计算机网络课程设计任务与要求

计算机网络课程设计任务与要求

一、课程目标

深入理解计算机网络基本原理，将书本上抽象的概念与具体的实现技术相结合，体会网络协议的设计与实现过程，以及专业技术人员所使用的基本方法和技巧；熟悉相关应用开发工具，掌握网络协议应用开发技术；进一步熟悉网络设备，学习组网技术，掌握网络规划与设计的基本方法；培养一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查阅资料、参考文献，寻求解决方案。

二、设计题目说明

设计题目设置上，采取了分类、分级的形式。

分5个类别，分别是：网络协议或算法、网络服务、组网设计、网络应用编程、理论与应用研究。

分3个级别，从高至低分别是A、B、C。题目的级别综合依据创新性、综合性、实用性、难度等因素，不同级别，成绩起评分数有别。

A级题目（良-优）：较难；综合性强、有明显或突出的创新、探究性较强、实际课题或项目的一部分（实用性）；工作量非常饱满；富有建设性；有很强的分析问题与解决问题的能力。

B级题目（中-良）：难度适中；工作内容侧重于设计或研究或较高水平应用；有一定综合性、有一定创新、有一定实用性；工作量饱满；有较强的分析问题与解决问题的能力。

C级题目（及格-中）：难度不大或偏小；工作内容侧重于验证或学习或简单应用；基本上无创新；

工作量不大；有一定的分析问题与解决问题的能力。

三、任务完成形式

（1）交付课程设计说明书（纸质+电子版）

（2）通过现场验收或答辩

对于第一、四类题目，必须交付设计作品，设计作品指的是完整的源程序代码、相关数据文件；

对于第三类题目，必须交付设计作品，设计作品指的是网络拓扑文件、网络仿真配置文件；

对于第二、五类题目，必须交付能体现自己工作的视频课件，要求有一定的文字或声音解说。

课程设计说明书（纸质+电子版），对于对于第一、四类题目，内容包括：设计任务、系统分析、总体设计、详细设计（相应地给出关键的代码）、设计总结（评价/遇到的问题/体会/建议等）、使用说明等。

四、工作计划与进度安排

根据所选题目，合理安排进度计划（不包含查资料时间）。

以下仅供参考：

1. 原理知识

2. 实用技术（编程、或组网、服务器技术）

3. 环境与工具（系统平台、开发或仿真工具）

4. 总体设计、关键环节的详细设计

5. 系统实现（编码与调试、或配置与测试）

6. 课程设计说明书

五、成绩评定

总评成绩=平时成绩x20﹪+验收或答辩成绩x50﹪+报告成绩x30﹪

六、设计题目及选题

以班为单位组织选题，每人限选一题，每题限一人（除特别声明外）；可自拟题目，需申报待批，自拟题目不能与已有的题目重复。题目分五类、三个级别，根据个人的兴趣及基础自行选择。

自拟题目要求：

（1）主要内容须与本课程相关（属于上述五种题目类型中某类）；

（2）原则上仅限A、B级

（3）在课程设计正式开始前（至少提前三天），提交“课程设计自拟题目”申请报告，等待指导老师审批，申请报告内容分以下几部分，注意内容一定要具体，否则不予批准：

题目、类别、级别、申请人学号/姓名/专业、设计任务/内容、选题背景、相关的原理/技术/方法、系统平台与开发工具（语言）、可能的创新或特色之处、工作计划、参考文献。

第一类题目:网络协议、算法

要求：

（1）推荐采用图形界面实现。

（2）程序代码书写规范，有充足的注释。

（3）绿色软件：程序运行不需安装，避免写系统和注册表；

（4）开发平台、开发语言不限。

(5) 明确题目的意图，设计上应有足够的工作量

1. 网络协议解析（基于文件）

（1）使用报文分析工具软件，捕获报文并进行存储，获得报文数据文件。

（2）编程，在图形界面下，对报文的协议进行解码

（3）对ethernet_II、ip、tcp、udp协议进行解码【C】

（4）对ieee802.3、icmp协议进行解码【B】

（5）对ftp协议进行解码【A】

2. 网络协议解析（基于Raw Socket）

（1）编程，基于socket API接口，使用raw socket捕获网络报文，过滤得到指定格式的报文

（2）编程，在图形界面下，对报文的协议进行解码

（3）对ethernet_II、ip、tcp、udp协议进行解码【C】

（4）对ieee802.3、arp协议进行解码【B】

（5）对http协议进行解码【A】

3. 网络协议解析（基于Winpcap接口）

（1）编程，基于winpcap接口，捕获网络报文，过滤得到指定格式的报文

（2）编程，在图形界面下，对报文的协议进行解码

（3）对ethernet_II、ip、tcp、udp协议进行解码【C】

（4）对IPV6、ICMPV6协议进行简单的解码【B】

（5）对除ftp、http外的某种应用层协议进行解码【A】

4. 模拟共享网络中Ethernet帧的发送过程

使用至少2个线程模拟Ethernet上主机的数据发送流程。发送流程必须遵循CSMA/CD协议【C】。

5. 发送和解析Ethernet ARP包

熟悉ARP协议并了解Winpcap编程，构造ARP包；先在主机A，ARP包发送出给主机B。再在主机B上解析此ARP包。【C】

6. 模拟TCP协议通信过程

编程，基于图形界面，仿真两个对等的tcp通信实体，完成一次文件（数据较长）传输的通信过程。

要求具有如下的交互能力：

（1）数据文件的长度的设置

（2）双方发送、接收窗口大小的设置

（3）报文丢失、出错、重复、顺序的人为设置（可定义有关策略

（4）发送、或接收能力的设置（假设一方主机很忙）

（5）设置可采取预先设置、也可中途设置

（6）可自动演示、可单步操作

（7）每一步报文都可给出tcp头部数据，并进行说明【B】

（8）给出时间轴，以起始时间为0,适当考虑网络发送、接收处理及传输延迟，给出每个报文发送与

接收时间

7. RIP路由仿真配置与测试程序设计

以图形化界面形式，对多个路由器组成的网络，实现RIP路由仿真配置与测试。

路由学习建议采用多线程方式实现。【A】

8. FTP客户端设计（基于winsock接口）

实现的ftp客户端，能列出/更改目录，上下传文件，显示文件列表等选项。【A】

9. HTTP客户端的设计与实现（基于winsock接口）

开发一HTTP客户端，使其能够向web服务器请求文件、和向服务器提交数据，以便服务器做出相应的处理。【A】

10. 电子邮件客户端的设计与实现（基于winsock接口）

完成一个电子邮件客户端软件，要求能够收取邮件、发送邮件、书写新邮件、具有图形化界面。

能批量发送邮件。【A】

11. 软件路由器的设计与实现（基于Winpcap接口）

（1）编程实现一个简易的路由器（具有路由功能）

（2）具有图形化界面、显示所有的过路、已路由、已丢弃报文

（3）对ethernet_ii、简单的ip、tcp、udp协议进行解码

（4）支持静态路由的配置【B】

（5）可以人为地对可路由报文进行延迟发送、删除、修改、改变发送顺序等操作【A】

12. 利用RTP协议完成多媒体数据流传输

(1)消化理解实时传输协议RTP及其源代码（可以从网上下载）

(2)分别编写个服务器、客户端程序，使用RTP协议来实时传输视频数据或音频数据【A】

13. 自定义应用层协议的设计与实现（基于UDP）

协议名称：myqq

协议功能：实现简单的聊天系统功能

(1)注册

(2)登入与注销

(3)获取在线用户表

(4)对指定用户发送聊天报文

(5)群发聊天报文【A】

14. TCP通信仿真课件设计

设计一个课件程序,采用图形化设计,主要功能：

(1) 能读取wireshark或sniffer工具所捕获的数据文件

(2) 能以直观形式表达TCP连接的建立、释放过程

(3) 能以直观形式表达报文序号变化、应答机制【B】

(4) 能以直观形式仿真报文的丢失与重传

(5) *能以直观形式表达流量控制【A】

15. 扩展UDP实现SR可靠数据传输

（1）熟悉流水线可靠数据传输机制（GBN）；

（2）熟悉TCP/UDP协议规范；

（3）基于UDP的SR（选择重传）可靠数据传输机制分析与设计

（4）UDP Socket程序设计

（5）利用UDP实现可靠数据传输服务的验证系统设计与实现【A】

16. TRACERT图形化工具

（1）另写一个程序，取代Windows 下的Tracert命令，并以图形界面显示输出结果。

（2）能解析主机的域名（将域名解析成对应的IP）

（3）支持对物理网络的跟踪【B】

（4）支持逻辑网络的定义、及对逻辑网络的跟踪【A】

17. OSPF实现

熟悉OSPF协议，寻求指定有向图的最短路径。要求用图形显示求解过程。【A】

要求：

（1）在虚拟机环境下搭建操作系统平台，虚拟机网卡与物理网络进行桥接

（2）网络操作系统类型为linux、ubuntu或windows server 2003/2008

（3）学习相关服务器理论知识和配置、应用方法

（4）合理规划所要求提供的服务

(5) 完成相关的配置，并进行相应的应用测试

（6）对所遇到的问题进行分析和解决，

（7）应有足够的工作量

1. 某单位网络应用服务器的搭建与测试(一)（基于linux或ubuntu平台）

（1）网络操作系统安装(在虚拟机环境下)

（2）DNS、DHCP服务器

（3）邮件服务器

（4）FTP服务器

（5）WEB服务器

（6）TELNET服务、NFS服务

2. 某单位网络应用服务器的搭建与测试(二)（基于linux或ubuntu平台）

（1）网络操作系统安装(在虚拟机环境下)

（2）防火墙服务

（3）SSH服务器

（4）VNC服务器

（5）VPN服务

*（6）P2P服务器

3. 某单位网络应用服务器的搭建与测试(一)（基于windows server 2003/2008平台）

（1）网络操作系统安装(在虚拟机环境下)

（2）AD、DNS、DHCP服务

（3）Exchange邮件服务

*（4）ISA服务

（5）VPN远程访问

（6）、远程管理

4. Windows服务器集群的部署与测试 (基于Vmware)

（1）网络操作系统安装(在虚拟机环境下)

（2）Windows服务器集群的部署

（3）集群的应用测试

(以方案设计为主，以网络仿真为辅，仿真部分需要验收)

要求：

（1）论文论述详尽，主要内容有：

设计任务、需求分析、总体设计方案与拓扑图、设备选型、关键设计、仿真配置与测试、结论。（3）对方案中关键设计，尽可能用仿真软件进行仿真配置与测试。

组网仿真软件建议采用packet tracer(只能仿真cisco的部分中低端网络设备)，

当然为了能在该软件中进行仿真，对原方案中的设计进行必要的简化、设备作必要的变通是必然的。（4）题目中的“某”，必须为具体的单位名称（最好为自己所熟悉的）

（5）没有特别说明时，目标网络规模为中等规模的园区网络（信息节点数为500个到5000个之间）（6）没有特别说明时，VLAN技术、RIP或OSPF动态路由技术必须运用到设计中

（7）没有特别说明时，支持internet接入

1. 某校园网组网路由方案设计（基于Packet Tracer）

某大学网络有20000余信息节点，分办公、教学、学生宿舍、家属四个区，

请结合实际分析其需求，重新对其网络进行规划设计：

（1）技术选型、总体设计

（2）设备选型

（3）详细的拓扑设计

（4）详细的IP规划（从网段到节点）

（5）给出合理的路由方案、含internet出口与教育网出口路由

（6）实现仿真配置与测试

（7）支持远程用户访问

2. 某校园网内网VLAN方案设计（基于Packet Tracer）

某大学网络有20000余信息节点，分办公、教学、学生宿舍、家属四个区，

请结合实际分析其需求，重新对其网络进行规划设计，不考虑与外网的互联：

（1）技术选型、总体设计

（2）设备选型

（3）详细的拓扑设计

（4）IP规划、VLAN设计、

（5）VLAN路由设计

（6）实现仿真配置与测试

3. 某校园网的扩容方案及实施（基于Packet Tracer）

对某校已有的校园网，根据新校区的建立和更多的要求对其进行扩容方案的设计与实施。

4. 某单位（企业、医院、社区、学生公寓、学校、酒店）网络规划与设计（基于Packet Tracer）

对某单位的网络进行需求分析，完成下列设计任务：

（1）给出技术选型、总体设计

（2）给出设备选型

（3）给出详细的拓扑设计

（4）给出VLAN设计、ip规划

（5）给出路由设计

（6）实现仿真配置与测试

5. 园区网络的路由设计（基于gns3环境）

6. 园区网络的防火墙设计（基于gns3环境）

7. 基于H3C网络设备的园区网络设计

8. 园区网络的路由冗余与链路聚合设计（基于gns3环境）

第四类题目:网络应用编程

要求：

（1）推荐采用图形界面实现。

（2）程序代码书写规范，有充足的注释。

（3）绿色软件：程序运行不需安装，避免写系统和注册表；

（4）开发平台、开发语言不限。

(5) 明确题目的意图，设计上应有足够的工作量

1. LAN小助手

编程实现以下功能：

（1）发送ICMP数据包，以获取指定IP网段中的活动主机，并将结果显示在标准输出设备或输出到文件中。

（2）显示这些主机的的IP地址与对应的MAC地址的关系表

（3）能显示本地机所有可用的网络接口与对应的ip地址

（4）能修改本地机指定网络接口的ip地址

(5) 能解析主机的域名（将域名解析成对应的IP）

2. 网络流量统计（基于raw socket）

监控网络，捕获一段时间内网络上的IP数据包，按IP数据包的源地址统计出该源地址在该时间段内发出的IP数据包的个数，并将其用图形表示出来。

3. 网络流量统计（基于Winpcap接口）

监控网络，捕获一段时间内网络上的IP数据包，按IP数据包的源地址统计出该源地址在该时间段内发出的IP数据包的个数，并将其用图形表示出来。

4. 包过滤防火墙的设计与实现（基于Winsock SPI接口）

要求实现一个简单的包过滤防火墙，能够根据IP 地址范围阻塞或允许客户机对FTP 服务的访问。

5. 包过滤防火墙的设计与实现（基于linux/Ubuntu）

要求实现一个简单的包过滤防火墙，能够根据IP 地址范围阻塞或允许客户机对FTP 服务的访问。

6. 简易HTTP代理服务器的设计与实现

代理服务器使用侦听socket在指定的端口上侦听web访问请求，对于客户端每次访问都自动创建一个线程，解析客户端Host头域里面的值，获取目标web服务器地址，并使用socket进行连接，以“中继”方式，转发双方的http包。

7. 基于UDP协议网上聊天程序

实现一简单的聊天程序实现网上聊天，包括服务器和客户端。要求：

（1）支持多人聊天。

（2）客户端具有图形化用户界面。

8. 基于TCP协议网上聊天程序

实现一简单的聊天程序实现网上聊天，包括服务器和客户端。要求：

（1）支持多人聊天。

（2）客户端具有图形化用户界面。

9. FTP服务器设计

实现一FTP服务器，能列出/更改目录，上下传文件，显示文件列表，支持NOOP/PASV/BIN等选项。

10. FTP客户端设计（基于与FTP协议相关的类）

实现的ftp客户端，能列出/更改目录，上下传文件，显示文件列表等选项。

11. 简单的端口扫描器（1人）

实现一个端口扫描程序,判断指定的主机有哪些端口可以提供服务, 并把扫描得知的结果记录下来。

12. 简单Web服务器的设计与实现（1人）

完成一个简单的Web服务器，要求能够通过HTTP Get命令获得一个简单的HTML文件。（可以带图片。）

13. HTTP客户端的设计与实现（基于与HTTP协议相关的类）

开发一HTTP客户端，使其能够向web服务器请求文件、和向服务器提交数据，以便服务器做出相应的处理。

14. 简单电子邮件客户端的设计与实现（基于与邮件协议相关的类）

完成一个电子邮件客户端软件，要求能够收取邮件、发送邮件、书写新邮件、具有图形化界面。提示：可选用基于JavaMail网络包实现。

15. P2P文件传输平台的设计与实现

分别设计一个服务器、客户端程序，客户端使用p2p协议从“服务器端”进行文件下载。

16．综合扫描器程序的实现

（1）ARP扫描实现

（2）ICMP扫描实现

（3）TCP扫描实现

（4）UDP扫描实现

17. 利用组播实现网络屏幕广播

(1)通过socket接口，引用UDP协议，设置成组播通信方式

(2)分别设计教师机端程序、学生机端程序，

(3)教师机端程序将本机屏幕画面，定时地以多播方式传给学生机端程序显示

18. 本地网络信息设置与网络对时程序设计

主要功能如下：

（1）本地网络信息的获取

计算机名称、IP地址、网卡地址、DNS设置、安装的协议、提供的服务、TCP/IP运行信息。

（2）修改本地计算机的网络设置

（3）采用ntp协议从internet上某个时间服务器，获取时间信息，准确地更新本地机时钟，支持手动、定时自动两种方式

19. 基于IPV6的文件传输程序设计

程序分文件发送端、文件接收端两部分。功能是发送端能向接收端传输文件。通信双方采用ipv6地址，在传输层上采用TCP协议传数据。

20. 基于多播的文件传输程序设计

程序分文件发送端、文件接收端两部分。功能是文件发送端能同时向n个接收端传输文件。要求采用UDP协议并以多播（组播）方式实现通信。

21．基于多线程的文件传输程序设计

程序分服务器端、客户端两部分。功能是服务器端能同时响应n个客户端的tcp连接请求,提供指定文件下载。服务器端要求采用多线程编程技术。

22. 点对点语音聊天程序设计

程序主要由语音采集、语音发送、语音接收、语音播放四个部分组成。

通信协议采用UDP；图形化界面；语音采集与播放采用windows API(ACM)接口。

23. 网络对弈程序设计

运用tcp协议设计一个五子棋联机对弈程序，采用图形化方式设计。

24. 网络U盘（2人）

（1）实现远程主机上管理自己的文件：如创建、打开、复制、删除文件或目录以及远程文件上传、下载；

（2）程序包括客户端和服务器端两部分:

客户端使用图形用户界面发出各种管理命令；接收服务器返回的操作结果。

服务器为每个用户建立一个目录（网络U盘），服务器维护用户对目录操作权限的列表，负责验证用户对文件的操作权限；接收和执行授权用户的命令并返回操作结果；

（3）用户界面：服务器端界面显示用户登录及认证信息和操作日志；客户端界面可以设置远程主机名；显示远程文件列表；操作命令可以采用菜单、按钮及弹出菜单来实现。要求界面布局合理、简洁美观。

（4）运用Socket 技术，使用TCP协议

25. 机房网络试题发放与回收软件设计（2人）

软件的结构是C/S模式

（1）分别设计教师机端、学生端程序

（2）学生端程序主要功能是：

运行后可以登录到教师端程序（考试系统）、

自动打开试题文档、提示考试相关信息、自动锁定键盘（考试计时结束）

（3）教师端程序主要功能是：

导入考生名单、核对登录者身份、向学生端发放试题文件（自动或手动）、启动考试计时、自动回收答题文件、自动清除学生端主机指定位置文件

26. 网络投票系统设计

服务器端：能编辑候选人名单、能发布投票的结果、能接收投票、能设置投票的起止时间、能记录每个投票者得名字、主机的ip、主机的cpu id、投票的时间、能制定和实施合理的投票规则。

客户端：能查看候选人名单、投票的结果、能投票

第五类题目:理论与应用研究

要求：

（1）内容涉及本课程相关领域的前沿、有良好的应用前景。

（2）目前已经实用化或初步实用化

（3）对普通学习者技术门槛还比较高、但很有应用、借鉴价值

（4）系统学习相关的理论知识和应用技术，与具体应用结合起来

（5）综合运用所学的知识，运用恰当的方法、手段或工具，对某些实际问题进行分析、实践，并给出自己的见解或结论。

（6）有足够的工作量

例：

1. Windows与Linux系统网络架构及编程接口研究

2. 基于Linux平台的路由器源代码的剖析

3. 网络翻墙的机制与应用

4. 网络分布式计算技术及应用

5. IPV6技术及应用

6. P2P技术及应用

7. Windows系统下网卡驱动程序开发技术

8. Linux系统下网卡驱动程序开发技术

9. 蓝牙通信技术及应用

10. 长中短距离无线通信技术及应用

11. 国内城域网主流技术与最新进展

12. 三网融合及其发展

七、参考教材

[1] Andrew S.Tanenbaum、David J.Wetherall. 计算机网络(英文版?第5版). 机械工业出版社

[2]谢希仁. 计算机网络(第5版). 电子工业出版社

[3]吴功宜. 计算机网络课程设计. 机械工业出版社 //C语言编程

[4] 王勇. 计算机网络课程设计（计算机课程设计与综合实践规划教材）. 清华大学出版社 //Java 编程

[5] 叶树华. 网络编程实用教程(第2版). 人民邮电出版社.2010 //适合初学者

[6] 王艳平. Windows网络与通信程序设计（第二版）. 人民邮电出版社 //适合高手

[7] 金华. C#网络编程技术教程(21世纪高等院校网络工程规划教材). 人民邮电出版社

[8] 思科网络技术学院CCNA Exploration4.0——LAN交换和无线

[9] 思科网络技术学院CCNA Exploration4.0——路由协议和概念

[10] 恒逸资讯, 吕政周. Windows Server 2008系统管理员实用全书. 电子工业出版社

[11] 冷罡华. Ubuntu Server最佳方案. 电子工业出版社

八、上机与验收安排

1、上机指导时间：

周一、三、五，第1-6节课

2、验收时间：

周日上午、下午

3、上机指导与验收地点：

逸夫楼107、209、409

4、指导老师：

邬欢欢，范泽华，李鹏