Přednáška na MFF UK Počítačové sítě, verze 3.0
Toto je nová verze (již 3.0) mé dvousemestrální přednášky "Počítačové sítě". Verze 2.5 pochází z roku 2001 a už bylo na čase ji aktualizovat o doplnit o nové poznatky, skutečnosti atd. Ve školním roce 2004/2005 bude tato nová verze vznikat postupně, podle toho jak bude přednáška probíhat. Celkové zaměření přednášky i pokrytí zůstane víceméně zachováno.
Aktuální verzi přednášky (verzi 4.0) najdete zde.
1. Úvod
Základní paradigmata počítačových sítí - přepojování okruhů a paketů, spolehlivé a nespolehlivé přenosy, spojované a nespojované přenosy, konvergence světa počítačů a světa spojů, elektronické komunikace, liberalizace a regulace
2. Taxonomie počítačových sítí
O dělení počítačových sítí na lokální a rozlehlé, serverového typu a peer-to-peer, veřejné a privátní, metropolitní sítě, mobilní sítě, ...
3. Síťové modely a architektury, RM ISO/OSI
O síťových modelech a architekturách, podrobněji o historii a koncepci RM ISO/OSI, přehled vrstev a jejich základní úloha
4. Síťový model TCP/IP
Podrobněji o rodině protokolů TCP/IP - jak koncepce TCP/IP vznikala pro potřeby rodícího se Internetu, jaké jsou její základní myšlenky a přístupy, standardizační proces
5. Základy datových komunikací - I
O základních principech datových přenosů, reálné obvodové vlastnosti přenosových cest, modulace a modulační rychlost, přenosová rychlost, Nyquistův a Shannonův teorém, přenosový výkon
6. Základy datových komunikací - II
Drátová a bezdrátová přenosová média, kroucená dvoulinka, koaxiální kabel, optická vlákna a kabely, bezdrátové přenosy v rozprostřeném spektru, druhy multiplexů, hierarchie multiplexů
7. Techniky přenosu dat
Asynchronní a synchronní přenosy, udržování synchronizace, isochronní přenos, bitstream, synchronizace na úrovni rámců, znakově orientované a bitově orientované přenosové protokoly, zajištění transparence dat, zajištění spolehlivosti, možnosti detekce, parita, kontrolní součty a CRC, metody potvrzování: stop&wait vs. kontinuální, potvrzování z návratem a se selektivním opakováním, samostatné a nesamostatné potvrzování, řízení toku, metoda okénka, piggybacking
8. Přístupové metody
Podstata řízení přístupu, deterministické a nedeterministické přístupové metody, distribuované a centralizované metody, metoda výzev a žádostí, metoda Demand Priority (100 VG-AnyLAN), rezervační metody, prioritní přístup, metody logického kruhu, neřízené distribuované metody, persistence metod, metoda CSMA/CD, přístupové metody bezdrátoých sítí (Wi-Fi, Bluetooth), v kabelových sítích
9. 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, vector-distance routing a OSPF, hierarchické směrování, další úkoly síťové vrstvy - předcházení zahlcení
10. Transportní vrstva
Hlavní úkoly transportní vrstvy, přístup ISO/OSI a TCP/IP, třídy transportních služeb ISO/OSI, další úkoly transportní vrstvy, problém identifikace entit v rámci uzlu, body SAP a porty, dobře známé porty, sockety a práce s nimi při spojované a nespojované komunikaci, relační vrstva a její úkoly, vedení relací, synchronizace, prezentační vrstva a potřeba konverzí, jazyk ASN.1
11. Aplikační vrstva
Koncepce aplikační vrstvy ISO/OSI a TCP/IP, hlavní aplikační protokoly, architektura klient/server, sdílenía přenos souborů, principy protokolu FTP, principy služby WWW a fungování protokolu HTTP, principy el. pošty a fungování protokolu SMTP, další aplikační protokoly, standard MIME, vývoj aplikančích protokolů
část II. (letní semestr)
1. (12.) Výpočetní model
Vývoj výpočetního modelu: dávkové zpracování, model host/terminál, izolovaná PC, model file server / pracovní stanice, model klient/server, PC a NC, tenký klient, network-centric computing, server-based computing, model agent/manažer, webové služby, ASP? utility computing, on-demand computing, distributed computing, grid computing
2. (13.) 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
3. (14.) 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
4. (15.) Ethernet
Historie Ethernetu, DIX Ethernet vs. IEEE 802.3, filosofie Ethernetu, metoda CSMA/CD, verze 10Base5 a 10Base2, 10Broad36, další vývoj Ethernetu, vliv kroucené dvoulinky, 10BaseT, pouzití optických vláken v Ethernetu, ethernetové adresy, druhy ethernetových rámců
5. (16.) 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 duplexni Ethernet, řízení toku v Ethernetu, gigabitový Ethernet, ISO-Ethernet, Power over Ethernet
6. (17.)Bezdrátový Ethernet - I
Historie vzniku bezdrátového Ethernetu, standardy IEEE 802.11, architektura sítí 802.11, BSS a ESS, DS, WDS, remote bridging, Station Services a Distribution System Services, protokolová architektura 802.11, MAC a PLCP rámce, adresování v MAC rámcích, power management, beacon rámce, roaming
7. (18.)Bezdrátový Ethernet - II
Přístupové metody sítí IEEE 802.11 - DCF a PCF, CSMA/CA s RTS/CTS, řešení podvrstvy PHY- FHSS a DSSS, standardy 802.11b a 802.11a, OFDM, 802.11g a h, otázka frekvencí, další zvyšování rychlostí, 802.11n, MIMO, Wi-Fi Alliance a testy interoperability, značení Wi-Fi produktů
8. (19.) ATM, X.25 a Frame Relay
Filosofie ATM, velikost buněk, vlastnosti a přednosti ATM, kritika ATM, okruhy a cesty v ATM, rozhraní ATM, formát buňky, PVC a SVC, ATM služby a jejich kategorie (CBR, VBR, ABR a UBR), podpora QoS, vrstva AAL, varianty AAL1 až AAL5, koncepce X.25, Frame Relay, CIR, EIR
9. (20.) IP over ATM, MPOA, MPLS
Vlastnosti ATM důležité pro provozování protokolů vyšších úrovní, možnosti řešení problému multicastingu a broadcastingu, Classical IP over ATM, LAN Emulation, MPOA, MPLS
10. (21.) POTS, ISDN, xDSL ....
Vývoj telefonní sítě, vznik sítí ISDN a jejich vlastnosti, kanály B, D a H, přípojky BRI a PRI, další vývoj veřejné telefonní sítě, technologie xDSL, ADSL
11. (22.) Mobilní komunikace
Vývoj mobilních sítí a komunikací, generace mobilních sítí, sítě GSM - jejich architektura a fungování, přenosy dat v GSM sítích, CSD a HSCSD, GPRS, EDGE a EGPRS