20027 Сети ЭВМ и телекоммуникации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВЛАДИВОСТОКСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ И СЕРВИСА
ИНСТИТУТ ИНФОРМАТИКИ, ИННОВАЦИЙ И БИЗНЕС СИСТЕМ
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ПРИКЛАДНОЙ ИНФОРМАТИКИ
СЕТИ ЭВМ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
Рабочая программа учебной дисциплины
230400.62 (09.00.02) ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Владивосток
Издательство ВГУЭС
2014
ББК **.**
Рабочая программа учебной дисциплины «Сети ЭВМ и телекоммуникации» составлена в
соответствии с требованиями ООП: 230400.62 информационные системы и технологии на базе
ФГОС ВПО.
Составитель: Сачко М.А., старший преподаватель кафедры Информационных систем и
прикладной информатики
Утверждена на заседании кафедры ИСПИ от 19.03.2014 г., протокол № 9
Утверждена на заседании Ученого совета института ИИБС от 29.04.2014г., протокол № 7
©
Издательство ВГУЭС
2014
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день в мире существует более 250 миллионов компьютеров и более
80% из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых
локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet, FidoNet, FREEnet и т.д.
Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных
причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность
быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений
(факсов, E–Mail писем, электронных конференций и т.д.) не отходя от рабочего места,
возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а
так же об-мен информацией между компьютерами разных фирм производителей
работающих под разным программным обеспечением.
Дисциплина «Сети ЭВМ и телекоммуникации» рассматривает введение в сетевую
тематику и дает базовые знания по организации и функционированию сетей. В лекциях
даны общие понятия компьютерных сетей, их структуры, применяющихся технологий и
протоколов передачи данных. Приведены виды топологии, используемые для физического
соединения компьютеров в сети, методы доступа к каналу связи, физические среды
передачи данных. Передача данных в сети рассматривается на базе эталонной базовой
модели, разработанной Международной организацией по стандартам взаимодействия
открытых сетей. Описываются правила и процедуры передачи данных между
информационными системами. При-водятся типы сетевого оборудования, их назначение и
принципы работы. Описывается сетевое программное обеспечение, используемое для
организации сетей. Рассматриваются принципы межсетевого взаимодействия. Приводятся
основные понятия из области сетевой безопасности.
1 ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
1.1 Цели освоения учебной дисциплины
Целью изучения дисциплины «Сети ЭВМ и телекоммуникации» является
теоретическая и практическая подготовка студентов в области передачи информации в
такой степени, чтобы они могли выбирать необходимые оборудование, технологии и
программные средства передачи данных, уметь объяснить их работу и правильно
эксплуатировать. Основные задачи изучения дисциплины:
- формирование у студентов минимально необходимых знаний в области передачи
информации;
- ознакомление с методами и средствами, технологиями, протоколами передачи
информации в локальных, городских, глобальных информационных сетях;
- выработка практических навыков аналитического и экспериментального
исследования процесса передачи информации, создания программных средств передачи
информации в информационных сетях, проектирования протоколов передачи
информации, проектирование информационных сетей различного масштаба.
1.2 Место учебной дисциплины в структуре ООП (связь с другими дисциплинами)
Дисциплина «Сети ЭВМ и телекоммуникации» относится к дисциплинам математического и
общенаучного цикла. Данная дисциплина базируется на компетенциях, полученных при изучении
дисциплин «Информатика и программирование», «Программирование на языке высокого уровня».
1.3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения учебной
дисциплины
Таблица 1. Формируемые компетенции
ООП
Вид компетенций
Компетенции
1
2
3
230400.62
ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Профессиональные
ПК-27 способность оформлять полученные рабочие результаты в виде
презентаций, научно-технических отчетов, статей и докладов на научнотехнических конференциях
ПК-30 готовность проводить сборку информационной системы из готовых
компонентов
В результате освоения дисциплины у обучающегося должны быть сформированы знания,
умения, владения (Таблица 2).
Таблица 1. Формируемые компетенции
ООП
230400.62 ИНФОРМАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ И
ТЕХНОЛОГИИ
Коды
компетенций
Знания, Умения, Владение
ПК-27
Знания:
информационные ресурсы сетей; методы и способы
получения, хранения и переработки информации,
структуру локальных и глобальных компьютерных
сетей
ПК-30
Умения:
управлять обменом информации в сетях;
1.4 Основные виды занятий и особенности их проведения
Объем и сроки изучения дисциплины:
Для студентов второго курса направления «Информационные системы и технологии» курс
читается в осеннем семестре в объеме 180 учебных часов. На самостоятельное изучение
дисциплины студентам выделяется 93 часа. Объем занятий, проводимых в интерактивных формах
обучения, составляет – 5 часов. Итоговая аттестация по курсу — экзамен.
1.5 Виды контроля и отчетности по дисциплине
Контроль успеваемости студентов осуществляется в соответствии с рейтинговой
системой оценки знаний студентов.
Текущий контроль предполагает:
- проверку уровня самостоятельной подготовки студента при выполнении
индивидуального задания;
- опросы и дискуссии по основным моментам изучаемой темы.
Промежуточный контроль предусматривает:
- проведение контрольных работ по блокам изученного материала;
- тестирование остаточных знаний (предварительные аттестации).
Итоговый контроль знаний магистрантов осуществляется при проведении экзамена в
форме компьютерного тестирования.
1. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1 Темы лекций
Введение. Краткая теория возникновения и эволюции информаци-онных сетей.
Основные задачи и области исследования этих отраслей науки и техники, их роль в
научно-техническом прогрессе. Предмет и задачи дисциплины «Информационные сети»,
ее место в подготовке инженера. Структура дисциплины.
Тема 1. Основы теории передачи данных. Понятие среды передачи данных.
Пропускная способность, ампли-тудно-частотная характеристика, затухание линии связи.
Стандарты ка-белей применяемых в сетях связи. Принципы и используемые виды модуляции, их особенности. Эффективность использования частотного диа-пазона
средствами передачи данных. Информационные емкости дис-кретного и непрерывного
сигналов. Пределы скорости передачи дан-ных, теоремы Найквиста и Шеннона.
Тема 2. Основные определения информационных сетей. Основные определения.
Структура информационной сети. Много-уровневые модели. Функциональные профили.
Модель взаимосвязи от-крытых систем.
Тема 3. Управление каналом обмена данными. Управление каналом обмена данными.
Методы обмена данными. Цифровое и логическое кодирование. Обнаружение и
исправление оши-бок.
Тема 4. Локальные сети. Канальный уровень. Локальные сети, стандарты IEEE802.х.
Мультимедиа и компьютер-ные сети. Методы коммутации. Спутниковые и радио сети.
Сети FDDI, ATM, Frame Relay. Основные характеристики стандартов построения
локальных сетей. Форматы кадров. Технология взаимодействия клиен-тов локальных
сетей. Типовые топологии.
Тема 5. Маршрутизация. Маршрутизация в сетях передачи данных. Управление
потоками данных. Коммутация пакетов и сообщений. Обеспечение качества обслуживания. Гарантированность полосы пропускания. Типовые тополо-гии построения
маршрутизируемых сетей.
Тема 6. Сети с коммутацией пакетов. Сети с коммутацией пакетов. ISDN, цифровые
сети с интегральным обслуживанием.
Тема 7. Международные и региональные сети общего назначения. Проблемы
межсетевого взаимодействия. Internet-протоколы. Сете-вые службы Internet. Intranet-сети.
Управление intranet сетями. Оборудо-вание и технологии современных IP-сетей.
Тема 8. Проектирование информационных сетей. Проектирование информационных
сетей. Множественность подхо-дов к проектированию информационных сетей. Анализ
решаемых задач информационной сетью. Выбор применяемой технологии в информационной сети. Разработка плана адресации в информационной сети.
Тема 9. Безопасность. Безопасность сетей передачи данных. VPN-сети. Создание
защи-щенных информационных сетей. Проектирования политики сетевой безопасности.
Типовые атаки на службы и протоколы современных се-тей. Методы противодействия
атакам.
2.2 Перечень тем практических/лабораторных занятий
Тема 1. Изучение инструментария современных сетевых операционных сетей.
Тема 2. Создание простого сетевого приложения обмена данными.
Тема 3. Использование протокола UDP для передачи данных.
Тема 4. Использование протокола TCP для передачи данных.
Тема 5. Разработка и применение диагностических утилит на основе про-токола
ICMP.
Тема 6. Использование возможности широковещательных сообщений для передачи
информации.
Тема 7. Проектирование прикладного протокола обмена данными.
2. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Программой дисциплины предусмотрено чтение лекций, проведение практических
занятий. В течение изучения дисциплины студенты изучают на лекционных занятиях
теоретический материал. На практических занятиях под руководством преподавателя,
решают типовые задачи программирования, обсуждают возникающие вопросы и
проблемы, разбирают и анализируют наиболее удачные практики программирования.
Для студентов в качестве самостоятельной работы предполагается подготовка
докладов и сообщений, выполнения домашних заданий, групповая работа над задачами по
программированию.
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ
КУРСА
4.1
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО
ИЗУЧЕНИЮ
Перечень и тематика самостоятельных работ студентов по дисциплине
1. Первые информационные сети. История развития.
2. Стандарты сетей передачи данных
3. Теоремы Найквиста и Шеннона.
4. Понятия информационной сети
5. Открытая система ISO/OSI.
6. Стеки протоколов.
7. Управление каналом обмена данными.
8. Канальный уровень в локальной сети.
9. FDDI.
10. ATM.
11. Frame Relay.
12. Ethernet.
13. Типовые топологии.
14. Маршрутизация.
15. Коммутация каналов.
16. Коммутация пакетов.
17. Коммутация сообщений.
18. Internet-протоколы.
19. Организация сетей Интернет/Интранет.
20. Проектирование информационных сетей.
21. Выбор применяемой технологии в информационной сети.
22. Разработка плана адресации в информационной сети.
23. Безопасность сетей передачи данных.
24. VPN-сети.
25. Типовые атаки на службы и протоколы современных сетей и ме-тоды
противодействия.
4.2
Контрольные вопросы для самостоятельной оценки качества освоения учебной
дисциплины
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
1. Что такое вычислительная и информационная сеть?
2. Отличия и назначения локальной, корпоративной, городской, ре-гиональной и
глобальной вычислительных сетей.
3. Типы архитектуры вычислительных сетей.
4. Какие протоколы обмена данных вы знаете?
5. Что такое равноправная сеть?
ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
6. Назначение Открытой системы.
7. Сколько уровней в классической модели ISO/OSI?
8. Отличие и назначение сервисов с соединением и без соединения.
9. Что такое протокол и стек протоколов?
10. Назовите назначение всех уровней модели ISO/OSI.
11. Стек протоколов TCP/IP и его сопоставление с моделью ISO/ OSI.
УПРАВЛЕНИЕ КАНАЛОМ ОБМЕНА ДАННЫМИ
12. Чем звено отличается от составного канала связи?
13. Может ли цифровой канал передавать аналоговые данные?
14. В чем заключаются функции устройств DTE и DCE? К какому из этих двух типов
устройств относиться сетевой адаптер?
15. За счет какого механизма подавляются помехи в кабеле UTP?
16. Что можно отнести к достоинствам и недостаткам кода NRZ?
17. Почему для элементарного канала цифровых телефонных сетей выбрана
пропускная способность 64 Кбит/с. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ. КАНАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ
18. Почему протокол канального уровня технологий глобальных се-тей не делятся на
подуровни MAC и LLC?
19. Перечислите основные этапы установления виртуального кана-ла?
20. Опишите алгоритм доступа к среде для технологии Token Ring.
21. В чем состоит сходство и различие технологий Token Ring и FDDI?
22. Какая технология X.25, Frame Relay или ATM больше всего по-дойдет для
соединения большой сети филиалов по аналоговой линии связи с установленными
синхронными модемами 19,2 Кбит/с?
23. Перечислите 5 классов трафика в соответствии с классификаци-ей ATM.
24. Если коммутатор Frame Relay и IP-маршрутизатор реализованы на основе одной и
той же архитектуры и процессорах одного быстро-действия, какой коммутатор будет
более производительным?
25. Перечислите все типовые топологии построения сетей?
МАРШРУТИЗАЦИЯ
26. Что такое IP адрес?
27. Сколько ARP таблиц имеет компьютер, коммутатор и маршру-тизатор?
28. Сколько подсетей класса С может быть в сети класса А?
29. Назначение таблицы маршрутизации.
СЕТИ С КОММУТАЦИЕЙ ПАКЕТОВ
30. Назовите главные отличия сети с коммутацией пакетов от сети с коммутацией
каналов.
31. В каких случаях коммутация пакетов более эффективна по от-ношению к
коммутации каналов?
32. Каким образом реализуется защита пакетов от зацикливания в сети?
33. Что будет, если отправленные пакеты дошли до адресата не в том порядке, в
котором их отправляли?
34. Что такое дуплексный и полудуплексный режим передачи ин-формации?
МЕЖДУНАРОДНЫЕ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ СЕТИ ОБЩЕГО НАЗНА-ЧЕНИЯ
35. Какое оборудование обычно используется для построения гло-бальных
информационных сетей?
36. Какие причины привели к созданию нескольких IP WAN (IP-сети, IP поверх ATM,
IP поверх Frame Relay и т.п.)?
37. Для чего используются виртуальные сети?
38. Какую категорию услуг целесообразно выбрать для передачи голоса через сеть
АТМ?
39. Опишите принцип работы технологии Voice over IP.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ
40. Какое активное сетевое оборудование вы знаете? Чем оно отли-чаются и для чего
предназначено?
41. Какие требования необходимо учесть в первую очередь при проектировании
информационной сети?
42. Какие оборудование используется при организации магистраль-ных каналов
связи?
43. Какие технологии применяются при соединении филиалов в корпоративную сеть?
44. Какие услуги и возможности может предоставлять информаци-онная сеть?
БЕЗОПАСНОСТЬ
45. Опишите принцип работы и назначение сетевых сканеров.
46. Чем отличаются протоколы Telnet и SSH?
47. Какие технологии в сетях VPN используются для обеспечения безопасности
разграничения трафика?
48. Приведите пример того, как злоумышленник может воспользо-ваться
информацией из заголовка IP.
49. Каким образом брандмауэр обеспечивает сетевую безопасность рабочей станции?
50. Каким образом «сниффер» получает информацию о сетевом тра-фике?
4.3 Методические рекомендации по организации СРС
Для студентов в качестве самостоятельной работы предполагается подготовка
докладов и сообщений, выполнения домашних заданий, групповая работа над задачами
по программированию.
4.4 Рекомендации по работе с литературой
В процессе изучения дисциплины «Программирование на языке высокого уровня»,
для того чтобы представлять основные понятия, сущность и сферу применения языка
программирования С++ необходимо воспользоваться учебником Р. Лафоре «Объектноориентированное программирование С++».
Остальная рекомендуемая литература поможет студентам выполнять задания
самостоятельной работы.
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
И
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ИНФОРМАЦИОННОЕ
5.1 Основная литература
1. Таненбаум Э.С. Компьютерные сети. – 5-е изд. – СПб.: Питер, 2013. – 992 с.
2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы:
учебник для вузов. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2012. – 960 с.
3. Бигелоу С.Дж. Сети: Поиск неисправностей, поддержка и восстановление. – СПб.:
БХВ, 2010. – 1200 с.
5.2 Дополнительная литература
1. Мамаев М., Петренко С. Технологии защиты информации в Интернете:
специальный справочник. – СПб.: «Питер», 2004.
2. Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных / пер с англ. – М.: Мир, 2004. –
562 c.
3. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Новые технологии и оборудование IP-сетей. – СПб.:
БХВ – Санкт-Петербург, 2004. – 512 с.
4. Богуславский Л.Б. Управление потоками данных в сетях ЭВМ. – М.:
Энергоатомиздат, 2004.
5. Bertsekas D., Gallanger R., Data networks. Prentice-Hall Interna-tional, 2004.
4.3 Полнотекстовые базы данных – нет
4.4 Интернет-ресурсы
1. Microsoft Development Network (MSDN). 2014. URL: http://msdh.microsoft.com
2. Самый лучший программист. 2013. URL: http://vgrinyak.professorjournal.ru/
2. Программирование на языке С в Microsoft Visual Studio. 2012. URL:
https://www.facultyresourcecenter.com/curriculum/pfv.aspx?ID=8676&Login=&c1=enus&c2=0
3. Структуры и алгоритмы компьютерной обработки данных 2011. URL:
https://www.facultyresourcecenter.com/curriculum/pfv.aspx?ID=8672&Login=&c1=enus&c2=0
5. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
а) программное обеспечение: MS Office, компиляторы языков программирования C++
(С++ Builder, Turbo C++ Explorer, devcpp)
б) техническое и лабораторное обеспечение – компьютерный класс, аудитория с
презентационным оборудованием.
6. СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ
Указатель — переменная, хранящая в качестве значения адрес в памяти.
Класс - тип данных, включающий в себя элементы-данные и элементы-функции
(методы).
Объект - переменная, созданная как представитель класса, то есть имеющая
соответствующий классу тип.
Инкапсуляция — способ ограничения доступа к данным объекта. Если данные
объекта инкапсулированы, то доступ к ним имеют лишь функции – методы класса.
Наследование - способ создания дочерних или производных классов на основе
родительских или базовых классов. Базовый класс содержит элементы, общие для
производных классов. При простом наследовании дочерний класс создается из
единственного родительского путем добавления к нему новых методов и данных. При
сложном наследовании у дочернего класса может быть два родителя и у него, таким
образом, будут присутствовать методы и функции обоих родителей.
Полиморфизм - способ использования функций, когда они выполняют различные
действия, в зависимости от того, с какими типами данных они работают.