本课程以 Internet 为主要案例，学习网络系统中的协议与算法，既关注原理，也通过实验理解实际行为。下一章从网络的组成和基本性能指标开始：Chapter 1 Introduction。
1. 为什么学习计算机网络
联网应用依赖的不只是计算能力。数据如何跨设备传输、多个用户怎样共享链路、故障和拥塞如何影响服务，都需要网络机制来协调。
AI 与网络的关系有两个方向：
| 方向 | 网络或 AI 的作用 | 例子 |
|---|---|---|
| Network for AI | 为 AI 提供数据传输和协作基础 | 东西部数据与算力互联、大规模 GPU 训练通信、MCP 与 A2A 支持工具调用和智能体协作 |
| AI for Network | 用 AI 改善网络运行和服务质量 | 流量预测、负载均衡、故障定位、异常检测、自适应视频与无线网络优化 |
例如，分布式训练中的 GPU 需要交换数据；如果通信跟不上计算，增加 GPU 也未必按比例缩短训练时间。
2. 课程安排与学习基础
学习需要用到二进制数据、C/C++、概率和操作系统的基本知识；数据通信基础有助于理解链路如何承载数据。
主要教材是 Kurose 与 Ross 的 Computer Networking: A Top-Down Approach，可参考第 7/8/9 版及对应的中文译本《计算机网络：自顶向下方法》。补充参考包括 Tanenbaum 的 Computer Networks、Peterson 与 Davie 的 Computer Networks: A Systems Approach 等。
课程信息：CS3953
- 教师：Haiming Jin。
- 上课：周三 8:00–10:40，下院 509。
- 教师答疑：第 1–16 周周四 9:00–10:00，软件学院专家楼 1108-2。
- 助教：Guoning Wang；答疑为第 1–16 周周三 16:00–17:00，软件学院专家楼 1119。
- Canvas 课程页面：课件、作业、项目、提交与通知。
- 暂定成绩构成：作业与小测 40%，课程项目 30%，期末考试 30%；以课程后续通知为准。
- 小测不提前通知；无法到课时须课前请假，已课前请假的同学可获得补交机会。
- 作业独立完成，不接受迟交。
3. 课程主线
围绕“一段应用数据如何通过 Internet 到达另一台主机”，课程逐步解释不同层次的问题。
| 层次或主题 | 需要理解的问题 | 代表概念 |
|---|---|---|
| 基本性能 | 数据为何需要时间，何时排队或丢失 | 传输时延、传播时延、排队、吞吐量 |
| 应用与编程接口 | 应用如何交换信息、使用网络 | HTTP、DNS、P2P、socket、端口 |
| 端到端传输 | 如何控制发送、提供所需的传输服务 | TCP、流量控制、拥塞控制 |
| 网络互联与路由 | 数据如何跨越多个网络 | IP、Dijkstra、OSPF、BGP |
| 接入与共享介质 | 多台设备如何接入、共享链路 | Ethernet、Aloha、CSMA、TDMA、WiFi |
| 移动性与安全 | 设备移动、攻击和不可信环境带来什么问题 | 切换、漫游、认证、证书、中间人攻击 |
这里先建立各问题之间的联系；具体协议会在后续章节展开。
4. 通信与网络的关注点
数据必须先能在单条链路上传输，才能进一步讨论跨多个节点的协作。通信更关注信号如何承载信息，网络更关注设备之间如何组织通信、共享资源并完成端到端传输。
| 关注点 | 典型问题 |
|---|---|
| Communications | 如何调制、编码和接收信号？噪声如何限制单条信道的传输能力？ |
| Networking | 如何定义消息和交互规则？如何转发、选路、处理拥塞并连接不同网络？ |
本课程侧重网络协议与算法，不深入设备驱动、收发机设计、调制电路、无线硬件等实现细节。
例子：一次网页访问涉及哪些问题？
无线信号能否在笔记本和接入点之间正确传送比特，是通信层面的问题。浏览器发出什么请求、请求如何经过多个路由器、丢失的数据如何处理，则涉及网络中不同层次的协议。