Учебный план по изучению компьютерных сетей и технологий
№ темы |
Название темы |
Теория (часов) |
Практика (часов) |
1 |
Роль компьютерных сетей в мире телекоммуникаций. |
3 |
3 |
2 |
Общие принципы построения сетей. Топология локальных сетей |
6 |
3 |
3 |
Требования к компьютерным сетям |
3 |
3 |
4 |
Открытые системы и модель OSI |
6 |
3 |
5 |
Линии связи |
3 |
3 |
6 |
Передача данных на физическом и канальном уровне |
3 |
3 |
7 |
Пакеты, протоколы и методы управления обменом |
3 |
3 |
8 |
Локальные сети. Базовые технологии локальных сетей |
3 |
3 |
9 |
Развитие технологий Ethernet: Fast Ethernet и Gigabit Ethernet |
3 |
3 |
10 |
Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов |
3 |
3 |
11 |
Виртуальные локальные сети |
3 |
3 |
12 |
Составные сети: объединение сетей на основе сетевого уровня |
3 |
3 |
13 |
Адресация в IP -сетях. Порядок назначения IP -адресов |
3 |
3 |
14 |
Протокол IP |
3 |
3 |
15 |
Протоколы транспортного уровня TCP и UDP |
3 |
3 |
16 |
Прикладные протоколы – NetBIOS и NetBEUI |
3 |
3 |
17 |
Протоколы маршрутизации |
3 |
3 |
18 |
Маршрутизаторы |
3 |
3 |
19 |
Средства анализа и управления сетями |
3 |
3 |
Всего |
|
63 |
57 |
Итого |
|
120 |
1) Роль компьютерных сетей в мире телекоммуникаций. Общие принципы построения сетей.
Вводная лекция в компьютерные сети и сетевые технологии. На первом занятии речь пойдёт о роли компьютерных сетей в мире телекоммуникаций, о эволюции и основных современных тенденциях развития сетевых технологий, в частности конвергенция компьютерных и телекоммуникационных сетей.
Структура занятия выглядит следующим образом:
- Эволюция вычислительных систем.
- Системы пакетной обработки.
- Многотерминальные системы – прообраз сети.
- Глобальные сети ( WAN ).
- Локальные сети (LAN) .
- Сближение локальных и глобальных сетей.
- Конвергенция компьютерных и телекоммуникационных сетей.
- Вычислительные сети.
Основные понятия: вычислительная сеть, глобальная сеть, локальная сеть, клиент, сервер, стандартные сетевые технологии: Ethernet , FDDI , Token Ring .
2) Общие принципы построения сетей. Топология локальных сетей.
При создании вычислительных сетей разработчиками решалось много проблем. На данном занятии рассматриваются наиболее важные из них, причём в той последовательности, в которой они естественно возникали в процессе развития и совершенствования сетевых технологий.
Структура урока:
- Связь «точка - точка». Наиболее простым случаем связи двух устройств является их непосредственное соединение физическим каналом, такое соединение называется связью «точка – точка» (point-to-point) .
- Задача физической передачи данных по линиям связи.
- Топология физических связей (полносвязная топология и неполносвязная топология (кольцо, звезда, шина)).
- Адресация узлов сети.
- Понятие коммутации (пакетов, каналов, сообщений).
Основные понятия лекции: связь «точка - точка», порт, сетевая операционная система, потенциальное кодирование, импульсное кодирование, модуляция, звезда, кольцо, шина, коммутация.
3) Требования к компьютерным сетям.
Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью того набора услуг, для оказания которых она предназначена: например, предоставления доступа к файловым архивам или страницам публичных web -сайтов, обмен электронной почтой в пределах предприятия или в глобальных масштабах, интерактивный обмен речевыми сообщениями IP -телефонии и т.п.
На этом занятии будут рассмотрены следующие вопросы, касающиеся требований предъявляемых к сетям: производительность, надёжность и безопасность, расширяемость и масштабируемость, прозрачность, поддержка разных видов трафика, управляемость, совместимость, качество обслуживания.
4) Открытые системы и модель OSI.
Универсальный тезис о пользе стандартизации, справедливый для всех отраслей, в компьютерных сетях приобретает особое значение. Суть сети – это соединение разного оборудования, а значит, проблема совместимости является одной из наиболее острых.
Структура занятия выглядит следующим образом:
- Декомпозиция задачи сетевого взаимодействия.
- Протокол, интерфейс, стек протоколов.
- Модель OSI.
- Общая характеристика модели OSI.
- Физический уровень.
- Канальный уровень.
- Сетевой уровень.
- Транспортный уровень.
- Сеансовый уровень.
- Представительский уровень.
- Прикладной уровень.
- Сетезависимые и сетенезависимые уровни.
На лекции будет дано понятие модели OSI и детально рассмотрена её структура.
5) Линии связи.
При построении сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду: телефонные и телеграфные провода, подвешенные в воздухе, медные коаксиальные кабели, медные витые пары, волоконно-оптические кабели, радиоволны. При выборе того или иного типа линий связи разработчики прежде всего учитывают их технические характеристики, стоимость, а также простоту монтажа.
На занятии будут рассмотрены вопросы, касающиеся сред передачи информации, аппаратуры линий связи, а также будут даны характеристики линий связи. Обучающиеся ознакомятся со следующими понятиями: затухание и волновое сопротивление, помехоустойчивость и достоверность, полоса пропускания, пропускная способность.
6) Передача данных на физическом и канальном уровне.
При передаче данных по каналам связи применяются два основных типа физического кодирования – на основе синусоидального несущего сигнала и на основе последовательности прямоугольных импульсов. Первый способ часто называется также модуляцией, или аналоговой модуляцией, подчёркивая тот факт, что кодирование осуществляется за счёт изменения параметров аналогового сигнала. Второй способ обычно называют цифровым кодированием.
Из вышеприведённого тезиса следует, что на этом занятии учащиеся ознакомятся с понятиями аналоговой модуляции и её методами, спектра модулированного сигнала, дискретной модуляцией аналоговых сигналов, а также с цифровым кодированием.
7) Пакеты, протоколы и методы управления обменом.
На занятий будет дано понятие пакетов, их назначение и структура. Будет рассказано о адресации пакетов и методах управления обменом:
- Централизованные методы, при которых все управление сосредоточенно в одном месте. Недостатки таких методов: неустойчивость к отказам центра, малая гибкость управления. Достоинство - отсутствие конфликтов.
- Децентрализованные методы, при которых отсутствует центр управления. Главные достоинства таких методов: высокая устойчивость к отказам и большая гибкость. Однако возможны конфликты, которые надо разрешать.
Также будет рассказано об управлении обменом в сетях с топологией «звезда», «кольцо», «шина».
8) Локальные сети. Базовые технологии локальных сетей.
Локальные сети получили распространение при появлении мини-компьютеров, сравнительно низкая стоимость которых позволила многим предприятиям и организациям устанавливать в одном здании несколько таких компьютеров. Локальные сети объединяют компьютеры одного здания или нескольких рядом расположенных зданий в единую сеть, при этом технологии локальных сетей обеспечивают экономичное соединение компьютеров за счёт использования стандартных топологий и качественных кабельных систем. В результате селекции, проведённой практикой, в арсенале разработчика осталось несколько базовых технологий, на основе которых работает подавляющее большинство локальных современных сетей: Ethernet , Token Ring , FDDI .
На основе вышесказанного следует, что на данном уроке будет рассказано об общей характеристики протоколов локальных сетей, структуре стандартов IEEE 802. x , технологии Ethernet , Token Ring , FDDI . Выделение сильных и слабых сторон перечисленных технологий, а также выделение преимуществ и недостатков отдельно взятой технологии по отношению к другим.
9) Развитие технологий Ethernet: Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
Классическая 10-мегабитная сеть Ethernet устраивала большинство пользователей на протяжении около 15 лет. Однако в начале 90-х годов начала ощущаться её недостаточная пропускная способность. Назрела необходимость в разработке новой технологии Ethernet , т.е. технологии, которая была бы такой же эффективной по соотношению цена/качество при производительности 100 Мбит/с.
На занятии будут рассмотрены вопросы, касающиеся развития технологии Ethernet , т.е. какие новые технологии были созданы на основе Ethernet . Будет рассказано о Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.
10) Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов.
Под логической структуризацией сети понимается разбиение общей разделяемой среды на логические сегменты, которые представляют собой самостоятельные разделяемые среды с меньшим количеством узлов. Сеть, разделённая на логические сегменты, обладает более высокой производительностью и надёжностью. Взаимодействие между логическими сегментами организуется с помощью мостов и коммутаторов.
Структура занятия:
- Недостатки сети на одной разделяемой среде.
- Преимущества логической структуризации сети.
- Структуризация с помощью мостов и коммутаторов.
- Недостатки топологии сети на мостах.
11) Виртуальные локальные сети.
Структура занятия выглядит следующим образом:
- Назначение VLAN .
- Создание VLAN на основе одного коммутатора.
- Создание VLAN на основе нескольких коммутаторов.
На данном занятии рассматриваются вопросы связанные с организацией и назначением виртуальных локальных сетей. Будут описаны способы создания таких сетей, как на основе одного коммутатора, так и на основе нескольких.
12) Составные сети: объединение сетей на основе сетевого уровня.
В стандартной модели взаимодействия открытых систем ISO / OSI к сетевому уровню отнесены функции обеспечения передачи данных через сложные сети, объединённые произвольными связями и построенные на основе различных локальных и глобальных сетевых технологий.
Протоколы сетевого уровня реализуются, как правило, в виде программных модулей и выполняются на конечных узлах-компьютерах, а также на промежуточных узлах-маршрутизаторах.
Исходя из вышеприведённых тезисов, следует следующая структура занятия:
- Ограничения мостов и коммутаторов.
- Архитектура составной сети.
- Принципы маршрутизации.
- Протоколы маршрутизации.
Основные понятия лекции: составная сеть, маршрут, протоколы маршрутизации, маршрутизатор.
13) Адресация в IP -сетях. Порядок назначения IP -адресов.
Структура проведения лекции:
- Типы адресов стека TCP / IP.
- Формы записи IP -адреса.
- Классы IP- адресов.
- Особые IP -адреса.
- Использование масок при IP -адресации.
- Порядок назначения IP -адресов.
- Централизованное распределение адресов.
- Автоматизация процесса назначения IP -адресов.
- Протоколы разрешения адресов.
- Отображение IP -адресов на локальные адреса.
- Организация доменов и доменных имён.
- Система доменных имён DNS.
14) Протокол IP.
На данном занятии будет рассмотрен протокол IP – протокол межсетевого взаимодействия ( Internet Protocol , IP ), его основные функции и его структура.
Название протокола отражает его суть – он должен передавать пакеты между сетями. В каждой очередной сети, лежащей на пути перемещения пакета, протокол IP вызывает средства транспортировки, принятые в этой сети, чтобы с их помощью передать этот пакет на маршрутизатор, ведущий к следующей сети, или непосредственно к узлу-получателю.
Основные понятия: протокол IP , номер версии, длина заголовка, тип сервиса, общая длина, идентификатор пакета, флаги, смещение фрагмента, время жизни, контрольная сумма.
15) Протоколы транспортного уровня TCP и UDP.
Структура занятия:
- Порты, мультиплексирование и демультиплексирование.
- Надёжный прокол доставки сообщений TCP .
- Соединения.
- Последовательный номер и номер подтверждения.
- Окно приёма.
- Накопительный принцип подтверждения.
- Время ожидания квитанции.
- Управление окном приёма.
На данном занятии проводится характеристика протоколов UDP и TCP . Рассматриваются их главные отличия друг от друга, а также их реализация.
16) Прикладные протоколы – NetBIOS и NetBEUI .
На занятии будут рассмотрены протоколы прикладного уровня - NetBIOS и NetBEUI .
NetBIOS ( Network Basic Input Output System , базовая система сетевого ввода/вывода) – это стандартный интерфейс прикладного программирования. NetBEUI – есть продолжение развития протокола NetBIOS .
17) Протоколы маршрутизации.
Протоколы маршрутизации предназначены для автоматического построения таблиц маршрутизации, на основе которых происходит продвижение пакетов сетевого уровня.
На занятии рассматриваются вопросы, связанные с назначением протоколов маршрутизации, маршрутизацией без таблиц, адаптивной маршрутизацией, применении нескольких протоколов маршрутизации.
18) Маршрутизаторы.
Структура занятия:
- Основные функции маршрутизатора.
- Дополнительные функциональные возможности маршрутизаторов.
- Классификация маршрутизаторов по областям применения.
- Основные технические характеристики маршрутизаторов.
- Корпоративные модульные концентраторы.
- Стирание граней между коммутаторами и маршрутизаторами.
19) Средства анализа и управления сетями.
На этом занятии речь пойдёт о средствах анализа и мониторинга состояния сетей. Будут рассмотрены анализаторы протоколов, сетевые анализаторы, кабельные сканеры и тестеры, многофункциональные портативные приборы мониторинга. Также будет сказано о мониторинге локальных сетей на основе коммутаторов, наблюдении за трафиком, об управлении виртуальными сетями.
Рекомендуемая к использованию литература:
- В.Г. Олифер, Н.А. Олифер - «Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы» -, 2 – е издание – СПб.: Питер, 2005.
- Танненбаум Э. – «Компьютерные сети» – СПб.: Питер, 2002.
- Фейт Сидни - «TCP/IP. Архитектура, протоколы, реализация» - М.: Лори, 2000.
- Колисниченко Д.Н. - «Сделай сам компьютерную сеть. Монтаж, настройка, обслуживание.» – СПб.: Наука и техника,2004.
- Управление сетевой средой Microsoft Windows 2000. Учебный курс MCSA/MCSE/Пер. с англ. — М.: Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2003.
- Поляк-Брагинский А. В. «Администрирование сети на примерах.» — СПб.: БХВ-Петербург, 2005.
- Найк Дилик. - Стандарты и протоколы интернета/Пер. с англ. - М.: Издательский отдел «Русская редакция», TOO «Channel Trading Ltd.» 1999.
Карта сайта
