也要实现ICMP协议，这两类协议所负责的内容有所不同，由于所采用系统的不同而工作重点也有差异。在本文中是以web server为背景，对数据的可靠性要求较高，因此重点是处理TCP协议的实现问题。由于单片机本身容量和处理能力有限，需要对TCP/IP协议进行必要的简化。结合本文的具体情况，以以太网控制芯片为出发点的系统协议分为两个分支：(1)以太网控制芯片（RTL8019AS）IPTCP(UDP)HTTP；(2)太网控制芯片（RTL8019AS）ICMPping。web server的应用流程相对较为复杂，可参照有关文献，在此不再赘述。
3.2 RTL8019AS的驱动设计
前文已经对以太网的接口芯片进行选型，为RTL8019AS。在进行驱动设计时需要以该款芯片的具体构造为基础来进行。RTL8019AS的SRAM为16KB，并可分为64个存储页面。在对SRAM进行初始化时，需要处理接受数据包和发送数据包两个部分，先分别进行讨论。SRAM的初始化是比较复杂的过程，初始化的内容包括：(1)复位寄存器的初始化；(2)配置寄存器的初始化；(3)接收缓冲区的初始化；(4)接收缓冲区边界寄存器的初始化；(5)接收缓冲区当前页面寄存器的初始化；(6)发送缓冲区的初始化；(7)接收配置寄存器的初始化；(8)发送配置寄存器的初始化；(9)数据配置寄存器的初始化；(10)设置以太网接口的物理地址。以上各个部分都需要做处理，具体的操作代码较为繁杂，不在此详述，可参照有关文献。
4.TCP/IP协议的简化
TCP/IP协议是一组完整的协议族，协议中各层分别为链路层、网络层、传输层和应用层。由于单片机的资源有限，要在8位单片机上实现TCP/IP协议，就必须做一定的简化，否则在嵌入式系统中无法实现。在本文中根据web server应用的特点，对TCP/IP协议简化后各层的要实现的协议分别为：(1)应用层HTTP协议；(2)传输层TCP协议和UDP协议；(3)网络层IP协议、ARP协议和ICMP协议。本文在编写协议时在单片机keil编译器上进行。
5.单片机web server的实现途径探讨
在当前的网络应用中的主流是Inter-net，但Internet网络是主要针对具有较高处理性能32以上的微处理器而设计的，因此要以8位单片机来是实现web server的应用是有困难的。但从目前智能家电的普及和嵌入式单片机性能的提高，基于单片机的web server应用已经成为研究的方向之一，本节将就此进行初步的探讨。
单片机的web server实现原理为在单片机EEPROM中存储网页信息，单片机应用系统通过Internet来实现远程客户端的访问，在经过解析后发送网页数据，并以浏览器的形式展示网页内容。在细节上需要处理以下两个方面的内容一是HTTP协议，二是系统的实时控制。
HTTP协议的实现是以数据包的处理为基础的，即系统需要处理有客户机发送的含HTTP请求的数据包，通过对数据请求内容的判断来做系统处理。其步骤为：(1)通过端口接受和存储远程数据包；(2)对数据包进行解析；(3)以数据解析结果为基础，把数据存储到存储区并打包，并向客户机发送数据包；(4)一次数据接受和发送后关闭连接，等待下一次数据请求。
系统的实时控制模式取决于对数据包的解析要求，以及所提供的服务内容。不同的功能设定会有不同的系统实时控制模式，通过编写具体的控制程序可以实现不同的服务内容。显然，系统能够提供的服务内容会受到系统资源的限制，这也是利用单片机实现web server应用的最大瓶颈所在。但随着单片机性能的提高，系统能够提供的服务内容将越来越多，因此是值得深入研究的一个方向。
6.结语
本文的研究内容为单片机和网络之间通信的实施方案，并给出了一种可行的系统结构。在硬件选型上采用较为主流的以太网芯片和8位单片机，在对TCP/IP协议进行必要的简化后实现单片机的网络通信。最后探讨了利用单片机实现嵌入式web server应用的途径。在未来的研究中，需要深入研究的问题是实现了单片机网络通信后安全问题。因为单片机网络通信实现的原理并不复杂，要实现对单片机系统的远程恶意控制的技术难度也不大。这是目前单片机网络应用中的一个大问题，是值得深入研究的。
参考文献
网络通信基本原理范文第2篇
关键词： 网络通信技术； 实验教学； 教学改革； 实验方法
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）12-66-03
Abstract： In view of the problems existing in the experiment teaching of network communication technology course， the experiment teaching system model of network communication technology is proposed in this paper. The model includes the integration of experimental platforms， the improvement of experimental teaching methods， the design of experimental content and innovation of experimental approaches etc. Practice shows that the experiment teaching system of network communication technology in accordance with the model improves the teaching effect and cultivates students' ability of network application.
Key words： networking communication technology； experiment teaching； teaching reform； experimental approach
0 引言
随着“互联网+”这一新兴概念和经济形态的产生，我们看到互联网信息技术与传统产业的紧密联合，能够优化生产要素，更新业务体系，让产业升级从而提升经济生产力，最后实现社会财富的增加。而这些都要建立在互联网技术的基础之上，社会对掌握计算机网络技术的网络应用型人才的需求明显增加。网络应用型人才不但要有扎实的理论基础，而且应具备较强的网络实践能力和解决问题的能力[1]。然而如何培养当前对网络应用更高需求的学生，现有的教学缺乏对学生综合应用能力的培养，必须进行教学改革，网络通信技术作为网络工程的核心课程，其改革显得尤为必要[2]。
1 网络通信技术实验教学存在的问题
网络通信技术作为网络工程专业核心专业课程，其目的是使学生通过本课程的学习，建立起网络通信技术的基本思想和概念，掌握各种型号的交换机、路由器、防火墙等设备的选择和配置，掌握广域网的配置技术和方法，明确企业网的设计、配置与维护等，培养从事网络相关行业，进行网络管理和设计的高级工程技术人才。
网络通信技术课程是学生掌握网络应用实践性较强的一门课程，它可以培养学生的实践操作能力和创新能力，所以网络通信技术的实验教学显得尤为重要，但目前还存在以下一些方面的问题。
⑴ 传统教学方法使教学效果不明显。传统教学方式是把所有学生集中起来，先理论讲授，然后上机实践，在理论讲授的过程中，由于知识量比较大，命令较多，如果学生不能及时消化吸收，在进行实验时已经忘了大半，再加上如果基本原理没有灵活掌握，必然造成机械性的实验，缺乏对问题分析和解决能力的锻炼，时间一长，必然导致学生学习兴趣低，学习效率低，教学效果不佳。
⑵ 没有优化利用现有实验平台。目前实验平台有两个：一个是在思科模拟软件上进行实验操作，这种方法虽可以使每个学生亲自完成和检验配置过程，但毕竟与真实环境始终有所不同，无法模拟真实环境中遇到的各类问题，不利于培养学生的实际动手能力和故障排查能力；另一个是在实际设备上进行实验操作，计算机网络实验室现有设备是神州数码公司的产品，而模拟软件Package Tracer是思科公司的，两者的开发命令有所不同，所以学生要在两者之间切换使用，需要有很长时间的适应期，而实验课时有限，学生不能很好地掌握；同时，实际设备的操作需要在特定的软件环境下使用，束缚了学生思想，减少了真正接触实际设备的机会。
⑶ 实验内容设计不合理。现有实验内容以验证性实验为主，缺少设计型实验和创新型实验，仅有验证性实验不利于学生解决问题能力和创新精神的培养，同时学生缺少实际接触大型网络的机会，这对学生以后直接从事网络应用工作带来了困境。
⑷ 实验方法孤立。使用模拟软件进行实验可以让每个学生都得到独立操作配置的锻炼，而不受到有限的网路设备使用的约束，这是当前很多课程采用较多的实验方式，这也是网路通信技术实验主要采用的方式。但这种单一的实践模式，缺少了学生对实际工作场景的接触，缺少了对学生的团队协作意识、实际动手能力、问题分析能力和故障排查能力的培养。
这些问题会导致网络通信技术的实际教学效果与预期之间存在一定的差距，除此以外，还有其他一些问题，如评价机制单一等等。
2 网络通信技术实验教学体系模型
重新构建实验教学体系模型是一个复杂综合的系统工程，从网络通信技术实验教学的目的和实验的本义出发，本文提出了一个网络通信技术实验教学体系模型，该模型由实验平台整合、实验教学方法改进、实验内容设计、实验方法创新以及评价机制优化五个模块构成，其目的是能够充分利用现有的实验平台，引入翻转课堂[3]，让学生不孤立的学习知识，将实际动手能力与所学知识系统的联系起来。我们基于项目设计实验内容[4]，建立基于理论、软件和实际设备相融合的实验项目，激发学生的专业兴趣和学习主动性，培养其实际动手能力、团队协作能力、大型网络的设计与实现能力等等，最终达到专业培养目标。
3 模型的实现
3.1 实验平台整合
我校早在几年前就已经配置了8套网络实验设备，每套中包含2台二层交换机，2台三层交换机，4台路由器和1台防火墙设备，可供60名学生同时实验。但这些设备的使用非常不方便，必须在特定的管理软件平台下操作，与实际设备的使用脱离，给学生的操作带来的一定的局限性。很多老师就舍弃了对网络实验设备的操作，而这正是学生迫切需要的，因此，需对现有实验平台进行重新整合。
⑴ 改变计算机网络实验室网络设备的既定布线，弃用统一的管理软件，让学生直接操作交换机、路由器等设备。通过一些如交换机的基本配置、Telnet用户的远程登录，VLAN的划分、简单路由协议的配置等实验，让学生对交换机和路由器的型号选择、接口配置有实际认识。
⑵ 在接触了实际网络设备后，使用模拟器来完成实验。熟悉命令的使用，设备的选择，网络拓扑结构的搭建以及大型网路的规划、设计与配置。每个学生可以独立完成实验。
通过对两种实验平台融合使用，学生既可以操作实际设备，又能够规划和配置大型网络，保证了每个学生实际动手能力的培养。
3.2 实验教学方法改进
教学方法是课程教学的灵魂，好的教学方法能够激发学生学习的兴趣，提高学习效果。我们对网络通信技术实验教学的方法做了如下改进。
⑴ 教、学、做一体化。打破原有授课模式，在一次课堂内完成讲授和实验，形成以教师先进行理论讲授，然后进行任务实施，最后学生进行实验的融教、学、做一体的教学方式，尽量做到教师边讲边演示，学生边学边操作。
⑵ 翻转课堂。网络通信技术课程的特点就是知识点多但都很简短，将所有知识点制作为视频供学生利用课前的业余时间学习，尤其是一些提高型的实验内容。在有限的课堂时间内，教师可以参与到学生实验和讨论中去，与学生互动，提高了学生的学习积极性和主观能动性。
3.3 实验内容设计
从网络通信技术实验教学的目的出发，重新认识实验在课程中的重要性，重新构建实验内容，让学生在这过程中能自主完成设定的教学目标，提高综合运用知识的能力，全方位地培养综合素质，提高实验教学质量。我们把实验类型分为验证型实验、提高型实验、综合型实验、创新型实验。
⑴ 验证型实验。验证型实验是在讲授每一个知识点后进行的实验，这些实验以验证性为主，老师给出实验拓扑结构，学生按要求进行配置和测试。这类实验占总实验数的百分之六十，要求学生掌握基本原理和基本知识。根据课程内容，将验证型实验细分为四个模块，分别为网络基础实验、局域网实验、路由实验和WAN实验。详细如表1所示。
⑵ 提高型实验。提高型实验是学生自学并完成的实验。老师将一些提高型实验的知识点制作成播客课件，由学生自己课后学习，并完成相应的实验。提高型实验由于是学生自主学习的形式，所以更能够锻炼学生的判断问题，分析问题，解决问题的能力。此类型实验包括：IPV6的配置；网络管理软件的使用；ARP协议的配置；多区域OSPF协议配置；BGP路由配置；PAT；VPN配置等。
⑶ 综合型实验。在验证型实验的每一个模块完成后，开设一到两次的综合性实验，让学生能够在学习完每一个模块的所有知识点后，综合运用所学知识，完成一个综合性实验。老师给出实验设备和实验需求，然后讲解基本的设计思路和方法，由学生完成拓扑结构的设计和系统的配置与测试。
⑷ 创新型实验；在学完全部课程后，开设一到两次创新型实验。学生运用课程所学知识，完成实验。这类实验对学生的要求较高，但最能锻炼学生。老师提出一个具体的网络需求，例如一个校园网或一个企业网，学生根据需求，完成网络的设计、设备的选型、网络的配置与测试。
3.4 实验方法创新
传统的一人一机使用模拟软件实验的方法比较适合验证性实验和提高型实验，对于综合型和创新型实验，我们也探索了其他的实验方法，如可以采用小组完成的实验，以2到3人一组，选出一个组长，由组长带领组员了解实验需求后分工合作，搭建实验环境，进行配置和测试，攥写实验报告。在协调分工合作的过程中，既可以让知识点掌握不好的学生得到帮助和提高，也培养了他们团队的合作能力；我们还可以安排学生参与网络管理，每周安排2名学生去学校校园网中心辅助网络管理老师适当参与网路管理；还可以积极寻找企业合作让学生参与到企业网的规划与设计中去，让学生获取实际经验，从而培养符合市场需求的高层次人才。
3.5 评价机制优化
好的评价机制能够激发学生的学习积极性和创造性。为了激励学生更积极、主动地学习，提高学习效果，教师必须建立多角度的成绩评价机制，具体有以下一些做法。
⑴ 增加平时成绩的维度。不再简单地以学生是否完成平时的实验给出平时成绩，增加平时成绩的维度，如学生完成实验的效率、学生参与实验讨论的积极性、回答问题的质量等作为平时成绩参考。
⑵ 小组同学相互评价。在小组完成的实验中，实行小组成员相互打分。小组成员对每个人完成的工作量的多少，是否起到主导作用，是否具有团队协作能力等方面进行打分。
⑶ 实习老师的评价。参与学校校园网管理以及参与企业网规划和设计的学生，由实习老师给出评价，作为总评成绩的重要参考。
4 结束语
完备、合理的实验教学体系是本科教学的重要组成部分，能显著提高课程的实验教学水平。本文提出网络通信技术的实验教学体系模型，从实施情况来看，有效地解决了以往实验教学存在的各种难题，取得了良好的教学效果。今后，我们仍然要拓宽思路，积极探索、创新和改革，顺应市场应用需求，培养出高端的网络应用人才。
参考文献（Reference）：
[1] 张纯容，施晓秋，吕乐.面向应用型网络人才培养的实践教
学改革初探[J].电子科技大学学报（社科版），2008.10（4）：62-65
[2] 袁志翔，秦峰等.网络工程专业人才培养与教学模式改革研
究[J].计算机教育，2010.5：70-73
[3] 李燕君.翻转课堂模式下的计算机网络课程教学[J].计算机
教育，2014.20：18-22
网络通信基本原理范文第3篇
1.1专业定位
院校可以根据自身特点对推荐的课程体系进行适当修改，进一步体现自己的办学特色。高等教育首先是国民教育的一个组成部分，在具体课程体系设置和教学内容安排上应满足高等教育的基本要求。但是高等教育又有其独特的职业价值取向，即培养胜任第一任职的“基础宽厚、信息主导、技指合一、全面发展”的高素质初级指挥人才。从CC2005划分的专业来看，面向初级指挥岗位的通信工程专业更接近信息技术专业或信息系统专业，具体的需求可以表述为：在特定军事应用环境下，通过选择、创造、应用、集成和管理的网络通信技术来满足作战需要，或者关注战场信息资源的获取、部署、管理及使用，并能分析战场信息需求和相关的组织运用过程，详细描述、设计、组织、维护与作战目标相一致的网络通信系统。笔者认为，使学员理解现代指挥信息系统的组成与工作原理，并在战争实践中发挥作战效能应该是教学的出发点和立足点，具体目标应该落实到针对网络体系中的各种部件、装备乃至系统做到“能组网、懂管理、会应用”，这应该是军事院校通信人才培养的基本定位和鲜明特色。
1.2课程定位
计算机网络是增强学员的信息素质至关重要的一门课程，这一观念基本上已经形成普遍共识。由于计算机网络是当展最快的信息技术之一，课程内容非常庞杂。而对于通信工程专业来说，计算机类课程学时非常有限，远不能与地方高校同类专业相比。因此，在具体教学过程中，教学目标定位一直比较模糊。早期计算机网络并不单独设课，而是采取在一些涉及网络的相关专业课程中泛泛介绍7层协议概念。近年单独设课后，一度出现了宽带通信网与Internet的主线之争。目前仍然存在偏重基础理论还是偏重应用能力的分歧。CFC2008对理工类非计算机专业网络技术与应用课程的要求是“从应用的角度出发，以TCP/IP协议作为基础，以Internet作为实例讲解计算机网络技术的基本原理，使学生建立计算机网络的基本概念，掌握计算机网络的构成和基本工作原理，学会计算机网络的基本应用方法，了解网络技术的最新发展”。从中可以看出，计算机网络教学应该以Internet为主线，并且要强调基本原理。笔者认为网络基本概念和原理作为教学重点是毋庸置疑的，因为素质教育要求必须着眼学员未来职业生涯的长期发展，必须培养学员关注表面现象背后的科学问题，锻炼对问题的抽象思维能力。但是网络应用能力同样需要给予高度关注，这一点对于学员尤其重要。如何处理学时有限的矛盾呢？关键是要摒弃用一门课解决所有问题的幻想，通过合理设计课程体系和分层次的应用能力培养环节达到基础理论和应用能力并举的目标。结合理工大学通信工程学院的实际情况，笔者梳理的通信工程专业课程体系中与网络相关的模块。数字通信原理、计算机硬件基础和程序设计基础是先修课程。计算机网络课程的基本定位是使学员了解并掌握计算机网络的基本概念、体系结构、协议工作原理和基本网络工具的使用。在此基础上通过后续课程理解和掌握军事网络的技术特点，比如战术环境下对网络协议、设备、组网应用的特殊要求。网络应用能力则可以通过学员自主选择开放实验，或者在本科导师的指导下申请创新课题，完成毕业设计得到必要的培养和拓展训练。
2教材选取
目前公开出版的计算机网络教材种类繁多。笔者重点比较了几本获得大多数本科院校公认的教材：Tanenbaum教授编著的《计算机网络》、谢希仁教授编著的《计算机网络》、Peterson和Davie编著的《计算机网络——系统方法》、Kurose和Ross编著的《计算机网络——自顶向下方法》。Tanenbaum教授与谢教授的《计算机网络》早期版本都以OSI7层协议模型为主线，较新的版本改为以TCP/IP的5层结构来组织内容，并结合了一些新出现的技术和标准。课程内容从物理层向应用层自底向上讲解网络的概念、基本原理、技术和体系结构，教学比较偏重理论，不便于开展实验。《计算机网络——系统方法》同样采用自底向上逐层讲解的思路，但是作者反对严格地分层，强调计算机网络的系统观，围绕“为什么这样设计网络”阐述关键技术和协议如何在实际应用中发挥作用，需要有充足的学时保证才能达到良好的教学效果。笔者选用了《计算机网络——自顶向下方法》，讲授内容以Internet为线索，自应用层向下逐层讲解协议原理。自顶向下方法避免了传统方法讲解体系结构内容枯燥、不易理解的通病，从学员最熟悉的应用层开始层层深入。该教材的另一个特点是精心设计了大量的课后实践任务，使复杂的网络问题变得易于理解，便于学员开展自主学习。
3教学内容安排
对于计算机网络这样飞速发展的领域来说，教学内容面面俱到是不可取的，应该着重培养学员的洞察力，能够通过自己思考辨别什么重要，什么不重要，哪些是本质的，哪些是表面的；因此在教学内容选取上既要兼顾知识的系统性，又要考虑学员的接受能力，同时还要强调网络基本应用能力。对于不同专业来说，普遍认可的方法是对教学层次和内容进行分类，以更好地满足不同专业的教学需求。笔者认为即便对同一专业的学员也应该提供分层次的自主学习和实验环节，鼓励学员依据自己的兴趣爱好，深入钻研网络中的科学和技术问题，达到个性化教学的目的。笔者按照通信工程专业初级指挥人才的培养目标，突出“学为主体”的教学理念，从理论教学和实践环节两个方面进行了详细设计，以解决学时不够这一突出矛盾。理论教学内容仅选取了教材《计算机网络——自顶向下方法》的前5章，具体内容和知识点，强调重要概念的对理解。实践环节区分了协议分析实验、编程实验、虚拟实验、开放实验和创新课题5个层次。其中，协议分析实验、编程实验和虚拟实验要求课内完成，开放实验和创新课题则由学员自主选择。理工大学通信工程学院规定在毕业设计开题之前每名本科生至少要完成一个开放实验或创新课题。
4教学方法设计
鉴于计算机网络课程的重要地位和作用，理工大学通信工程学院一直在探索和推广以小班化教学模式进行本课程的教学。近几年，笔者多次承担了计算机网络课程重点教学改革试点，在多种教学形式和方法综合运用的基础上，总结了两种行之有效的教学法：问题驱动式教学法和课题研讨教学法。
4.1问题驱动式教学法
问题驱动式教学法采取“提出问题—解决问题—归纳分析”的模式，从实际到理论，从具体到抽象，从个别到一般。课程教学中，困扰学员的第一个问题就是网络协议为什么要分层？教材第1章对这个问题的解释并不能完全打消他们的疑虑，实际上这个问题必须等到对整个网络的发展史、广域网、局域网等基本概念以及网络程序设计有一定认识之后才能真正理解。因此，笔者并不急于解释这个问题，而是让学员带着这个问题从应用层逐层向下边学习、边思考、边实践，直到最后安排一次课堂讨论，得出大家都能够接受的答案。再比如，讲解HTTP协议时，笔者首先从早期互联网上多媒体信息共享不便的问题，讲到Berners-Lee在一个“灵感”启发下用3个创新发明了万维网，然后通过军训网上的具体实例分析，发现非持久连接HTTP协议传输效率低下的问题，引导学员提出并发连接、持久连接、流水线式持久连接等改进方案。最后，结合当前万维网信息检索不便的问题，展望未来语义网的发展。实践证明，这种问题驱动的方法符合计算机应用教育的特点和学员的认知规律，让学员从关注知识点转向关注思维过程，取得了很好的教学效果。
4.2课题研讨式教学法
笔者根据班级人数制定了十几个课题，不仅侧重原理应用同时也兼顾理论。课题主要是用Wireshark分析协议的工作原理和交互过程，另外还有Dijkstra算法和Socket网络编程，以及ALOHA和CSMA协议性能分析等。教员提供必要的参考资料、示例程序和课外阅读材料，要求每个学员完成所有课题，课堂上指定一名学员上讲台简短报告完成情况，就其中的重要原理和问题展开集体讨论。近几年的教学实践情况说明，这是在课内学时有限的情况下，督促和引导学员利用课余时间自主学习网络技术，锻炼网络应用能力的好方法，受到学员的普遍欢迎。通过上述教学手段和方法的综合运用，计算机网络课程教学效果良好，激发了学员学习、应用、开发网络的浓厚兴趣。2012年度理工大学通信工程学院立项的本科生创新课题项目中，有40%与网络应用有关，特别是在软件制作类项目中比例高达70%。2011年本科毕业设计选题中，30.1%的学员选择网络方面的研发课题，2012年这一比例上升到33.4%。
5结语
网络通信基本原理范文第4篇
配电网光纤通信技术可靠性评估
近年来，随着我国光纤通信网络技术的快速发展，大大改变了以往由于配电网的点多面广、线路多、控制变化复杂等缺陷，提高了电网系统的信息化和自动化水平，但是，受安装条件的限制，国内的通信技术运用电缆传输的质量较差，经常导致数据结果传输失败等问题，可靠性差，使得建设完善的配电网通信系统困难重重，光纤通信技术的应用和普及为建设一个高品质的智能配电网系统创造了可能性，在具有抗强电磁干扰的特性的优点外，还表现出信息数据误码率低，传输速率快，信息数据的保密性高等性能。因此，对配电网光纤通信可靠性的评估具有重要工程和理论意义，由于配电网通信网络技术的元件的可靠性受到其在网络系统拓扑结构中的配置位置和元件可靠性参数的影响，配电网中光纤通信网络技术，既存在一般通信系统的共性，因其自身的特点发挥着不同领域上的优势，针对配电网中光纤通信网络的可靠性评估问题，我国研究领域尚没有完善的评估理论和方法，所以，本文采用一种基于最小路集和布尔代数的方法来评估光纤网络可靠性。
首先，基于对光纤网络可靠性评估的体系的了解，要熟悉关于通信网络可靠性评估的相关概念：①光纤通信网络设备的可靠度：在规定条件和时间内网络中节点或链路正常工作的概率；②光纤网络通信连通性的可靠度：在规定条件和时间网络保持连通的概率；③光纤网络通信设备故障率：网络节点或链路在单位时间内发生系统故障的几率；④光纤网络通信平均寿命：网络失效前平均工作时间或平均故障概率出现的间隔时间；⑤光纤网络通信加权可靠度等。以上都是进行光纤网络技术评估的概念，把握评估可靠性的指标，从而根据评估模型对可靠性全面科学地进行评估。
网络可靠性算法的基本原理为：光纤网络中能使源宿点连通的一组链路的集合称为网络的一个路集。这时，只要某个路集中任意一条链路发生故障便会使得其它源宿点不能正常进行连通，那么此路集是一个系统中的最小路集，但不是唯一的。根据配电网中光纤通信网络可靠性评估的原理，建立对配电网光纤通信网络模型：首先，光纤通信网络交换节点和链路组成的线性标，进行绘图描述，而且明确每条网络链路的可靠性和容量大小；其次，光纤网络通信中的节点分别处于正常工作或故障这两种状态，每个节点和链路相互独立不影响，这意味这在节点和线路发生故障是相互独立的，当个别借点或链路出现故障时，其他节点或链路不会因此受到影响；
再次，要避免光纤网络各个交换节点出现定向循环链路，并且用最小路集和布尔代数的方法来评估网络节点的可用度，用数据的形式表现出来，直观形象。用最小路集的方法表示配电网络的正常工作模式，从而对配电网中光纤通信网络进行了可靠性评估，建立了配电通信网络元件的可靠性模型，准确地确定光纤网络通信监测节点和链路的可靠度，这种方法弥补了以往忽略网络节点对系统可靠性的影响，更能真实地、准确地反映光通信纤网络系统的可靠性程度，达到网络通信系统的良好通用性、能够迅速定位障碍位置以便及时进行系统故障分析和解决，是一种有效的评估光纤网通信的方法。
配电网光纤通信网络可靠性评估的意义及未来发展趋势
配电网光纤通信网络的评估具有重要的现实意义，随着我国经济信息化的不断发展和推进，数字通信的水平大大提高，现代化的通信网络正朝着光缆化和数字化的全方位发展和进步，光纤通信的应用和普及已成为现代网络技术发展的一种必然趋势，极大的发展和支持数字信息化通信网络的进步，对配电网光纤通信可靠性的评估具有重要工程和理论意义，配电网通信网络技术的元件的可靠性受到其在网络系统拓扑结构中的配置位置和元件可靠性参数的影响，准确地评估出光纤网络系统的可靠性对于配电网络技术发展具有重要意义。
网络通信基本原理范文第5篇
1.教学目标本科阶段的课程教学一般偏重于了解和掌握理论与技术基础，其教授方法为“授之以鱼”，即重点是给学生讲述已有的经典解决方案和技术原理。而研究生阶段的教学则侧重于对学生研究与开发能力的进一步培养，其教学更注重“授之以渔”，即培养学生如何解决问题的思路和方法。因此针对研究生开设的“高级计算机网络”课程的教学必须以培养学生的研究和创新能力为目标来讲述计算机网络的相关原理，并使学生了解计算机网络领域研究的前沿问题、方法、进展和趋势，便于学生选择今后的研究方向，并为进一步的研究提供方法论的参考。
2.教学内容的组织归纳国内各高校研究生阶段的“高级计算机网络”课程的教学内容，发现通常分为两类。一类是沿袭“计算机网络”课程的内容以计算机网络的软件体系结构的分层架构为脉络，对其原理的讲述在深度和广度上进行提升，另一类是开设一系列的前沿技术专题讲座，以便学生了解计算机网络领域研究的前沿问题、方法、进展和趋势。上述两种授课模式各有优缺点，第一类讲授模式能够帮助研究生更加深入地理解计算机网络的体系结构及核心问题，但该课程课时较少（我校为27学时），无法完整和透彻地讲授该教学内容。第二类讲授模式能够帮助研究生迅速把握本专业的热门研究方向和研究问题，但课程内容的组织缺乏系统性，难以帮助学生把握课程的核心知识点。因此本课程的教学模式无法单纯遵从以上两种授课模式。本课程的教学目标是帮助研究生选择今后的研究方向，并为进一步的研究提供方法论的参考。因此教学内容既要反映计算机网络领域研究的主流和前沿问题，又要分析如何选择解决问题的方法和具体算法，以便既开阔学生的专业视野又培养学生的研究创新能力。经过研究确定了本课程的授课方式，拟定了计算机网络体系结构剖析、无线网络，P2P网络，云计算这四大模块为教学内容。
（1）计算机网络体系结构剖析。本科阶段不同专业学生的“计算机网络”课程的教学侧重点不同，特别是对工科类学生只是较浅显地介绍了计算机网络的体系结构的基本内容，并未涉及较核心的原理。而且在讲述和原理时，往往直接平铺直叙，即“是什么？”。为了培养研究生的解决问题的能力，该部分内容应侧重分析“怎么找解决方案？”。所以，仍然将计算机体系结构模块纳入“高级计算机网络”课程的教学范畴，但赋予新的教学思路。该模块的主要内容包括：计算机网络概述、物理层、数据链路层、介质访问子层、网络层、传输层、应用层等。（2）无线网络。随着有线网络技术的成熟，人们除了科技和商务需要外，日常生活也越来越依赖各种网络应用。无线网络安装方便，性价比高，成为当今网络发展的趋势。因此无线网络的相关技术已成为了计算机网络中的一个重要组成部分，作为研究生必须了解其技术的基本原理，以便为今后的研究方向的选择奠定研究基础。此模块的教学内容重点包括两部分。一是各无线网络类型的最常用和经典的实现协议介绍，二是各种典型的无线网络技术的基本原理。该模块的主要内容包括：无线局域网：IEEE802.11的协议；无线个域网：IEEE802.15和蓝牙技术；无线城域网：IEEE802.16d的技术；无线广域网：IEEE802.20的技术；移动AdHoc网络的技术；无线传感器网络的技术；无线Mesh网络的技术。（3）P2P网络。P2P网络的中文全称为对等网络（PeertoPeer，简称P2P），主要指前些年为了解决若干用户同时到服务器上下载音乐文件而造成的网络和服务器的重负荷而提出并设计实施的一种逻辑对等网，该网络目前已广泛应用于即时通信软件、下载文件软件、网络游戏软件、数据搜索及查询软件、协同计算软件中。鉴于该网络的广泛应用性，学生有必要了解P2P网络的基本原理。其次，P2P网络的实现原理中有不少巧妙、经典的解决方案，深入学习该网络的相关核心原理有助于学生开拓思路、启发学生的解决思路。该模块的主要内容包括P2P网络概述；第一代P2P网络：混合式P2P体系及代表产品BitTorrent的特点和原理；第二代P2P网络：无结构P2P体系及代表产品电驴的特点和原理；第三代P2P网络：结构化P2P体系及代表产品的特点和原理；P2P的核心机制等。（4）云计算。云计算是近年来研究的一种热点计算模式，它是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备。继个人计算机变革、互联网变革之后，云计算被看作是第三次IT浪潮，它将带来生活、生产方式和商业模式的根本性改变。云计算是分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等技术发展融合的产物。了解云计算的相关原理有利于把握未来计算机网络发展的趋势。该模块的主要内容是：云计算的概念、发展现状、实现机制、网格计算与云计算技术介绍；云计算理论的研究热点和体系结构研究、关键技术研究、编程模型研究、支撑平台研究等内容。
二、教学方法
本课程的教学采取教师课堂讲授、学生自主学习、课堂讲解与讨论相结合的方式。
1.课堂教学（1）类比启发式教学法。为了培养研究生的分析问题和解决问题的能力，课堂教学的重点不是直接陈述现成的原理和算法，而是重点分析如何寻找解决方案的思路，因此在教学中采用类比启发式教学法来完成该教学目标的实现。笔者将日常生活中的类比问题引入教学，让学生先思考生活中问题的解决方法，再启发学生自己提出计算机网络中相关问题的解决方案，既方便学生理解原理，又调用学生的积极性，训练了学生分析问题和解决问题的能力。具体类比启发式教学案例如下所述：提问：实现计算机网络通信的软件体系结构的理想5层结构是否可减少一些功能层次，比如有了数据链路层可否省略传输层？类比案例：处于甲地的A写信给处于乙地的B的整个通信实现过程。分析：通信步骤可分解为：1）A写信，具体内容、语言以及书写格式由A或AB协商确定。2）为保证信件一定被收到，A与B事先约定收到对方信件后立刻回信。3）A将信放入信封交给邮局。邮局按照收件人地址安排运送路线。4）为保证信件能正确到达目的地，邮局要求每个转接点均与前一个转接点签字确认。5）信件按照每一段选定路线由交通工具运送至下一转接点，一直传送到目的地为止。其中1）2）由用户完成。3）4）5）由邮局完成。2）4）分别是用户和邮局保证信息正确传输采取的手段，4）不能取代2）。与计算机网络通信软件需完成的功能对应可得出相应层次的主要功能。1）应用层。用户按照收发双方的约定对信息进行处理。2）传输层。用户采用相应手段保证收发双方信息的正确传输和接收。3）网络层。保证通信子网提供源点到目的点的数据传送（Packet）。实现路由选择、拥塞控制与网络互连。4）数据链路层。保证相邻两个连接点间（数据链路）无差错的数据传输。5）物理层。在物理线路上传输原始的二进制数据位。其中1）2）由用户计算机终端用户完成。3）4）5）由通信子网完成。传输层不能省略。（2）课堂讨论、自主学习。本课程的无线网络模块、P2P模块和云计算模块对于学生来说是新内容，为了培养学生的自主学习能力，先将模块中的教学要点公布，提供参考教材，然后指定部分要点或难点要求学生上讲台讲述，其他学生提问，教师最后再提问和讲评。
2.网络辅助教学平台和多媒体动态演示课件教学（1）网络辅助教学平台。为了弥补传统教学的不足，推进学生个性化自主学习，利用教学网站来辅助教学，可以打破传统教学时空的限制，让学生体验到自由获取知识的乐趣。笔者利用学校提供的课程中心网上教学平台，实现了协同的教学环境。模块有：课程简介、教学大纲、电子教案、教学进度、动态演示、课后思考、视频资料、课程互动。（2）多媒体动态演示课件。在前述网站中的动态演示栏目中的内容既可以是直接内嵌在网页上的动态演示构件，也可以是能下载至本地机的动态演示构件。动态演示构件是指通过编程方法制作完成的课件，演示内容并不是事先预备好的固定算法执行过程图片，而是参数由用户自己任意填入，演示内容能根据用户给予的参数自动变换绘出。该演示构件是一种较复杂和有效的原理或算法演示工具，让难弄懂难理解的概念或算法形象化、具体化，能更好地表达讲课内容，因此便于学生理解教学原理，达到事半功倍的效果。例如笔者专门为本课程的计算机网络原理部分编写了几个动态演示构件，以路由选择算法RIP和OSPF为例。在该演示构件中最上面的图形区，用户可以自己建立网络拓扑图。当点击鼠标左键，将自动在点击位置画出圆点（代表路由器）并命名，连续用右键点击两个圆点，则在两点间画出连线，开销值可由构件右侧的文本框的输入值来改动。指定源端路由器后，点击“开始”按钮，在图形区下端的文本区1中则按照用户选择的RIP或OSPF算法一边计算，一边显示计算的中间结果，同时在图形区把正在计算的路线变为红色来给用户提示。算法计算完毕，在文本区2继续计算各路由器的路由表，并将结果显示出来。
三、结束语
