Usługi i aplikacje teleinformatyczne

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

APTEL

1

Celem przedmiotu jest:

• Wprowadzenie kanonicznego zbioru pojęć dotyczących usług realizowanych w systemach teleinformatycznych i protokołów jako fundamentalnych mechanizmów realizacji tych usług.
• Zbudowanie świadomości zależności między własnościami (jakością) usług a cechami konstrukcji systemu teleinformatycznego.
• Wyrobienie umiejętności rozpoznawania różnych przejawów wprowadzonych pojęć i używania ich do analizy i oceny własności usługowych, na przykładach popularnych usług realizowanych w globalnym, współczesnym systemie teleinformatycznym – sieci Internet.

Celem przedmiotu jest:

• Wprowadzenie kanonicznego zbioru pojęć dotyczących usług realizowanych w systemach teleinformatycznych i protokołów jako fundamentalnych mechanizmów realizacji tych usług.
• Zbudowanie świadomości zależności między własnościami (jakością) usług a cechami konstrukcji systemu teleinformatycznego.
• Wyrobienie umiejętności rozpoznawania różnych przejawów wprowadzonych pojęć i używania ich do analizy i oceny własności usługowych, na przykładach popularnych usług realizowanych w globalnym, współczesnym systemie teleinformatycznym – sieci Internet.

Treść wykładu

W pierwszej części wykładu wprowadza się pojęcia podstawowe:

• System, usługa jako misja systemu. Struktura a zachowanie, własności logiczne i poza-logiczne. Specyfika systemów teleinformatycznych, rola standaryzacji.
• Protokół a usługa. Protokół jako język. Projektowanie protokołów (specyfikacja, implementacja, pojęcia poprawności, weryfikacja, walidacja). Cele i tezy Protocol Engineering, przegląd notacji formalnych (FDT): URN, SDL, MSC, TTCN, ASN.1. Narzędzia do badania protokołów.
• Opanowanie złożoności: abstrakcja, enkapsulacja, dekompozycja; mechanizmy architektoniczne (punkty odniesienia i styki, podsystemy, warstwy, płaszczyzny, domeny, style i wzorce architektoniczne). Architektura OSI (usługi warstwy, protokół w warstwie, adresacja, rozwiązywanie nazw).
• Usługa jako mechanizm konstrukcji systemu a usługa świadczona użytkownikowi końcowemu. Usługa a aplikacja. Strony zaangażowane w realizację usługi. Płaszczyzna (obszar) usług/użytkownika: terminale i węzły usługowe, klasyczne i nowe wzorce architektoniczne dla realizacji usług (alokacja funkcji, modele komunikacji: point-to-point, multicast, publish-subscribe), związki z innymi obszarami/płaszczyznami. Realizacja usługi: przywołanie, instancja usługi, rodzaje sesji, połączenie i komunikacja bezpołączeniowa, przepływy.
• Własności usług, konwencje opisu usług (aspekt statyczny, dynamiczny). Klasyfikacje usług (usługi komunikacyjne i informacyjne, koncepcja „czegokolwiek jako usługi” – XaaS).
• Oczekiwania użytkowników. Kompleksowe pojęcie jakości usługi (QoX), jego specjalizacje (QoE, GoS, GOS, QoR) i techniczne czynniki warunkujące (NP). Miary satysfakcji użytkownika i metody jej oceny. Umowne aspekty jakości usługi (SLA).
• Protokoły wspierające realizację usług teleinformatycznych w różnych przekrojach systemu. Klasyfikacje i przykłady. Typowe elementy (patterns) protokołów. Zestawy i profile, współpraca i współdziałanie protokołów przy realizacji usługi. Standaryzacja: podejścia ITU-T/ETSI, IETF.

Druga część wykładu skupia się na egzemplifikacji wprowadzonych w części pierwszej treści, głównie na przykładach wykorzystujących techniki Internetu:

• Sieć Internet jako przykład globalnego systemu teleinformatycznego. Model warstwowy dla Internetu (stos protokołów TCP/IP). Rodzaje aplikacji i ich wymagania związane ze świadczonymi usługami.
• Sposoby komunikacji procesów (aplikacji) przez sieć. Warstwa transportowa sieci Internet. Protokoły UDP i TCP (komunikacja bezpołączeniowa i połączeniowa). Mechanizm socket. TCP jako przykład protokołu zapewniającego niezawodną transmisję danych: mechanizm okna, flow control, congestion control.
• Usługa i protokół DNS jako przykład rozwiązania „użytkowego” dla innych aplikacji Internetu. Architektura systemu DNS: system nazw domenowych i hierarchia serwerów.
• Usługa www jako przykład podstawowej usługi internetowej. Protokół http i jego własności. Rozwiązania zwiększające efektywność dostarczania treści (web caching).
• Usługi multimedialne w sieci Internet – QOS (Quality of Service) vs QOE (Quality of Experience). Transmisja głosu (usługa VoIP), protokoły RTP i RTCP. Sygnalizacja i zestawianie sesji multimedialnych – podstawy protokołu SIP. Rozwiązania OTT: streaming video, adaptacyjny streaming http.
• Aplikacje P2P: podstawowe topologie, przykłady zastosowań (aplikacja BitTorrent).
• Usługi wymiany wiadomości. Aplikacje typu messenger, Protokoły publish-subscribe.

Zakres laboratorium

Treści wykładowe będą utrwalane w ramach ćwiczeń laboratoryjnych, realizowanych z wykorzystaniem profesjonalnych narzędzi (PragmaDev, Wireshark, monitory protokołów, symulatory) i polegających na analizie usługowo zorientowanego zachowania rzeczywistych i emulowanych sieci teleinformatycznych.

1. Budowa protokołu – perspektywa projektanta (języki: SDL, MSC; narzędzia: PragmaDev).
2. Wprowadzenie do oprzyrządowania i praktyki badań zachowania systemu (monitory / analizatory protokołów, Wireshark).
3. Realizacja usługi – analiza związków z przebiegiem protokołów (sieci rzeczywiste i emulowane, analizatory).
4. Usługa WWW – analiza działania protokołu http.
5. Protokół TCP – mechanizmy, analiza wydajności, aspekty bezpieczeństwa.
6. Usługa VoIP – komunikacja aplikacji z serwerem SIP i serwerem mediów.
7. Strumieniowanie wideo w standardzie DASH – analiza działania strumieniowania adaptacyjnego.

Literatura

• K. Brzeziński, „Istota sieci ISDN”, Oficyna Wydawnicza PW, 1999.
• H. Hanrahan, „Network Convergence: Services, Applications, Transport, and Operations Support”. Wiley, 2007 (wybrane fragmenty).
• W. Kabaciński, M. Żal, „Sieci telekomunikacyjne”, WKŁ, 2008 (wybrane fragmenty).
• H. Koenig, „Protocol Engineering”, Springer, 2012 (wybrane fragmenty).
• J.F. Kurose, K. Ross, „Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet”, Pearson, 2016.
• P.L. Dordal, „An Introduction to Computer Networks”, 2018.
• Materiały wykładowe, instrukcje do ćwiczeń (z rozszerzonym wprowadzeniem) i wybrane anglojęzyczne artykuły i standardy teleinformatyczne – udostępniane w postaci elektronicznej.

Oprogramowanie

• System wspomagania projektowania usług i protokołów Pragmadev.
• Programowy monitor / analizator protokołów Wireshark.
• Symulator sieci NS2/NS3.

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji