Δίκτυα Επικοινωνιών
Λάζαρος Μεράκος
Εισαγωγή στις βασικές αρχές σχεδιασμού και στις τεχνολογίες των δικτύων επικοινωνιών. Μέσω του παραδείγματος του Διαδικτύου (Internet) εξετάζονται οι βασικές λειτουργίες των δικτύων μεταγωγής πακέτων και τα πρωτόκολλα που τις υλοποιούν στα επίπεδα μεταφοράς, δικτύου και ζεύξης.
Image link. Attribution: By The Opte Project,CC BY 2.5, via Wikimedia Commons.
ΛιγότεραΕισαγωγή στις βασικές αρχές σχεδιασμού και στις τεχνολογίες των δικτύων επικοινωνιών. Μέσω του παραδείγματος του Διαδικτύου (Internet) εξετάζονται οι βασικές λειτουργίες των δικτύων μεταγωγής πακέτων και τα πρωτόκολλα που τις υλοποιούν στα επίπεδα μεταφοράς, δικτύου και ζεύξης.
Image link. Attribution: By The Opte Project,CC BY 2.5, via Wikimedia Commons.
Εισαγωγή στις βασικές αρχές σχεδιασμού και στις τεχνολογίες των δικτύων επικοινωνιών. Μέσω του παραδείγματος του Διαδικτύου (Internet) εξετάζονται οι βασικές λειτουργίες των δικτύων μεταγωγής πακέτων και τα πρωτόκολλα που τις υλοποιούν στα επίπεδα μεταφοράς, δικτύου και ζεύξης.
Image link. Attribution: By The Opte Project,CC BY 2.5, via Wikimedia Commons.
Περίγραμμα
![CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή](/template/default/img/cc/by-nc-sa.png)
Περιεχόμενο μαθήματος
- Βασικές έννοιες και σχεδιαστικές αρχές των δικτύων επικοινωνιών.
- Δομή του Διαδικτύου, ιστορία του Διαδικτύου.
- Ανάλυση της καθυστέρησης αναμονής σε δίκτυα μεταγωγής πακέτων (συστήματα αναμονής Μ/Μ/1 και παραλλαγές, Μ/G/1, συστήματα με προτεραιότητες, δίκτυα ουρών).
- Λειτουργίες του επιπέδου μεταφοράς (TCP, UDP, αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων στο TCP, έλεγχος ροής, έλεγχος συμφόρησης).
- Επίπεδο δικτύου (δρομολογητές, διευθυνσιοδότηση, το πρωτόκολλο IP, πρωτόκολλα δρομολόγησης).
- Επίπεδο ζεύξης (τεχνικές ανίχνευσης λαθών, πρωτόκολλα πολλαπλής πρόσβασης, τοπικά δίκτυα (Ethernet, VLANs), εικονικές ζεύξεις (MPLS)).
Μαθησιακοί στόχοι
Τα Δίκτυα Επικοινωνιών είναι ένα από τα πιo ενδιαφέροντα και σημαντικά τεχνολογικά πεδία των καιρών μας. Το Διαδίκτυο διασυνδέει δισεκατομμύρια υπολογιστών, παρέχοντας μια παγκόσμια επικοινωνιακή, υπολογιστική και αποθηκευτική υποδομή. Μια εντυπωσιακή αύξηση νέων εφαρμογών βρίσκεται προ των πυλών με την ολοκλήρωση του Διαδικτύου με τις τεχνολογίες των κινητών/ασύρματων επικοινωνιών. Πολλά έχουν αλλάξει στην ζωή μας με την ανάπτυξη των δικτύων από την εμβρυική τους κατάσταση την δεκαετία του '60 μέχρι τις μέρες μας. Αυτό όμως είναι μόνο η αρχή - μια νέα γενιά δημιουργικών μηχανικών και επιστημόνων πληροφορικής και επικοινωνιών θα οδηγήσει το μελλοντικό Διαδίκτυο σε σφαίρες που ίσως δεν τις έχουμε φανταστεί ακόμη. Το μάθημα αυτό φιλοδοξεί να δώσει μια καλή εισαγωγή στο υπόβαθρο που χρειάζεται κανείς για να ταξιδέψει και να εξερευνήσει την ενδιαφέρουσα αυτή γνωστική περιοχή.
Ο στόχος του μαθήματος είναι η κατανόηση των αρχών λειτουργίας και των σχεδιαστικών επιλογών των δικτύων επικοινωνιών, καθώς και η εκμάθηση των βασικών χαρακτηριστικών των επικρατέστερων δικτυακών τεχνολογιών. Το μάθημα, θέτοντας στο επίκεντρο το Διαδίκτυο, καλύπτει θέματα που άπτονται του σχεδιασμού, της υλοποίησης και της λειτουργίας των δικτύων επικοινωνιών δίνοντας έμφαση στις θεμελιώδεις έννοιες και τις βασικές αρχές. Στα πλαίσια του μαθήματος εξετάζεται η δομή του Διαδικτύου, οι λειτουργίες και τα κύρια πρωτόκολλα των επιπέδων μεταφοράς, δικτύου και ζεύξης δεδομένων, ενώ γίνεται λεπτομερής πραγμάτευση θεμάτων όπως οι τρόποι μεταγωγής, η αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων, ο έλεγχος ροής και ο έλεγχος συμφόρησης, η δρομολόγηση και ο έλεγχος πρόσβασης σε διαμοιραζόμενα μέσα. Επίσης εξετάζονται βασικά μοντέλα συστημάτων αναμονής για την ανάλυση της καθυστέρησης αναμονής σε δίκτυα μεταγωγής πακέτων. Η επιτυχής ολοκλήρωση του μαθήματος διασφαλίζει τις απαραίτητες γνώσεις για την μελέτη των σύγχρονων δικτυακών τεχνολογιών και την κατανόηση των ερευνητικών-εξελικτικών τάσεων στο χώρο των δικτύων επικοινωνιών.
Ομάδα στόχος
- Μεταπτυχιακοί φοιτητές/απόφοιτοι τμημάτων Πληροφορικής, Τηλεπικοινωνιών, Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, Μηχανικών ΗΥ, Μηχανικών Δικτύων
- Ενδιαφερόμενοι για τις θεματικές περιοχές Δικτύων Επικοινωνιών, Δικτύων Υπολογιστών, Τεχνολογιών Διαδικτύου, Εφαρμογών Διαδικτύου, Ανάλυσης Επίδοσης Δικτύων, Συστημάτων Αναμονής
Προαπαιτούμενα
Βασική θεωρία πιθανοτήτων.
Προτεινόμενα συγγράμματα
- J. Kurose and Κ. Ross: Computer Networking, Pearson/Addison-Wesley.
- Μετάφραση στα Ελληνικά: "Δικτύωση Υπολογιστών", J. Kurose και K. Ross, Eκδόσεις: Μ. Γκιούρδας.
Βιβλιογραφία
Βιβλία
- Δίκτυα Eπικοινωνιών, Jean Walrand, Έκδοση ΕΚΠΑ.
- Δίκτυα Υπολογιστών, A.Tanenbaum and D.Wetherall, Εκδόσεις Κλειδάριθμος.
- Δίκτυα Υπολογιστών, L.Peterson and B.Davie, Εκδόσεις Κλειδάριθμος.
- "Multiple Access Protocols: Performance and Analysis", R. Rom and M. Sidi, Springer-Verlag, NY.
- Data Communication Networks, D. Bertsekas & R. Gallager, Addison-Wesley.
- Queuing Systems, Volume 1, Theory. L. Kleinrock, Wiley Interscience
Ανοικτά Διαδικτυακά Mαθήματα
- Computer Networks, D. Wetherall, University of Washington.
- Data Communication Networks, Bertsekas & Modiano,MIT.
Χρήσιμα Άρθρα
- "Host-to-Host Congestion Control for TCP," A. Afanasyev et al, IEEE Communications Surveys and Tutorials, vol. 12, no. 3, pp.304-342.
- CISCO-How NAT works.
- "Interdomain routing links", T. Griffin.
Διδάσκοντες
Λάζαρος Μεράκος
- Βασικές έννοιες και σχεδιαστικές αρχές των δικτύων επικοινωνιών.
- Δομή του Διαδικτύου, ιστορία του Διαδικτύου.
- Ανάλυση της καθυστέρησης αναμονής σε δίκτυα μεταγωγής πακέτων (συστήματα αναμονής Μ/Μ/1 και παραλλαγές, Μ/G/1, συστήματα με προτεραιότητες, δίκτυα ουρών).
- Λειτουργίες του επιπέδου μεταφοράς (TCP, UDP, αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων στο TCP, έλεγχος ροής, έλεγχος συμφόρησης).
- Επίπεδο δικτύου (δρομολογητές, διευθυνσιοδότηση, το πρωτόκολλο IP, πρωτόκολλα δρομολόγησης).
- Επίπεδο ζεύξης (τεχνικές ανίχνευσης λαθών, πρωτόκολλα πολλαπλής πρόσβασης, τοπικά δίκτυα (Ethernet, VLANs), εικονικές ζεύξεις (MPLS)).
Τα Δίκτυα Επικοινωνιών είναι ένα από τα πιo ενδιαφέροντα και σημαντικά τεχνολογικά πεδία των καιρών μας. Το Διαδίκτυο διασυνδέει δισεκατομμύρια υπολογιστών, παρέχοντας μια παγκόσμια επικοινωνιακή, υπολογιστική και αποθηκευτική υποδομή. Μια εντυπωσιακή αύξηση νέων εφαρμογών βρίσκεται προ των πυλών με την ολοκλήρωση του Διαδικτύου με τις τεχνολογίες των κινητών/ασύρματων επικοινωνιών. Πολλά έχουν αλλάξει στην ζωή μας με την ανάπτυξη των δικτύων από την εμβρυική τους κατάσταση την δεκαετία του '60 μέχρι τις μέρες μας. Αυτό όμως είναι μόνο η αρχή - μια νέα γενιά δημιουργικών μηχανικών και επιστημόνων πληροφορικής και επικοινωνιών θα οδηγήσει το μελλοντικό Διαδίκτυο σε σφαίρες που ίσως δεν τις έχουμε φανταστεί ακόμη. Το μάθημα αυτό φιλοδοξεί να δώσει μια καλή εισαγωγή στο υπόβαθρο που χρειάζεται κανείς για να ταξιδέψει και να εξερευνήσει την ενδιαφέρουσα αυτή γνωστική περιοχή.
Ο στόχος του μαθήματος είναι η κατανόηση των αρχών λειτουργίας και των σχεδιαστικών επιλογών των δικτύων επικοινωνιών, καθώς και η εκμάθηση των βασικών χαρακτηριστικών των επικρατέστερων δικτυακών τεχνολογιών. Το μάθημα, θέτοντας στο επίκεντρο το Διαδίκτυο, καλύπτει θέματα που άπτονται του σχεδιασμού, της υλοποίησης και της λειτουργίας των δικτύων επικοινωνιών δίνοντας έμφαση στις θεμελιώδεις έννοιες και τις βασικές αρχές. Στα πλαίσια του μαθήματος εξετάζεται η δομή του Διαδικτύου, οι λειτουργίες και τα κύρια πρωτόκολλα των επιπέδων μεταφοράς, δικτύου και ζεύξης δεδομένων, ενώ γίνεται λεπτομερής πραγμάτευση θεμάτων όπως οι τρόποι μεταγωγής, η αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων, ο έλεγχος ροής και ο έλεγχος συμφόρησης, η δρομολόγηση και ο έλεγχος πρόσβασης σε διαμοιραζόμενα μέσα. Επίσης εξετάζονται βασικά μοντέλα συστημάτων αναμονής για την ανάλυση της καθυστέρησης αναμονής σε δίκτυα μεταγωγής πακέτων. Η επιτυχής ολοκλήρωση του μαθήματος διασφαλίζει τις απαραίτητες γνώσεις για την μελέτη των σύγχρονων δικτυακών τεχνολογιών και την κατανόηση των ερευνητικών-εξελικτικών τάσεων στο χώρο των δικτύων επικοινωνιών.
- Μεταπτυχιακοί φοιτητές/απόφοιτοι τμημάτων Πληροφορικής, Τηλεπικοινωνιών, Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, Μηχανικών ΗΥ, Μηχανικών Δικτύων
- Ενδιαφερόμενοι για τις θεματικές περιοχές Δικτύων Επικοινωνιών, Δικτύων Υπολογιστών, Τεχνολογιών Διαδικτύου, Εφαρμογών Διαδικτύου, Ανάλυσης Επίδοσης Δικτύων, Συστημάτων Αναμονής
Βασική θεωρία πιθανοτήτων.
- J. Kurose and Κ. Ross: Computer Networking, Pearson/Addison-Wesley.
- Μετάφραση στα Ελληνικά: "Δικτύωση Υπολογιστών", J. Kurose και K. Ross, Eκδόσεις: Μ. Γκιούρδας.
Βιβλία
- Δίκτυα Eπικοινωνιών, Jean Walrand, Έκδοση ΕΚΠΑ.
- Δίκτυα Υπολογιστών, A.Tanenbaum and D.Wetherall, Εκδόσεις Κλειδάριθμος.
- Δίκτυα Υπολογιστών, L.Peterson and B.Davie, Εκδόσεις Κλειδάριθμος.
- "Multiple Access Protocols: Performance and Analysis", R. Rom and M. Sidi, Springer-Verlag, NY.
- Data Communication Networks, D. Bertsekas & R. Gallager, Addison-Wesley.
- Queuing Systems, Volume 1, Theory. L. Kleinrock, Wiley Interscience
Ανοικτά Διαδικτυακά Mαθήματα
- Computer Networks, D. Wetherall, University of Washington.
- Data Communication Networks, Bertsekas & Modiano,MIT.
Χρήσιμα Άρθρα
- "Host-to-Host Congestion Control for TCP," A. Afanasyev et al, IEEE Communications Surveys and Tutorials, vol. 12, no. 3, pp.304-342.
- CISCO-How NAT works.
- "Interdomain routing links", T. Griffin.
Λάζαρος Μεράκος
- Τί είναι το Διαδίκτυο;
- Δίκτυα πρόσβασης και φυσικά μέσα.
- Ο πυρήνας του δικτύου.
- Μεταγωγή κυκλώματος και πακέτου, στατιστική πολυπλεξία.
- Διαδικτύωση.
- Μετρικές ποιότητας υπηρεσιών.
- Μοντέλο αναφοράς.
- Πρωτόκολλα και μοντέλα υπηρεσιών.
- Ασφάλεια δικτύων. Ιστορική αναδρομή.
- Συνιστώσες της καθυστέρησης σε δίκτυα μεταγωγής πακέτων.
- Μοντέλο συστήματος αναμονής για την ανάλυση της καθυστέρησης αναμονής.
- Ανάλυση και βασικά αποτελέσματα από την θεωρία ουρών:
- θεώρημα του Little,
- σύστημα M/M/1,
- συστήματα M/M/m, M/M/∞, και M/M/m/m,
- σύστημα M/G/1 και παραλλαγές του με προτεραιότητα εξυπηρέτησης.
- Δίκτυα ουρών αναμονής (γιατί είναι δύσκολο να αναλυθούν;)
Πολύπλεξη, αποπολύπλεξη.
- Ασυνδεσμική μεταφορά, UDP.
- Αρχές αξιόπιστης μεταφοράς δεδομένων.
- Συνδεσμική μεταφορά, TCP.
- Αρχές ελέγχου συμφόρησης, έλεγχος συμφόρησης TCP.
- Δίκτυα εικονικών κυκλωμάτων και δεδομενογραμμάτων.
- Δρομολογητές, το πρωτόκολλο IP, αλγόριθμοι δρομολόγησης, δρομολόγηση στο Διαδίκτυο (OSPF, RIP, BGP).
- Ανίχνευση σφαλμάτων.
- Πρωτόκολλα πολλαπλής πρόσβασης.
- Δίκτυα τοπικής περιοχής, ARP, Ethernet, μεταγωγείς, VLANs.
Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα
![Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα](/template/default/img/open_courses_logo_small.png)
Αρ. Επισκέψεων : 0
Αρ. Προβολών : 0