Ф е д е р а л ь н о е   а г е н т с т в о   п о   о б р а з о в а н и ю

 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

 

 

УТВЕРЖДАЮ
Декан радиофизического

факультета

_____________ В.В.Демин

“___________________2006 г.

 

 

 

 

 

 

 

Глобальные и локальные компьютерные сети

 

Рабочая программа

 

 

 

 

 

 

                          Направление 200200 – Оптотехника

         Специальность 200201 – Лазерная техника и лазерные технологии

 

 

 

 

 

 

 

Статус дисциплины:

Региональный компонент

 

 

 

 

 

 

Томск

 

2006

 

ОДОБРЕНО кафедрой квантовой электроники и фотоники

 

Протокол №____ от “____”____________2006 г.

 

Зав. кафедрой профессор ______________ А.В.Войцеховский

 

 

 

 

 

 

РЕКОМЕНДОВАНО методической комиссией радиофизического факультета

 

Председатель комиссии доцент _________________________ С.Н. Владимиров

 

“____”_______________2006 г.

 

 

 

 

 

 

 

       Рабочая программа по курсу «Глобальные и локальные компьютерные сети» составлена на основе требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 200200 – Оптотехника, утвержденного 2 марта 2000 г.

 

Общий объем курса 54 ч. Из них: лекции – 24 ч, самостоятельная работа студентов 30 ч (из них 24 ч – компьютерный практикум). Зачет в одиннадцатом семестре. Общая трудоемкость курса 1,5 зач. ед.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОСТАВИТЕЛЬ:

       Тупицин Дмитрий Николаевич – старший преподаватель кафедры квантовой электроники и фотоники.

 

 

Рецензент:

     профессор Войцеховский А.В.


I. ОРГАНИЗАЦИОННО МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

 

1.      Цель курса. Цель курса «Глобальные и локальные компьютерные сети» заключается в приобретении студентами современных знаний по сетевым технологиям, используемым в практике построения глобальных и локальных компьютерных сетей.

2.      Задачи учебного курса. Основная задача курса состоит в освоении студентами современных базовых сетевых технологий и умении применить на практике полученных знаний.

3.      Требования к освоению курса. Для освоения курса требуются знание устройства компьютера, основ работы с персональным компьютером и операционной системы Windows. Освоив курс, студент должен знать: базовые технологии локальных и глобальных сетей, принципы построения сетей и их топологию;
уметь: применять сетевые технологии в соответствии с задачами, поставленными перед проектируемой сетью.

Для контроля и закрепления студентами полученных знаний необходимо проведение в течение семестра 1-2 контрольных работ, 7 компьютерных лабораторных работ.

 

II. СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

 

  1. Введение

Исторические предпосылки создания  глобальных и локальных сетей. Компьютерные сети в современном мире. Принципы построения сетей

  1. Модель OSI
  2. Линии связи. Физический уровень

Типы линий связи (характеристики, спектры, пропускная способность). Передача данных на физическом и канальном уровне. Цифровое кодирование. Особенности протоколов канального уровня (синхронная и асинхронная передача данных, с установлением соединения и без установления соединения, коррекция ошибок).

  1. Базовые технологии локальных сетей
    Структура стандартов
    IEEE 802.X
    Протокол LLC.
    Основы работы сети Ethernet.

    Метод доступа к среде передачи данных CSMA/CD. Понятие коллизии, виды коллизий и их обработка. Структура кадра Ethernet. Формат адреса в сети Ethernet (MAC-Address). Спецификация среды Ethernet.
    Компьютеная сеть Toking Ring
    Маркерный доступ к разделяемой среде. Структура кадров Toking Ring. Приоритетный доступ к кольцу. Физический уровень технологии Toking Ring.

Технология FDDI
Метод доступа к сети FDDI. Подключение устройств. Физический уровень технологии FDDI.

Fast Ethernet
Отличие технологии Fast Ethernet от классического Ethernet.
Физический уровень 100BASE-TX, 100BASE-FX, 100BASE-T4. Ограничение сетей Fast Ethernet.

100VG-AnyLan
Метод Demand Priotity. Физический уровень 100VG-AnyLan.

Gigabit Ethernet
Отличительные особенности технологии Gigabit Ethernet.
Физический уровень и ограничения Gigabit Ethernet.

10Gigabit Ethernet
Физический уровень и ограничения.

 

  1. Структуризация локальных сетей

Структуризация на основе хабов. Дополнительные функции хабов. Мосты и коммутаторы. Алгоритм работы прозрачного моста. Маршрутизация от источника. Недостатки топологии на мостах. Дополнительные функции мостов и коммутаторов. Алгоритм Spanning Tree Protocol. Агрегирование каналов. Виртуальные локальные сети.

 

  1. Глобальные сети с коммутацией каналов.

Аналоговые телефонные сети.

Структура и принципы функционирования. Протоколы передачи данных V.34 и V.90.

ISDN – цифровая сеть с интеграцией услуг.

Службы ISDN. Типы каналов ISDN. Типы пользовательских интерфейсов. Подключение к сети ISDN. Адресация в сетях ISDN.

Технология xDSL.

Принципы работы DSL. Разновидности DSL: HDSL, SDSL, ADSL,VDSL.

 

  1. Глобальные сети с коммутацией пакетов.

Структура и принципы функционирования. Виртуальные каналы в глобальных сетях.

Компьютерная сеть X.25

Струткура сети X.25. PAD. Адресация сети X.25. Протокол LAP-B и X.25/3.

Компьютерная есть Frame Relay

Стек протоколов Frame Relay. Поддержка качества обслуживания. Использование технологии Frame Relay.

Компьютерная сеть ATM

Структура и принципы организации ATM. Классы трафика ATM. Стек протоколов ATM.

 

  1. Стек протоколов TCP/IP

Уровни стек протоколов TCP/IP. Уровень сетевых интерфейсов. Взаимодействие компьютерных систем на базе TCP/IP. Адресация в IP сетях. Классы адресов. Использование масок при IP адресации. Особые IP адреса. Arp протокол. Система доменных имён. Структура IP пакета. Маршрутизация в IP сетях. Протокол ICMP. Виды ICMP сообщений. Структура ICMP пакета. Протокол TCP. Функции протокола TCP. Структура TCP пакета. Промежуточные состояния TCP – соединения.

 

  1. Протоколы маршрутизации RIP,OSPF, BGP.

 

  1. Структурированные кабельные системы.

 

 

7. Темы лабораторных работ

1.      Устройство компьютера. Настройка TCP/IP на рабочей станции. Использование утилит Ping и Tracert. Знакомство с WEB-броузером. Диагностика сетевого интерфейса на рабочей станции. Установка разъёмов на UTP кабель.

2.      Язык гипертекстовой разметки HTML. Создание и публикация гипертекстовых страниц.

3.      Язык программирования PHP. Использование PHP скриптов для работы с базой данных MySQL.

4.      Инсталляция UNIX системы. Настройка сетевых интерфейсов установка программного обеспечения.

5.      Практика работы в оболочке UNIX.

6.      Использование программ обеспечения для анализа сетевого трафика. Программа Ethereal. Изучение ICMP и ARP протокола.

7.      Основы IP-адресации. Вычисление масок подсетей для классов A, B, C. Анализ трафиков TCP и HTTP.

8.      IP – маршрутизация. Моделирование маршрутизации в IP – сети. Программа Network Emulator.

 

  1. Примерный перечень вопросов к экзамену и зачету

 

  1. Принцип взаимодействия двух компьютерных систем. Топология компьютерных сетей. Адресация в компьютерных сетях. Коммутация каналов и пакетов. Структуризация компьютерных сетей.

 

  1. Модель OSI.

 

  1. Обобщённая структура линии связи. Аппаратура линий связи. Характеристика линий связи.

 

  1. Передача данных физическом уровне. Дискретная модуляция. Аналоговых сигналов. Цифровое кодирование.

 

  1. Методы цифрового кодирования. NRZ, AMI, биполярный импульсный код, манчестерский код.

 

  1. Логическое кодирование. Избыточный код. Скремблирование.

 

  1. Канальный уровень модели OSI. Особенности протоколов канального уровня. Синхронная и асинхронная передача. Символьно - ориентированные и бит-ориентированные протоколы.

 

  1. Канальный уровень модели OSI. Передача данных с установлением и без установления соединения. Обнаружение и коррекция ошибок. Методы восстановления искажённых кадров.

 

  1. Базовые технологии локальных сетей. Стандарты IEEE 802.x. Протокол LLC.

 

  1. Технология Ethernet. Метод доступа CSMA/CD. МАС адреса. Домен коллизий. Формат кадра Ethernet II.

 

  1. Спецификация физической среды Ethernet.

 

  1. Технология Token Ring. Маркерный доступ к кольцу. Приоритетный доступ к кольцу. Физический уровень технологии Token Ring.

 

  1. Технология FDDI. Метод доступа FDDI. Подключение устройств FDDI. Физический уровень технологии FDDI.

 

  1. Технология Fast Ethernet. Физический уровень Fast Ethernet 100Base-TX..

 

  1. Технология 100VG-AnyLAN

 

  1. Gigabit Ethernet. Физический уровень Gigabit Ethernet на UTP-5

 

  1. Структуризация локальных сетей. Хабы, мосты, коммутаторы. Алгоритм работы прозрачного моста. Маршрутизация от источника. Недостатки топологии на мостах.

 

  1. Дополнительные функции мостов и коммутаторов. Spanning Tree Protocol. Агрегирования каналов. Технология VLAN.

 

  1. Глобальные сети с коммутацией каналов. Аналоговые телефонные сети.

 

  1. Глобальные сети ISDN. Типы пользовательских интерфейсов. Подключение оборудование к сети ISDN. Адресация в сетях ISDN.

 

  1. Глобальные сети с коммутацией пакетов. Виртуальные каналы в глобальных сетях.

 

  1. Сети X.25. Cостав и структура сети. Адресация в сетях X.25.

 

  1. Технология Frame Relay. Стек протоколов Frame Relay. Поддержка качества обслуживания Frame Relay. Алгоритм дырявого ведра.

 

  1. Технология ATM. Классы трафика ATM. Стек протоколов технологии ATM.

 

  1. Стек протоколов TCP/IP

 

  1. Протокол ARP.

 

  1. Адресация IP-сетях. Классы IP адресов. Классовая и безклассовая адресация.

 

  1. Маршрутизация в IP сетях

 

  1. Протокол ICMP. Протокол UDP.

 

  1. Протокол TCP

 

  1. Проблемы безопасности TCP/IP. Алгоритмы перехвата данных в IP сетях

 

  1. Проблемы безопасности TCP/IP. Имперсонация в IP сетях

 

  1. Проблемы безопасности TCP/IP. Несанкционированный обмен данными в IP сетях

 

  1. Проблемы безопасности TCP/IP. Атаки типа DoS

 

 


III. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ КУРСА ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ

 

  №№ п/п

 

 

 

 

 

Наименование тем

Всего часов

Аудиторные

занятия (час)

Самостоятельная

работа

в том числе

Лекции

Семинары

Лабораторные

занятия

1

Введение

1

1

 

 

 

2

Модель OSI

3

1

 

2

2

3

Линии связи. Физический уровень

3

1

 

2

2

4

Базовые технологии локальных сетей

8

6

 

 

2

5

Структуризация локальных сетей

1

1

 

 

 

6

Глобальные сети с коммутацией каналов Аналоговые телефонные сети

2

2

 

 

 

7

Глобальные сети с коммутацией пакетов. Компьютерная сеть X.25

4

2

 

 

2

8

Стек протоколов TCP/IP

26

6

 

20

20

9

Протоколы маршрутизации RIP,OSPF, BGP.

4

2

 

 

2

10

Структурированные кабельные системы

2

2

 

 

 

 

       ИТОГО

54

24

 

24

30

Лабораторный практикум выполняется в рамках часов, отведенных на самостоятельную работу.

 

IV. ФОРМЫ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

 

Зачет в одиннадцатом семестре.

 

V. УЧЕБНО_МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА

 

Рекомендуемая литература

1.      Лора А. Чеппел, Эд Титтел, "TCP/IP. Учебный курс (с CD-ROM)".- Спб: Изд-во "БХВ - Петербург", 2003 г., 960 стр., ISBN 5-94157-315-4

2.      Избачков Ю.С., Петров В.Н. Книга "Информационные системы".- Спб: Изд-во "БХВ - Петербург", 2005 г., 655 стр.

3.      Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации.- Спб: Изд-во "БХВ - Петербург", 2005 г., 456 стр., ISBN 5-318-00530-6 

4.      Зима В.М. и др. Безопасность глобальных сетевых технологий.- Спб: Изд-во "БХВ - Петербург", 2003 г., 320 стр., ISBN 5-94157-023-6

5.      Немет Э. и др., UNIX: Руководство системного администратора: Для профессионалов.- Спб: Изд-во "БХВ - Петербург", 2005 г., 925 стр.

6.      Олифер Н. А., Олифер В. Г., Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 2-е изд.- Спб: Изд-во "БХВ - Петербург", 2005, 864 стр.