前言

编者在从事计算机网络教学近20年的教学过程中，感觉到计算机网络实验是一门非常有价值的专业基础课，有很好的综合性，融合了数据结构、操作系统、计算机系统结构、通信技术等相关课程的很多内容和思想。学好这门课，可以让读者了解网络技术中涉及的诸多问题，学会许多思想、算法和技术。这些问题、思想、算法和技术可以推广到很多相关领域，例如软件工程。

但是，想要学好这门课并不太容易，能够在学好这门课的基础上进行升华、提炼和扩展更加不容易，需要一定的努力和深入理解。这对于大学生来说确实要求比较高。

编者在讲授这门课的时候，特别希望使学生体会到计算机网络技术的一些精髓思想，例如体系结构的思想、分布式计算的思想等。同时，编者也特别希望能够通过这门课帮助学生形成开发软件系统、特别是大型分布式软件系统的能力。南京航空航天大学给了编者宽松的工作环境和良好的工作条件。编者从前人接手这门课的时候，这门课就已经有了利用编程进行计算机网络实验的实践环节。这些是编者编写本书的出发点和基础。

另外，编者对于当前国内一些高校的计算机网络实验课有一些看法。很多高校为了开设计算机网络实验课，采购了昂贵的设备，然而在教学中却只是让学生操作一番，记住几条命令。这固然有助于技能的掌握，但是对于学生能力的提升显然是不够的。

编者对于本校的计算机网络课程体系则感到较为满意： 以计算机网络理论课程为主，以使学生掌握相关理论、思想和技术；以开发软件系统模拟计算机网络技术为辅，以提升学生开发软件的能力，加深学生对网络技术的理解；以网络设备操作为选修内容，以满足学生接触网络设备、增强操作技能的要求。这样的课程体系可以很好地保障学生的学习深度，多方面提升学生的能力，充分挖掘学生的潜力。

当前国家在高等教育领域以新工科建设为重要抓手，强调高等院校应持续深化工程教育改革，加快培养能够适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才，为国家打造世界工程创新中心和人才高地、提升国家硬实力和国际竞争力打下良好的基础。在这样的背景下，如何加强学生的工程化能力是高等院校在国家教育战略转移的情况下面临的一个重要问题，各门专业课程都应该面向新工科建设的要求进行教学改革，这也对高等院校的教师提出了新的要求。

如果能够具有课堂理论教学、网络软件开发实践、网络设备操作这一整套课程体系，就能够完成从理论到理论与实践相结合再到纯实践这样一个认知过程，可以满足多种技能目标的教育培训要求。这种课程体系能够满足工程化能力培养的要求，也是各个学科专业向工程化目标发展的趋势。

另外，计算机网络实验课程其实与软件开发过程的一些思想非常贴近，同样包括分层、模块化设计的核心思想和体系的概念，对学生学会把复杂问题工程化具有非常好的指导意义。如果把这种思想和软件工程技术相结合，无疑是一种诱人的想法，可以极大地提升该课程与新工科建设要求的契合度。为此，应该在传统计算机网络实验课程内容的基础上，通过引入软件工程相关技术和工具，加强学生工程化能力培训。

以上种种思考触发了编者的以下构想： 丰富、完善、指导这类以软件开发模拟具体计算机网络技术的教学实践活动，加深学生对计算机网络技术的理解，提升学生的软件开发能力，并且通过这个过程加强对学生的工程化教育，提高学生的工程化思维水平。

本书中设置的计算机网络实验项目符合分布式系统的特点，具有分布性、自治性、并行性、全局性，因此属于分布式系统的范畴，只不过其目的不在于给用户使用，而是为了加强学生对计算机网络技术的理解和对分布式系统的认识，了解分布式系统开发涉及的问题和技术，培养学生以工程化思维开发分布式系统的能力。这些都是通往开发自由境界的一个起点。

万丈高楼也需要一砖一瓦地建设。希望本书能够成为培养学生工程化能力的一块砖、一片瓦。

本书具有以下特点：

(1) 在介绍计算机网络技术的基础上，开展基于Socket编程的计算机网络课程设计，内容涉及多种场景、多种应用。

(2) 引入软件工程的思想和工具。

(3) 对每一个实验进行开题、立意、破题的引导，包括： 介绍相关技术内容，分析相关技术的功能需求，建立实验的体系结构，给出主要功能的流程图，等等。

(4) 介绍了一些当前流行的新技术，如云计算、物联网等，并设计了相关的实验。

本书希望达到以下目标： 新工科，新思维；面对挑战，加强训练；工程能力在手，天下任我走。

本书的出版得到了清华大学出版社的大力支持，并得到了许多专家学者的指导，编者在此致以衷心感谢。

限于编者的能力，加之时间仓促，本书中难免存在不妥之处，恳请读者指正。

编者2023年1月于南京航空航天大学