Přednáška na MFF UK Počítačové sítě, verze 3.2
Toto je mírně aktualizovaná verze mé dvousemestrální přednášky "Počítačové sítě" Verze 3.1, pro výuku ve školním roce 2006/2007. Kromě oprav různých chyb a překlepů obsahuje v zásadě jen aktualizace (co se v mezidobí změnilo).
Aktuální verzi přednášky (verzi 4.0) najdete zde.
1. Úvod
Základní paradigmata světa 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, 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, analogový a digitální přenos, broadband a narrowband
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
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
část II. (letní semestr)
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, 10Broad36, 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 duplexni Ethernet, řízení toku v Ethernetu, gigabitový Ethernet, ISO-Ethernet, Power over Ethernet. Ethernet in the First Mile
5. 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
6. 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, výstupní a vyzařovací výkon, antény, další zvyšování rychlostí, 802.11n, MIMO, Wi-Fi Alliance a testy interoperability, značení Wi-Fi produktů
7. 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
8. 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
9. "Drátový" broadband
Vymezení a definice broadbandu, agregace a její důsledky, Fair Use Policy a její možné podoby, ADSL a střední míle (BRAS/SSG/SSD, PPPoA a PPPoE), ADSL2 a ADSL2+, symetrické varianty DSL, VoATM a CVoDSL, optika v přístupových sítích (FTTx), pasivní optické sítě PON a jejich varianty (APON, BPON, GPON a EPON), kabelové sítě a standard DOCSIS
10. 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
11. Bezdrátový broadband
Sítě WPAN, WLAN, WMAN a WWAN, technologie Bluetooth, UWB, WiMAX a jeho vývoj, mobilní sítě 3G - UMTS, W-CDMA, HSDPA a HSUPA, LTE, CDMA2000, UMB