Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Wielkoskalowe systemy dystrybucji danych w sieci Internet
Tok studiów:
2014/2015
Kod:
ITE-1-506-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Teleinformatyka
Semestr:
5
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
dr inż. Boryło Piotr (borylo@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
dr inż. Boryło Piotr (borylo@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

Celem przedmiotu jest prezentacja zasad działania systemów świadczenia treści skali całego Internetu. Szeroka tematyka da pogląd na problemy występujące w różnych warstwach oraz kontekstach.

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat rozległych sieci teleinformatycznych w kontekście wielkoskalowych rozwiązań umożliwiających dystrybucję danych w sieci Internet. Zagadnienia dotyczą zasad organizacji i administracji w siechach wielkiej skali oraz protokołów komunikacyjnych, które umożliwiają odpowiednią skalowalność analizowanych rozwiązań. TE1A_W19 Kolokwium
M_W002 Student posiada uporządkowaną wiedzę z zakresu architektury komputerów i systemów operacyjnych, które w rozwiązaniach serwerowych mogą stanowić elementy wielkoskalowych systemów dystrybucji danych. W zakresie sieci teleinformatycznych wiedza ta jest niezbędną do instalacji i utrzymania narzędzi informatycznych, które w systemach wielkiej skali mogą służyć do przetwarzania informacji, a także do optymalnego dostarczanie danych ich do użytkowników końcowych. TE1A_W14 Kolokwium
M_W003 Student posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu bezpiecznego dostarczania treści za pośrednictwem wielkoskalowych systemów dystrybucji danych będących szczególnym przypadkiem sieci i systemów teleinformatycznych. TE1A_W16 Kolokwium
Umiejętności
M_U001 Student potrafi projektować i konfigurować systemy ochrony i bezpieczeństwa transmisji danych w wielkoskalowych systemach dystrybucji danych, które są szczególną implementacją sieci teleinformatycznych oraz infrastruktury teleinformatycznej będącej pośrednikiem pomiędzy dostawcą treści a użytkownikiem końcowym. TE1A_U09 Zaliczenie laboratorium
M_U002 Student potrafi projektować elementy wielkoskalowych systemów dystrybucji danych będących implementacją sieci telekomunikacyjnych i systemów przetwarzania informacji, których głównym celem jest optymalizacja procesu dostarczania treści do użytkowników końcowych. TE1A_U24 Zaliczenie laboratorium
M_U003 Student potrafi ocenić przydatność narzędzi służących do rozwiązywania zadań inżynierskich, typowych dla wielkoskalowych systemów dystrybucji danych w sieci Internet oraz wybierać i stosować właściwe metody i narzędzia stosowane w tym kontekście. TE1A_U12 Zaliczenie laboratorium
Kompetencje społeczne
M_K001 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. TE1A_K03 Zaliczenie laboratorium
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
M_W001 Student posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę na temat rozległych sieci teleinformatycznych w kontekście wielkoskalowych rozwiązań umożliwiających dystrybucję danych w sieci Internet. Zagadnienia dotyczą zasad organizacji i administracji w siechach wielkiej skali oraz protokołów komunikacyjnych, które umożliwiają odpowiednią skalowalność analizowanych rozwiązań. + - - - - - - - - - -
M_W002 Student posiada uporządkowaną wiedzę z zakresu architektury komputerów i systemów operacyjnych, które w rozwiązaniach serwerowych mogą stanowić elementy wielkoskalowych systemów dystrybucji danych. W zakresie sieci teleinformatycznych wiedza ta jest niezbędną do instalacji i utrzymania narzędzi informatycznych, które w systemach wielkiej skali mogą służyć do przetwarzania informacji, a także do optymalnego dostarczanie danych ich do użytkowników końcowych. + - - - - - - - - - -
M_W003 Student posiada uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę z zakresu bezpiecznego dostarczania treści za pośrednictwem wielkoskalowych systemów dystrybucji danych będących szczególnym przypadkiem sieci i systemów teleinformatycznych. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi projektować i konfigurować systemy ochrony i bezpieczeństwa transmisji danych w wielkoskalowych systemach dystrybucji danych, które są szczególną implementacją sieci teleinformatycznych oraz infrastruktury teleinformatycznej będącej pośrednikiem pomiędzy dostawcą treści a użytkownikiem końcowym. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi projektować elementy wielkoskalowych systemów dystrybucji danych będących implementacją sieci telekomunikacyjnych i systemów przetwarzania informacji, których głównym celem jest optymalizacja procesu dostarczania treści do użytkowników końcowych. - - + - - - - - - - -
M_U003 Student potrafi ocenić przydatność narzędzi służących do rozwiązywania zadań inżynierskich, typowych dla wielkoskalowych systemów dystrybucji danych w sieci Internet oraz wybierać i stosować właściwe metody i narzędzia stosowane w tym kontekście. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. - - + - - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  1. Wykład wprowadzający, podstawy administracji systemem UNIX

    Omówienie zasad zaliczenia i uczęszczania na wykład. Objaśnienie formy i reguł według, której zajęcia będą prowadzone (seria wykładów zapraszanych prowadzonych przez pracowników firmy Akamai). Przedstawienie terminarza zajęć.
    Podstawy administracji systemem UNIX, architektura i zasady działania systemu UNIX, komendy przydatne w czasie trwania kursu, operacje na plikach i archiwach, edytory tekstu.

  2. Struktura DNS

    Prezentacja hierarchicznej struktury serwerów DNS stosowanej w sieci Internet. Szczegółowe omówienie typów serwerów DNS, typów wpisów DNS, zapytań DNS oraz delegacji. Replikacja stref.

  3. HTTP/HTTP2.0 (dwa wykłady)

    Struktura URL. Przedstawienie podstawowych metod HTTP: GET oraz POST. Szczegółowe omówienie nagłówków protokołu HTTP oraz potencjalnych możliwości modyfikacji takich nagłówków. Kody odpowiedzi. Cookies. Protokół HTTP 2.0.

  4. SSL/TLS

    Omówienie nowych typów ataków na SSL/TLS: BEAST, CRIME, BREACH, Lucky13, POODLE, Heartbleed, podważenie wiarygodności urzędu certyfikacji, fałszowanie certyfikatów urzędu certyfikacji z wykorzystanie kolizji. W odpowiedzi na zaprezentowane ataki prezentacja inicjatyw, które mają poprawić bezpieczeństwo: PFS, zmiana kolejności operacji na Encrypt-then-MAC, TLS1.3, TLS_FALLBACK_SCSV, Pinning, TACK, Convergence, DANE, przezroczystość certyfikatów.

  5. Content Delivery Network i równoważenie ruchu

    Szczegółowe omówienie koncepcji Content Delivery Network (CDN), zalety, przykłady zastosowania, wyzwania. Zapewnianie osiągalności treści w Internecie pomimo awarii niektórych zasobów sprzętowych. Aktywne przełączanie sesji i równoczesny dostęp do wielu lokalizacji przechowujących te same dane. Wysokopoziomowe spojrzenie na infrastrukturę chmury obliczeniowej.

  6. Caching / web acceleration

    Możliwości odnośnie przyspieszania działania www z wykorzystaniem CDN. Szczegółowe omówienie zagadnień związanych z równoważeniem ruchu http. Niskopoziomowe spojrzenie na infrastrukturę chmury obliczeniowej.

  7. Bezpieczeństwo (dwa wykłady)

    Przedstawienie zagadnień bezpieczeństwa związanego z serwerami Apache. Szczegółowe omówienie zagadnień związanych z atakami zablokowania dostępu (DoS), rozproszonymi atakami zablokowania dostępu (DDoS), zapory sieciowej dla aplikacji www (WAF) oraz BGP Anycast. Ataki w warstwie 4 i 7.

  8. Strumieniowanie

    Przedstawienie protokołu IGMP służącego do zarządzania grupą w kontekście komunikacji grupowej. Zasady działania techniki multicast pozwalającej na efektywne dostarczanie tych samych treści do wielu użytkowników. Strumieniowanie danych wideo za pośrednictwem protokołu HTTP.

  9. Big data

    Przedstawienie zagadnień związanych z analizą i przetwarzaniem dużych ilości danych. Omówienie przypadków gdy przetwarzanie takich zbiorów danych jest koniecznie. Duże zbiory danych, SIEM, NoSQL itd.

  10. Systemy kontroli wersji

    Omówienie systemów kontroli wersji w kontekście pracy grupowej i współpracy przy realizacji projektów. Typy systemów kontroli wersji. Przedstawienie praktycznych aspektów pracy grupowej przy realizacji projektów teleinformatycznych. Git, SVN, CVS.

  11. Struktura korporacyjna firmy

    Przedstawienie najczęściej spotykanych struktur korporacji na przykładzie firmy Akamai. Wyjaśnienie w jaki sposób rozkładana jest odpowiedzialność za poszczególne obszary działalności firm o zasięgu globalnym. Omówienie kto i na jakiej podstawie przydziela obowiązki oraz kto odpowiada za ich wykonanie.

Ćwiczenia laboratoryjne:

1. Tworzenie hierarchicznej struktury DNS
2. Administrowanie hierarchiczną strukturą DNS
3. Analiza i modyfikacja nagłówków protokołu HTTP
4. Wykorzystanie OpenSSL
5. Przyspieszanie działania stron www poprzez wykorzystanie cache’y oraz idei Content Delivery Network
6. Równoważenie ruchu na poziomie dostępu do zasobów sieci www
7. Przeprowadzanie ataków sieciowych i obrona przed nimi
8. Popularne ataki na serwer Apache
9. Strumieniowanie danych video za pośrednictwem HTTP
10. Przetwarzanie dużych zbiorów danych, np. logów systemowych
11. Korzystanie z narzędzie do pracy grupowej, kontrola wersji

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 130 godz
Punkty ECTS za moduł 5 ECTS
Udział w wykładach 28 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 28 godz
Przygotowanie do zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 4 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 40 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 10 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocenę końcową wylicza się zgodnie z regulaminem studiów na podstawie sumy punktów uzyskanych w ramach trzech kategorii:
1. Krótkich sprawdzianów przeprowadzanych pod koniec każdego wykładu.
2. Obecności oraz aktywności w czasie laboratoriów.
3. Kolokwium zaliczeniowego przeprowadzonego na koniec semestru.

W przypadku wyliczania jakiejkolwiek oceny na podstawie uzyskanych punktów, stosuje się progi według §13, pkt. 1 Regulaminu Studiów. W przypadku wyliczania jakiejkolwiek oceny na podstawie średniej ważonej innych ocen stosuje się takie same progi jak zdefiniowane w §27, pkt. 4 Regulaminu Studiów.

W przypadku oceny negatywnej student ma prawo do zaliczenia poprawkowego.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

Brak.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Cricket Liu, Paul Albitz, DNS and BIND.
2. David Karger, Eric Lehman,Tom Leighton,Matthew Levine,Daniel Lewin, Rina Panigrahy, Consistent Hashing and Random Trees: Distributed Caching Protocols for Relieving Hot Spots on the World Wide Web.
3. Richard Stevens, TCP/IP Illustrated, Tom 1 wydanie 2.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Anycast routing for carbon footprint reduction in WDM hybrid power networks with data centers / Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Jacek RZĄSA, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // W: ICC 2014 [Dokument elektroniczny] : 2014 IEEE International Conference on Communications : 10–14 June 2014, Sydney, Australia : conference proceedings.

Assessment of green anycast strategies in hybrid power networks having regular topologies — Weryfikacja i ocena zielonych strategii rutingu typu anycast w sieciach optycznych o hybrydowym zasilaniu i regularnych topologiach / Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Jacek RZĄSA, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // Przegląd Telekomunikacyjny, Wiadomości Telekomunikacyjne

Dynamic power capping for multilayer hybrid power networks / Jacek RZĄSA, Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // W: IEEE GLOBECOM 2014 [Dokument elektroniczny] : Global Communications conference, exhibition & industry forum : Austin, TX USA, 8–12 December 2014 / The Institute of Electrical and Electronic Engineers

Energy-aware fog and cloud interplay supported by wide area software defined networking / Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Jacek RZĄSA, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // W: IEEE ICC 2016 [Dokument elektroniczny] : International Conference on Communications

Fitting green anycast strategies to cloud services in WDM hybrid power networks / Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Jacek RZĄSA, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // W: IEEE GLOBECOM 2014 [Dokument elektroniczny] : Global Communications conference, exhibition & industry forum : Austin, TX USA, 8–12 December 2014 / The Institute of Electrical and Electronic Engineers

Green cloud provisioning throughout cooperation of a WDM wide area network and a hybrid power IT infrastructure : a study on cooperation models / Piotr BORYŁO, Artur LASOŃ, Jacek RZĄSA, Andrzej SZYMAŃSKI, Andrzej JAJSZCZYK // Journal of Grid Computing

Provisioning of energy-aware cloud services over optical networks : Ph.D. Thesis / Piotr Boryło ; AGH University of Science and Technology. Faculty of Computer Science, Electronics and Telecommunications. Department of Telecommunications

Informacje dodatkowe:

Materiały do zajęć (slajdy, instrukcje, zadania/problemy do rozwiązania) mogą być przygotowane w języku angielskim. Egzaminy i zaliczenia mogą być prowadzone w języku angielskim.