Rok akademicki: 2013/2014 Kod: JIS s Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Sieci komputerowe Rok akademicki: 2013/2014 Kod: JIS s Punkty ECTS: 5 Wydział: Fizyki i Informatyki Stosowanej Kierunek: Informatyka Stosowana Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 3 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr inż. Gronek Piotr (gronek@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Malinowski Janusz (malinowski@fis.agh.edu.pl) dr inż. Gronek Piotr (gronek@agh.edu.pl) dr inż. Wawszczak Roman (wawszczak@fis.agh.edu.pl) mgr inż. Dwużnik Michał (michal.dwuznik@fis.agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Student zna i rozumie działanie warstwowej budowy modułów funkcjonalnych realizujących usługi transmisji danych w sieciach komputerowych. IS1A_W10, IS1A_W04, IS1A_W13, IS1A_W08 Egzamin, Kolokwium, Udział w dyskusji, Wykonanie ćwiczeń M_W002 Student zna i rozumie podstawowe* pojęcia opisujące działanie usług sieciowych z rodziny TCP/IP. * - pod pojęciem "podstawowe" należy rozumieć wszystkie pojęcia omawiane w ramach wykładu IS1A_W10, IS1A_W04, IS1A_W18 Egzamin, Kolokwium, Udział w dyskusji, Wykonanie ćwiczeń M_W003 Student dysponuje aktualną wiedzą na temat działania wybranych protokołów koordynujących dynamiczną organizację elementów składowych sieci Internet. IS1A_W10, IS1A_W04, IS1A_W18, IS1A_W19, IS1A_W13 Egzamin, Kolokwium, Udział w dyskusji, Wykonanie ćwiczeń Umiejętności 1 / 7

2 M_U001 Student potrafi stworzyć prostą konfigurację urządzeń implementujących usługi sieciowe warstwy drugiej i trzeciej wg modelu odniesienia ISO OSI. IS1A_U07, IS1A_U16, IS1A_U01, IS1A_U05, IS1A_U13, IS1A_U12, IS1A_U02, IS1A_U19, IS1A_U09 M_U002 Student potrafi właściwie wykorzystać standardowe interfejsy komunikacyjne do zarządzania typowymi urządzeniami sieciowymi. IS1A_U07, IS1A_U16, IS1A_U05, IS1A_U12, IS1A_U18, IS1A_U19, IS1A_U09 Kompetencje społeczne M_K001 Student potrafi pracować w zespole koordynującym działanie usług sieci komputerowych rodziny TCP/IP oraz samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności, niezbędne do realizacji jego części zadania zespołowego. IS1A_K04, IS1A_K01, IS1A_K02 Udział w dyskusji, M_K002 Student potrafi przedstawić wykonany system sieciowy w sposób komunikatywny i potrafi określić warunki jego praktycznego wdrożenia. IS1A_K04, IS1A_K05, IS1A_K06 Udział w dyskusji, Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne Inne terenowe E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Student zna i rozumie działanie warstwowej budowy modułów funkcjonalnych realizujących usługi transmisji danych w sieciach komputerowych. Student zna i rozumie podstawowe* pojęcia opisujące działanie usług sieciowych z rodziny TCP/IP. * - pod pojęciem "podstawowe" należy rozumieć wszystkie pojęcia omawiane w ramach wykładu / 7

3 M_W003 Umiejętności M_U001 M_U002 Student dysponuje aktualną wiedzą na temat działania wybranych protokołów koordynujących dynamiczną organizację elementów składowych sieci Internet. Student potrafi stworzyć prostą konfigurację urządzeń implementujących usługi sieciowe warstwy drugiej i trzeciej wg modelu odniesienia ISO OSI. Student potrafi właściwie wykorzystać standardowe interfejsy komunikacyjne do zarządzania typowymi urządzeniami sieciowymi Kompetencje społeczne M_K001 M_K002 Student potrafi pracować w zespole koordynującym działanie usług sieci komputerowych rodziny TCP/IP oraz samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności, niezbędne do realizacji jego części zadania zespołowego. Student potrafi przedstawić wykonany system sieciowy w sposób komunikatywny i potrafi określić warunki jego praktycznego wdrożenia. Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Sieci komputerowe i Internet 1. Podstawy technologii sieciowych. (2 godz.) Zarys historii Internetu. Pojęcie sieci komputerowej. Warstwowe modele opisu sieci komputerowych. Identyfikacja węzłów sieci komputerowej. Sterowanie przepływem i korekcja błędów transmisji. 2. Wprowadzenie do sieci LAN. Sieć Ethernet. (2 godz.) Rodzaje sieci lokalnych LAN. Przegląd metod dostępu do medium fizycznego. Topologie sieci LAN. Sieć Ethernet rys historyczny i charakterystyka. Metoda dostępu CSMA/CD. Formaty komunikatów (ramek) sieci IEEE 802.3/Ethernet. 3. Wielosegmentowe konfiguracje Ethernet, przełączanie w sieciach LAN. (2 godz.) Rodzaje interfejsów fizycznych w sieciach Ethernet / IEEE Konfiguracje wielosegmentowe. Działanie mostu w warstwie łącza danych. Mechanizm drzewa rozpinającego (spanning tree). Przełączanie w sieci LAN. Sieci wirtualne w warstwie łącza danych VLAN. 4. Rodzina protokołów TCP/IP. Podstawy trasowania w sieci Internet. (4 godz.) Klasyfikacja funkcji elementów sieci. Rodzaje algorytmów trasowania. Standaryzacja sieci Internet. Właściwości protokołu Internet Protocol v4 (IP v4). Budowa datagramu 3 / 7

4 IP. Adresowanie węzłów w sieciach IP. Fragmentacja datagramów IP. Właściwości i działanie protokołu ICMP. Zastosowanie protokołu ARP i DHCP. Właściwości protokołów warstwy transportu. Zastosowania protokołu UDP. 5. Działanie protokołu TCP. Obsługa przeciążeń TCP. (3 godz.) Właściwości protokołu TCP. Zasada ruchomego okna. Sterowanie przepływem w protokole TCP. Budowa segmentu TCP. Diagram stanów TCP. Zestawianie i rozwiązywanie sesji TCP. Mechanizmy kontroli przeciążeń dostępne w protokole TCP. 6. Transmisje multicastowe w sieciach IP. (1 godz.) Alokacja adresów multicast. Odwzorowanie adresów multicast warstwy trzeciej i drugiej. Działanie protkołu IGMP. IGMP snooping. 7. Protokoły trasowania dynamicznego. Trasowanie multicastowe. (3 godz.) Algorytmy trasowania dynamicznego. Trasowanie wg wektora odległości. Trasowanie wg stanu łącza. Protokoły trasowania wewnątrzdomenowego. Protokół RIP. Protokół OSPF. Protokoły trasowania międzydomenowego. Działanie protokołu BGP. Protokoły trasowania multicastowego. Działanie protokołu PIM. 8. Rozwój technologii sieci Ethernet. Sieci bezprzewodowe IEEE (2 godz.) Właściwości technologii Fast Ethernet. Rodzaje interfejsów fizycznych Fast Ethernet 100Base-TX, -FX, -T4. Agregacja łącz. Autonegocjacja. Kodowanie danych warstwy fizycznej 4B/5B. Właściwości technologii Gigabit Ethernet. Kodowanie sygnałów warstwy fizycznej 8B/10B. Specyfikacja IEEE 802.3ab (1000Base-T). Właściwości technologii 10-Gigabit Ethernet. Przegląd sieci bezprzewodowych IEEE Metoda dostępu do medium CSMA/CA. 9. Wybrane protokoły aplikacyjne TCP/IP. (2 godz.) Model usług sieciowych klient-serwer. System nazw domenowych DNS. Mapowanie nazw domenowych. Rekursywny i iteracyjny schemat realizacji zapytań DNS. Rekordy zasobów DNS. Struktura komunikatów DNS. Znaki narodowe w etykietach DNS. Protokół transferu poczty elektronicznej SMTP. Elementy sesji protokołu SMTP. Rozszerzenia MIME. 10. Przegląd technologii sieci rozległych (WAN). Sieci MPLS. (3 godz.) Definicja sieci rozległych. Protokół PPP. Technologia Frame Relay. Sieci ATM. Podstawy technologii MPLS. Ścieżki przełączania etykiet LSP. Protokoły dystrybucji etykiet LDP i RSVP-TE. Mechanizmy ochrony ścieżek LSP. Usługi wirtualnych sieci prywatnych na bazie infrastruktury MPLS. BGP-MPLS L3 VPN. MPLS L2 VPN VPLS. Transmisje multicast w MPLS. Technologie sieci optycznych SONET/SDH/OTN. Nowe trendy technologii Ethernet 100-Gigabit, Provider Backbone Bridges, Shortest Path Forwarding. 11. Transmisje multimedialne w sieciach IP. (2 godz.) Przesyłanie strumieniowe danych multimedialnych. Protokoły transmisji danych czasu rzeczywistego- RTP, RTCP, RTSP. Protokół SIP. Optymalizacja usług IP typu best effort. Mechanizmy zapewniania jakości usług (Quality of Service) w sieci IP DiffServ, IntServ. Optymalizacja dystrybucji zasobów i sieci nakładkowe (CDN). 12. Problemy bezpieczeństwa w sieciach TCP/IP. (2 godz.) Przegląd zagadnień problematyki bezpieczeństwa transmisji w sieci TCP/IP. Algorytmy szyfrowania danych cyfrowych. Podpisy i certyfikaty cyfrowe. Tunele i sieci wirtualne sieci prywatne VPN. IP Secure Architecture (IPSec). Secure Socket Layer (SSL). Szyfrowanie poczty elektronicznej. Zapory filtrujące ruch sieciowy (firewall). Systemy translacji adresów (NAT). 13. Przyszłość Internetu protokół IPv6. (2 godz.) Główne cechy protokołu IPv6. Budowa pakietu IPv6. Adresacja węzłów w sieci IPv6. Zastosowania protokołu ICMPv6. Automatyczne wykrywanie sąsiadów. Stanowa i bezstanowa konfiguracja interfejsów sieci IPv6. Modyfikacje protokołów trasowania dynamicznego (RIPng, OSPFv3, MP-BGP4), mechanizmy koegzystencji i migracji 4 / 7

5 między siecią IPv4 i IPv6 podwójny stos. Tunele IPv6 w IPv4.DS-lite, 6PE. NAT64/DNS64. Ćwiczenia laboratoryjne PRACOWNIA SIECI KOMPUTEROWYCH 1. Konfiguracja okablowania sieci lokalnej student potrafi połączyć podstawowe urządzenia sieciowe (koncentrator, przełącznik) za pomocą typowego okablowania typu koncentrycznego, wielożyłowego (skrętka), światłowodowego, student potrafi zweryfikować poprawność działania okablowania sieciowego za pomocą prostych urządzeń testujących. 2. Przełączanie w warstwie łącza danych student potrafi skonfigurować interfejs Ethernet w systemie Linux, student potrafi zrealizować przesyłanie komunikatów warstwy łącza danych (ramek) między systemami komputerowymi, także z użyciem modułu przełącznika sprzętowego, student potrafi monitorować przesyłane komunikaty sieciowe za pomocą dedykowanego oprogramowania, student potrafi skonstruować most działający ma platformie systemu Unix. 3. Wirtualne sieci LAN (VLAN) student potrafi skonfigurować interfejs sieci VLAN typu 802.3Q w systemie Linux, student potrafi skonfigurować i uruchomić obsługę sieci VLAN w systemie Cisco IOS, student potrafi zbudować most łączący segmenty różnych sieci VLAN na platformie Linux, student potrafi skonfigurować połączenia trunkingowe między przełącznikami sieci VLAN typu 802.3Q, student potrafi monitorować przesyłane komunikaty sieci VLAN za pomocą dedykowanego oprogramowania. 4. Trasowanie statyczne student potrafi skonfigurować interfejsy sieci IPv4 w systemie Linux, student potrafi skonfigurować tabelę trasowania statycznego IPv4 w systemie Linux, student potrafi skonfigurować interfejsy sieci IPv4 w systemie Cisco IOS. student potrafi skonfigurować tabelę trasowania statycznego IPv4 w systemie Cisco IOS, student potrafi zbudować wielosegmentową sieć przesyłania datagramów IP, student potrafi monitorować i diagnozować problemy przesyłania datagramów w sieci IP za pomocą dedykowanego oprogramowania, student potrafi budować sieci wielosegmentowe z wykorzystaniem adresacji podsieci i agregacji CIDR. 5. Konfiguracja zapory Firewall i NAT student potrafi uruchomić proste standardowe usługi sieciowe w systemie Linux, student potrafi skonfigurować mechanizmy filtrowania pakietów protokołów ICMP,UDP, TCP za pomocą oprogramowania iptables na platformie Linux, student potrafi skonstruować proste reguły filtrowania pakietów w systemie Cisco IOS, student potrafi skonstruować bramę translacji adresów NAT w systemie Linux. 6. Trasowanie dynamiczne 5 / 7

6 student potrafi skonfigurować działanie protokołów trasowania dynamicznego za pomocą narzędzi pakietu quagga w systemie Linux, student potrafi student potrafi skonfigurować działanie protokołów trasowania dynamicznego w systemie Cisco IOS, student potrafi zbudować wielosegmentowy system trasowania z protokołem RIP v2. student potrafi zbudować prostą konfigurację systemu autonomicznego składającego się z kilku obszarów zarządzanych protokołem OSPF v2, student potrafi uruchomić prostą konfigurację systemu trasowania międzyobszarowego z wykorzystaniem protokołu BGP v4. 7. System nazw domenowych DNS student potrafi skonfigurować elementy oprogramowania serwera nazw domenowych DNS BIND v9 w systemie Linux, student potrafi zaprojektować strefę zarządzania domeną w systemie DNS i przygotować bazę podstawowych rekordów DNS, student potrafi zaprojektować delegację zarządu poddomeny w systemie DNS, student potrafi skonfigurować i uruchomić współdziałanie serwerów DNS typu primary i secondary oraz zrealizować transfer bazy rekordów strefy DNS (zone transfer). 8. zarządzanie urządzeniami sieciowymi protokół SNMP student potrafi skonfigurować i uruchomić proces agenta SNMP v2 w systemie Linux, student potrafi uruchomić podstawową funkcjonalność agenta SNMP w systemie Cisco IOS, student potrafi przeprowadzić przegląd dostępnych rekordów bazy MIB agenta SNMP za pomocą oprogramowania klienckiego działającego z wiersza poleń systemu Linux, student potrafi skonstruować prosty system monitorowania urządzań sieciowych za pomocą wybranego oprogramowania stacji zarządzania siecią. Sposób obliczania oceny końcowej W ramach laboratorium komputerowego studenci wykonują szereg ćwiczeń, za które mogą zdobyć określoną liczbę punktów, zgodnie z kryteriami zamieszczonymi na stronie internetowej przedmiotu oraz przedstawionymi na pierwszych zajęciach. Punkty są przeliczane na ocenę. Przygotowanie merytoryczne do zajęć jest ponadto weryfikowane sprawdzianami pisemnymi. Na podstawie ocen cząstkowych ustalana jest ocena zaliczeniowa laboratorium. Egzamin zakłada udzielenie odpowiedzi na zadaną liczbę pytań, wybranych przez egzaminatora z zawczasu uzgodnionej i udostępnionej na stronie internetowej przedmiotu, listy. Ocena końcowa z modułu obliczana jest jako średnia ważona z oceny zaliczeniowej zajęć (z wagą 40%) i oceny z egzaminu (z wagą 60%). Wymagania wstępne i dodatkowe Znajomość podstaw arytmetyki binarnej i szesnastkowej. Podstawowa umiejętność posługiwania się komendami powłoki Bourne shell (bash). Zalecana literatura i pomoce naukowe Adolfo Rodriguez, John Gatrell, John Karas, Roland Peschke, TCP/IP Tutorial and Technical Overview, IBM Redbooks 2006 [ ] James F. Kurose, Keith W. Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach, 4/E, Addison-Wesley 2008 Andrew S. Tanenbaum, Sieci komputerowe, Helion 2004 W. Richard Stevens i in., Biblia TCP/IP. Tom I, II, III, RM 1998 (2003) J. Scott Haugdahl, Diagnozowanie i utrzymanie sieci. Księga eksperta, Helion / 7

7 Olivier Bonaventure, Computer Networking: Principles, Protocols and Practice, UCL 2010 [ ] Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Nie usprawiedliwiona nieobecność na więcej niż 60 % wykładów oznacza konieczność odpowiedzi na dodatkowe pytanie w trakcie egzaminu. Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach Przygotowanie do zajęć Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 35 godz 30 godz 30 godz 30 godz 2 godz 127 godz 5 ECTS 7 / 7