Основы информатики и программирования

Вид материала

Содержание

Регистрационный № ТД-I.025/тип.
В.Н. Комличенко
И.Г. Орешко
В.В. Онищук
Рекомендована к утверждению в качестве типовой
Согласована с
Пояснительная записка
Содержание дисциплины
Тема 2.2. ОРГАНИЗАЦИЯ, СТАНДАРТЫ И ПРОТОКОЛЫ СЕТИ
Тема 2.3 ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СОВРЕМЕННЫМ СЕТЯМ
Тема 3.2. МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Тема 4.1. БАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ
Тема 4.2. ПОСТРОЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ НА ОСНОВЕ СТАНДАРТОВ ФИЗИЧЕСКОГО И КАНАЛЬНОГО УРОВНЕЙ
Больших сетей
Тема 5.2 ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ
Тема 6.1. КОМПЬЮТЕРЫ - ЦЕНТРЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В СЕТИ
Тема 6.2. ОПЕРАЦИОНЫЕ СИСТЕМЫ С СЕТЕВЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ
Тема 6.3. ПРИНЦИПЫ МЕЖСЕТЕВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Тема 6.4 ПРОБЛЕМА БЕЗОПАСНОСТИ В СЕТЯХ
Примерный перечень тем лабораторных работ
...
Полное содержание

Подобный материал:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 13

Регистрационный № ТД-I.025/тип.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности I-40 01 02 Информационные системы и технологии

(по направлениям)

I-40 01 02-02 Информационные системы и технологии (в экономике)

СОСТАВИТЕЛИ:

^ В.Н. Комличенко, заведующий кафедрой экономической информатики Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук, доцент;

^ И.Г. Орешко, ассистент кафедры экономической информатики Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»;

^ В.В. Онищук, ассистент кафедры экономической информатики Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра информатики и вычислительной техники Учреждения образования «Могилевский государственный университет продовольствия» (протокол № 6 от 10.02.2003);

Кафедра математики и информационных технологий Учреждения образования Федерации профсоюзов Беларуси «Международный институт трудовых и социальных отношений» (протокол № 5 от 24.01.2006);

С.Н. Кардаш, старший научный сотрудник лаборатории логического проектирования Объединенного института проблем информатики НАН Беларуси, кандидат технических наук

^ РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ

Кафедрой экономической информатики Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 15 от 10.02.2003);

Научно-методическим советом Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (прото-
кол № 3 от 21.12.2005)

^ СОГЛАСОВАНА С:

Председателем Учебно-методического объединения вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники;

Начальником Управления высшего и среднего специального образования Министерства образования Республики Беларусь;

Первым проректором Государственного учреждения образования «Республиканский институт высшей школы»

^ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Программа «Компьютерные сети» разработана для специальности
I-40 01 02 Информационные системы и технологии (по направлениям) по направлению специальности I-40 01 02-02 Информационные системы и технологии (в экономике) высших учебных заведений.

Дисциплина «Компьютерные сети» является базовой в цикле дисциплин ориентированных на применении сетей и сетевых технологий в решении профессиональных задач, изучаемых студентами на старших курса обучения в университете. Она обеспечивает формирование базовых понятий и навыков, без которых невозможно изучение последующих специальных дисциплин. Цель изучения данной дисциплины – овладение знаниями и приобретения основных навыков использования сетевых средств и базовых сетевых технологий для решения практических задач в будущей профессиональной деятельности.

В целом, курс представляет собой систематическое введение в сетевую проблематику и дает базовые знания, необходимые для понимания последующих курсов данной специальности. Наряду с изучением принципов работы сети как единого целого рассматриваются основные понятия и наиболее важные характеристики программных и аппаратных компонентов, образующих сеть: компьютеров, коммуникационной аппаратуры и операционных систем. Приводится обзор наиболее популярных стеков коммуникационных протоколов и рассматривается их соответствие семиуровневой модели ISO/OSI. Изучаются общие принципы работы и использования коммуникационной аппаратуры. Приводятся типовые структуры вычислительных сетей. Поясняется функциональное назначение основных элементов сетевой операционной системы и архитектуры «клиент-сервер», коммуникационных драйверов. Дается общая характеристика наиболее известных сетевых ОС. Рассматриваются принципы и элементы межсетевого взаимодействия. Приводятся основные понятия из области сетевой безопасности.

В результате освоения курса «Компьютерные сети» студент должен:

знать:

историю развития и основные решения в области компьютерных сетей;
перспективные направления развития в области сетей и сетевых технологий;
основными концепциями построения локальных и глобальных сетей и основы передачи данных;
методы объединения компьютеров в сети;
основные функции и режимы взаимодействия компьютеров;
аппаратное и программные обеспечение;
основные протоколы, методы организации и способы объединения компьютеров в сети;
топологию и основные алгоритмы взаимодействия узлов в сети;
способы передачи, методы кодирования и защиты данных;
принципы разработки программ организации клиент-серверного взаимодействия;
сетевой сервис широко используемых ОС;
перспективными направлениями развития в области компьютерных сетей и сетевых технологий;

уметь характеризовать:

работу сети, наиболее перспективные и рациональные способы организации сетей;
структуру и возможности сетевых объединений;
наиболее эффективные методы взаимодействия в конкретной конфигурации;
основные задачи и процессы реализуемые в рамках сетевой конфигурации;
основные направления развития в области сетей и сетевых технологий;
необходимые требования к технологическим и техническим ресурсам для решения конкретных задач;
использование сетей и сетевых технологий в будущей профессиональной деятельности;
преимущества и недостатки популярных сетевых ОС;
принципы работы различных типов коммуникационного оборудования;

уметь анализировать:

уровень эффективности предлагаемых решений;
состояние и перспективы развития отдельных направлений сетевых технологий;
состояние современной технической и технологической базы в изучаемом направлении;
эффективность операционных систем, сетевых и прикладных программ;
оценят преимущества и недостатки популярных сетевых ОС

приобрести навыки:

организации сетевого взаимодействия с использованием различных протоколов;
подбора и обоснования выбираемого технического и программного обеспечения;
пользования сетевых инструментальных средств для организзации и структурирования сетевых топологий;
использования сетевого взаимодействия для организации клиент-серверного взаимодействия, распределения ресурсов и вычислительных мощностей;
работы с сетевым аппаратным и программным оборудованием;
навыки написания программ на основе распределения функций и данных между узлами сети;
использовать КС для создания собственных информационных приложений.

Программа рассчитана на объем примерно 68 часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 34 часов, лабораторных работ – 34 часов.

^

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ

Тема 1.1. ПРЕДМЕТ И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Предмет и содержание дисциплины, ее место и значение для формирования специальности, связь с другими дисциплинами.

Раздел 2. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Тема 2.1. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ СИСТЕМЫ

Централизованные системы и вычислительные сети. Преимущества и недостатки распределенных систем. Типы распределенных систем. Связь компьютера с периферийными устройствами и взаимодействие компьютеров. Проблемы физической передачи данных по линиям связи и объединения нескольких компьютеров.

^ Тема 2.2. ОРГАНИЗАЦИЯ, СТАНДАРТЫ И ПРОТОКОЛЫ СЕТИ

Топология сети. Принципы построения локальной сети. Основные программные и аппаратные компоненты сети. Сетевые сервисы Принципы работы вычислительной сети и основные проблемы ее построения. Понятие "открытая система" и проблемы стандартизации. Многоуровневый подход к решению задачи обмена сообщениями между компьютерами. Модель ISO/OSI Понятие "открытая система". Локальные и глобальные сети. Деление сетей по степени территориальной распределенности: глобальные (WAN), городские (MAN) и локальные (LAN). Тенденция к сближению локальных и глобальных сетей. Корпоративные сети.

^ Тема 2.3 ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СОВРЕМЕННЫМ СЕТЯМ

Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям. Проблемные ситуации, возникающие в различных типах сетей, методы и средства их решения. Производительность, надежность и безопасность. Расширяемость и масштабируемость. Прозрачность, управляемость и совместимость.

Раздел 3. ОСНОВЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Тема 3.1. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНИЙ СВЯЗИ

Линии связи Типы линий связи Основные характеристики линий связи Методы передачи дискретных данных на физическом уровне. Аналоговая модуляция. Импульсное кодирование. Дискретная модуляция.

^ Тема 3.2. МЕТОДЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Асинхронная и синхронная передача. Методы передачи данных канального уровня. Передача с установлением соединений и без установления соединений. Обнаружение и коррекция ошибок. Символьно-ориентированная и бит-ориентированная передача. Компрессия данных. Методы коммутации. Коммутация каналов. Коммутация сообщений. Коммутация пакетов.

Раздел 4. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ

^

Тема 4.1. БАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ

Базовые технологии локальных сетей. Технологии уровня управления логическим каналом и уровня доступа к физической среде. Стандарты технологии Ethernet, TokenRing и FDD. Стандарты других технологий. Новые высокоскоростные технологии. Параметры протоколов, влияющие на производительность сети.

^ Тема 4.2. ПОСТРОЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ НА ОСНОВЕ СТАНДАРТОВ ФИЗИЧЕСКОГО И КАНАЛЬНОГО УРОВНЕЙ

Типы кабелей и структурированная кабельная система. Концентраторы, сетевые адаптеры и повторители как основа физической структуры сети. Мосты и коммутаторы. Проблемы, возникающие при логической структуризации сетей. Принципы работы основных аппаратных средств.

Раздел 5. ОБЪЕДИНЕНИЯ СЕТЕЙ И ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ

Тема 5.1 СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ, КАК СРЕДСТВО ПОСТРОЕНИЯ

^ БОЛЬШИХ СЕТЕЙ

Принципы объединения сетей с помощью протоколов сетевого уровня. Семейство протоколов TCP/IP. Протокол межсетевого взаимодействия IP. Адресация в IP-сетях .Использование масок и подсетей. Разрешение адресов в сетях стека TCP/IP. Маршрутизация с помощью IP-адресов. Фрагментация IP-пакетов. Типы протоколов обмена маршрутной информацией. Основные характеристики маршрутизаторов и многофункциональных корпоративных концентраторов. Типовые структуры локальных сетей и примеры их использования.

^ Тема 5.2 ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ

Основные понятия и определения. Адресация, виды адресации. Понятие URL. Доменная система имен. Передача данных с использованием выделенных линий. Аналоговые выделенные линии. Цифровые выделенные линии. Протоколы канального уровня для выделенных линий. Построение вычислительных сетей на основе телефонных сетей с коммутацией каналов. Использование аналоговых телефонных сетей . Компьютерные глобальные сети с коммутацией пакетов . Технология ATM, основные принципы технологии ATM, стек протоколов ATM, классы сервиса. Особенности мостов и маршрутизаторов при работе по глобальным связям. Удаленный доступ. Компоненты удаленного доступа. Различные варианты удаленного доступа.

Раздел 6. ОРГАНИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СЕТЯХ

^

Тема 6.1. КОМПЬЮТЕРЫ - ЦЕНТРЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ В СЕТИ

Общие требования к компьютерам: Соотношение цена/производительность, масштабируемость, надежность. Важнейшие архитектурные понятия, современная архитектура и аппаратные средства. Конвейерная обработка. Иерархия запоминающих устройств и принцип кэширования данных. Многопроцессорные архитектуры. Классификация компьютеров по областям применения. Персональные компьютеры и рабочие станции. Серверы и суперсерверы. Мейнфреймы. Кластеры. Методы и средства организации распределенной обработки информации.

^ Тема 6.2. ОПЕРАЦИОНЫЕ СИСТЕМЫ С СЕТЕВЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ

Структура таких операционных систем. Сетевые оболочки и встроенные средства ОС с выделенными серверами . Одноранговые ОС. Функции ОС по управлению локальными ресурсами. Определение локальной ОС. Управление процессами, памятью, файловой системой. Функции ОС по организации сетевой работы. Примитивы передачи сообщений. Вызов удаленных процедур. Кэширование файлов в распределенных системах Проблема согласования копий Репликация. Требования к современным ОС, передовые технологии проектирования ОС, критерии выбора сетевых ОС Обзор популярных семейств сетевых ОС.

^

Тема 6.3. ПРИНЦИПЫ МЕЖСЕТЕВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Гетерогенность и проблемы межсетевого взаимодействия. Основные подходы к организация межсетевого взаимодействия. Шлюзы. Мультиплексирование стеков протоколов. Место размещения средств межсетевого взаимодействия. Особенности согласования сетей на транспортном уровне. Источники и типы неоднородностей в транспортной подсистеме. Средства согласования физического уровня. Средства согласования на канальном уровне.

^

Тема 6.4 ПРОБЛЕМА БЕЗОПАСНОСТИ В СЕТЯХ

Конфиденциальность, целостность и доступность данных. Выбор стратегии защиты данных. Шифрация. Аутентификация. Технология защищенного канала. Межсетевые экраны. Правовая регламентация деятельности в области защиты информации.

^ ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Создание последовательного сервера с/без установления логического соединения TCP/UDP (изучить методы создания серверов используя алгоритм последовательной обработки запросов).
Создание параллельного сервера с/без установления логического соединения, используя отдельный поток для обработки каждого запроса (изучить методы создания серверов используя алгоритм параллельной обработки запросов используя потоки.
Создание параллельного сервера с/без установления логического соединения, используя отдельный процесс для обработки каждого запроса (изучить методы создания серверов используя алгоритм параллельной обработки запросов используя процессы).
Создание псевдопараллельного сервера с/без установления логического соединения (изучить методы создания серверов используя алгоритм псевдопараллельного обработки запросов ).
Создание параллельного сервера с/без установления логического соединения с пулом потоков/процессов (изучить методы создания серверов используя алгоритм параллельного обработки запросов с пулом готовых потоков/процессов).
Создание сервера обрабатывающего несколько протоколов (изучить методы создания серверов обрабатывающий несколько протоколов).
Разработка и реализация своего протокола поверх TCP/IP (разработать и реализовать протокол для конкретно поставленной задачи).

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. / Олифер В.Г., Олифер Н. А. –СПб.: Издательство Питер, 2002. - 672 c.
Таненбаум Э. Компьютерные сети.–СПб.: Издательствоссылка скрыта, 2002.
Найк Дилип. Стандарты и протоколы Интернета/Пер. с англ. – М.: Издательский отдел «Русская Редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.»,1999.- 672 c.
Стандарты по локальным вычислительным сетям: Справочник/
В.К. Щербо, Б.М. Киреичев, С.И. Самойленко; Под ред. С. И. Самойленко.-М.:Радио и связь,1990.
Снейдер Й. Эффективное программирование TCP/IP. Библиотека программиста – СПб.: Издательство ссылка скрыта, 2002. - 320 c.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ

Компьютерные сети. Учебный курс/Пер. с англ. - М.: Издательский отдел "Русская Редакция" ТОО "Channel Trading". 1997. - 696 c.
Основы построения сетей: Учеб. пособие для специалистов MCSE/ Джеймс Челлис, Чарльз Перкинс, Меттью Стриб. – М.: "Лори" 1997.
Fast Ethernet. Лаем Куин, Ричард Рассел: Пер. с англ. – Киев, BHV, 1998
Келли Линдберг. Руководство администратора NetWare 5 для профессионалов; Пер. с анг. СПб.: Питер, 2000. – 496 с.
Петерсен Р. LINUX: руководство по операционной системе: В 2 т.: Пер. с англ. –2-e изд., перераб. и доп. – Киев: Издательская группа BHV, 1999.
Кью Питер. Использование UNIX. Специальное издание: Пер. с англ. М., СПб., Киев: Издательский дом «Вильямс»,1999.-624 с.
Сетевые средства Microsoft Windows NT Server 4.0: Пер. с англ. – СПб.: BHV – Санкт-Петербург, 1998. – 880 с.
Лрионов А.М., Майоров С.А., Новиков Г.И., Вычислительные комплексы, системы и сети: Учебник для вузов. – Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 285 с.
Шпаковский Г.И. Архитектура параллельных ЭВМ: Учеб. пособие для вузов – Мн.: Университетское, 1989 – 192 с.
Кулаков Ю.А., Луцкий Г.М. Компьютерные сети – К.: ЮНИОР, 1998. – 384 с.

УТВЕРЖДЕНА

Министерством образования

Республики Беларусь

Blog