Přednáška na MFF UK Počítačové sítě, verze 4.0
Toto je verze 4.0. mé přednášky "Počítačové sítě", připravená pro výuku od školního roku 2014/2015. Zahrnuje jak předmět NSWI090 (Počítačové sítě I), vyučovaný v zimním semestru, tak i předmět NSWI021 (Počítačové sítě II), vyučovaný v letním semestru
Tuto přednášku, s možností on-line čtení, najdete i na serverech
Slideshare a Scribd.

Část I. (zimní semestr, Počítačové sítě I, NSWI090)

1. Základní pojmy a paradigmata světa počítačových sítí
Přenos, kanál, okruh, uzel, síť, služby a technologie, proudový a blokový přenos, rámce, buňky, pakety, segmenty, zprávy, přepojování okruhů a paketů, store&forward, spolehlivý a nespolehlivý přenosy, spojovaný a nespojovaný přenos, princip best effort, QoS, telekomunikační a síťové paradigma, liberalizace a regulace
2. Taxonomie počítačových sítí
O dělení počítačových sítí, distribuční sítě a sítě s přepojováním, sítě s přepojováním okruhů a přepojováním paketů, telekomunikační a datové sítě, páteřní a přístupové sítě, poslední a první míle, překlenutí poslední míle a posledního metru, metalické a optické přístupové sítě, privátní a veřejné datové sítě, virtuální privátní sítě, počítačové sítě, sítě WAN, MAN, LAN, PAN, NAN A CAN, intranet a extranet, Internet a internet, sítě serverového typu a sítě P2P
3. Vrstvy a vrstvové architektury
Vrstvové modely, vertikální a horizontální komunikace mezi vrstvami, protokoly, PDU, síťová architektura a síťový model, geneze a filosofie RM ISO/OSI, fyzická vrstva, linková vrstva, síťová vrstva, transportní vrstva, relační vrstva, prezentační vrstva, aplikační vrstva, srovnání RM ISO/OSI a TCP/IP, filosofie TCP/IP, vrstvy v TCP/IP
4. Základy datových komunikací - I
Reálné vlastnosti přenosových cest, útlum a zkreslení, analogový a digitální přenos, modulovaný a nemodulovaný přenos, synchronizace, blokové kódování, asynchronní, arytmický a synchronní přenos, modulovaný přenos, modemy a kodeky, modulační rychlost, vícestavová a kombinovaná modulace, přenosová rychlost a přenosový výkon, šířka přenosového pásma, Shannonův teorém, Nyquistův teorém, digitalizace analogového přenosu
5. Základy datových komunikací - II
Zpoždění signálu a zpoždění přenosu, latence, doba obrátky, jitter, izochronní přenos a bitstream, multiplex a demultiplex, frekvenční a časový multiplex, frekvenční a časový duplex, statistický multiplex, přenosová média, kroucená dvoulinka, koaxiální kabel, optická vlákna a optické přenosy, vlnový multiplex, rádiové přenosy, techniky rozprostření do spektra, FDM a OFDM, DSSS, kódový multiplex, UWB
6. Techniky přenosu dat
Framing, bit a byte stuffing, character stuffing, znakově, bitově a bytově orientované protokoly, zajištění spolehlivosti, detekce chyb, parita, kontrolní součet, CRC, jednotlivé a kontinuální potvrzování, selektivní opakování, metoda posuvného okénka, řízení toku a předcházení zahlcení
7. Přístupové metody
Podstata řízení přístupu, řízení přístupu vs. multiplexování, výlučný a nevýlučný přístup, FDMA, CDMA a TDMA, deterministické a nedeterministické přístupové metody, centralizované a distribuované přístupové metody, metody Aloha a Slotted Aloha, příposlech nosné, persistence, metoda CSMA/CD, kolize a kolizní domény, přístupové metody v Ethernetu a Wi-Fi, problém skryté a předsunuté stanice, metoda Token Passing
8. Síťová vrstva a směrování
Hlavní úkoly síťové vrstvy, spojované a nespojované fungování, spolehlivé a nespolehlivé, virtuální okruhy vs. datagramy, adaptivní a neadaptivní algoritmy směrování, statické a dynamické směrování, centralizované a izolované směrování, směrovací a forwardovací tabulky, distance-vector a link-state routing, protokoly RIP a OSPF, směrovací domény a hierarchické směrování, vývoj směrování v rámci Internetu, autonomní systémy v Internetu, směrování na základě dostupnosti, směrovací politicky a peering, směrování na linkové (L2) vrstvě
9. Transportní vrstva
Hlavní úkoly transportní vrstvy, porty a adresování, identifikace aplikačních spojení, konvence o dobře známých portech, registrované porty, porty vs. sockety, fragmentace a defragmentace, zajištění spolehlivosti v TCP, řízení toku a předcházení zahlcení, požadavky aplikací na QoS, řešení QoS v TCP/IP, client buffering, protokol RTP
10. Výpočetní model
Vývoj výpočetního modelu: dávkové zpracování, model host/terminál, desktop PC, model file server / pracovní stanice, model klient/server, PC a NC, tenký klient, network-centric computing, webové aplikace, bohaté internetové aplikace (RIA), streaming aplikací, server-based computing
11. Cloud Computing
Vymezení cloud computingu, hostingové služby, hostingová centra, web hosting, server hosting a housing, aplikační hosting, software jako služba, ASP a SaaS, virtualizace HW a IaaS, utility computing, virtualizace platforem a PaaS, virtualizace desktopů, VDI a DaaS, privátní a veřejný cloud, cloud-based vs. on-premises, cloud computing vs. outsourcing, sdílené služby, rizika cloud computingu

Otázky ke zkoušce ze zimního semestru (předmětu NSWI090 / Počítačové sítě I) [XLSX]

část II. (letní semestr, Počítačové sítě II, NSWI021)

1. Internetworking I.
Podstata internetworkingu, důvody pro internetworking, obecná podstata a terminologie internetworkingu, propojování na úrovni fyzické vrstvy - opakovače, opakovače v Ethernetu, propojování na linkové vrstvě, mosty, viditelnost propojovacích uzlů, možné způsoby získávání informací o topologii sítě, samoučící se mosty, source routing, směrovače a brány
2. Internetworking II.
Sdílená a vyhrazená kapacita, mosty a přepínače, segmentace sítí LAN, pravidlo 80:20, sítě VLAN a princip jejich implementace, distribuované směrování, layer 3/4/7 switching, propojování segmentů s různými technologiemi přenosu, metoda překladu a zapouzdření, nesměrovatelné protokoly, broutery, IP tunely
3. Ethernet
Historie Ethernetu, DIX Ethernet vs. IEEE 802.3, filosofie Ethernetu, metoda CSMA/CD, verze 10Base5 a 10Base2, další vývoj Ethernetu, vliv kroucené dvoulinky, 10BaseT, pouzití optických vláken v Ethernetu, ethernetové adresy, druhy ethernetových rámců
4. Ethernet II.
Vývoj Ethernetu směrem ke stomegabitovým verzím, varianta "beze změn" a "se změnami", Fast Ethernet vs. 100 VG-Any LAN, 100BaseT, vrstvy PHY a MII, druhy opakovačů v 100BaseT, omezení dosahu v 100BaseT, migrace z 10-megabitového na 100 megabitový Ethernet, plně duplexní Ethernet, řízení toku v Ethernetu, gigabitový a desetigigabitový Ethernet, Power over Ethernet.
5. Sítě WLAN
Sítě WLAN, HiperLAN, RLAN a HomeRF, licenční a bezlicenční principo využití spektra, individuální a všeobecné oprávnění, druhy antén, vysílací a vyzářený výkon, techniky FHSS, DSSS, OFDM, PBCC, techniky, MIMO, organizace WECA a Wi-Fi Alliance, rámce PLCP, standardy 802.11 Prime, 802.11a, 802.11b, 802.11h, 802.11g, G Protection, standardy 802.11n, 802.11ac, 802.11ad, WiGig, 802.11af, White-Fi, Super Wi-Fi, generace Wi-Fi
6. Sítě WLAN II
architektura 802.11, buňka BSS (Basic Services Set), stanice (STA), přístupové body (AP), režim infrastruktury, síť ESS (Extended Services Set), identifikátory SSID, ESSID, BSSID, distribuční systém (DS), funkce Association, Deassociation, Reassociation, Authentication, Delivery, Privacy, Integration, MAC rámce 802.11, režim ad-hoc, bezdrátový distribuční systém (WDS), rámce Probe a Beacon, zabezpečení sítí: WEP, Open System Authentication, Shared Key Authentication, standard 802.11i, WPA Personal, WPA Enterprise, WPA, Wi-Fi Protected Access, WPA2, 802.1x, EAP, Extensible Authentication Protocol, EAPOL, server RADIUS, EAP-TLS, PEAP, PAP, CHAP, MS-CHAP-V2, GTC, přihlašování k síti Eduroam
7. Telekomunikační přenosové technologie
X.25, její architektura a historie, Frame Relay, CIR a EIR, filosofie ATM, velikost buněk, vlastnosti a přednosti ATM, okruhy a cesty v ATM, rozhraní ATM, formát buňky, PVC a SVC, přepínání místo směrování, label switching, MPLS
8. POTS, ISDN a xDSL
Vývoj telefonní sítě, možnosti přenosu dat skrze analogovou a digitální telefonní síť, vznik sítí ISDN a jejich vlastnosti, kanály B a D, přípojky BRI a PRI, potenciál místních smyček, hovorové a nadhovorové pásmo, princip nasazení xDSL technologií. "nahé" a "oblečené" xDSL
9. xDSL, FTTx a PON
Rodina technologií xDSL: ADSL, ADSL2, ADSL2+, VDSL, VDLS2, vliv délky místních smyček, vysunuté DSLAMy, vectoring, G.fast, varianty FTTx: FTTH, FTTB, FTTC/FTTCab, topologie sítí FTTx: P2P a P2MP, problematika rozbočení, optické sítě PON a AON, EPON a GPON
10. Mobilní komunikace
Využití frekvencí v mobilních sítích, buňkový princip, FDD a TDD, generace mobilních sítí, standard GSM, architektura GSM sítí, CSD a HSCSD, paketové přenosy v mobilních sítích: GPRS a EDGE, 3G a UMTS, 3GPP, architektura sítí 3G/UMTS, HSDPA, HSUPA, HSPA, Dual Carrier, přístupové sítě GERAN a UTRAN, technologie LTE, přístupová síť e-UTRAN, rychlosti LTE, LTE Carrier Aggregation, LTE Advanced, LTE vs. 4G
11. Broadband a síťová neutralita
vymezení a definice broadbandu, různé druhy rychlostí (garantovaná, minimální, očekávaná, maximální, marketingová, nominální, efektivní), vliv agregace, problematika FUP (Fair Use/User/Usage Policy), vývoj FUP, problematika síťové neutrality, zero rating, řízení datového provozu, Nařízení EU k síťové neutralitě

Otázky ke zkoušce z letního semestru (předmětu NSWI021 / Počítačové sítě II) [XLSX]
Starší verze přednášky: