Detail předmětu

Moderní síťové technologie

FIT-DTK1Ak. rok: 2017/2018

Cílem předmětu Moderní síťové technologie je poskytnout zájemcům široký pohled na tuto problematiku s užším zaměřením na nejaktuálnější oblasti. Obsah předmětu je rozdělen na dvě části. První část slouží k poskytnutí širších znalostí z oblasti telekomunikačních sítí všem studentům doktorského studia. V této části je rozebrána problematika vrstvové architektury používaných v oblasti datových sítí, dále jsou probrány techniky přístupových metod ke sdílenému přenosovému kanálu a techniky směrování. Rozebrány jsou i techniky podpory kvalitativních požadavků služeb na různých úrovních vrstvového modelu. Jsou zde také probrány technické aspekty nejrozšířenějšího typu datových sítí - Ethernet, a zmíněny i méně známé technologie Token Ring, FDDI a DQDB. Další oblastí jsou bezdrátové datové sítě dle standardů IEEE 802.11. Popis vyšších vrstev je zaměřen na protokolovou sadu TCP/IP. V třetí části jsou pak rozebírány teoretické aspekty návrhu, analýzy a optimalizace datových sítí.

Okruhy otázek k SDZ:

1.    Telekomunikační sítě - definice, struktura telekomunikačních sítí, vlastnosti sítí se spojováním fyzických okruhů a datových jednotek.
 
2.    Chybovost a zpoždění v telekomunikačních sítích - charakteristika, příčiny a zdroje.

3.    Datové sítě - typy, struktury, prvky, typy kabeláže a jejich vlastnosti, linkové kódy, struktura Internetu.

4.    Multiplexní přenosové techniky - typy, principy činnosti. Metody vícenásobného přístupu ke sdílenému médiu - rozdělení, charakteristika jednotlivých typů.

5.    Propojovací prvky sítí - charakteristika rozbočovačů, přepínačů, směrovačů, přepínání na vyšších vrstvách.

6.    Ethernet - charakteristika sítě, sdílený a přepínaný Ethernet, struktura, standardy, přenosové techniky, Ethernet v přístupových sítích, napájení po Ethernetu.

7.    Virtuální sítě VLAN - typy, principy, konfigurace. Robustnost architektury Ethernet - protokoly STP. Další  síťové technologie - charakteristika Token Ring, FDDI, DQDB.

8.    Techniky pro podporu požadavků služeb na QoS - klasifikace datových jednotek, fronty, techniky obsluhy front, technologie Diffserv, Intserv, IEEE 802.1Q/p, MPLS.

9.    Bezdrátové síťové technologie - standardy řady IEEE 802.11 - charakteristika fyzické a spojové vrstvy, techniky DSSS, OFDM, MIMO, princip komunikace, přístupová metoda, podpora QoS.

10.    Protokolová architektura TCP/IP - vrstvový model, síťové adresy, protokol ARP, služby DHCP a DNS, protokoly IPv4 a IPv6,  protokoly TCP a UDP.

Jazyk výuky

čeština

Garant předmětu

doc. Ing. Vít Novotný, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav telekomunikací (UTKO)

Výsledky učení předmětu

Získání rozsáhlého pohledu na problematiku moderních síťových technologií s podrobnejším zaměřením na problematiku referenčních modelů, přístupových metod a směrování. Předmět dále zahrnuje seznámení s problematikou zajištění kvality služeb, skupinového vysílání (multicast) a bezdrátových přenosových technologií.

Prerekvizity

Nejsou žádné prerekvizity.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Pro úspěšné absolvování předmětu je nutno dosáhnout 50 bodů.

Osnovy výuky

Osnova přednášek:
  1. Telekomunikační sítě a služby - definice, obecná struktura telekomunikační sítě. Klasifikace telekomunikačních sítí - sítě se spojováním okruhů a s přepínáním datových jednotek (paketů), výhody a nevýhody jednotlivých typů, konvergence síťových technologií, integrace služeb. Telekomunikační služby - dělení služeb, požadavky, popis služeb. Spojově orientované a nespojově orientované služby, spolehlivé a nespolehlivé služby. Konvergence sítí a integrace služeb - důvody, podmínky, techniky realizace.
  2. Referenční model ISO/OSI - specifikace, funkční entita, protokol, vrstvy a jejich funkce. Fyzická vrstva - fyzická datová rozhraní, kabelová, bezdrátová přenosová prostředí, pevné, bezšňůrové (bezdrátové) a mobilní (pozemní a satelitní) přístupové sítě; kanálové kódování dat (samoopravné kódy, skramblování, prokládání, šifrování), synchronizace, techniky duplexního způsobu komunikace a modulační techniky v základním i přeneseném pásmu.
  3. Spojová vrstva - techniky vícenásobného přístupu, statické a dynamické metody sdílení kapacity spojů, řízení toku a zabezpečení komunikace proti chybám, multiprotokolová podpora, techniky přepínání rámců. Síťová vrstva - adresování, směrování, řízení toku dat, klasifikace toků, podpora kvalitativních požadavků služeb.
  4. Transportní vrstva - spojovaný/nespojovaný a spolehlivý/nespolehlivý charakter komunikace, řízení toku dat, multiplex/demultiplex relací. Datové sítě - charakteristika, sítě PAN, LAN, MAN, WAN, GAN - typy, vlastnosti, topologie, prvky sítě. Výpočetní architektury v datových sítích - terminál-server, klient-server, peer-to-peer; centralizované, hierarchické a distribuované architektury.
  5. Propojovací prvky sítí - opakovače, rozbočovače, mosty, přepínače, směrovače, přepínače dle obsahu, brány - principy a techniky zacházení s datovými toky.
  6. Sítě Ethernet - 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s, 10Gb/s, 40/100 Gb/s - charakteristika, přenosová média, kódování, sdílený Ethernet, formáty rámců. Virtuální sítě LAN (VLAN) - typy, správa. Další síťové technologie - Token Ring, FDDI, DQDB.
  7. Bezdrátové sítě LAN (WLAN) - architektury, rodina standardů IEEE 802.11 - přístupové metody, struktura rámce, fyzické vrstvy různých standardů, komunikační procedury, bezpečnost (IEEE 802.11i), podpora QoS (IEEE 802.11e).
  8. Vrstvový model TCP/IP - vrstvový model, adresování, protokoly ARP, BOOTP, DHCP; směrování - směrovací protokol IP, směrové protokoly řady RIP, OSPF; jmenný systém DNS; transportní protokoly - TCP, UDP.
  9. Správa sítě - model agent-manažer, struktura vlastností síťových prvků - databáze MIB, protokol SMNP, aplikace pro správu.
  10. Modelování a analýza telekomunikačních sítí - opakování teoretických základů z oborů: Teorie p

Učební cíle

Předmět nemá cíle.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

ústní zkouška

Doporučená literatura

  • Elektronické texty od přednášejícího
  • NOVOTNÝ, V. Architektura sítí (skriptum). FEKT VUT v Brně, 2009.
  • PUŽMANOVÁ, R. Moderní komunikační sítě od A do Z. Computer Press, ISBN 80-251-1278-0, ČR, 2006
  • CISCO: Internetworking Technologies Handbook. Cisco Press, ISBN 1-58705-001-3, USA, 2001
  • MARCHESE, M. QoS over heterogenous network. John Wiley & Sons, 2007. ISBN 978-0-470-01752-4, UK, 2007
  • Nelson, R. Probability, Stochastic Processes, and Queueing Theory: The Mathematics of Computer Performance Modeling. Springer-Verlag, ISBN 978-1441928467,New York, USA, 2010
  • GRoss, D., Shortle, J.F., Thompson, J.M., Harris, C.M. Fundamentals of Queueing Theory. John Wiley & Sons, ISBN 978-0471791270, New Jersey, USA, 2008

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vít Novotný, Ph.D.

Osnova

  1. Telekomunikační sítě a služby - definice, obecná struktura telekomunikační sítě. Klasifikace telekomunikačních sítí - sítě se spojováním okruhů a s přepínáním datových jednotek (paketů), výhody a nevýhody jednotlivých typů, konvergence síťových technologií, integrace služeb. Telekomunikační služby - dělení služeb, požadavky, popis služeb. Spojově orientované a nespojově orientované služby, spolehlivé a nespolehlivé služby. Konvergence sítí a integrace služeb - důvody, podmínky, techniky realizace.
  2. Referenční model ISO/OSI - specifikace, funkční entita, protokol, vrstvy a jejich funkce. Fyzická vrstva - fyzická datová rozhraní, kabelová, bezdrátová přenosová prostředí, pevné, bezšňůrové (bezdrátové) a mobilní (pozemní a satelitní) přístupové sítě; kanálové kódování dat (samoopravné kódy, skramblování, prokládání, šifrování), synchronizace, techniky duplexního způsobu komunikace a modulační techniky v základním i přeneseném pásmu.
  3. Spojová vrstva - techniky vícenásobného přístupu, statické a dynamické metody sdílení kapacity spojů, řízení toku a zabezpečení komunikace proti chybám, multiprotokolová podpora, techniky přepínání rámců. Síťová vrstva - adresování, směrování, řízení toku dat, klasifikace toků, podpora kvalitativních požadavků služeb.
  4. Transportní vrstva - spojovaný/nespojovaný a spolehlivý/nespolehlivý charakter komunikace, řízení toku dat, multiplex/demultiplex relací. Datové sítě - charakteristika, sítě PAN, LAN, MAN, WAN, GAN - typy, vlastnosti, topologie, prvky sítě. Výpočetní architektury v datových sítích - terminál-server, klient-server, peer-to-peer; centralizované, hierarchické a distribuované architektury.
  5. Propojovací prvky sítí - opakovače, rozbočovače, mosty, přepínače, směrovače, přepínače dle obsahu, brány - principy a techniky zacházení s datovými toky.
  6. Sítě Ethernet - 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1000 Mb/s, 10Gb/s, 40/100 Gb/s - charakteristika, přenosová média, kódování, sdílený Ethernet, formáty rámců. Virtuální sítě LAN (VLAN) - typy, správa. Další síťové technologie - Token Ring, FDDI, DQDB.
  7. Bezdrátové sítě LAN (WLAN) - architektury, rodina standardů IEEE 802.11 - přístupové metody, struktura rámce, fyzické vrstvy různých standardů, komunikační procedury, bezpečnost (IEEE 802.11i), podpora QoS (IEEE 802.11e).
  8. Vrstvový model TCP/IP - vrstvový model, adresování, protokoly ARP, BOOTP, DHCP; směrování - směrovací protokol IP, směrové protokoly řady RIP, OSPF; jmenný systém DNS; transportní protok