Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Computer Networks
Course of study:
2018/2019
Code:
JIS-1-306-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Applied Computer Science
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr inż. Gronek Piotr (gronek@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr inż. Gronek Piotr (gronek@agh.edu.pl)
dr inż. Wawszczak Roman (wawszczak@fis.agh.edu.pl)
dr hab. inż. Kowalski Piotr Andrzej (pkowal@agh.edu.pl)
Module summary

Zapoznanie z budową i działaniem protokołów i usług komunikacyjnych rodziny IEEE 802 i TCP/IP, będących podstawą funkcjonowania sieci lokalnych i globalnej sieci Internet.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student potrafi pracować w zespole koordynującym działanie usług sieci komputerowych rodziny TCP/IP oraz samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności, niezbędne do realizacji jego części zadania zespołowego. IS1A_K02, IS1A_K01 Activity during classes,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_K002 Student potrafi przedstawić wykonany system sieciowy w sposób komunikatywny i potrafi określić warunki jego praktycznego wdrożenia. IS1A_K03, IS1A_K01 Activity during classes,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
Skills
M_U001 Student potrafi stworzyć prostą konfigurację urządzeń implementujących usługi sieciowe warstwy drugiej i trzeciej wg modelu odniesienia ISO OSI. IS1A_U03, IS1A_U06, IS1A_U04, IS1A_U07, IS1A_U05, IS1A_U01 Execution of laboratory classes
M_U002 Student potrafi właściwie wykorzystać standardowe interfejsy komunikacyjne do zarządzania typowymi urządzeniami sieciowymi. IS1A_U03, IS1A_U06, IS1A_U04, IS1A_U07, IS1A_U05 Execution of laboratory classes
Knowledge
M_W001 Student zna i rozumie działanie warstwowej budowy modułów funkcjonalnych realizujących usługi transmisji danych w sieciach komputerowych. IS1A_W04, IS1A_W02 Activity during classes,
Examination,
Test,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_W002 Student zna i rozumie podstawowe* pojęcia opisujące działanie usług sieciowych z rodziny TCP/IP. * - pod pojęciem "podstawowe" należy rozumieć wszystkie pojęcia omawiane w ramach wykładu IS1A_W04, IS1A_W02 Activity during classes,
Examination,
Test,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
M_W003 Student dysponuje aktualną wiedzą na temat działania wybranych protokołów koordynujących dynamiczną organizację elementów składowych sieci Internet. IS1A_W06, IS1A_W04, IS1A_W02 Activity during classes,
Examination,
Test,
Participation in a discussion,
Execution of laboratory classes
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student potrafi pracować w zespole koordynującym działanie usług sieci komputerowych rodziny TCP/IP oraz samodzielnie zdobyć odpowiednią wiedzę i umiejętności, niezbędne do realizacji jego części zadania zespołowego. - - + - - - - - - - -
M_K002 Student potrafi przedstawić wykonany system sieciowy w sposób komunikatywny i potrafi określić warunki jego praktycznego wdrożenia. - - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi stworzyć prostą konfigurację urządzeń implementujących usługi sieciowe warstwy drugiej i trzeciej wg modelu odniesienia ISO OSI. - - + - - - - - - - -
M_U002 Student potrafi właściwie wykorzystać standardowe interfejsy komunikacyjne do zarządzania typowymi urządzeniami sieciowymi. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna i rozumie działanie warstwowej budowy modułów funkcjonalnych realizujących usługi transmisji danych w sieciach komputerowych. + - + - - - - - - - -
M_W002 Student zna i rozumie podstawowe* pojęcia opisujące działanie usług sieciowych z rodziny TCP/IP. * - pod pojęciem "podstawowe" należy rozumieć wszystkie pojęcia omawiane w ramach wykładu + - + - - - - - - - -
M_W003 Student dysponuje aktualną wiedzą na temat działania wybranych protokołów koordynujących dynamiczną organizację elementów składowych sieci Internet. + - + - - - - - - - -
Module content
Lectures:
Sieci komputerowe i Internet

1. Podstawy technologii sieciowych. (2 godz.)
Zarys historii Internetu. Pojęcie sieci komputerowej. Warstwowe modele opisu sieci komputerowych. Identyfikacja węzłów sieci komputerowej. Sterowanie przepływem i korekcja błędów transmisji.

2. Wprowadzenie do sieci LAN. Sieć Ethernet. (2 godz.)
Rodzaje sieci lokalnych LAN. Przegląd metod dostępu do medium fizycznego. Topologie sieci LAN. Sieć Ethernet – rys historyczny i charakterystyka. Metoda dostępu CSMA/CD. Formaty komunikatów (ramek) sieci IEEE 802.3/Ethernet.

3. Wielosegmentowe konfiguracje Ethernet, przełączanie w sieciach LAN. (2 godz.)
Rodzaje interfejsów fizycznych w sieciach Ethernet / IEEE 802.3. Konfiguracje wielosegmentowe. Działanie mostu w warstwie łącza danych. Mechanizm drzewa rozpinającego (spanning tree). Przełączanie w sieci LAN. Sieci wirtualne w warstwie łącza danych – VLAN.

4. Rodzina protokołów TCP/IP. Podstawy trasowania w sieci Internet. (4 godz.)
Klasyfikacja funkcji elementów sieci. Rodzaje algorytmów trasowania. Standaryzacja sieci Internet. Właściwości protokołu Internet Protocol v4 (IP v4). Budowa datagramu IP. Adresowanie węzłów w sieciach IP. Fragmentacja datagramów IP. Właściwości i działanie protokołu ICMP. Zastosowanie protokołu ARP i DHCP. Właściwości protokołów warstwy transportu. Zastosowania protokołu UDP.

5. Działanie protokołu TCP. Obsługa przeciążeń TCP. (2 godz.)
Właściwości protokołu TCP. Zasada ruchomego okna. Sterowanie przepływem w protokole TCP. Budowa segmentu TCP. Diagram stanów TCP. Zestawianie i rozwiązywanie sesji TCP. Mechanizmy kontroli przeciążeń dostępne w protokole TCP.

6. Transmisje multicastowe w sieciach IP. (1 godz.)
Alokacja adresów multicast. Odwzorowanie adresów multicast warstwy trzeciej i drugiej. Działanie protkołu IGMP. IGMP snooping.

7. Protokoły trasowania dynamicznego. Trasowanie multicastowe. (3 godz.)
Algorytmy trasowania dynamicznego. Trasowanie wg wektora odległości. Trasowanie wg stanu łącza. Protokoły trasowania wewnątrzdomenowego. Protokół RIP. Protokół OSPF. Protokoły trasowania międzydomenowego. Działanie protokołu BGP. Protokoły trasowania multicastowego. Działanie protokołu PIM.

8. Rozwój technologii sieci Ethernet. Sieci bezprzewodowe IEEE 802.11. (2 godz.)
Właściwości technologii Fast Ethernet. Rodzaje interfejsów fizycznych Fast Ethernet – 100Base-TX, -FX, -T4. Agregacja łącz. Autonegocjacja. Kodowanie danych warstwy fizycznej 4B/5B. Właściwości technologii Gigabit Ethernet. Kodowanie sygnałów warstwy fizycznej 8B/10B. Specyfikacja IEEE 802.3ab (1000Base-T). Właściwości technologii 10-Gigabit Ethernet. Przegląd sieci bezprzewodowych IEEE 802.11. Metoda dostępu do medium CSMA/CA.

9. Wybrane protokoły aplikacyjne TCP/IP. (2 godz.)
Model usług sieciowych klient-serwer. System nazw domenowych DNS. Mapowanie nazw domenowych. Rekursywny i iteracyjny schemat realizacji zapytań DNS. Rekordy zasobów DNS. Struktura komunikatów DNS. Znaki narodowe w etykietach DNS. Protokół transferu poczty elektronicznej SMTP. Elementy sesji protokołu SMTP. Rozszerzenia MIME.

10. Przegląd technologii sieci rozległych (WAN). Sieci MPLS. (2 godz.)
Definicja sieci rozległych. Protokół PPP. Technologia Frame Relay. Sieci ATM. Podstawy technologii MPLS. Ścieżki przełączania etykiet LSP. Protokoły dystrybucji etykiet LDP i RSVP-TE. Mechanizmy ochrony ścieżek LSP. Usługi wirtualnych sieci prywatnych na bazie infrastruktury MPLS. BGP-MPLS L3 VPN. MPLS L2 VPN – VPLS. Transmisje multicast w MPLS. Technologie sieci optycznych SONET/SDH/OTN. Nowe trendy technologii Ethernet – 100-Gigabit, Provider Backbone Bridges, Shortest Path Forwarding.

11. Transmisje multimedialne w sieciach IP. (2 godz.)
Przesyłanie strumieniowe danych multimedialnych. Protokoły transmisji danych czasu rzeczywistego- RTP, RTCP, RTSP. Protokół SIP. Optymalizacja usług IP typu best effort. Mechanizmy zapewniania jakości usług (Quality of Service) w sieci IP – DiffServ, IntServ. Optymalizacja dystrybucji zasobów i sieci nakładkowe (CDN).

12. Problemy bezpieczeństwa w sieciach TCP/IP. (2 godz.)
Przegląd zagadnień problematyki bezpieczeństwa transmisji w sieci TCP/IP. Algorytmy szyfrowania danych cyfrowych. Podpisy i certyfikaty cyfrowe. Tunele i sieci wirtualne sieci prywatne VPN. IP Secure Architecture (IPSec). Secure Socket Layer (SSL). Szyfrowanie poczty elektronicznej. Zapory filtrujące ruch sieciowy (firewall). Systemy translacji adresów (NAT).

13. Przyszłość Internetu – protokół IPv6. (2 godz.)
Główne cechy protokołu IPv6. Budowa pakietu IPv6. Adresacja węzłów w sieci IPv6. Zastosowania protokołu ICMPv6. Automatyczne wykrywanie sąsiadów. Stanowa i bezstanowa konfiguracja interfejsów sieci IPv6. Modyfikacje protokołów trasowania dynamicznego (RIPng, OSPFv3, MP-BGP4), mechanizmy koegzystencji i migracji między siecią IPv4 i IPv6 – podwójny stos. Tunele IPv6 w IPv4.DS-lite, 6PE. NAT64/DNS64.

Laboratory classes:
PRACOWNIA SIECI KOMPUTEROWYCH

1. Konfiguracja okablowania sieci lokalnej
Efekty kształcenia:
− student potrafi połączyć podstawowe urządzenia sieciowe (koncentrator, przełącznik) za pomocą typowego okablowania typu koncentrycznego, wielożyłowego (skrętka), światłowodowego,
− student potrafi zweryfikować poprawność działania okablowania sieciowego za pomocą prostych urządzeń testujących.

2. Przełączanie w warstwie łącza danych
Efekty kształcenia:
− student potrafi skonfigurować interfejs Ethernet w systemie Linux,
− student potrafi zrealizować przesyłanie komunikatów warstwy łącza danych (ramek) między systemami komputerowymi, także z użyciem modułu przełącznika sprzętowego,
− student potrafi monitorować przesyłane komunikaty sieciowe za pomocą dedykowanego oprogramowania,
− student potrafi skonstruować most działający ma platformie systemu Unix.

3. Wirtualne sieci LAN (VLAN)
Efekty kształcenia:
− student potrafi skonfigurować interfejs sieci VLAN typu 802.3Q w systemie Linux,
− student potrafi skonfigurować i uruchomić obsługę sieci VLAN w systemie Cisco IOS,
− student potrafi zbudować most łączący segmenty różnych sieci VLAN na platformie Linux,
− student potrafi skonfigurować połączenia trunkingowe między przełącznikami sieci VLAN typu 802.3Q,
− student potrafi monitorować przesyłane komunikaty sieci VLAN za pomocą dedykowanego oprogramowania.

4. Trasowanie statyczne
Efekty kształcenia:
− student potrafi skonfigurować interfejsy sieci IPv4 w systemie Linux,
− student potrafi skonfigurować tabelę trasowania statycznego IPv4 w systemie Linux,
− student potrafi skonfigurować interfejsy sieci IPv4 w systemie Cisco IOS.
− student potrafi skonfigurować tabelę trasowania statycznego IPv4 w systemie Cisco IOS,
− student potrafi zbudować wielosegmentową sieć przesyłania datagramów IP,
− student potrafi monitorować i diagnozować problemy przesyłania datagramów w sieci IP za pomocą dedykowanego oprogramowania,
− student potrafi budować sieci wielosegmentowe z wykorzystaniem adresacji podsieci i agregacji CIDR.

5. Konfiguracja zapory Firewall i NAT
Efekty kształcenia:
− student potrafi uruchomić proste standardowe usługi sieciowe w systemie Linux,
− student potrafi skonfigurować mechanizmy filtrowania pakietów protokołów ICMP,UDP, TCP za pomocą oprogramowania iptables na platformie Linux,
− student potrafi skonstruować proste reguły filtrowania pakietów w systemie Cisco IOS,
− student potrafi skonstruować bramę translacji adresów NAT w systemie Linux.

6. Trasowanie dynamiczne
Efekty kształcenia:
− student potrafi skonfigurować działanie protokołów trasowania dynamicznego za pomocą narzędzi pakietu quagga w systemie Linux,
− student potrafi student potrafi skonfigurować działanie protokołów trasowania dynamicznego w systemie Cisco IOS,
− student potrafi zbudować wielosegmentowy system trasowania z protokołem RIP v2.
− student potrafi zbudować prostą konfigurację systemu autonomicznego składającego się z kilku obszarów zarządzanych protokołem OSPF v2,
− student potrafi uruchomić prostą konfigurację systemu trasowania międzyobszarowego z wykorzystaniem protokołu BGP v4.

7. System nazw domenowych DNS
Efekty kształcenia:
− student potrafi skonfigurować elementy oprogramowania serwera nazw domenowych DNS BIND v9 w systemie Linux,
− student potrafi zaprojektować strefę zarządzania domeną w systemie DNS i przygotować bazę podstawowych rekordów DNS,
− student potrafi zaprojektować delegację zarządu poddomeny w systemie DNS,
− student potrafi skonfigurować i uruchomić współdziałanie serwerów DNS typu primary i secondary oraz zrealizować transfer bazy rekordów strefy DNS (zone transfer).

8. zarządzanie urządzeniami sieciowymi – protokół SNMP
Efekty kształcenia:
− student potrafi skonfigurować i uruchomić proces agenta SNMP v2 w systemie Linux,
− student potrafi uruchomić podstawową funkcjonalność agenta SNMP w systemie Cisco IOS,
− student potrafi przeprowadzić przegląd dostępnych rekordów bazy MIB agenta SNMP za pomocą oprogramowania klienckiego działającego z wiersza poleń systemu Linux,
− student potrafi skonstruować prosty system monitorowania urządzań sieciowych za pomocą wybranego oprogramowania stacji zarządzania siecią.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 126 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Realization of independently performed tasks 30 h
Participation in lectures 30 h
Participation in laboratory classes 30 h
Preparation for classes 34 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

W ramach laboratorium komputerowego studenci wykonują szereg ćwiczeń, za które mogą zdobyć określoną liczbę punktów, zgodnie z kryteriami zamieszczonymi na stronie internetowej przedmiotu oraz przedstawionymi na pierwszych zajęciach. Punkty są przeliczane na ocenę. Przygotowanie merytoryczne do zajęć jest ponadto weryfikowane sprawdzianami pisemnymi. Na podstawie ocen cząstkowych ustalana jest ocena zaliczeniowa laboratorium.
Egzamin zakłada udzielenie odpowiedzi na zadaną liczbę pytań, wybranych przez egzaminatora z zawczasu uzgodnionej i udostępnionej na stronie internetowej przedmiotu, listy.
Ocena końcowa z modułu obliczana jest jako średnia ważona z oceny zaliczeniowej zajęć laboratoryjnych (z wagą 40%) i oceny z egzaminu (z wagą 60%).

Prerequisites and additional requirements:

• Znajomość podstaw arytmetyki binarnej i szesnastkowej.
• Podstawowa umiejętność posługiwania się komendami powłoki Bourne shell (bash).

Recommended literature and teaching resources:

• Adolfo Rodriguez, John Gatrell, John Karas, Roland Peschke, “TCP/IP Tutorial and Technical Overview”, IBM Redbooks 2006 [ http://www.redbooks.ibm.com/redbooks/pdfs/gg243376.pdf ]
• James F. Kurose, Keith W. Ross, „Computer Networking: A Top-Down Approach, 4/E”, Addison-Wesley 2008
• Andrew S. Tanenbaum, „Sieci komputerowe”, Helion 2004
• W. Richard Stevens i in., “Biblia TCP/IP”. Tom I, II, III, RM 1998 (2003)
• J. Scott Haugdahl, „Diagnozowanie i utrzymanie sieci. Księga eksperta”, Helion 2001
• Olivier Bonaventure, Computer Networking: Principles, Protocols and Practice, UCL 2010 [ http://inl.info.ucl.ac.be/cnp3 ]

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

• Naming boys after U. S. presidents in 20th century / K. KUŁAKOWSKI, P. KULCZYCKI, K. MISZTAL, A. DYDEJCZYK, P. GRONEK, M. J. KRAWCZYK // Acta Physica Polonica. A ; ISSN 0587-4246. — 2016 vol. 129 no. 5, s. 1038–1044
• No more presidents in my family / Krzysztof KUŁAKOWSKI, Piotr KULCZYCKI, Krzysztof Misztal, Antoni DYDEJCZYK, Piotr GRONEK, Małgorzata KRAWCZYK // W: FENS : 8th Polish symposium on Econo- and sociophysics FENS : 4–6 November 2015, Rzeszów, Poland : book of abstracts. — ISBN10: 83-89585-42-1. — S. 25
• If others jump to the queue front, how long I will wait? / M. J. KRAWCZYK, P. GRONEK, M. NAWOJCZYK, K. KUŁAKOWSKI // Acta Physica Polonica. A ; ISSN 0587-4246. — 2015 vol. 127 no. 3-A, s. A-95–A-98 — 7th Polish Symposium of Physics in Economy and Social Sciences (FENS) : Lublin, Poland, 14–17 May 2014
• How many parameters to model states of mind? / Krzysztof KUŁAKOWSKI, Piotr GRONEK, Antoni DYDEJCZYK // W: 27th European Conference on Modelling and Simulation ECMS 2013 : May 27th–May 30th, 2013, Ålesund, Norway : proceedings / eds. Webjørn Rekdalsbakken, Robin T. Bye, Houxiang Zhang. — [Norway : s. n.], 2013 + CD. — ISBN: 978-0-9564944-6-7 ; e-ISBN: 978-0-9564944-7-4. — S. 895–899.
• Zaller-Deffuant model of mass opinion / Krzysztof MALARZ, Piotr GRONEK, Krzysztof KUŁAKOWSKI // JASSS Journal of Artificial Societies and Social Simulation ; ISSN 1460-7425. — 2011 vol. 14 iss. 1 art. no. 2, s. [1–20]

Additional information:

• Dopuszcza się nieobecność na co najwyżej 2 zajęciach laboratoryjnych (w tym co najwyżej 1 nie usprawiedliwiona).
• Nieobecność na kolokwium w trakcie zajęć laboratoryjnych oznacza uzyskanie oceny niedostatecznej z tego kolokwium. Prowadzący zajęcia może zgodzić się na powtarzanie nie zaliczonego kolokwium na ostatnich zajęciach laboratoryjnych.
• Nie usprawiedliwiona nieobecność na więcej niż 60 % wykładów oznacza konieczność odpowiedzi na dodatkowe pytanie w trakcie egzaminu.