Сети и телекоммуникации

УТВЕРЖДАЮ
Директор ИК
___________ А. А. Захарова
«___»_____________2015 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
НА УЧЕБНЫЙ ГОД
СЕТИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
Направление ООП: 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника»
Профили подготовки: вычислительные машины, комплексы, системы и
сети; системы автоматизированного проектирования; технологии разработки
программного обеспечения; программное обеспечение средств
вычислительной техники и автоматизированных систем
Квалификация: бакалавр
Базовый учебный план приема 2015 г.
Курс: 3, семестр: весенний
Количество кредитов: 6
Код дисциплины: Б1.ВМ4.16
Виды учебной
Временной ресурс
деятельности
Лекции, ч
32
Практические занятия, ч
0
Лабораторные занятия, ч
48
Аудиторные занятия, ч
80
Самостоятельная работа, ч 136
ИТОГО, ч
216
Вид промежуточной аттестации: экзамен
Обеспечивающее подразделение: кафедра ИПС
Заведующий кафедрой _____________
М. А. Сонькин
(ФИО)
Руководитель ООП
_____________
В. И. Рейзлин
Преподаватель
_____________
В. А. Дорофеев
2015 г.
(ФИО)
(ФИО)
1. Цели освоения дисциплины
Ц1. Подготовка
выпускников
к
проектно-конструкторской
деятельности в области создания и внедрения аппаратных и программных
средств объектов профессиональной деятельности в соответствии с
техническим заданием и с использованием средств автоматизации
проектирования.
Ц5. Подготовка выпускников к самообучению и непрерывному
профессиональному самосовершенствованию.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Сети и телекоммуникации» относится
профессиональному циклу.
к
циклу
Дисциплине «Сети и телекоммуникации» предшествует освоение
дисциплин:
 ПЦ.Б.2.0 «Программирование»
Содержание разделов дисциплины «Сети и телекоммуникации»
согласовано с содержанием дисциплин, изучаемых параллельно:
 ПЦ.В.2.6.0 «Системное программирование»
3. Результаты освоения дисциплины
В соответствии с требованиями ООП освоение дисциплины направлено
на формирование у студентов следующих компетенций (результатов
обучения), в т. ч. в соответствии с ФГОС:
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной
дисциплины
Результаты
обучения
(компетенци
и из ФГОС)
Р6
(ОК-7
ОПК-1, 2, 4,
ПК-3, 4, 5)
Составляющие результатов обучения
Код
Знания
З.6.
4
Теоретических
основ
архитектурной и
системотехнической
организации
вычислительных
сетей, построения
сетевых
протоколов, основ
Интернеттехнологий.
Код
Умения
У.6.
4
Выбирать,
комплексировать
и
эксплуатировать
программноаппаратные
средства в
сетевых
структурах.
Код
Владение
опытом
В.6.
4
Навыками
конфигурирования
локальных сетей,
реализацией
сетевых
протоколов с
помощью
программных
средств.
В результате освоения дисциплины «Сети и телекоммуникации» студентом
должны быть достигнуты следующие результаты:
2
Таблица 2
№ п/п
РД1
РД2
РД3
Планируемые результаты освоения дисциплины
Результат
Студент должен знать теоретические основы архитектурной и
системотехнической организации вычислительных сетей,
построения сетевых протоколов, основ Интернет-технологий;
Студент должен уметь выбирать, комплексировать и
эксплуатировать
программно-аппаратные
средства
в
создаваемых вычислительных и информационных системах и
сетевых структурах
Студент должен владеть навыками конфигурирования
локальных сетей, реализации сетевых протоколов с помощью
программных средств
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Аннотированное содержание разделов дисциплины
1. Введение в сети и телекоммуникации
Определение сети, история. Процесс передачи информации. Элементы
сети. Характеристики сети. Виды топологий. Типы сетей
Лекции: введение в сети и телекоммуникации
Лабораторные работы: знакомство с сетевыми компонентами
2. Многоуровневые модели
Понятие протокола. Взаимодействие протоколов. Многоуровневые
модели OSI и TCP/IP. Инкапсуляция, блоки данных PDU
Лекции: многоуровневые модели
Лабораторные работы: исследование диалоговых сетевых протоколов
3. Верхние уровни модели OSI
Определение, назначение. Представительный и сеансовый уровни.
Клиент-серверная модель, одноранговые сети (p2p). Протоколы и сервисы:
DNS, DHCP, HTTP, FTP, POP3/SMTP, SMB, Telnet
Лекции: верхние уровни модели OSI
Лабораторные работы: программная реализация диалоговых сетевых
протоколов
4. Транспортный уровень модели OSI
Определение, назначение. Введение в протоколы TCP и UDP, критерии
выбора. Порты, назначение, стандартные порты. Сегментация. Протокол
TCP: формат пакета, понятие сессии, алгоритм работы, понятие окна,
3
повторная отправка, управление потоком. Протокол UDP: формат пакета,
особенности работы
Лекции: транспортный уровень модели OSI
Лабораторные работы: захват и анализ трафика протокола TCP
5. Сетевой уровень модели OSI
Определение,
назначение.
Основные
понятия:
адресация,
инкапсуляция, маршрутизация. Обзор протоколов сетевого уровня: IPv4,
IPv6, IPX, AppleTalk. Протокол IPv4: характеристики, формат пакета. Сети:
принципы образования, преимущества. Передача данных между сетями,
шлюз. Таблица маршрутизации: понятие маршрута, формат, пример доставки
пакета. Типы маршрутизации: статическая, динамическая
Лекции: сетевой уровень модели OSI
Лабораторные работы: захват и анализ трафика протокола IP
6. Адресация сетевого уровня
Типы адресов: адрес сети, компьютера, широковещательный адрес.
Маска сети: вычисление адреса сети, широковещательного адреса, диапазона
адресов сети. Типы сообщений: unicast, multicast, широковещательное.
Специальные адреса IPv4: публичные, зарезервированные, частные.
Классовая адресация, организации, выделяющие адреса. IPv6. Разбиение на
подсети: выбор нужного размера, учет сетевых устройств. Протокол ICMP:
команды ping, tracert, определение неисправности
Лекции: адресация сетевого уровня
Лабораторные работы: проведение сабклассинга сети предприятия
7. Канальный уровень модели OSI
Определение, назначение. Подуровни MAC и LLC. Среда: разделяемая
и неразделяемая, полудуплекс, полный дуплекс. Логическая и физическая
топологии. Формат фрейма
Лекции: канальный уровень модели OSI
Лабораторные работы: работа с клиентским приложением протокола
разрешения адресов ARP
8. Физический уровень модели OSI
Определение, назначение. Состав: сигналы, разъемы, кабели.
Представление сигналов: амплитуда, частота, фаза. Кодирование сигналов:
без возврата к нулю, манчестерское кодирование, группировка бит.
Измерение информации: пропускная способность, bandwidth, throughput,
goodput. Типы среды: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно,
беспроводная связь
Лекции: физический уровень модели OSI
4
Лабораторные работы:
кодирования потока данных
программная
реализация
манчестерского
9. Технология Ethernet
Определение, назначение. История технологии Ethernet. Проблема
коллизий: концентратор (hub) против коммутатора (switch). Ethernet на
уровнях LLC и MAC, формат пакета. MAC-адрес; unicast, multicast,
широковещательное сообщение, протокол ARP. Технология CSMA/CD.
Тайминги: межфреймовые интервалы, jam-сигнал, backoff-таймер.
Физический уровень технологии: кабели, разъемы, стандарты
Лекции: технология Ethernet
Лабораторные работы: исследование производительности протокола
Ethernet в зависимости от количества коллизий
10.Беспроводные сети
Сравнение проводных и беспроводных сетей. Типы беспроводных
сетей. Топологии беспроводных сетей. Проблема скрытого узла. Технология
расширения спектра. Этапы подключения к беспроводной сети. Безопасность
беспроводных сетей. Распространенные атаки
Лекции: беспроводные сети
Лабораторные работы: работа с беспроводной сетью стандарта IEEE
802.11
11.Маршрутизация
Задачи, решаемые маршрутизатором. Таблица маршрутизации.
Статическая
маршрутизация.
Виды
протоколов
динамической
маршрутизации. Дистанционно-векторные протоколы: RIPv1 и RIPv2.
Протоколы состояния каналов связи: OSPF
Лекции: маршрутизация
Лабораторные работы: реализация статического и динамического типов
маршрутизации на оборудовании Cisco
12.Коммутация
Принципы работы коммутатора. Алгоритм покрывающего дерева.
Виртуальные сети (VLAN). Иерархическая сетевая модель: уровни доступа,
распределения и магистрали
Лекции: коммутация
Лабораторные работы:
сегментации трафика
организация
виртуальных
сетей
для
5
4.2 Структура дисциплины по разделам и формам организации
обучения приведена в таблице 3.
Таблица 3
Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения
Название раздела/темы
Аудиторная работа
СРС
(час)
(час)
Лекции
Лаб. зан.
3
4
7
Введение в сети и телекоммуникации
Многоуровневые модели
Верхние уровни модели OSI
Транспортный уровень модели OSI
Сетевой уровень модели OSI
Адресация сетевого уровня
Канальный уровень модели OSI
Физический уровень модели OSI
Технология Ethernet
Беспроводные сети
Маршрутизация
Коммутация
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
36
Итого
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
5
54
Инд. зад.
Итого
14
7
7
7
7
7
8
8
8
8
8
8
90
14
14
14
14
14
16
16
16
16
16
16
180
4.3 Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения
по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной
дисциплины и указанных в пункте 3.
Таблица 4
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения
№
1.
2.
3.
Формируемые
компетенции
З. 6.4
У.6.4
В.6.4
1
+
+
+
2
+
+
+
3
+
+
+
4
+
+
+
Разделы дисциплины
5
6
7
8
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
9
+
+
+
10
+
+
+
11
+
+
+
12
+
+
+
5. Образовательные технологии
При изучении дисциплины «Сети и телекоммуникации» следующие
образовательные технологии:
Таблица 5
Методы и формы организации обучения
ФОО
Лаб. Пр. зан./ Тр.*,
К.
Лекц.
СРС
раб.
сем.,
Мк**
пр.***
Методы
IT-методы
+
+
+
6
Работа в команде
+
Case-study
+
Игра
Методы проблемного
+
обучения
Обучение
+
на основе опыта
Опережающая
+
самостоятельная работа
Проектный метод
Поисковый метод
Исследовательский
+
метод
Другие методы
* – Тренинг, ** – мастер-класс, ***– командный проект
+
+
+
6. Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
6.1. Самостоятельную работу студентов (СРС) можно разделить на
текущую и творческую.
Текущая СРС – работа с лекционным материалом, подготовка к
лабораторным работам с использованием сетевых образовательных ресурсов
(сервер кафедры ИПС); опережающая самостоятельная работа; изучение тем,
вынесенных на самостоятельную проработку; подготовка к экзамену.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР) – поиск, анализ, структурирование информации по темам,
выносимым на самостоятельное изучение (ресурсы Интернет в том числе),
выполнение индивидуальных заданий.
6.2. Содержание самостоятельной работы по дисциплине
В процессе изучения дисциплины студенты должны самостоятельно
овладеть следующими темами:
1. Теория массового обслуживания в контексте приоритезации
некоторых видов трафика.
2. Модификации
стандартных
сетевых
протоколов
при
использовании их магистральными провайдерами.
3. Безопасность сетевых соединений и методы её обеспечения.
4. Причины успеха стека протоколов TCP/IP и неудачи
конкурирующих стеков протоколов.
5. Влияние защиты брандмауэров на работоспособность широко
используемых протоколов.
6. Сетевые операционные системы и их компоненты.
7
Промежуточный контроль знаний – теоретических и практических –
производится в процессе защиты студентами лабораторных работ. Контроль
и оценка знаний производится в соответствии с рейтинг-планом.
Окончательный контроль знаний производится в форме экзамена (с учетом
набранных баллов).
6.3. Контроль самостоятельной работы
По результатам текущего и рубежного контроля формируется допуск
студента к экзамену. Экзамен проводится в устной форме.
6.4.Учебно-методическое
студентов
обеспечение
самостоятельной
работы
Для самостоятельной работы студентов используются сетевые
образовательные ресурсы, представленные на сайте кафедры ИПС, сеть
Internet и другие научно-образовательные ресурсы.
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения
дисциплины
Текущий контроль освоения дисциплины осуществляется при сдаче
студентом лабораторных работ.
Итоговый контроль проходит в форме экзамена. Экзаменационные
билеты содержат теоретическую и практическую части.
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
Распределение учебного времени:
Лекции
Лабораторные работы
Самостоятельная работа студентов
32 часов
48 часа
136 часов
Основные положения по рейтинг-плану дисциплины
На дисциплину выделено 100 баллов и 6 кредитов, которые
распределяются следующим образом:
 60 баллов – текущий контроль (лекции, лабораторные работы);
 40 баллов – промежуточная аттестация (экзамен).
Допуск к сдаче экзамена осуществляется при наличии 33 или более
баллов, обязательным является выполнение всех лабораторных работ.
Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов, набранных в
течение семестра и на экзамене.
8
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение
дисциплины
9.1. Основная литература
1. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы,
технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4-е изд. – СПб.:
Питер, 2010. – 944 с.: ил.
2. Таненбаум Э. Компьютерные сети. 4-е изд. – СПб.: Питер, 2003. –
992 с.: ил.
9.2. Дополнительная литература
1. Компьютерные сети. Учебный курс. – Microsoft Press: Русская
редакция, 1999.- 576с
2. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Сетевые операционные системы. –
СПб.: Питер, 2001. – 544с.: ил.
3. Уолрэнд Дж. Телекоммуникационные и компьютерные сети.
Вводный курс. М.: Пост маркет, 2001. – 480с.
9.3. Программное обеспечение
1. Среда разработки Microsoft Visual Studio 2008 или более новая.
По желанию студенты могут использовать другие согласованные
с преподавателем среды разработки, доступные на их ноутбуках
или через удалённый рабочий стол.
2. Программа для анализа сетевых пакетов Wireshark.
3. Программа-терминал Telnet.
4. Программа-терминал HyperTerminal.
10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
Лабораторные работы выполняются в компьютерных классах,
оснащенных 16-ю компьютерами на базе процессоров Intel Core 2 Duo.
Таблица 6
Компьютерный класс
(ул. Советская, 84/3,
ауд. 411-ИК)
Компьютеры Pentium Core2 1,6GHz (16 шт.),
Мониторы LCD 17" Acer (16 шт.)
Сетевой коммутатор CNet 16 ports
Маршрутизаторы Cisco (6 шт.)
Коммутаторы Cisco (3 шт.)
9
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с
требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки ООП 09.03.01
«Информатика и вычислительная техника».
Программа одобрена
проектирования систем
на
заседании
кафедры
Информатики
и
протокол № 15 от «22» 06 2015 г
Автор старший преподаватель Дорофеев В. А.
Рецензент(ы) __________________________
10