Космический факультет

Кафедра К3
«Прикладная математика, информатика
и вычислительная техника»

Телефон: 8 (498) 687-43-52
ГУК, ауд. 447
E-mail: caf-pm@mgul.ac.ru, caf-vt@mgul.ac.ru


Дисциплины

Сети ЭВМ и телекоммуникации

Направление подготовки: 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника».
Направленность подготовки: Вычислительные машины, комплексы, системы и сети.
Квалификация выпускника: бакалавр.

Курс: 3, 4.
Семестры: 6, 7, 8.

Формы промежуточной аттестации: зачёт.


Содержание дисциплины

6-й семестр

Основные понятия техники связи
  • Определение телекоммуникации и телекоммуникационной сети.
  • Виды телекоммуникационных сетей.
  • Непрерывные и дискретные данные.
  • Сигналы, типы сигналов.
  • Линии связи. Классификация линий связи.
  • Изменение сигнала при передаче по линиям связи. Коэффициент затухания.
  • Простейший аналоговый сигнал — гармоническое колебание.
  • Разложение сигнала на спектр. Ширина спектра сигнала.
  • Полоса пропускания канала связи.
  • Условия, необходимые для качественной передачи сигнала по каналу связи.
Каналы связи и системы связи
  • Канал связи. Классификации каналов связи.
  • Характеристики каналов связи (пропускная способность, скорость модуляции, достоверность передачи данных).
  • Соотношение полосы пропускания и пропускной способности канала (формула Шеннона).
  • Пропускная способность цифрового канала без учёта шума (формула Найквиста).
  • Система связи. Структура системы связи. Системы связи на основе непрерывного и дискретного каналов.
  • Многоканальные системы связи.
  • Мультиплексирование: частотное, волновое, временное.
Модуляция сигналов
  • Модуляция. Модуляция аналоговых сигналов. Модуляция дискретных сигналов — манипуляция.
  • Дискретизация аналоговых сигналов (дискретная модуляция).
  • Теорема Котельникова.
  • Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ).
Цифровое кодирование сигналов
  • Цифровое кодирование.
  • Проблемы, возникающие при передаче цифровых сигналов по каналам связи на большие расстояния.
  • Принцип приближения формы передаваемого синусоидального сигнала к прямоугольному виду.
  • Требования к методам цифрового кодирования.
  • Методы цифрового кодирования.
  • Логическое кодирование.
  • Избыточное кодирование. Метод 4В/5В, достоинства и недостатки.
  • Скремблирование, достоинства и недостатки. Алгоритмы скремблирования.
Кабельные линии связи
  • Электрические линии связи.
  • Типы кабелей.
  • Основные электромагнитные характеристики электрических кабелей связи.
  • Кабель витая пара. Типы кабелей на основе витой пары. Категории витой пары.
  • Стандарт Registered Jack.
  • Коаксиальный кабель. Типы коаксиального кабеля.
  • Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем.
  • Оптическое волокно.
  • Конструкция и принцип действия волоконного световода.
  • Основные параметры оптического волокна.
  • Понятие моды, виды мод, рабочая мода волокна.
  • Типы оптоволокна в зависимости от числа одновременно передаваемых лучей.
  • Волоконно-оптический кабель. Достоинства и недостатки ВОК по сравнению с электрическими кабелями.
  • Требования к оптическим разъёмам и коннекторам.
  • Типы полировки оптических коннекторов.
  • Способы сращивания оптических волокон.
  • Внешние и внутренние факторы возникновения потерь энергии при сращивании оптоволокна.
Беспроводная передача данных
  • Беспроводные линии связи. Связь частоты и длины волны. Основные диапазоны электромагнитного спектра. Общие закономерности распространения электромагнитных волн, связанные с частотой излучения.
  • Механизмы распространения электромагнитных волн при встрече с препятствиями и связанные с этим искажения электромагнитных сигналов. Способы решения проблемы высокого уровня помех в беспроводных каналах. Лицензирование частотных диапазонов.
  • Антенны. Назначение и характеристики антенны. Штыревая антенна. Дипольная антенна. Направленные антенны (рупорная и параболическая антенны).
  • Двухточечная беспроводная связь (точка — точка). Беспроводной канал с одним источником и несколькими приёмниками (точка — многоточка). Общие принципы сотовой связи. Связь нескольких источников и нескольких приёмников.
  • Спутниковая связь. Типы орбит. Типы спутников в зависимости от типа орбиты, их применение, преимущества и недостатки.
  • Технология широкополосного сигнала. Метод расширения спектра скачкообразной перестройкой частоты FHSS (медленное расширение спектра, быстрое расширение спектра). Метод прямого последовательного расширения спектра DSSS. Множественный доступ с кодовым разделением (CDMA).
  • Мобильная телефонная связь. Принципы организации сотовой связи. Преимущества сотовой связи по сравнению с традиционной наземной беспроводной связью. Поколения и основные технологии мобильной сотовой связи.
Обнаружение и коррекция ошибок
  • Стратегии борьбы с ошибками в системах связи.
  • Системы передачи данных, реализующие методы обнаружения и исправления ошибок.
  • Контрольная сумма. Алгоритмы вычисления контрольной суммы.
  • Циклический избыточный контроль CRC (порождающие полиномы, построение кодового многочлена).
  • Корректирующие коды. Безызбыточные и избыточные коды. Идея помехоустойчивого кодирования. Корректирующая способность. Коэффициент избыточности. Алгоритмы вычисления корректирующих кодов.
Общие принципы построения сетей
  • Понятие сети ЭВМ. Основные функции узлов связи. Классификация сетей ЭВМ по территориальному охвату и по принадлежности.
  • Простейшая сеть из двух компьютеров и принтера: процесс доступа к периферийному устройству через сеть. Понятие сетевого интерфейса (физического и логического). Модули клиент и сервер.
  • Топология сети. Виды топологий, их достоинства и недостатки. Физическая и логическая топологии (с примерами).
  • Адресация узлов сети. Типы адресации, отличающиеся количеством адресуемых интерфейсов. Адресное пространство: плоская и иерархическая адресация. Одновременное использование нескольких схем адресации (различные подходы разрешения адресов).

7-й семестр

Краткие сведения и понятия о компьютерных сетях
  • Назначение компьютерных сетей.
  • Классификация компьютерных сетей.
  • Методы коммутации в компьютерных сетях.
  • Логическая и физическая топологии компьютерных сетей.
Открытые системы, ЭМВОС (OSI), протоколы, стеки протоколов
  • Понятие открытых систем.
  • Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС, OSI).
  • Назначение уровней ЭМВОС. Сетевые протоколы.
  • Межуровневые интерфейсы.
  • Понятие стека протоколов, примеры (TCP/IP, NetBIOS/SMB, IPX/SPX, X.25, FR и др.)
Сетевой уровень ЭМВОС
  • Назначение сетевого уровня ЭМВОС.
  • Протоколы сетевого уровня.
  • Протоколы IPv4, IPv6, ICMP и др.
  • Классовая и бесклассовая IP-адресация.
  • Маршрутизация, методы маршрутизации, типы маршрутов, методы маршрутизации.
  • Утилиты Ping, Traceroute, Route и NetStat.
Канальный уровень ЭМВОС
  • Назначение канального уровня ЭМВОС.
  • Протоколы канального уровня ЭМВОС.
  • Ethernet, Wi-Fi и др. стандарты компьютерных сетей.
Физический уровень ЭМВОС
  • Назначение физического уровня ЭМВОС.
  • Среды передачи данных и методы доступа к ним.
Транспортный уровень ЭМВОС
  • Назначение транспортного уровня ЭМВОС.
  • Протоколы TCP, UDP и др.
Прикладной уровень ЭМВОС
  • Назначение прикладного уровня ЭМВОС.
  • Протокол передачи гипертекста HTTP.
  • Протоколы передачи файлов FTP и др.
  • Протоколы электронной почты SMTP, POP3 и IMAP4.
  • Система доменных имён, протокол DNS.
  • Протокол автоконфигурации DHCP.
  • Протокол сетевого времени NTP.
Сетевые устройства
  • Принципы функционирования сетевых устройств.
  • Коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы, модемы, шлюзы, мосты, трансиверы и др.

8-й семестр

Структурированные кабельные системы
  • Понятие структурированных кабельных систем (СКС).
  • Принципы построения СКС.
  • Основные структурные компоненты СКС.
  • Преимущества использования СКС.
  • Стандарты СКС.
  • Активное и пассивное оборудование.
ЦОД, ЦХОД, дата-центры, серверные помещения
  • Центры обработки данных (ЦОД), центры обработки и хранения данных (ЦХОД), дата-центры, серверные помещения.
  • Классификация дата-центров.
  • Отказоустойчивость и уровни надёжности дата-центров.
  • Описание стандартов.
  • Важность соблюдения стандартов на климатические условия в ЦОД и серверных помещениях.
Интернет вещей, умный дом, умное здание, бортовые сети
  • Интернет вещей, определение, назначение, используемые сетевые протоколы, стандарты.
  • Умный дом и умное здание, уровни автоматизации, типы применяемых устройств, системы автоматизации, применяемые сетевые протоколы, требования к безопасности систем, стандарты.
  • Бортовые сети автомобилей и др. транспорта, применяемые сетевые протоколы
Протоколы сетевого уровня ЭМВОС, маршрутизация
  • Протоколы IPv4, IPv6, ICMP и др.
  • Описание полей заголовков IP-пакетов.
  • Внутрисетевые и глобальные IP-адреса.
  • Подсети, расчёт диапазона IP-адресов подсети по IP-адресу хоста и маске подсети.
  • Туннелирование IPv6 поверх IPv4.
  • Маршрутизация, протоколы динамической маршрутизации (RIP, BGP, OSPF и др.), схемы маршрутизации.
  • Network Address Translation (NAT).
  • Утилиты Ping, Traceroute, Route и NetStat.
Стандарты сетей, технология VLAN
  • Наиболее широко используемые стандарты сетей (Ethernet, Wi-Fi и др.), основные стандарты, принципы работы, форматы передаваемых кадров.
  • Технология VLAN, методы VLAN.
  • Технология PoE, протоколы PoE.
Протоколы канального уровня ЭМВОС, технология VPN
  • Протоколы канального уровня ARP, PPP, PPPoE, LLDP и др.
Протоколы транспортного уровня ЭМВОС
  • Протоколы транспортного уровня TCP, UDP и др.
  • Назначение протоколов, алгоритмы работы, форматы передаваемых сегментов данных.
  • TCP-порты, сокеты.
Протоколы сеансового и представительского уровней ЭМВОС
  • SSL/TLS, QUIC и др.
  • Назначение протоколов, алгоритмы работы, обеспечение безопасности соединений.
Протоколы прикладного уровня ЭМВОС
  • Протоколы электронной почты (E-Mail) SMTP, POP3 и IMAP; принципы работы, команды, поля заголовков писем.
  • Протокол передачи файлов FTP, принципы работы, команды.
  • Др. протоколы передачи файлов (TFTP, FTPS, SFTP, MFTP, FXP, WebDAV и др.)
  • Протокол сетевого времени NTP, принципы работы, часовые слои, форматы передаваемых данных, формат времени.
  • Протоколы авторизации и аутентификации.
  • Протокол мониторинга и управления сетевых устройств SMTP, компоненты SNMP, формат передаваемых данных, команды, базы управляющей информации MIB.
DNS, WINS, протоколы сетевой автоконфигурации, технологии ZeroConf
  • Доменная система имен DNS, протокол DNS, типы записей в DNS, формат передаваемых данных, альтернативные DNS.
  • Протоколы сетевой автоконфигурации. Протокол DHCP, алгоритм работы, форматы передаваемых данных, сообщения DHCP.
  • Технологии ZeroConf, наиболее популярные протоколы (UPnP, mDNS, SLP, DNS-SD и др.), назначение, принципы работы.
Стеки протоколов
  • Стеки протоколов TCP/IP, NetBIOS/SMB, IPX/SPX, X.25, Frame Relay и др.
  • Описание стеков протоколов, форматы передаваемых данных.
Протоколы и ПО удалённого доступа, сканеры сети
  • Протоколы и ПО удалённого доступа: терминальный доступ (протоколы Telnet, SSH, RDS/RDP, X.11 и др.), Удалённый рабочий стол (RDP, VNC и др.), ПО удалённого администрирования (VNC, RAdmin, TeamViewer и др.)

Рекомендуемая литература

  1. В. Олифер, Н. Олифер. «Компьютерные сети — Принципы, технологии, протоколы». Санкт-Петербург «Питер», 2016.
  2. Т. И. Алиев. «Сети ЭВМ и телекоммуникации» — СПб: СПбГУ ИТМО, 2011. — с. 400.
  3. В. Столлингс. Современные компьютерные сети, 2-е издание. СПб: Питер, 2003.
  4. Под ред. Самойленко В. В. Локальные сети. Полное руководство. Киев «НТИ», Санкт-Петербург «Крона принт», 2002.

Интернет-ресурсы

  1. Журнал «LAN / Журнал сетевых решений»
  2. Журнал «Открытые системы»
  3. Росстандарт
  4. CIT forum
  5. Wikipedia

Учебные материалы

  1. studnet.msfu.ru — сетевые технологии для бакалавров и магистров кафедры К3.
Административный раздел