Sieci i chmury teleinformatyczne

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

SCHT

1

Pierwszym celem przedmiotu jest zaznajomienie słuchaczy z podstawowymi pojęciami oraz zagadnieniami dotyczącymi organizacji, realizacji i funkcjonowania współczesnych sieci teleinformatycznych w zakresie transportu danych między urządzeniami i aplikacjami użytkowników oraz chmurami obliczeniowymi. Drugim celem jest przedstawienie opartych na tych zasadach podstaw szczegółowych rozwiązań i technik wykorzystywanych w sieci Internet.

Pierwszym celem przedmiotu jest zaznajomienie słuchaczy z podstawowymi pojęciami oraz zagadnieniami dotyczącymi organizacji, realizacji i funkcjonowania współczesnych sieci teleinformatycznych w zakresie transportu danych między urządzeniami i aplikacjami użytkowników oraz chmurami obliczeniowymi. Drugim celem jest przedstawienie opartych na tych zasadach podstaw szczegółowych rozwiązań i technik wykorzystywanych w sieci Internet.

Treść wykładu

W pierwszej części wykładu wprowadza się ogólne pojęcia dotyczące architektury i technik (płaszczyzny danych, sterowania i zarządzania) sieci teleinformatycznych, odnoszących się do transportu danych:

• Sieć transportu danych: rola. Użytkownicy sieci i ruch: strumienie zgłoszeń, strumienie danych, charakterystyka. Wymagania: jakość obsługi usług – parametry, niezawodność, bezpieczeństwo. Ruch oferowany a ruch przenoszony. Matematyczny opis ruchu – proces Poissona, własności, rozkład Poissona. Płaszczyzny: danych, sterowania, zarządzania. Styk UNI.
• Różnorodność technologiczna sieci – podstawowe technologie: charakterystyka. Transport danych – warstwa/sieć pakietowa: rola, technologia, zasada działania. Transport sygnałów – warstwa/sieć optyczna: rola, technologia, zasada działania.
• Funkcje płaszczyzny danych sieci: transmisja, zwielokrotnienie, komutacja. Techniki zwielokrotnienia oraz komutacji (komutacja kanałów i komutacja pakietów) przestrzenne, częstotliwościowe, czasowe. Tryb połączeniowy i bezpołączeniowy transportu danych, połączenia a strumienie danych. Matematyczny model obsługi ruchu – łańcuchy Markowa, analiza systemów obsługowych.
• Architektura węzłów sieciowych – płaszczyzna danych i sterowania: pole komutacyjne, moduły wejściowo/wyjściowe i porty, sterowanie, charakterystyka, tendencje. Modele ruchowe. Wirtualizacja funkcji sieciowych.
• Model zasobów płaszczyzny danych – model warstwowy G.805/809: komponenty topologiczne, komponenty transportowe, funkcje transportowe. Dekompozycja pionowa i pozioma sieci. Styki UNI i NNI. Adresacja.
• Model struktury płaszczyzny danych – segmenty: szkieletowy (rdzeń i brzeg), dostępowy (magistralny i rozdzielczy). Topologie i technologie: przewodowe i bezprzewodowe.
• Płaszczyzna sterowania. Model funkcjonalny płaszczyzny sterowania – komponenty i funkcje. Protokoły: sygnalizacyjne, routingowe, zarządzania łączem. Proces zestawiania połączenia: centralizacja a rozproszenie. Routing – kierowanie połączeń/strumieni: cele, kryteria. Architektury i algorytmy – centralizacja i rozproszenie.
• Płaszczyzna zarządzania, skale czasowe zarządzania i związki ze sterowaniem. Obszary zarządzania FCAPS. Model zarządca-agent, MIB, protokół SNMP. Model warstwowy zarządzania: zarządzanie elementami sieci, zarządzanie siecią, zarządzanie usługami. Funkcje, protokoły, interfejsy i systemy zarządzania.

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

• Sieć Internet: struktura, operatorzy ISP (Internet Service Provider), dostawcy treści i ich relacje.
• Protokół IPv4 jako „spoiwo” Internetu. Struktura pakietu, zasady adresacji, VLSM (Variable Length Subnet Mask), CIDR (Classless Inter-Domain Routing).
• IPv4 na brzegu sieci: automatyczna konfiguracja hostów (protokół DHCP), translacja adresów (NAT), Adresy MAC. Protokół ARP.
• Protokół IP w wersji 6 - adresacja, ICMP (Internet Control Message Protocol) v6, odkrywanie sąsiedztwa (neighbor discovery) i adresów MAC (MAC address discovery).
• Routing połączeń/strumieni danych w sieci Internet. Tablica routingu i zasada "longest prefix match". Routing statyczny, ścieżka domyślna. Routing wewnątrzsieciowy: protokoły "distance vector" vs "link state". Routing międzysieciowy: pojęcie systemu autonomicznego, tranzyt vs peering, organizacja połączeń międzysieciowych – węzły IXP.
• Infrastruktura sieciowa chmur i centrów danych Internetu.
• Podstawowe techniki Internetu Rzeczy (Internet of Things).

Zakres laboratorium

• Komutacja. Techniki zwielokrotnienia i komutacji, jakość obsługi na poziomie zgłoszeń i strumieni danych.
• Routing. Kryteria i algorytmy doboru dróg, centralizacja i rozproszenie procesu wyszukiwania dróg, jakość obsługi na poziomie zgłoszeń i strumieni danych.
• Zarządzanie. Zarządzanie elementami sieci i zarządzanie siecią. Styk CLI, protokół SNMP, protokół NETCONF/YANG.
• Adresacja w protokole IPv4, protokół DHCP i translacja adresów NAT.
• Adresacja w protokole IPv6/NDP.
• Podstawy routingu w sieci IP (routing statyczny vs. routing dynamiczny).
• Podstawy Internetu Rzeczy.

Literatura

• 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.

Oprogramowanie

• Emulatory sieci GNS3 i Mininet oraz generatory ruchu i analizator protokołów Wireshark.
• Kontrolery SDN sieci POX i Ryu.

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji