課程名稱網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)

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1、課程名稱：網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)英文名稱：NetworkAlgorithmics學(xué)時(shí)：40/40學(xué)分：3開課對(duì)象：計(jì)算機(jī)學(xué)院三年級(jí)以上本科生、低年級(jí)研究生預(yù)修課程：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)教材及主要參考書：[1]GeorgeVarghese,NetworkAlgorithmics,MorganKaufmann,2004.（網(wǎng)上下載）[2]朱河清等,深入淺出DPDK,機(jī)械工業(yè)出版社,2016.（選課的學(xué)生免費(fèi)贈(zèng)送）作業(yè)：課程設(shè)計(jì)，進(jìn)展報(bào)告，結(jié)題論文期末考試：開卷成績組成：期末考試40%，課程設(shè)計(jì)30%，結(jié)題論文20%，考勤及課堂討論10%教學(xué)目

2、標(biāo)：網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)是以聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)為內(nèi)容的課程。作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的后續(xù)課程，網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)主要關(guān)注聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的高效實(shí)現(xiàn)而不是網(wǎng)絡(luò)原理本身。網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)強(qiáng)調(diào)在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中系統(tǒng)思維、全局觀念、注重實(shí)效等思維方式和工作方式的重要性，因此是一門跨專業(yè)領(lǐng)域且理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。通過這門課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生跨領(lǐng)域的系統(tǒng)思維能力和綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)知識(shí)分析問題與解決問題的能力，并使學(xué)生得到初步的科研訓(xùn)練。基本要求：在理論學(xué)習(xí)方面，了解聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可能存在的各種性能瓶頸，了解去除這些性能瓶頸的一般性原則及典型技術(shù)，能夠運(yùn)用課程中學(xué)到的知識(shí)分析特定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的性能瓶

3、頸，并給出解決思路。在實(shí)驗(yàn)方面，獨(dú)立完成一個(gè)綜合性課程設(shè)計(jì)，在實(shí)踐中領(lǐng)會(huì)課程中學(xué)到的知識(shí)，學(xué)會(huì)利用開源軟件及工具來構(gòu)建實(shí)用的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并優(yōu)化其性能。課程簡介：網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)是以聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的高效實(shí)現(xiàn)為內(nèi)容的課程，主要關(guān)注由于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不佳而產(chǎn)生的性能瓶頸，消除這些性能瓶頸所需要的跨領(lǐng)域的、系統(tǒng)的思維能力，以及綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、算法設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)解決問題的方法。本課程理論部分包括兩個(gè)部分的內(nèi)容：（1）網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)原則及方法，（2）網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)的性能瓶頸及實(shí)現(xiàn)技術(shù)。第一部分介紹網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)的基本概念、思維方式、系統(tǒng)建模、系統(tǒng)實(shí)

4、現(xiàn)原則及原則應(yīng)用示例。第二部分介紹以服務(wù)器為代表的網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)中從數(shù)據(jù)面到控制面、從驅(qū)動(dòng)到操作系統(tǒng)到協(xié)議處理等多個(gè)方面的性能瓶頸，以及消除這些性能瓶頸的先進(jìn)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)部分是完成一個(gè)課程設(shè)計(jì)“DPDK與SNORT的集成接口DAQ-DPDK”。該課程設(shè)計(jì)利用目前工業(yè)界實(shí)現(xiàn)高性能聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所采用的開源軟件包DPDK，開發(fā)一個(gè)包輸入/輸出插件，與目前主流的開源入侵檢測(cè)系統(tǒng)Snort相結(jié)合，使得Snort的速度有極大的提升。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：理論學(xué)習(xí)第一部分的教學(xué)重點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)算法學(xué)的15條實(shí)現(xiàn)原則，難點(diǎn)是對(duì)于一個(gè)具體的問題，如何運(yùn)用這些原則一步一步深入

5、，找到解決問題的最有效方法。這里的困難在于學(xué)生必須要放開思路，從系統(tǒng)的角度去尋找最有效的解決方案，而不是“就事論事”地解決問題。理論學(xué)習(xí)第二部分的教學(xué)重點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)的性能瓶頸分析，以及消除這些瓶頸的有效方法。這里的難點(diǎn)是學(xué)生必須具有很好的操作系統(tǒng)知識(shí)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，才能很好地理解課程內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)部分的課程設(shè)計(jì)要求達(dá)到兩個(gè)目標(biāo)：一是通過閱讀DPDK代碼領(lǐng)會(huì)第二部分介紹的技術(shù)是如何應(yīng)用在一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)中的；二是按照助教分解的實(shí)驗(yàn)步驟完成插件的開發(fā)。這里的難點(diǎn)是學(xué)生需要根據(jù)助教的提示去閱讀源代碼，從提供的參考資料、用戶手冊(cè)、代碼說明文檔中去

6、理解實(shí)現(xiàn)原理，代碼能力較弱的學(xué)生會(huì)感覺到有難度。課程設(shè)計(jì)的基本要求：使用開源的DPDK軟件包、Snort軟件包和DAQ軟件包，開發(fā)包輸入/輸出插件DAQ-DPDK，將其集成到Snort中，測(cè)試集成該插件之前及之后Snort的吞吐量。該課程設(shè)計(jì)按照從易到難、循序漸近的原則分解成若干個(gè)實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生按順序獨(dú)立完成這些實(shí)驗(yàn)，并按要求提交進(jìn)展報(bào)告和參加課堂討論，最后提交完整的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和結(jié)題論文。