Παρουσίαση/Προβολή

Μαθησιακοί στόχοι

Γενικό μαθησιακό στόχο αυτού του μαθήματος αποτελεί η εξοικείωση με τις τεχνολογίες των δικτύων υπολογιστών, η εισαγωγή στις αρχές, τα πρωτόκολλα, τις υπηρεσίες και τα πρότυπα των δικτύων δεδομένων.

Με την επιτυχή ολοκλήρωση αυτού του μαθήματος, οι φοιτητές είναι σε θέση να:

1. Κατανοούν τα βασικά δομικά στοιχεία των δικτύων υπολογιστών καθώς και την αρχιτεκτονική του Διαδικτύου.
2. Επιλύουν βασικά προβλήματα βελτιστοποίησης δικτύων αναφορικά με την τοπολογία των κόμβων.
3. Κατανοούν τις βασικές αρχές των δικτύων μεταγωγής πακέτων και μεταγωγής κυκλώματος καθώς επίσης και τα φυσικά μέσα που χρησιμοποιούνται για την διασύνδεση δικτύων.
4. Κατανοούν τις λειτουργίες του φυσικού επιπέδου όπως ο συγχρονισμός του ρολογιού, η πλαισίωση και οι τεχνικές ανίχνευσης σφαλμάτων σε δυαδικά μηνύματα πληροφορίας (π.χ. CRC)
5. Κατανοούν τις λειτουργίες του επιπέδου ζεύξης δεδομένων (data link layer), τα πρωτόκολλα μετάδοσης δεδομένων ABP, SRP, Go-Back-N με ανίχνευση σφαλμάτων και τους μηχανισμούς διευθυνσιοδότησης στο επίπεδο 2.
6. Κατανοούν την λειτουργία βασικών πρωτοκόλλων στα τοπικά δίκτυα Ethernet, Aloha, Token Ring/Bus και να αναλύουν την απόδοσή τους απουσία/παρουσία σφαλμάτων μετάδοσης.
7. Κατανοούν την λειτουργία του επιπέδου Δικτύου, τους διαφορετικούς τρόπους μεταγωγής, τα πεδία του πρωτοκόλλου IP, την διευθυνσιοδότηση σε IP δίκτυα και την λειτουργία των IP δρομολογητών.
8. Κατανοούν την λειτουργία των πρωτοκόλλων/αλγόριθμων δρομολόγησης και τον μηχανισμό προώθησης πακέτων στους δρομολογητές.
9. Κατανοούν την λειτουργία του επιπέδου ελέγχου (transport) και να αναλύουν την λειτουργία των πρωτοκόλλων TCP, UDP, τον μηχανισμό ελέγχου ροής και αντιμετώπισης σφαλμάτων

Κατανοούν βασικές εφαρμογές (FTP, HTTP, DNS, SMTP/POP) και την οργάνωση της λειτουργίας των δικτύων και των Η/Υ σύμφωνα με το πρότυπο OSI

Περιεχόμενο μαθήματος

Εισαγωγή:

• Πρωτόκολλα και Αρχιτεκτονική Δικτύων.
• Μοντέλα αναφοράς OSI και TCP/IP.
• Τοπολογίες Δικτύων Υπολογιστών.
• Μεταγωγή Κυκλώματος/Πακέτου.
• Καθυστέρηση, απώλεια και ρυθμοαπόδοση σε δίκτυα μεταγωγής πακέτων
• Επισκόπηση της καθυστέρησης στα δίκτυα μεταγωγής πακέτων
• Καθυστέρηση και απώλεια πακέτων
• Απόδοση δικτύων
• Επίπεδα πρωτοκόλλου και μοντέλα υπηρεσιών δικτύων υπολογιστών

Φυσικό Επίπεδο:

• Συγχρονισμός ρολογιών πομπού-δέκτη,
• Πλαισίωση κατά Byte/bit.

Επίπεδο Ζεύξης:

• Πολυπλεξία και αποπολυπλεξία λογικών συνδέσεων
• Αρχές της αξιόπιστης μεταφοράς πακέτων
• Μηχανισμοί ανίχνευσης και διόρθωσης λαθών (Parity Checks, Cyclic Redundancy Check)
• Μηχανισμοί ABP (Alternating Bit Protocol), Go-Back-N (GBN) και επιλεκτικής επανάληψης (SR)
• Μηχανισμοί προθεσμίας και επιβεβαιώσεων.
• Πρωτόκολλα πολλαπλής πρόσβασης και τεχνικές πολυπλεξίας.
• Τοπικά Δίκτυα μεταγωγής δεδομένων: ALOHA, CSMA/CD (Ethernet), Token Ring/Bus.
• Ανάλυση απόδοσης και ευστάθειας πρωτοκόλλων τοπικών δικτύων.
• Μεταγωγείς δεδομένων και διασύνδεση τοπικών δικτύων
• Διευθυνσιοδότηση στο επίπεδο δεδομένων και το πρωτόκολλο ARP

Επίπεδο Δικτύου:

• Πρωτόκολλο IP: Λειτουργίες προώθησης και διευθυνσιοδότησης στο διαδίκτυο
• Μορφή και πεδία IP πακέτων
• Διευθυνσιοδότηση στο IPv4
• Το πρωτόκολλο ελέγχου ICMP
• Εισαγωγή και βασικά πεδία πακέτου IPv6
• Επεξεργασία εισόδου, μεταγωγή πακέτων και επεξεργασία εξόδου σε IP δρομολογητές.
• Αλγόριθμοι δρομολόγησης (link-state, distance-vector).
• Ιεραρχική δρομολόγηση και πρωτόκολλα (RIP, OSPF, BGP) δρομολόγησης στο διαδίκτυο

Επίπεδο Μεταφοράς:

• Connectionless μεταφορά δεδομένων: το πρωτόκολλο UDP
• Connection-Oriented μεταφορά πακέτων: το πρωτόκολλο TCP
• Αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων
• Έλεγχος ροής
• Αρχές ελέγχου της συμφόρησης
• Έλεγχος συμφόρησης TCP.

Επίπεδο Εφαρμογής:

• Μοντέλο πελάτη-εξυπηρέτη,
• Μοντέλο ομότιμων κόμβων,
• Το Διαδίκτυο και το HTTP πρωτόκολλο
• Το πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων και τα πρωτόκολλα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου
• DNS - Υπηρεσία καταλόγου Internet.
• Προγραμματισμός sockets: Δημιουργία εφαρμογών δικτύου.

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι:

Τρόπος Παράδοσης:

Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία.

Εργαστηριακή εκπαίδευση με ειδικό πρόγραμμα προσομοίωσης της σχεδίασης και υλοποίησης τοπολογιών δικτύων καθώς και της ανάλυσης της λειτουργίας των πρωτοκόλλων.

Μέθοδοι αξιολόγησης

Ι. Γραπτή τελική εξέταση (ΓΕ) (50%)

• Επίλυση προβλημάτων
• Τεστ πολλαπλής επιλογής, ερωτήσεις σύντομης απάντησης.
• Πρόσθετες εργασίες και συναφείς παρουσιάσεις (επιπλέον βαθμοί)

ΙΙ. Εργαστηριακή εξέταση (ΕΕ) (50%)

• Υλοποίηση και βαθμολόγηση  (35-40) εργαστηριακών ασκήσεων

Ο βαθμός του μαθήματος (ΓΕ*0,50 + ΕΕ*0,50) πρέπει να είναι τουλάχιστον πέντε (5). 

Προϋπόθεση βαθμολόγησης του μαθήματος είναι  οι βαθμοί της Γραπτής Εξέτασης (ΓΕ) και της Εργαστηριακής Εξέτασης (ΕΕ) να είναι μεγαλύτεροι του τέσσερα (4).

Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα στους φοιτητές από την ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος και ανακοινώνονται στο πρώτο μάθημα.

Βιβλιογραφία

Ελληνικά ή μεταφρασμένα διδακτικά συγγράμματα:

1. F. Kurose, K.W. Ross, “Δικτύωση Υπολογιστών”, 8η έκδοση, Χ. ΓΚΙΟΥΡΔΑ & ΣΙΑ ΕΕ, 2021, [Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 102070624]
2. Πανέτσος Σπύρος Λ., “Επικοινωνίες και Δίκτυα Υπολογιστών ”, 2η έκδοση, Εκδόσεις Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 2019, [Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 86055001]
3. Stallings William, Κατσαβούνης Στέφανος (επιμέλεια), “Επικοινωνίες υπολογιστών και δεδομένων ” 10η έκδοση, Εκδ. Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε., 2018 [Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 77107676]
4. Jean Walrand, “Δίκτυα Επικοινωνιών, ένα πρώτο μάθημα”, 2η έκδοση, Εταιρεία Αξιοποιήσεως και Διαχειρίσεως της περιουσίας του Πανεπιστημίου Αθηνών, 2003, [Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 22771742]

Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

• IEEE/ACM Transactions on Networking
• IEEE Selected Areas on Communications

Συμπληρωματική Βιβλιογραφία:

• James F. Kurose http://www-net.cs.umass.edu/personnelkurose.html
• William Stallings http://williamstallings.com/
• Andrew S. Tanenbaum http://www.cs.vu.nl/~ast/
• “Διαδίκτυα με TCP/IP: Αρχές, Πρωτόκολλα, και Αρχιτεκτονικές”, Douglas E. Comer, Eκδ. Κλειδάριθμος ΕΠΕ.