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主题:专业计算机论文写作 时间:2024-01-18

信息安全专业计算机网络和通信课程教学,本文是专业计算机方面硕士论文开题报告范文与信息安全和课程教学和计算机有关毕业论文怎么写.

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摘 要:“计算机网络与通信”课程是信息安全专业重要的基础课程,本文分别从教学目标、教材选取、教学内容安排和课堂教学方法四个方面来对该课程的教学进行了探讨.

关键词:信息安全;课程教学;计算机网络与通信

作者简介:武进霞,博士,中国地质大学(武汉) 计算机学院讲师,研究方向为隐秘通信、信息内容安全;宋军,中国地质大学(武汉) 计算机学院;董理君,中国地质大学(武汉) 计算机学院;张锋,中国地质大学(武汉) 计算机学院.(湖北武汉430074)

基金项目:本文系2016 年度中国地质大学教学研究项目“基于高校学科竞赛平台构建大学生科技创新能力培养机制”(编号:2016A58)、2017 年中国地质大学本科教学工程项目“信息安全国际班试验区建设”(编号:ZL201742) 的研究成果.

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2018)23-0047-03

信息安全方向主要开展计算机和通信网络中各类信息处理与信息保障的相关安全理论与应用研究,本专业的主要课程体系模块包括多媒体通信安全、电子对抗与网络安全、学及其应用、数据通信安全及其应用技术、系统安全及应用等.“计算机网络与通信”课程是信息安全专业的基础课程,了解和掌握计算机网络与通信知识、培养工程思维和创新能力对本专业学生有着重要意义[1].本文分别从教学目标、教材选取、教学内容安排和课堂教学方法等四个方面进行探讨.

一、教学目标

“计算机网络与通信”作为信息安全专业的专业基础课,是许多专业课程比如网络安全、网络安全编程、多媒体安全、信息论与编码、电子对抗技术、信息隐藏技术等课程的先修课,该课程的教学目标并不在于教学生如何组网联网,而在于学生对网络与通信各基本概念和基本原理的理解,重点在于理解计算机网络与通信相关的“概念、协议、技术”.

另一方面,从信息安全专业的实际情况来看,这门课程开在大二上学期,学生已修完各种数学课程、学,已经培养了较好的科学思维,再通过计算机网络与通信这门工程性较强的课程的教学,培养学生将实际问题简单化和标准化的能力,培养学生的工程思维,从而提高他们分析问题和解决问题的能力,也为本专业后续相关专业课程打下良好的基础.

二、教材选取

计算机网络的参考教材很多,我们选取了目前世界著名大学采用最为广泛的、适合本科教学的计算机网络教科书——Computer Networking: A Top DownApproach,6th edition,由美国马萨诸塞大学阿默斯特分校杰出的计算科学系教授James F. Kurose,KeithRoss著,最关键的是,机械工业出版社有这本教材的翻译版,这使得我们的教学不仅可以和全球最著名大学的教学内容同步,还可以使得学生将更多时间投入到学习计算机网络知识本身(而非英文) 中去.

这本教材采用极负盛名的“自顶向下”网络教学法,摒弃了传统的按计算机网络的分层体系结构自下而上地讲授网路课程内容的模式,特别强调应用层,在教学的早期阶段就介绍网络应用的开发,使得学生们能够及早地接触套接字编程、服务模型和协议的概念,同时这些概念又为后续讨论的各层做了铺垫[2].这样的内容编排有两个好处:①在课程的一开始就介绍网络的应用层,学生能将日常的网络应用经验和体会融入对应用层的理解,使得他们不仅能够明白流行的应用程序和协议的工作原理,还能学习到创造自己的网络应用程序和应用级协议是多么容易,可以及早地激发学生们的学习热情.②通过应用层的学习,学生对于应用层及以下的各层的功能作用有了感性的认识,使得他们在后续各章节中会带着问题去学习和揣摩,有助于深入学习和理解应用层及以下的传输层、网络层、链路层的原理和技术.

三、教学内容安排

按本专业的教学计划安排,“计算机网络与通信”课程共48 个学时,由于该课程的内容多且繁杂,要想在48个学时里面面俱到是不可能的,我们选取了教材的前6章的内容来部署整个教学计划,并按以下方式组织[2][3]:第1章为概述.从整体上粗线条地勾画出计算机网络的概貌,并且描述本书内容的框架.从网络端系统到网络核心,讨论大量的计算机网络构件,并对计算机网络的性能考查作初步介绍.第2章为应用层.介绍有关网络应用协议的概念和实现原理.重点讲解计算机网络实现的两种模型:客户-服务器和p2p,并介绍如何使用套接字API来创建网络应用.第3章为传输层.详细地描述因特网的传输控制协议(TCP/UDP),他们用于建立客户/服务器的应用.第4章为网络层.讲述交换网(数据报网和虚电路网) 的基本模型、网际协议(IP) 的基本原理及各种路由选择算法.本章的中心问题是像因特网这样规模的网络如何对分组进行路由选择.第5章为链路层:链路、接入网和局域网.综述广泛的低层网络技术,描述所有链路协议必须解决的许多问题,包括链路层寻址和ARP(地址解析协议),编码、组帧和错误检测.第6 章为无线网络和移动网络.主要介绍802.11无线LAN、移动4G原理.

四、课堂教学方法

1.分层的教学方法.计算机网络这门课程极其复杂,涉及许多以错综复杂的方式彼此交织的概念、协议和技术.为了处理这种大跨度和高复杂性,许多计算机网络教科书都围绕计算机网络习题结构的“层次”来组织内容.借助于这种分层的组织结构,学生们能够透过计算机网络的复杂性看到其内部,他们在学习整个体系结构的某个部分中的独特概念和协议的同时,也能看清所有这些部分是如何整合在一起的.因此传统的“分层” 教学方法是非常适用的.

2.结合自顶向下.然而传统的是自底向上的分层教学方法,从物理层到应用层逐层讲解,和学生的认知习惯不太匹配,我们接触的是应用层,而且计算机网络中的近期革命,都发生在应用层,因此,采用自顶向下的分层教学方法:应用层—传输层—网络层—链路层—物理层.

3.教授网络原理:概念、协议、技术.当前计算机网络领域的许多基础性的重要问题和基本原理已经研究得较为清楚了.重点把握这些原理,将使学生获得长“保质期”的知识,在飞速发展的网络研究开发中保持判断力和启发创造力.

4.以因特网为研究目标.“因特网唯一可以预见的东西就是它会不断地变化”,对于计算机网络这样动态和不断变化的领域来说,与其接受现成的网络产品作为准则,不如从基本的设计原理开始,了解使因特网得以运行的基本概念和技术是什么,一旦理解了基本概念,遇到任何新的协议,消化和吸收起来都会变得相对容易;与其抽象地解释协议如何工作,不如使用当今最重要的协议具体说明网络是如何工作的(例如,TCP/IP协议);以因特网的体系结构和协议为基本载体来学习基本的计算机网络概念.以因特网体系结构的5层模型来组织学习过程,学以致用,为学生的学习热情提供原动力.

5.结合实际,恰当类比,深入浅出.对于各章节中的重难点内容,都尽可能结合学生熟悉的事例进行恰当类比,力求深入浅出地阐述这些内容.下面以几个知识点为例.在讲解因特网的五层结构时,为了帮助学生理解Source方应用层的Message是如何被Desti?nation方的应用层接收,并了解各层的数据包封装和报文格式,结合学生熟悉的快递服务中的发件和收件服务来对比讲解.在发快递的过程中,中间会经过有很多个集结点,而且每经过一个站点都会有经过该站点的记录或盖章,那么在因特网中也是一样,发送方在向下的每一层传递数据包时都会根据对应层的协议对其进行数据包封装,而在接收方接收时是从下层网上层逐层“拆包”,直到Message最终被Destination方的应用层接收.

在讲解网络层和运输层的区别时,为了让同学们理解“网络层提供了主机之间的逻辑通信,而运输层为运行在两个不同主机上的进程之间提供了逻辑通信”,我们采用对比两个不同城市的两个家庭不同成员之间的相互通信来类比分析主机之间和进程之间的差别[2],应用层报文等于信封上的字符,进程等于堂兄弟姐妹,主机等于家庭,运输层协议等于Ann和Bill,网络层协等于邮政服务(包括邮车).并且进一步通过两家负责收发信的负责人的可靠程度来对比运输层的TCP协议(面向连接的服务) 和UDP 协议(无连接的运输),以此帮助同学们理解不同的运输层协议为应用程序提供不同的服务模型.再如,在讲解IPV4编址中子网和子网掩码的时候,IPv4的IP地址是32位的,形式如http://xxx.xxx.xxx.xxx,每一个xxx取值都是0-255.

到底是前三个xxx相同,就代表同一个子网,还是前两个,还是其他?这个并不一定.就好比小区有大有小,有的小区有上千户人家,有的小区只有区区几个.所以,就引入“子网掩码(Subnet Mask) ”来标识该子网的大小.子网掩码是用来判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一子网络的根据.最为简单的理解就是两台计算机各自的IP地址与子网掩码进行and运算后,得出的结果是相同的,则说明这两台计算机是处于同一个子网络上的,可以进行直接的通信.总之,通过这些贴切的类比,尽可能让同学们能真正理解和掌握这些抽象的知识点.

综上所述,计算机网络与通信是一门知识点繁杂且原理抽象的课程,如何在有限的课时内让学生更好地理解和掌握计算机网络与通信相关的“概念、协议、技术”,是该课程的教学中重点探讨的问题.

参考文献:

[1] 林海等.计算机网络“自上而下”和“自下而上”两种教学方法比较分析[J].计算机教育,2017,(6): 122-125.

[2](美)Kurose.计算机网络自顶向下方法[M].陈鸣.译.北京:机械工业出版社,2016.

[3](美)Larry L.Peterson.计算机网络系统方法[M].叶新铭,等.译.北京:机械工业出版社,2004.

责任编辑陈莉

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