Δίκτυα Επικοινωνιών Ι
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 των εφαρμογών, της μεταφοράς, του δικτύου και της ζεύξης.
Λιγότερα
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 των εφαρμογών, της μεταφοράς, του δικτύου και της ζεύξης.
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 των εφαρμογών, της μεταφοράς, του δικτύου και της ζεύξης.
Περίγραμμα
Περιεχόμενο μαθήματος
Βασικές έννοιες και σχεδιαστικές αρχές των δικτύων επικοινωνιών. Δομή του Διαδικτύου, ιστορία του Διαδικτύου. Επίπεδο εφαρμογής (HTTP, FTP, e-mail, DNS, P2P). 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 εφαρμογής, 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. 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.
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.
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
Αναλυτικό βιογραφικό: http://cnl.di.uoa.gr/merakos/
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.)
Ομάδα στόχος
Οι φοιτητές/απόφοιτοι τμημάτων Πληροφορικής, Τηλεπικοινωνιών, Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, Μηχανικών ΗΥ, Μηχανικών Δικτύων.
Ενδιαφερόμενοι για τις θεματικές περιοχές Δικτύων Επικοινωνιών, Δικτύων Υπολογιστών, Τεχνολογιών Διαδικτύου, Εφαρμογών Διαδικτύου, Πολυμέσων, Ασφάλειας Δικτύων, Συστημάτων Αναμονής.
Βασικές έννοιες και σχεδιαστικές αρχές των δικτύων επικοινωνιών. Δομή του Διαδικτύου, ιστορία του Διαδικτύου. Επίπεδο εφαρμογής (HTTP, FTP, e-mail, DNS, P2P). 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 εφαρμογής, 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. 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.
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.
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
Αναλυτικό βιογραφικό: http://cnl.di.uoa.gr/merakos/
J. Kurose and Κ. Ross: Computer Networking, Pearson/Addison-Wesley. (Μετάφραση στα Ελληνικά: "Δικτύωση Υπολογιστών", J. Kurose και K. Ross, Eκδόσεις: Μ. Γκιούρδας.)
Οι φοιτητές/απόφοιτοι τμημάτων Πληροφορικής, Τηλεπικοινωνιών, Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, Μηχανικών ΗΥ, Μηχανικών Δικτύων.
Ενδιαφερόμενοι για τις θεματικές περιοχές Δικτύων Επικοινωνιών, Δικτύων Υπολογιστών, Τεχνολογιών Διαδικτύου, Εφαρμογών Διαδικτύου, Πολυμέσων, Ασφάλειας Δικτύων, Συστημάτων Αναμονής.
Στόχος κεφαλαίου
- Να δούμε το δάσος («αίσθηση» και ορολογία) στην περιοχή "Δίκτυα Επικοινωνιών".
Μεθοδολογία
- Θα χρησιμοποιηθεί το Διαδικτύο (Internet) ως παραδείγμα.
Σύνοψη κεφαλαίου
- τι είναι το Διαδίκτυο;
- τι είναι ένα πρωτόκολλο;
- η περιφέρεια του δικτύου: τερματικά, δίκτυο πρόσβασης, φυσικά μέσα
- ο πυρήνας του δικτύου: μεταγωγή πακέτου/κυκλώματος (packet/circuit switching), δομή Διαδικτύου
- απόδοση: απώλειες, καθυστέρηση, ρυθμαπόδοση (throughput)
- ασφάλεια
- επίπεδα (layers) πρωτοκόλλων, μοντέλα υπηρεσιών
- ιστορία του Διαδικτύου
Στόχοι κεφαλαίου
- Εννοιολογικά, σχεδιαστικά θέματα πρωτοκόλλων δικτυακών εφαρμογών
- Μοντέλα υπηρεσιών επιπέδου μεταφοράς
- Μοντέλο πελάτη εξυπηρετητή (client-server)
- Μοντέλο ομότιμων (peer-to-peer)
-
Μαθαίνουμε για τα πρωτόκολλα εξετάζοντας δημοφιλή πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής
- HTTP
- SMTP / POP3 / IMAP
- DNS
-
Σύνοψη κεφαλαίου
- Αρχιτεκτονικές εφαρμογής
- Πελάτης-εξυπηρέτης
- P2P
- Απαιτήσεις υπηρεσίας μιας εφαρμογής:
- αξιοπιστία, εύρος ζώνης, καθυστέρηση
- Μοντέλο υπηρεσίας μεταφοράς Διαδικτύου
- συνδεσιστρεφής (connection-oriented), αξιόπιστη: TCP
- μη αξιόπιστη, δεδομενογράμματα (datagrams): UDP
- συγκεκριμένα πρωτόκολλα:
- HTTP
- SMTP, POP, IMAP
- DNS
- P2P: BitTorrent, DHT
Στόχοι κεφαλαίου
- Κατανόηση των αρχών πίσω από τις υπηρεσίες του επιπέδου μεταφοράς:
- Πολύπλεξη/αποπολύ πλεξη(multiplexing/demultiplexing)
- Αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων
- Έλεγχος ροής (flow control)
- Έλεγχος συμφόρησης (congestion control)
- Να μάθουμε για τα πρωτόκολλα επιπέδου μεταφοράς του Διαδικτύου:
- UDP: ασυνδεσμική μεταφορά
- TCP: συνδεσμική μεταφορά
- Έλεγχος συμφόρησης τουTCP
Σύνοψη κεφαλαίου
- Υπηρεσίες του επιπέδου μεταφοράς:
- Πολύπλεξη, αποπολύπλεξη
- Αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων
- Έλεγχος ροής
- Έλεγχος συμφόρησης
- Πραγμάτωση και υλοποίηση στο Διαδίκτυο
- UDP
- TCP
Στόχοι κεφαλαίου
- Κατανόηση των βασικών αρχών πίσω από τις υπηρεσίες του επιπέδου δικτύου:
- Μοντέλα υπηρεσιών του επιπέδου δικτύου
- Προώθηση vs δρομολόγηση (forwarding vs routing)
- Πως δουλεύει ένας δρομολογητής (router)
- Δρομολόγηση (επιλογή διαδρομής)
- (Ευρυ)εκπομπή, πολυεκπομπή (Broadcast, multicast)
- πραγμάτωση, υλοποίηση στο Διαδίκτυο
Σύνοψη κεφαλαίου
- Δίκτυα εικονικού κυκλώματος και δεδομενογράμματος
- Τι βρίσκεται μέσα σ’ ένα δρομολογητή
- IP: Πρωτόκολλο Διαδικτύου (Internet Protocol)
- Μορφή δεδομενογράματος
- Διευθυνσιοδότηση IPv4
- ICMP
- IPv6
- Αλγόριθμοι δρομολόγησης
- Κατάστασης ζεύξης (Link State)
- Διανύσματος απόστασης (Distance Vector)
- Ιεραρχική δρομολόγηση
- Δρομολόγηση στο Διαδίκτυο
- RIP
- OSPF
- BGP
Στόχοι κεφαλαίου
- Κατανόηση των αρχών που διέπουν τις υπηρεσίες του επιπέδου ζεύξης:
- Ανίχνευση, διόρθωση σφαλμάτων
- Κοινή χρήση ενός καναλιού (ευρυ-)εκπομπής: πολλαπλή πρόσβαση
- Διευθυνσιοδότηση επιπέδου ζεύξης
- Δίκτυα τοπικής περιοχής: Ethernet, VLANs
- Γνωριμία με τις τεχνολογίες επιπέδου ζεύξης
Σύνοψη κεφαλαίου
- Αρχές που διέπουν τις υπηρεσίες του επιπέδου ζεύξης δεδομένων:
- Ανίχνευση, διόρθωση σφαλμάτων
- Κοινή χρήση ενός καναλιού ευρυεκπομπής: πολλαπλή πρόσβαση
- Διευθυνσιοδότηση επιπέδου ζεύξης
- Πραγμάτωση και υλοποίηση των διάφορων τεχνολογιών επιπέδου ζεύξης
- Ethernet
- LANS μεταγωγής, VLANs
- Εικονικοποιημένα δίκτυα ως επίπεδο ζεύξης: MPLS
- Σύνθεση: μια ημέρα στη ζωή μιας αίτησης web
Το ταξίδι προς τα κάτω της στοίβας πρωτοκόλλων ολοκληρώθηκε (εκτός του φυσικού επιπέδου)
Πετύχαμε καλή κατανόηση των αρχών δικτύωσης, θέλουμε λίγη ….εξάσκηση
… θα μπορούσαμε να σταματήσουμε εδώ… αλλά υπάρχουν πολλά ενδιαφέροντα θέματα που δεν έχουμε καλύψει ακόμη!
- ασύρματα δίκτυα
- ασφάλεια
- πολυμέσα
- διαχείριση δικτύου
...η συνέχεια στα ΔΙΚΤΥΑ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΙΙ !
Είναι διαθέσιμο και ως ανοικτό μάθημα.
Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα
Αρ. Επισκέψεων : 0
Αρ. Προβολών : 0
