Содержание дисциплины 3.4.1. Основные вопросы разделов и тем
1. Введение
Предмет курса, его цели и задачи. Содержание курса и его связь с другими дисциплинами направления подготовки дипломированного специалиста 230201.65 - Информационные системы. Философские аспекты теории информации и доставки информации в пространстве и времени. Место информационных сетей для реализации новых информационных систем и технологий. Перспективы развития методов и средств с учетом достижений современной науки и практики.
2. Основные понятия информационных сетей
Основные понятия и определения. Назначение информационных сетей. Область использования информационных сетей. Распределенное представление, модификация представления, сбор, хранение, отображение, обработка, перенос, поиск, оценка количества и качества информации. Информационная система и информационный компонент системы произвольной предметной области. Основной режим "пользователь - программа прикладного процесса". Классификация информационных сетей. Глобальные и локальные информационные сети. Корпоративные информационные сети. Эффективность использования информационных сетей. Критерии оценки эффективности процесса функционирования информационных сетей. Производительность информационных сетей.
3. Эталонная модель Международной организации стандартов
Концепция архитектуры открытых систем. Физическая, топологическая, логическая и программные структуры. Открытые системы. Уровни. Службы и протоколы уровней. Эталонная модель взаимодействия открытых систем. Нижние и верхние уровни. Прикладные процессы. Пользователи и оконечные системы. Административное управление. Транспортные и коммуникационные сети. Логические и физические каналы. Форматы и поля. Протокольные блоки.
4. Теоретические основы информационных сетей
Анализ, синтез, моделирование и оптимизация информационных сетей. Потоки в информационных сетях. Понятие топологической структуры информационной сети Топология сети и способы ее задания. Способы задания графов. Элементы теории графов. Топологический анализ и синтез информационных сетей. Элементы теории потоков. Элементы теории массового обслуживания. Сети Петри как аппарат исследования информационных сетей. Методы анализа сетей Петри. Методы оптимальной маршрутизации. Метод Дийкстра. Метод остовного дерева. Многокритериальный выбор структуры информационных сетей. Структура абонентской сети. Структура магистральной сети. Анализ вариантов построения топологической структуры информационной сети. Постановка задачи анализа и синтеза топологической структуры магистральной части информационной сети. Постановка задачи анализа и синтеза топологической структуры абонентской части информационной сети.
5. Математические модели процессов в информационных сетях
Иерархия моделей процессов в информационных сетях. Типовые математические схемы формализации процессов в информационных сетях. Среда взаимодействия и математические схемы ее формализации. Среда обработки и математические схемы ее формализации. Среда генерации и математические схемы ее формализации. Среда распространения и математические схемы ее формализации. Модели внешних воздействий на информационные сети.
6. Интеллектуальные информационные сети
Проблема интеллектуализации информационных технологий. Историография Управление информационной сетью. Особенности управления информационными ресурсами при сетевой технологии. Архитектура системы управления интеллектуальной сетью. Модели распределенных знаний. Распределенный искусственный интеллект. Выбор места размещения искусственного интеллекта. Экспертные системы в информационных сетях. Принятие решений при управление сетью. Адаптивное управление. Управление с самообучением. Управление в реальном масштабе времени. Прогнозирование при управлении информационной сетью. Сетеметрия. Архитектура узлов управления информационной сети. Разработка логической и технической структуры узлов управления информационной сети. Интеллектуальные телефонные сети. Дополнительные виды обслуживания и службы. Эфирные и кабельные интеллектуальные информационные сети.
7. Методы и алгоритмы коммутации информационных потоков
Задача коммутации информационных потоков в сети. Метод коммутации каналов. Метод коммутации сообщений. Метод коммутации пакетов. Метод коммутации ячеек (АТМ-технология). Метод гибридной коммутации. Метод адаптивной коммутации. Алгоритмы коммутации в информационных сетях. Алгоритм гибридной коммутации с перемещающейся границей между ресурсами. Алгоритм гибридной коммутации с уплотнением речевых каналов. Алгоритм адаптивной коммутации с использованием прогнозирования. Алгоритмы адаптивной коммутации на сетевом и канальном уровнях информационной сети.
8. Методы и алгоритмы маршрутизации информационных потоков
Постановка задачи управления обменом информацией в сети. Модель процесса обмена информацией в сети. Алгоритмы адаптивной маршрутизации с ограниченным выбором. Алгоритмы адаптивной внутризоновой маршрутизации. Алгоритмы ограничения объемов потоков в информационной сети.
9. Сети передачи информации
Аналоговая и цифровая передача. Тактовая и цикловая синхронизация. Типы каналов и их характеристики. Принципы ИКМ. Аппаратура канала данных. Бит-ориентированные и байт-ориентированные протоколы канала данных. Протоколы BSC и HDLC. Способы коммутации. Маршрутизация и управление потоками. Управление окном. Сети с коммутацией каналов, пакетов и сообщений. Сети с гибридной коммутацией. Взаимодействие сетей. Классификация протоколов сетевого уровня. Сети Х.25. Технология Frame Relay. Система PAD. Протоколы IP и Х.75. Транспортные протоколы TCP и Х.224.
10. Цифровые сети с интеграцией обслуживания
Системный подход к построению информационных сетей. Интеграция доставки информационных потоков Архитектура. ISDN. Широкополосные и узкополосные интегральные информационные сети (B-ISDN и N-ISDN). Интерфейсы и протоколы. Информационные каналы и каналы управления. Система сигнализации. Перспективы использования ATM-технологии Структура стека протоколов. Трафик ATM. Принципы синхронизации. Транспортные подсистемы. Уровень адаптации. Форматы. IP-сети. Интегральные сети на основе высокопроизводительных Ethernet-технологий. Мультисервисные сети кабельного телевидения.
11. Распределенные базы данных на основе информационных сетей
Распределенные данные. Элементы теории реляционных баз данных. Объектно-ориентированный подход и распределенные базы данных. Комбинированные формы распределения данных. Централизация и децентрализация данных. Информационные базы данных управления. Автоматизированные банки данных. Предметная область. Уровни представления информации. Информационные модели представления данных. Информационные языки. Система управления базой данных. Характеристика процессов обработки данных для прикладных программ. Сетевая интеграция распределенных баз данных.
12. Административное управление и безопасность информации в сетях
Администраторы баз данных и пользователей. Концепция управления взаимодействием открытых систем. Дисциплины управления. Поток управляющих воздействий. Информационные службы и протоколы управления. Служба справочника. Сетевые технологии обеспечения безопасности. Проблема информационной безопасности информационных сетей. Защита информации при реализации процессов передачи данных. Организационное обеспечение информационной безопасности.
Защита сетевой информации от несанкционированного доступа. Математические и методические средства сетевой защиты. Компьютерные средства реализации защиты в информационных сетях. Конфедициальность, целостность и доступность данных. Криптографические методы защиты данных. Аутентификация, авторизация, аудит. Программные средства обеспечения безопасности. Функции обеспечения безопасности, встроенные в аппаратуру.
13. Методы оценки эффективности информационных сетей
Основные направления использования компьютерного моделирования при исследовании, проектировании и эксплуатации информационных сетей. Моделирование сетей и процессов на базе информационной технологии. Общие принципы построения и правила реализации компьютерных моделей информационных сетей. Инструментальные средства имитационного моделирования информационных сетей.
14. Заключение
Основные направления развития и совершенствования методов доставки информации в распределенных системах. Пути и методы повышения эффективности реализации информационных сетей.
3.4.2. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы по темам (модулям).
3.4.3. Темы курсовых работ, рефератов.
Не предусмотрены
3.4.4. Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену) по модулям учебной дисциплины. Вопросы для подготовки к зачету
На какие простейшие составляющие «раскладывается» периодически повторяющийся прямоугольный импульс?
Чем отличается спектр периодического сигнала от спектра непериодического сигнала?
У какого импульса амплитуда спектральных составляющих убывает быстрее: а) более короткого или более длинного? б) с более крутым фронтом или с более пологим? в) повторяющегося чаще или реже?
Какие частотные диапазоны занимают спектры основных сигналов электросвязи?
Какова структура устройства передачи сообщений?
В чем состоит принцип амплитудной (частотной, фазовой) модуляции?
Чем отличается непрерывная модуляция от импульсной?
Как осуществляется восстановление исходного сигнала из модулированного?
Что такое цифровой сигнал?
С какой частотой следует дискретизировать аналоговый сигнал?
Как определить ошибку квантования сигнала?
В чем заключается принцип двоичного кодирования сигнала?
Как восстановить аналоговый сигнал из цифрового?
В чем состоит принцип частотного разделения каналов?
Зачем используются фильтры в системах передачи с ЧРК?
В чем состоит принцип временного разделения каналов?
С помощью каких устройств выделяются исходные сигналы на приемной стороне в системе передачи с ВРК?
Какой должна выбираться частота следования импульсов, управляющих электронными ключами в системе передачи с ВРК, и почему?
С какой целью осуществляется мультиплексирование цифровых потоков в системах передачи?
В чем заключается принцип чередования битов при объединении цифровых потоков?
В чем заключается принцип чередования кодовых комбинаций при объединении цифровых потоков?
Зачем применяются тактовая и цикловая синхронизации в цифровых системах передачи?
По какому принципу осуществляется регенерация цифрового сигнала?
Зачем используется помехоустойчивое кодирование?
Что такое плезиохронная цифровая иерархия?
Как осуществляется согласование скоростей передачи различных потоков при их объединении в высокоскоростной поток?
Какие недостатки имеет плезиохронная цифровая иерархия систем передачи?
Что такое синхронный транспортный модуль?
Как транспортируются сигналы плезиохронной иерархии по сетям синхронной иерархии?
В чем отличие асинхронной передачи цифровых сигналов с помощью МАП-ячеек от синхронной передачи цифровых сигналов?
Какова конструкция городских (междугородных) медных кабелей связи?
Какие типы радиолиний вы знаете?
Как получают оптическое волокно?
Какие существуют типы оптических волокон?
Каким образом цифровой сигнал вводится в оптическое волокно?
В чем преимущества оптических кабелей по сравнению с медными?
Вопросы для подготовки к экзамену
Информационный обмен. Понятие вычислительной сети. Классификация сетей. Локальные и глобальные сети. Топология сети.
Стандарты и спецификации, их роль в технологиях передачи данных. Примеры стандартов и спецификация. Структура стандартов IEEE 802.
Модель взаимодействия открытых систем (OSI). Преимущества использования многоуровневого подхода. Уровни среды передачи данных, уровни хоста. Функции и назначение протоколов отдельных уровней модели.
Модель OSI. Одноранговая модель взаимодействия. Блоки передачи данных. Инкапсуляция данных. Взаимодействие абонентов в сети.
Набор протоколов TCP/IP. Уровни стека протоколов TCP/IP. Отличие от модели OSI. Назначение протоколов отдельных уровней. Использование протоколов TCP/IP для построения локальных и глобальных сетей.
Физический уровень взаимодействия в сети. Понятие среды передачи данных. Проводные и беспроводные сети. Характеристики канала связи: пропускная способность, затухание, волновое сопротивление.
Физический уровень взаимодействия в сети. Проводные сети Ethernet: коаксиальные системы, сети на основе витой пары, оптоволоконные сети.
Беспроводные сети: радиосети, ИК-сети, WLAN. Частотные каналы. Особенности беспроводных сетей. Связность сетей. Соты, базовая станции.
Физический уровень. Кодирование сигналов. Принципы кодирования. Несущая частота. Модуляция сигнала. Частотная и фазовая манипуляции. Биты и боды.
Канальный уровень взаимодействия. Кадры канального уровня. Структура кадра. Адресация на канальном уровне. Доставка кадров. Контроль ошибок.
Канальный уровень взаимодействия. Управление доступом к среде. Метод доступа с передачей маркера. Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD).
Сетевое оборудование: сетевые адаптеры, повторители, концентраторы, мосты и коммутаторы. Функции и назначение отдельных устройств. Интеллектуальные функции коммутаторов.
Сетевой уровень взаимодействия. Примеры протоколов сетевого уровня. Маршрутизируемые протоколы. Функции и назначение маршрутизаторов в сети. Преимущества маршрутизируемых протоколов.
Протокол IPv4. IP-адресация. Классы сетей. Маршрутизация. Публичные и приватные сети. Механизм NAT.
Сетевой уровень взаимодействия. Понятие подсети. Маска подсети. Технология бесклассовой междоменной маршрутизации CIDR. Широковещательная адресация.
IP-пакеты. Структура IP-пакета. Заголовок пакета сетевого уровня в протоколе IPv4.
Протокол разрешения адресов – ARP, функции и назначение. ARP-таблицы и ARP-запросы. ARP-таблицы маршрутизаторов. Механизм маршрутизации пакетов в локальных сетях.
Протокол ICMP, функции и назначение. Информационные сообщения протокола. Команды контроля работы IP-соединений: ping, tracert (traceroute). Время жизни пакета.
Маршрутизация в сетях TCP/IP. Маршруты движения пакетов. Функции и назначение маршрутизаторов. Статическая и динамическая маршрутизация. Протоколы маршрутизации, их функции и назначения. Примеры протоколов маршрутизации: дистанционно-векторные и на основе оценки состояния сети.
Протокол UDP, его особенности. Структура UDP-датаграммы. Сервисы, обслуживаемые протоколом UDP. Порты.
Протокол TCP, его особенности. Структура TCP-сегмента. Порты приложений. Обеспечение надежности передачи данных в протоколе TCP. Организация соединения, пересылка данных, работа с окнами. Сервисы, обслуживаемые протоколом TCP.
Функции и назначение сеансового уровня. Механизмы управления сеансами работы. Уровень представлений в модели OSI. Функции и назначение данного уровня. Роль уровня в обмене данными в распределенных сетях.
Прикладной уровень взаимодействия. Работа приложений в сети. Функции и назначение протоколов прикладного уровня. Примеры протоколов прикладного уровня.
Беспроводные локальные сети (WLAN). Техника расширенного спектра. Ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM). Расширение спектра скачкообразной перестройкой частоты (FHSS). Прямое последовательное расширение спектра (DSSS).
Стек протокола IEEE 802.11. Физический уровень протокола, его спецификации. Канальный уровень. Топологии стандарта IEEE 802.11. Безопасность WLAN.
Точки доступа беспроводных сетей. Доступ к разделяемой среде. Режимы доступа: распределенный режим (DCF), централизованный режим (PCF). Управляемый период.
Персональные сети (PAN). Технология Bluetooth. Стек протоколов Bluetooth.
Глобальные сети. Организация распределенных сетей. Провайдеры услуг. Частные сети организаций. Лицензирование услуг провайдеров.
Общая структура глобальной сети. Сеть доступа, магистральная сеть, информационные узлы, сети доступа. Их функции и назначение.
Устройства глобальной сети. Техника виртуальных каналов. Постоянные и коммутируемые виртуальные каналы. Коммутация пакетов и каналов в глобальных сетях.
Корпоративные сети. Сети уровня отдела, кампуса, распределенного предприятия. Особенности организации сетей. Виртуальные локальные сети (VLAN).
Протоколы глобальных сетей. Протокол PPP, его особенности и назначение. Структура пакета данных протокола PPP. Мультипротокольная поддержка.
Протокол ISDN, его особенности, функции и назначение. Компоненты сети ISDN (устройства, каналы передачи данных). Организация подключения на основе сетей ISDN.
Сети ISDN. B- и D-каналы, их функции и назначения. Интерфейсы PRI и BRI.
Сети Frame Relay. Особенности протокола. Стек протокола Frame Relay. Канальный и сетевой уровни протокола. Поддержка параметров QoS.
Сети ATM. Особенности протокола. Кадр ATM, его структура. Уровень адаптации ATM.
Система доменных имен (DNS). Службы DNS, функции и назначение. Структура запросов и ответов DNS. Зоны DNS, их обслуживание. Структура записей DNS.
Службы инфраструктуры сети. Службы DHCP, функции и назначение. Структура запросов и ответов DHCP.
Протокол NetBIOS, его особенности. Именование компьютеров в сети. Служба WINS. Команда nbtstat, ее синтаксис.
Организация программного маршрутизатора. Служба Маршрутизации и удаленного доступа (RRAS) в ОС MS Windows, назначение и основные функции. Управление маршрутизацией. Поддержка протоколов маршрутизации.
Механизм трансляции сетевых адресов (NAT), функции и назначение. Использование службы RRAS для организации совместного подключения к сети Интернет.
Удаленный доступ к корпоративной сети. Использование службы RRAS в ОС Windows для организации удаленного доступа. Аутентификация удаленных подключений. Протокол RADIUS.
Разграничение доступа между сетями. Фильтрация трафика, возможности фильтрации (канальный, сетевой, транспортный и прикладной уровни). Брандмауэры.
Виртуальные частные сети, функции и назначение. Защита VPN-соединений. Классификация VPN. Сети VPN на основе разграничения трафика. Сети MPLS VPN.
Туннельные протоколы. Протоколы PPTP, L2TP/IPSec. Использование службы RRAS в ОС MS Windows для организации VPN - подключений.
Угрозы информационной безопасности в локальной вычислительной сети, методы и средства защиты. Персональные брандмауэры. Угрозы информационной безопасности на уровне периметра локальной вычислительной сети. Межсетевые экраны, функции и назначение.
Протокол IPSec, его особенности. Использование протокола IPSec для обеспечения аутентификации и защиты передачи данных. Протоколы AH, ESP. Обмен ключами Интернет (IKE). Безопасные ассоциации.
Защита передачи данных. Протокол SSL, его функции и назначение. Организация защиты несанкционированных подключений к веб-ресурсам. Выдача сертификатов.
Протоколы прикладного уровня. Протокол HTTP, функции назначение. Основные понятия протокола HTTP. Структура HTTP-запроса и ответа. Идентификация ресурсов в сети (URI). Протокол HTTP, методы сообщений запроса.
Передача файлов в сети. Протокол FTP, его функции и назначение. Структура FTP-запросов и ответов. Управление передачей и передача данных. Порты. Режимы передачи данных. Команды передачи данных. Структура FTP-отклика.
Передача почтовых сообщений. Протоколы принудительной доставки сообщений. Протокол SMTP, его функции и назначение. Протоколы доставки сообщений по запросу. Протоколы POP3, IMAP4, ох особенности и назначение.
Мониторинг сети. Сетевой монитор, функции и назначение. Основные возможности Сетевого монитора.
3.4.5. Рекомендуемый перечень вопросов для внесения на междисциплинарный итоговый государственный экзамен.
65. Модель TCP/IP (Internet) и ее сравнение с эталонной моделью OSI ISO. Основные функции протоколов IP и TCP.
66. IP адресация. Классы сетей, маски сетей, подсети и схема их использования.
67. Сетевые устройства и их положение в модели OSI: хабы, свитчи, роутеры.
68. Протоколы ARP и RARP. Схема работы. ARP-запросы, таблицы и ответы. RARP-серверы, таблицы и ответы.
69. Основы маршрутизации, принципы построения подсетей. Протоколы маршрутизации RIP и OSPF.
70. Топология сетей: звезда, шина, кольцо; Ethernet, CSMA/CD.
3.4.6. Рекомендуемые информационные источники.
Основная литература
Головин Ю.А., Суконщиков А.А., Яковлев С.А. Информационные сети. Учебное пособие. - М: Академия, 2011
Строганов М.П., Щербаков М.А. Информационные сети и телекоммуникации. – М: Высшая школа, 2008
Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 3-е изд. — СПб.: Питер, 2006.
Дополнительная литература
Администрирование сети на основе Microsoft Windows 2000: Учеб.курс MCSE: Официальное пособие Microsoft для самостоят, подготовки. Пер. с англ. - М.: Изд. Торговый дом "Рус.ред", 2001.
Закер К. Компьютерные сети. Модернизация и поиск неисправностей: пер. с англ. - СПб.: БХВ. Петербург, 2001
Шиндер Д.Л. Основы компьютерных сетей. - СПб.: Вильяме, 2002.
Колбанев М.О., Яковлев С.А. Модели и методы оценки характеристик обработки информации в интеллектуальных сетях связи - СПб.: Изд. СПб госуниверситета, 2002
Советов Б.Я, Яковлев С.А. Построение сетей интегрального обслуживания. - Л.: Машиностроение, 1990
Советов Б. Я. Информационная технология. - М.: Высшая школа, 1994.
Якубайтис Э.А. Информационно-вычислительные сети. - М.: Финансы и статистика, 1994.
Олифер В.Г., Олифер Н.А Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. -СПб.: Питер, 2002
Бройдо В. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. - СПб.: Питер, 2002
Суздалев А.В. Чугреев О.С. Передача данных в локальных сетях связи. - М.: Радио и связь, 1987
Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Учебник для вузов (3-е изд.). - М.: Высшая школа, 2001
Романцев В.В., Яковлев С.А. Моделирование систем и сетей массового обслуживания. - СПб.: Изд. ГЭТУ, 1995
Ю.Яковлев С.А., Шабуневич Е.В. Моделирующий обучающий комплекс "Имитационные эксперименты с моделями интегральных сетей" // Матер, межвуз. конф. "Проблемы профессиональной подготовки" - Пушкин: 1996
Периодическая литература (журналы)
«Информационные технологии»;
«Открытые системы»;
«Information Security/ Информационная безопасность»;
«Проблемы информационной безопасности. Компьютерные системы»;
«Информационное общество»;
«Информационные процессы».
Адреса сайтов в сети Интернет, где находится информация по содержанию дисциплины и необходимая литература.
http://att.nica.ru
http://www.edu.ru/
http://window.edu.ru/window/library
http://www.intuit.ru/catalog/
3.4.7. Протокол согласования рабочей программы с другими дисциплинами специальности (направления).
Наименование базовых дисциплин и Модулей (тем), усвоение которых необходимо для данной дисциплины
|
Предложения базовым дисциплинам об изменениях в пропорциях материала, порядок изложения, введение новых тем курса и т.д.
|
Математика
Информатика
Архитектура ЭВМ и систем
Управление данными
Операционные системы
|
|
Председатель УМКС ________________________(Ф.И.О.)
Ведущие лекторы ___________________________(Ф.И.О.)
|
