Hang Shen Hang Shen
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Teaching

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计算机网络（Computer Networks）— Undergraduate Course

Offered Semester：Spring 2016–2018, 2020–2025

Course Work & Evaluation
The final grade is composed of three components:

Assignments（作业）: 10% Lab Experiments（实验）: 20% Final Examination（期末）: 70%

The final exam is a 120-minute closed-book test（闭卷考试） conducted entirely in English（全英文试卷）.

Assignment Guidelines（作业规范）

  1. 使用统一作业本，不必誊写题目。
  2. 清晰呈现完整的解题过程（steps & reasoning）。
  3. 鼓励英文书写，允许出现非关键性语法错误。
  4. 严禁抄袭与任何形式的不当协作。
Textbook《Computer Networks》, Andrew S. Tanenbaum, 5ed
Reference《Computer Networking: A Top-Down Approach》, James F. Kurose, 6ed., Course Resources, Optimization
《计算机网络》，作者：谢希仁，出版社：电子工业出版社，第7版. 参考PPT(vdmq)
Introduction基本概念, OSI七层模型与TCP/IP四层模型, 网络分层结构, 协议vs服务vs服务原语vs接口, 电路vs报文vs分组交换
Physical Layer码元, 符号vs波特率vs比特率, 直觉地理解傅里叶变换, 奈式准则与香农定理应用范围, 奈式准则与香农定理例题, 正交幅度调制QAM
Data Link LayerFraming, CRC校验原理, ARQ与滑动窗口协议, Transmission vs Propagation Delay动画, Queuing and Loss动画, Flow Control动画, Selective Repeat / Go Back N动画, CSMA/CD协议, Ethernet动画, CSMA/CD动画, CSMA/CA原理, CSMA/CA动画, ALOHAnet, 1-persistent vs Non-persistent vs P-persistent CSMA, Exponential backoff
Network Layer网段、网关, 前缀vs网络vs子网vs主机号, CIDR地址块及子网划分, 子网分组转发, 全0全1子网号, 全0的ip地址, ARP与RARP, ARP协议, ICMP协议/ping/Traceroute, IP选路和动态选路, P2P中NAT穿越, RIP路由更新机制, Leaky Bucket vs Token Bucket Algorithm, Congestion Control: Open Loop & Closed Loop
Transport Layer传输层vs网络层, Socket通信原理, Socket Programming in C/C++, TCP为什么要3次握手, 可靠的通信协议如何构建, 面向连接VS无连接, 流量控制vs拥塞控制, UDP协议, 广播/多播/IGMP协议, TCP协议概述, TCP控制位, TCP交互数据流/成块数据流, TCP超时与重传, TCP坚持/保活定时器, TCP快速重传为什么是三次冗余ACK, TCP连接建立为什么是三次握手，而不是两次或四次?, TCP连接释放为什么是四次挥手，而不是三次？, Tcpdump Examples
Application LayerDNS, 邮件系统, FTP和TFTP, HTTP, 持续性与非持续性HTTP

计算机网络实验

A. 链路层实验（2课时，验证型）
  1. 广播帧（broadcast frame）和单播帧（unicast frame）的区别是什么？
  2. 从实验中任选一个广播帧、一个单播帧，分析这两个帧帧头中每个字段的含义，并比较它们的区别。
  3. 什么是以太网的帧类型（Ethernet Type）？它的重要性是什么？
B. 网络层实验（2课时，综合型）
  1. 针对实验2.1，试着将ITS 1的interface 1的子网掩码（subnet mask）改为"255.255.255.255"或"255.255.0.0"。这样一来，ITS 1是否还能在该网络拓扑中传递IP数据报？
  2. 针对实验2.2，在路由规则中，如果Destination（目的网络）和Mask（掩码）字段都设为"0.0.0.0"，代表什么意思？
  3. 如果一个ISP（Internet Service Provider）要为数十万用户提供服务，静态路由（static routing）方式能否满足需求？是否存在其他类型的路由方式？
  4. 在实验2.1和2.2中，不同的拓扑结构下，路由表有何不同？
  5. 在IP数据报发送过程中，观察并比较每台主机和路由器收到的同一个IP数据报中TTL的变化。这种变化代表什么？
  6. 在IP数据报发送过程中，观察每台主机和路由器收到的同一个IP数据报的帧结构，比较每段链路上帧头的变化和区别，并解释原因。
  7. 针对实验2.3，ITS的网络路由表是否有错误或缺陷？如何解决步骤7与8中IP数据报陷入无限循环的问题？
  8. 针对实验2.2，重新连接网络，使任意两台机器作为主机，其余四台作为路由器，随机分配IP地址并重新配置路由表，完成实验。
  9. 发送一个长度小于46字节的IP数据报，观察接收方数据链路层的接收情况，并解释该现象。
C. 运输层实验（2课时，综合型）
  1. 针对实验3.3，如果在ITS 1尚未处于监听状态时从ITS 2连接到ITS 1，会发生什么？
  2. 找出TCP连接建立的三个报文，并说明理由。
  3. 观察发送窗口和接收窗口的变化。
  4. 根据数据发送和接收过程，理解TCP报文段首部序号和确认号的作用。
  5. 观察TCP连接释放过程。TCP连接半关闭状态下是否可以继续发送或接收数据？
D. 应用层实验（2课时，验证型）
  1. 针对实验4.1，当ITS与指定服务器建立TCP连接后，在编辑框输入的命令不正确时，网站会如何回复？
  2. 如果输入GET命令并成功收到服务器返回的页面，请在"Network Message Browser"窗口中，分析与GET命令及返回页面对应数据的链路层、网络层和运输层封装情况。

物联网概论（Introduction to Internet of Things）— Undergraduate Course

Offered Semester：Fall 2015-2017, Fall 2019-2024

Textbook《物联网导论》，第4版，刘云浩 著，科学出版社. 参考PPT(su3q), 在线阅读
Reference1. 物联网前沿实践(来自清华大学)
2. 《从互联到新工业革命》, 刘云浩 著，清华大学出版社. 在线阅读
3. 《移动互联网导论》, 第3版，王新兵 著，清华大学出版社. 在线阅读
RFIDRFID原理, RFID攻防
定位技术GPS定位基本原理, AGPS定位机制, LANDMARC室内定位算法
信息安全私钥vs公钥vs地址, 加密vs签名, 哈希锁, 数字签名, 数字证书, HTTPS原理, 非对称加密, 认证(authentication)vs授权(authorization), 同态加密, 椭圆曲线密码, 安全多方计算(Yao's两方协议), 私钥vs公钥vs地址, 拜占庭将军问题
Google三剑客Google File System, Bigtable, MapReduce
前沿技术&观点无源感知网络, 物联网的连接引擎：无源感知网络, 无源物联网的求索--后向散射通信系统, 群智融合计算, 感知-协同融合计算：群智能体决策与控制, C-V2X车联网, 智能交通系统中的安全与隐私保护, 工业互联网：新兴技术展望, 边缘计算, 边缘计算的可靠性, 物联网时代的搜索引擎演进思考, 万物皆变，网络安全进入大安全时代, 工业互联网与新工业革命, 工业4.0：一次新的工业革命？, 软件定义时代的基础软件, 软件定义的云际存储
研究报告请用指定模板(修改自计算机学报)(r31d), 长度不少于6页。
参考综述文献(7bri), 文献查阅。
范围包括但不限于此：
1. AI for Networks or Networks for AI
2. 网络体系架构和协议
3. 多媒体网络和服务质量
4. 网络安全与隐私计算
5. 无线网络与移动计算
6. 云计算、边缘计算和分散计算
7. 定位和基于位置的服务
8. 移动群智感知、参与式感知、众包
9. Software-Defined Networking and Network Functions Virtualization
10. 未来网络和新兴网络技术

高级计算机网络（Advanced Computer Networks）— 研究生课程（Graduate Course）

开课学期：Spring 2023–2025

教材None
参考书目1. 《Computer Networks》, Andrew S. Tanenbaum, 第5版
2. 《高级计算机网络(第2版)》, 徐恪 著，清华大学出版社
3. 《物联网导论(第4版)》, 刘云浩 著，科学出版社
4. 《移动互联网导论(第3版)》, 王新兵 著，清华大学出版社
5. 《从互联到新工业革命》, 刘云浩 著，清华大学出版社
基础课件资料CH1_Architecture-I, CH1_Architecture-II, CH1_Architecture-III

网络流量分析与评价报告

本研究报告分析一个采集自 Web 浏览场景的 trace文件 （包含 TCP、DNS 与 HTTP 多层交互）。同学们需要从中挖掘网络链路质量、资源加载模式与用户体验相关的性能特征。

数据与说明文件下载：

trace 文件（.pcapng） 报告格式模板（.doc） 图片格式要求（.doc）

注：由于浏览器与 GitHub Pages 的限制，文件点击后可能不会自动下载。如遇此情况，请 右键另存为 下载文件。

报告的结构和内容覆盖参考如下（但不限于此）：

1. 引言

引言部分用于描述研究的目的与意义，并说明你分析 trace 的手段（如 Wireshark、程序化提取与可视化）。可在引言中简要概括网页加载场景、跨层交互问题与性能分析思路。

  • 研究目标与问题背景（链路质量、加载性能、协议交互）
  • 分析工具与方法说明（Wireshark、可视化）
  • 面向 trace 的性能分析目标与意义
2. TCP 行为分析

从 TCP 层入手，可以通过工具或编程观察连接建立、传输与关闭，再通过编程提取 RTT、吞吐率等定量指标，并以图表展示性能变化，从而诊断链路稳定性、拥塞或重传等问题。

  • 连接建立与关闭（SYN、ACK、FIN、RST）
  • 数据传输中的异常（重传、重复 ACK、乱序）
  • 时间序列 RTT 提取与可视化（RTT vs Time）
  • 固定时间窗口的吞吐率统计与可视化（Throughput vs Time）
  • 链路稳定性与拥塞迹象（波动、峰值、下降段）
3. DNS 行为分析

分析 DNS 查询与响应过程，观察解析数量、缓存复用与响应时延，并结合统计与可视化判断 DNS 是否影响网页启动阶段的性能。

  • DNS 请求与响应数量、解析的域名与 IP 映射
  • DNS 是否单次解析后长期缓存复用
  • DNS 响应时延统计与可视化（直方图或时间序列）
  • DNS 在整体加载流程中的性能影响（是否成为启动瓶颈）
4. HTTP 对象加载分析

梳理 HTML、CSS、JS、图片等对象的加载结构与时间关系，并通过编程提取关键时间信息，构建瀑布图用于展示关键路径、阻塞情况与首屏加载体验。

  • 主要 HTTP 对象的数量、类别、大小与加载顺序
  • 并行请求与串行依赖关系分析
  • 请求起始时间、首字节时间、完成时间提取（自动统计）
  • 对象加载瀑布图或时间线可视化（Waterfall / Timeline）
  • 关键路径识别、渲染阻塞与首屏体验影响
5. 综合性能分析（总结）

整合 TCP、DNS 与 HTTP 分析结果，通过延迟、异常、对象依赖等表现诊断网页加载瓶颈，并讨论用户体验表现、白屏等待与优化方向。

  • 链路质量诊断（RTT 稳定性、抖动、重传）
  • 加载瓶颈定位（DNS、慢启动、大对象、串行依赖）
  • 页面渲染体验推断（是否出现等待、白屏、首屏延迟）
  • 跨层性能影响讨论（TCP-DNS-HTTP）
  • 优化建议或未来改进方向（可选）
6. 参考文献

列出在分析与撰写报告过程中参考的论文、技术文档或工具说明等资料。参考文献应与正文内容相关，并采用统一、规范的引用格式。

  • TCP/IP、HTTP 协议相关资料
  • RFC 文档（如 TCP、DNS、HTTP 等协议规范）
  • Wireshark 官方文档或使用指南
  • 与网络测量、性能分析相关的学术论文
【报告撰写注意事项】
篇幅不少于 5 页。鼓励大家从 trace 中尽可能多地挖掘各类性能特征，包括时间序列指标、异常行为、对象依赖关系以及可视化图表等；只要图表清晰、指标准确、解释合理，均认定为高质量分析成果。
【报告提交方式与时间】
  • 计算机学院同学：请于 1 月 8 日上午 将pdf电子版统一提交给班长，文件命名为 "姓名-学号.pdf"。
    辛苦班长将所有文件统一打包后发送给我。
  • 非计算机学院同学：请于 1 月 8 日 将pdf电子版直接发送至 hshen@njtech.edu.cn，文件（作为附件）命名为 "姓名-学号.pdf"，邮件主题为 "网络流量分析与评价报告-姓名-学号"。

计算机专业写作— Undergraduate Course

Offered Semester：Spring 2023

大作业要求用Latex或overleaf(模板下载(zxwj))写一篇短文(不少于2000字)，覆盖如下内容：
1. 课题价值和意义
2. 当前研究进展（做了什么、怎么做的）
3. 当前方法存在的主要问题
4. 你的问题解决方案或思路
5. 所提方案的优越性
文章要有题目、摘要和结论！

Linux编程（Linux Programming）— Undergraduate course

Offered Semester：Spring 2015-2017

Textbook《Linux教程》，第4版，孟庆昌等 著，电子工业出版社
Reference《UNIX编程艺术》，作者：Eric S·Raymond，出版社：电子工业出版社，译者：姜宏等
《TCP/IP详解》（共三卷），作者：W Richard Stevens等，出版社：机械工业出版社
《鸟哥的Linux私房菜》, C Library, C++ library, STL
Kernel data structureKernel Archives, Cross Reference, Interactive map, 内核中文手册, 链表数据结构, Linked List, 循环双向链表(上), 循环双向链表(下), 红黑树, ring buffer, 内存池, 编码风格, 设备驱动Hello World程序
ProcessPreliminary: fork函数详解, 使用GDB调试多进程程序
IPC: 管道, 信号(上), 信号(下), 消息队列, 信号灯, 共享内存(上), 共享内存(下), 套接口
POSIX ThreadPreliminary: Threads Programming, Pthreads Tutorial, GNU Portable Threads
POSIX: 创建多线程, 互斥, 条件变量, 线程池
Timer: 实现方式, 时钟管理, 应用层编程, 硬件和GLibC库的细节, 内核工作1, 内核工作2
EditorVIM: 实用技巧, 常用插件, 定制VIM, Vimdiff使用, SpaceVim
Emacs: Emacs Chat, Planet Emacsen, EmacsWiki, Emacs论坛
Flowchart: Drakon, FSME

移动互联网（Mobile Internet）— Undergraduate course

Offered Semester：Fall 2019

Textbook《移动互联网》，第3版，王新兵 著，清华大学出版社
基本概念LTE基础概念, 天线科普, 信道极限容量
5G5G科普, 4G 5G区别, 5G接入网+承载网+核心网
关键技术多址接入技术, OFDM原理, 移动IP, 数字签名, 哈希锁
作业&文献阅读模板下载, 参考文献(sa7u)

无线网络与移动计算（Wireless Networks & Mobile Computing）— Graduate course

Offered Semester：Spring 2016, Fall 2017

Reference1. 《移动互联网导论（第3版）》, 王新兵 著，清华大学出版社
2. 《从互联到新工业革命》, 刘云浩 著，清华大学出版社