Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

(ГОУВПО «ПГУТИ»)

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по НИ

Бурдин В.А._ подпись Фамилия И.О.

«31» августа 2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Основы телекоммуникаций по учебной дисциплине наименование учебной дисциплины (полное, сокращенное) 05.00.00 Технические науки Научная отрасль код и наименование направления подготовки Научная специальность 05.12.07 «Антенны, СВЧ устройства и их технологии»

Квалификация (степень) выпускника Кандидат технических наук наименование ученой степени Базового телекоммуникационного образования Факультет наименование факультета Электродинамики и антенн Кафедра наименование кафедры Курс семестр 1-2 2- очная, заочная Форма обучения очная (заочная) Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры электродинамики и антенн Протокол № 1 от «31» августа 2011 г.

Заведующий кафедрой электродинамики и антенн наименование кафедры _ Ю.М. Сподобаев _ подпись, Фамилия И.О.

«31» августа 2011 г.

Самара Рабочая программа дисциплины «Основы телекоммуникаций»

Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Основы телекоммуникаций» аспирантам очной и заочной форм обучения по специальности 05.12.07 «Антенны, СВЧ устройства и их технологии» на 1-2 курсе с 2 - по 3 семестр.

Рабочая программа составлена с учетом Федеральных государственных требований к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура), утвержденных приказом Минобрнауки РФ от 16.03.2011 года № 1365; паспорта специальности научных работников 05.12. «Антенны, СВЧ устройства и их технологии»; учебного плана ПГУТИ; программыминимум кандидатского экзамена, утвержденного приказом Минобрнауки РФ от 08.10.2007 года № 274.

Программу составили:

_доц. каф. Э и А к.т.н._ _Ружников В.А._ должность уч. степень, уч. звание подпись фамилия, имя, отчество «31» августа 2011 г.

Рецензент 1 проректор – проректор по УР д.т.н., проф. Кубанов В.П.

Должность уч. степень, уч. Звание подпись фамилия,имя,отчество «_» _ 2011 г.

9. Лист согласования рабочей программы с другими дисциплинами Научная отрасль: 05.00.00 – Технические науки Научная специальность: 05.12.07 – Антенны, СВЧ устройства Форма обучения: очная, заочная Учебный год 2011/ Рекомендована заседанием кафедры «Электродинамики и антенн»

Ответственный исполнитель, заведующий кафедрой Исполнители:

СОГЛАСОВАНО:

Заведующий кафедрой Заведующий кафедрой _ Заведующий кафедрой _ Сопредседатель секции «Технические науки» НТС ПГУТИ (специальность 05.12.07 – Антенны, СВЧ устройства и их технологии) 1. Цели и задачи дисциплины Цели дисциплины:

Ознакомление студентов с историей, базовыми концепциями, технологиями и стандартами компьютерных сетей.

Формирование у студентов понимания современной методологии проектирования и управления телекоммуникационными процессами в компьютерных сетях.

Задачи дисциплины:

функционирования локальных и глобальных сетей и их инфраструктурой.

2. Получение студентами знаний в области теоретических основ компьютерных сетей и базовых навыков построения и эксплуатации компьютерных сетей.

3. Подготовка к решению практических задач в сфере компьютерных телекоммуникаций.

2. Место дисциплины в учебном процессе (в структуре ООП ВПО) Для успешного освоения настоящего курса студентам необходимо изучить следующие дисциплины: «Историю науки и техники», «Физику», «Информатику», «Дискретную математику», «Языки программирования».

Студентам понадобятся навыки программирования и понимание принципов функционирования операционных систем.

3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Аспиранты, завершившие изучение данной дисциплины, должны знать:

1. терминологию, классификацию и принципы построения компьютерных сетей; основные концепции базовой модели ISO/OSI;

2. основные подходы к организации сетевой топологии локальных сетей и сегментов сети Интернет;

3. особенности построения, стандарты и протоколы локальных сетей;

4. особенности построения, стандарты и протоколы беспроводных сетей;

5. основные аспекты реализации и протоколы стека протоколов TCP/IP;

6. способы адресации на различных уровнях стека протоколов – MAC адреса, адреса IPv4 и IPv6, доменная служба имен DNS;

7. основные методы и протоколы маршрутизации;

8. основные принципы фильтрации пакетов TCP/IP и трансляции адресов 9. принципы функционирования важнейших протоколов прикладного уровня, таких как DNS, SMTP, POP3, SSH, HTTP, HTTPS и FTP;

10. особенности работы операционных систем семейства MS Windows в компьютерных сетях.

Аспиранты, завершившие изучение данной дисциплины, должны уметь:

1. строить и обслуживать сети на базе стека протоколов TCP/IP;

2. строить локальную сеть на базе технологий Ethernet;

3. строить сети на базе беспроводных технологий (Wi-Fi – IEEE 802.11;

';

Bluetooth - IEEE 802.15);

4. настраивать клиентский компьютер и сервер, используя сетевые возможности операционных систем MS Windows;

5. организовывать маршрутизацию пакетов;

6. настраивать серверные и клиентские части для протоколов DNS, SMTP, POP3, SSH, HTTP и FTP.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Вид учебной работы (самостоятельное изучение разделов, проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным и практическим занятиям, коллоквиумам, рубежному контролю и т.д.) Вид итогового контроля 5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины 1 История, терминология и базовые принципы построения компьютерных 1.1 Эволюция компьютерных сетей.

1.2 Общие принципы построения сетей.

1.3 Обобщенная задача коммутации. Коммутация пакетов и коммутация каналов.

1.4 Топологии физических и логических связей.

1.5 Принципы и устройства структуризации сетей.

2 Архитектура и стандартизация сетей. Модель ISO/OSI. Стеки коммуникационных протоколов.

2.1 Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI. Терминология модели.

2.2 Характеристики уровней модели OSI.

2.3 Источники стандартов и организации, разрабатывающие стандарты в области компьютерных сетей.

2.4 Управление и стандарты Интернет.

2.5 Стандартные стеки коммуникационных протоколов.

2.6 Соответствие популярных стеков протоколов (OSI, TCP/IP, Novell IPX/SPX, IBM/Microsoft NetBIOS/SMB) модели OSI.

2.7 Архитектура стека протоколов TCP/IP.

3 Технологии физического уровня.

3.1 Классификация и характеристики линий связи.

3.2 Физические среды и аппаратура передачи данных.

3.3 Типы и характеристики кабелей.

3.4 Структурированные кабельные системы (СКС).

3.5 Модуляция, кодирование и мультиплексирование данных.

3.6 Первичные сети (PDH, SONET/SDH, DWDM).

4.1 Технологии локальных сетей (стандартная топология и разделяемая среда, стек протоколов, подуровни LLC и MAC канального уровня).

4.2 Общая характеристика семейства протоколов Ethernet (структура стандартов IEEE 802.x, метод доступа CSMA/CD, домен коллизий, форматы кадров).

4.3 Спецификации физической среды Ethernet (10Base-5, 10Base-2, 10Base-T).

4.4 Сводка характеристик Ethernet.

4.5 Технология Fast Ethernet.

4.6 Технология Gigabit Ethernet.

4.7 Технология 10G Ethernet.

4.8 Структуризация локальной сети с помощью мостов и коммутаторов.

4.9 Алгоритм покрывающего дерева.

4.10 Агрегирование линий связи и виртуальные локальные сети.

4.11 Типы коммутаторов.

5.1 Система адресации протокола IPv4 (MAC-адреса, IP-адреса, доменные имена и система DNS, классы IP-адресов, маски).

5.2 «Раздача» IP-адресов (маски переменной длины, subnetting, supernetting – CIDR, 5.3 Протокол разрешения адресов ARP.

5.4 Формат IP-пакета, фрагментация IP-пакетов.

5.5 Маршрутизация (таблицы маршрутизации, классификация методов и алгоритмов маршрутизации, внешние – EGP, и внутренние – IGP шлюзовые протоколы).

5.6 Протоколы маршрутизации (дистанционно-векторный протокол RIP, протокол OSPF на базе алгоритмов состояния связей, протокол BGP).

5.7 Маршрутизаторы (классификация, функции, примеры).

5.8 Протокол ICMP (типы ICMP-сообщений, утилиты ping, traceroute).

5.9. Протоколы транспортного уровня UDP и TCP (порты, сокеты, UDPдейтаграмма, TCP-сегмент, логические соединения, алгоритм скользящего окна).

5.10 Фильтрация трафика.

5.11 Трансляция сетевых адресов (NAT) и портов (PAT).

5.12 Качество обслуживания (QoS) в IP-сетях.

5.13 Прикладные протоколы и службы (сервисы) сети Интернет (HTTP, SNMP, POP3, SMTP, Telnet, FTP, TFTP).

5.14 Протокол Ipv6.

6 Технологии глобальных и конвергентных сетей.

6.1 Виртуальные каналы в глобальных сетях (технологии X.25, Frame Relay, ATM).

6.2 Технологии IP в глобальных сетях (структура глобальной IP-сети, протоколы PPP, HDLC, технология MPLS).

6.3 Технологии удаленного доступа (схемы удаленного доступа, коммутируемый аналоговый доступ, модемы, ISDN, технологии xDSL, CATV, беспроводной доступ – WiMax).

6.4 Конвергентные сети и сети следующего поколения (NGN).

7 Технологии беспроводных сетей.

7.1 Сети Wi-Fi (стек протоколов IEEE 802.11, топологии Wi-Fi-сетей, вопросы безопасности).

7.2 Персональные сети и технология Bluetooth (стек протоколов, архитектура и формат кадров стандарта IEEE 802.15).

7.3 Сети WiMAX (IEEE 802.16).

8 Вопросы сетевой безопасности.

8.1 Сервис защищенного канала (SSL, IPSec).

8.2 Виртуальные частные сети (VPN, MPLS VPN).

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми Знания и навыки, полученные в результате изучения настоящего курса, главным образом будут необходимы при написании кандидатских диссертаций для понимания предметной области «телекоммуникации».

5.3 Разделы дисциплины и виды занятий

ЛК ПЗ ЛР

История, терминология и базовые компьютерных сетей.

Архитектура и стандартизация сетей.

коммуникационных протоколов.

Технологии глобальных и 6. Тематический план изучения дисциплины 6.2 Самостоятельное изучение разделов дисциплины раздела Протоколы маршрутизации фирмы CISCO.

Принципы волнового мультиплексирования в технологии CWDM/ Безопасность беспроводных сетей 7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 7.1 Рекомендуемая литература 7.1.1 Основная литература 1. Олифер В.Г. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы : [учеб.

пособие для вузов по направлению 552800 - "Информатика и вычисл. техника" и по специальностям 220100 - "Вычисл. машины, комплексы, системы и сети", 220200 Автоматизир. системы обраб. информ. и упр.", 220400 - "Прогр. обеспечение вычисл. техники и автоматизир. систем."]/ В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - 3-е изд. СПб.; М.; Нижний Новгород: Питер: Питер-пресс, 2007. - 957 с. (гриф Минобразования России; 44 экземпляра).

3. Ломовицкий В.М. Основы построения систем и сетей передачи информации:

[учеб. пособие по направлению 654400 "Телекоммуникации"]/ В.М. Ломовицкий, А.И. Михайлов, К.В. Шестак, В.М. Щекотихин. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 382 с. (гриф Минобразования России; 28 экземпляров).

4. Бройдо В. Л., Ильина О. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации учеб. пособие для вузов - 3-е изд. - СПб. Питер 2008 - 766 с. ил. - 101 экз. - Учебное 5. Истомин Е. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации учебник для вузов Е. П. Истомин, С. Ю. Неклюдов, А. А. Чертков - СПб. Андреевский издательский дом 2007 - 255 с. ил.

6. Пятибратов А. П.Вычислительные системы, сети и телекоммуникации учебник для вузов А. П. Пятибратов, Л. П. Гудыно, А. А. Кириченко; под ред. А. П.

Пятибратова - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М. Финансы и статистика ИНФРА-М 7. Таненбаум Э. Компьютерные сети Computer Networks eng Э. Таненбаум - 4-е изд.

- СПб. Питер 2010 - 992 с. ил. - 10 экз. - Классика computer science.

7.1.2 Дополнительная литература конфигурированию - М.; СПб.; Киев: Вильямс, 2012. – 736с.

2. Лапонина, О. Р. Межсетевое экранирование учеб. пособие - М. Интернет Ун-т Информ. Технологий БИНОМ. Лаб. знаний 2007 - 343 с. ил.

3. Олифер В.Г. Сетевые операционные системы: [учеб. пособие для вузов по направлению подгот. дипломир. специалистов "Информатика и вычисл. техника]/ В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - СПб: Питер: 2009. - 669 с., ил.

4. Бони. Руководство по Cisco. - СПб: Питер, 2007. - 784 с.

5. Остерлох Х. TCP/IP. Семейство протоколов передачи данных в сетях компьютеров: [пер. с англ.]/ Хезер Остерлох. - СПб.; М.; Киев: ДиаСофтЮП, 2007. с.

6. Палмер М. Проектирование и внедрение компьютерных сетей: учеб. курс : [пер.

с англ.]/ Майкл Палмер, Роберт Брюс Синклер. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.:

БХВ-Петербург, 2008. - 740 с.

7. Стивенс У.Р. Протоколы TCP/IP: практ. рук./ У. Ричард Стивенс; пер. с англ. и коммент. А.Ю. Глебовского. - СПб.: БХВ-Петербург: Невский Диалект, 2007. - 8. Столлингс В. Передача данных: [пер. с англ.]/ В. Столлингс. - 5-е изд. - СПб.;

М.; Нижний Новгород: Питер: Питер принт, 2008. - 749 с.

9. Столлингс В. Современные компьютерные сети: [пер. с англ.]/ В. Столлингс. е изд. - СПб.; М.; Нижний Новгород: Питер: Питер принт, 2008. - 782 с.

7.2 Средства обеспечения освоения дисциплины Для организации аудиторной и самостоятельной работы студентов по изучению дисциплины рекомендуется в начале семестра предоставить им следующие учебнометодические материалы:

- комплект методических указаний к лабораторным работам;

- комплект программного обеспечения (Packet Tracer 4.11);

- книги и другие методические материалы в электронной форме (в форматах pdf, djvu).

Лекции рекомендуется читать с использованием современного презентационного оборудования и программного обеспечения (экран, проектор, ноутбук, презентации в среде MS PowerPoint с необходимым графическим и табличным материалом, демонстрации в среде эмулятора сетей Packet Tracer 5.0).

Лабораторные работы проводятся в учебном классе (507, специально оборудованном для проведения занятий. В классе 20 рабочих мест для студентов, оборудованных современными компьютерами и лицензионным программным обеспечением (CeleronD 2.8 ГГц, ОЗУ 1 Гб, НЖМД 160 Гб, DVD-ROM, операционная система Windows XP Pro, SP2, Rus, антивирусный пакет Касперского 6.0 для Win Workstation, MS Office 2003, MS Visual Studio 2005, MS SQL Server 2005, MS.Net Framework SDK v2.0, MS Developer Network, PacketTracer 4.11, WinRAR, набор бесплатного сервисного ПО (Adobe Reader 7, FastStone Image Viewer, 7-zip, Lizard DJView Reader, QuickTime Alternative)).

Перед каждой лабораторной работой на лекции преподаватель дает задание для подготовки к соответствующей лабораторной работе, перечисляет разделы теоретического материала, которые необходимо до начала лабораторной работы изучить.

В начале каждого лабораторного занятия следует провести устный опрос (или письменное тестирование) для проверки готовности студентов к предстоящему лабораторному занятию. Выполнение задания по лабораторной работе студент должен завершить составлением краткого отчета в электронной форме, сохранить (если это предусмотрено заданием на конкретную лабораторную работу) конфигурационные файлы (например, в формате *.pkt). В конце каждого лабораторного занятия, принимая краткий отчет студента в электронной форме, следует провести устный опрос (или письменное тестирование) для проверки усвоения студентом предусмотренных заданием знаний и навыков.

7.2.3 Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля, промежуточной аттестации и самостоятельной работы студента 1.1. Уровни модели OSI. Горизонтальная и вертикальная составляющие. Принцип инкапсуляции. PDU разных уровней (сегменты, пакеты, кадры, биты).

2. Сети Ethernet 2.1. Соответствие уровням OSI. Ethernet II и IEEE802.3/IEEE802.2 – сходства и Различные спецификации Ethernet. 10Base-5, 10Base-2, 100Base-T4, 100Base-FX, Логическая и физическая топологии. Принцип работы концентратора Ethernet.

Пропускная способность. Коллизионный домен.

Коллизии. Коллизионный домен. Ограничения на максимальный размер коллизионного домена. Правило 5-4-3 для 10Base ethernet.

2.2. Физическая адресация (MAC адреса).

Доступ к среде передачи данных (CSMA/CD).

2.3. Структура кадра Ethernet II. Отличие от IEEE.

3. Технологии коммутации локальной сети 3.1. Мосты и коммутаторы Ethernet. Принципы работы. Микро сегментация.

3.2. Протокол STP.

3.2.1. Широковещательный (broadcast) шторм.

Реализация в сети коммутаторов. IEEE802.1d 3.3. Режимы работы коммутаторов: store-and-forward, cut-through, fragment free.

3.4. Технологии vlan.

3.4.1. Широковещательный (Broadcast) домен.

Задачи, решаемые с помощью vlan. Преимущества сетей с VLAN.

Транки (trunk). IEEE802.1q.

Использование VLAN вместе с устройствами 3его уровня OSI.

4. Стек протоколов TCP/IP 4.1. Логическая адресация.

4.2. Технологии CIDR и VLSM.

4.2.1. Структура ip заголовка.

4.2.2. Source, destination ip address.

4.2.3. Фрагментация.

Котрольная сумма.

4.3. Маршрутизаторы.

4.3.1. Общее устройство.

Принципы работы. Последовательность действий по маршрутзации пакета.

Таблица маршрутизации. Статическая маршрутизация.

4.4. Протокол arp.

4.4.2. Алгоритм работы.

4.5. Протокол UDP.

4.5.1. Установление и завершение соединения. Тройное квитирование.

4.5.2. Взаимодействие с приложением. Сокеты. Порты. Сервер-клиент.

Надежная доставка. Квитирование. Нумерация октетов.Контрольная сумма.

Повторная передача.

4.5.3. Управление потоком. Скользящее окно.

4.6.3. Структура пакета.

5. Вспомогательные сетевые сервисы 5.1. Общие представления о Firewall.

5.1.1. Технологии NAT. Dynamic и static NAT. PAT.

5.2. Proxy сервера.

7.2.4 Критерии оценки знаний, умений и навыков Итоговой формой контроля знаний, умений и навыков по дисциплине является зачет. Зачет проводится по билетам, которые включают 1 теоретический вопрос и задачу.

Оценка знаний студентов производится по следующим критериям:

оценка «зачет», если 70% положительных ответов, в случае меньшего процента, принимающий зачет вправе задать дополнительные вопросы из всего перечня вопросов;

оценка «незачет», если < 50 % положительных ответов.

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины 8.1 Технические и электронные средства обучения и контроля знаний студентов 1. Проекционная система, связанная с ПК и предусматривающая демонстрацию полноцветных слайдов на экран в процессе лекции. Полный комплект слайдов выложен на сайте ПГУТИ (www.psuti.ru): Образование/Факультет базового телекоммуникационного образования/Кафедра электродинамики и антенн/Учебные материалы/.

Оборудование для стенда Cisco Модульный маршрутизатор Cisco 2811, монтируемый в стойку 19” – 2 шт.

Интерфейсные карты WAN типа WIC-2A/S c 2 портами Serial Async/Sync – 2 шт.

Кабель: V.35, DTE Male to Smart Serial – 2 шт.

Кабель V.35, DCE Female to Smart Serial – 2 шт.

Коммутатор, Catalyst 2960 c 24 портами FastEthernet 10/100 и 2 портами 1000BaseT, с ПО LAN Base Image, монтируемый в стойку 19” – 2 шт.

Напольный шкаф 19", 33U, Ш600хВ1692хГ800мм, стеклянная дверь.

Оборудование Wi-Fi и прочее телекоммуникационное оборудование Многофункциональная точка доступа D-Link – 2 шт.

Внешняя направленная Wi-Fi антенна ANT24-1201 – 2 шт.

Wi-Fi адаптер с интерфейсом PCI: D-Link – 4 шт.

Wi-Fi адаптер с интерфейсом USB: D-Link – 8 шт.

ADSL-модем-роутер D-Link – 2 шт.

BlueTooth адаптер D-Link – 12 шт.

Модем для выделенных линий Zelax M-160 – 2 шт.

Тестер кабеля и соединений Fluke Linkrunner Квалифицирующий тестер кабеля и соединений Fluke CableIQ CIQ- Оборудование (клещи) и расходные материалы для обжима витой пары 2. Промежуточный контроль знаний осуществляется в виде компьютерного тестирования.