Сети ЭВМ и телекоммуникации (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)

Сети ЭВМ и телекоммуникации.

Учебное методическое пособие по лабораторным занятиям, самостоятельной и индивидуальной работе студентов направления 230100 Информатика и вычислительная техника

2012

Сети ЭВМ и телекоммуникации: Учебное методическое пособие по лабораторным занятиям, самостоятельной и индивидуальной работе студентов – 65 с.

Учебное методическое пособие содержит программу и задания для лабораторных занятий, а так же все необходимые формы документов для выполнения лабораторных заданий.

Ó , 2012

Содержание

Введение.. 4

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ.. 5

1.2. Задачи изучения сетей и телекоммуникаций. 5

1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения баз данных и экспертных систем. 5

2. Содержание курса.. 5

2.1 Лекции (54 часа) 5

2.2 Темы для самостоятельного изучения. Отчет в виде рефератов и докладов. 7

2.3 Экзаменационные вопросы... 8

2.3.1 Экзаменационные билеты.. 9

3. Лабораторные работы... 12

3.1 Работа с WinSocket.. 12

3.1.1 Определения. 12

3.1.2 Создание сервера. 12

3.1.3 Создание клиента. 15

3.2 Лабораторная работа №1 Работа с сокетами Беркли.. 16

Протокол передачи времени Time. 17

Протокол Finger. 18

Задание на лабораторную работу: 19

3.3 Лабораторная работа №2 Протоколы SMTP и POP3. 19

3.4 Лабораторная работа №3 Моделирование протоколов канального уровня.. 24

3.5 Лабораторная работа №4 Браузер и FTP-клиент.. 29

3.6 Лабораторная работа №5. HTML, Javascript технология PHP. 30

HTML и Javascript 30

Технология PHP.. 34

3.7 Лабораторная работа № 6. Технология XML.. 36

3.8 Лабораторная работа №7 Маршрутизация в ВС.. 40

3.9 Лабораторная работа №8 Кэширующий HTTP прокси-сервер и SOCKS5 прокси-сервер. 46

3.10 Лабораторная работа №9 распределенный UDP сервер/ UDP клиент.. 58

3.11 Лабораторная работа 10. Перехват сетевых пакетов.. 60

3.12 Лабораторная работа 11. SASL аутоинтефикация.. 64

ЛИТЕРАТУРА.. 65

Введение

Методическое пособие предназначено для студентов направления 230100 очной формы обучения и содержит рабочую программу дисциплины «Сети и телекоммуникации», руководство для выполнения лабораторных работ, задания для контрольной работы по вариантам, экзаменационные вопросы по дисциплине. Выполнение заданий поможет лучше усвоить теоретический материал и получить практические навыки при работе с базами данных и экспертными системами.

Лабораторные работы по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации» у студентов направления бакалавриата 230100 «Информатики и вычислительная техника» проводятся в пятом семестре четырехлетнего учебного цикла. Учитывая специфику направления, основной акцент сделан на программном обеспечении для сетей ЭВМ.

Базовой, но не единственной, технологией программирования на сетевом и транспортном уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем (ISO/OSI) являются сокеты (socket) Беркли. Сокеты Беркли в настоящее время реализованы в виде прикладного интерфейса (API) практически во всех современных операционных системах. В связи с широким распространением сетей ЭВМ и телекоммуникаций на сегодняшний день знание этой технологии является необходимым для специалиста в области программного обеспечения. Мировые тенденции развития сетевых технологий указывают на то, что технология программирования сокетов эволюционирует, становится протоколо - и платформонезависимой и имеет широкие перспективы в будущем. В тоже время программирование сокетов является достаточно низкоуровневой технологией, сосредотачивающей внимание на транспортировке данных безотносительно их пользовательской семантики. Для реализации законченных пользовательских приложений требуется применение более эффективных высокоуровневых технологий передачи гипертекста, бинарных данных (HTTP, FTP), и организации логики клиент-серверного взаимодействия (веб-технологии). Также мощной тенденцией развития программного обеспечения вообще и сетевого в частности является создание технологий программирования максимально независимых от программного и аппаратного окружения. Ярчайшим примером здесь является технология Java корпорации Sun Microsystems (США) и свободно распространяемая среда разработки Eclipse, продвигаемая одноименным сетевым сообществом (community).

Студент должен обладать некоторым набором знаний и навыков для выполнения данного лабораторного практикума. Так, для работы с сокетами в ОС MS Windows и Unix-подобных системах, требуется знание языка программирования C, а также основ работы в соответствующих ОС.

Язык программирования Java является развитием ЯП C++, и для освоения Java необходимо владеть методами объектно-ориентированного проектирования и программирования. Теоретические знания о построении сетей ЭВМ приобретаются в ходе лекционных занятий и при изучении основной и дополнительной литературы.

Программное обеспечение, а также справочная информация, используемые в данном практикуме, являются свободно распространяемыми и доступны для загрузки из сети Интернет.

Для экономии времени всё обеспечение загружено, упорядочено в структуру и размещено на локальных и публичных сетевых ресурсах. Одним из таких ресурсов является веб-узел афедры АСУ ТУСУР http:

//www. asu. tusur. ru (раздел методического обеспечения.

Можно указать то место, где установлена IDE Eclipse.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1. Цели преподавания дисциплины

Целью дисциплины является обучение студентов основам построения и функционирования вычислительных сетей (ВС) и телекоммуникационных систем (ТКС). На материале этой дисциплины базируются практически все дисциплины связанные с применением технологий вычислительных сетей.

1.2. Задачи изучения сетей и телекоммуникаций.

Основной задачей изучения дисциплины является приобретение студентами прочных знаний и практических навыков в области, определяемой основной целью курса. В результате изучения дисциплины студенты должны усвоить следующие понятия и определения: классификация информационно-вычислительных сетей, способы коммутации, взаимодействие программного и аппаратного обеспечения сетей, протоколы и интерфейсы, эталонная модель взаимосвязи открытых систем, аналоговые и цифровые каналы передачи данных, модемы, базовые технологии локальных сетей, глобальные сети, технологии современных телекоммуникаций.

В части организации программного обеспечения сетей изучаются способы адресации в протоколах TCP/IP, алгоритмы маршрутизации, протоколы файлового обмена, электронной почты, дистанционного управления, Web-технологии, способы организации распределенных вычислений, основные возможности сетевых операционных систем. Рассматриваются как низкоуровневые (сокеты) так и высокоуровневые программные технологии (технология Java, .Net) для работы в вычислительных сетях.

1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения баз данных и экспертных систем.

Дисциплина «Сети и телекоммуникации» относится к профессиональному циклу базовой (обязательной) части дисциплин. Изучение данной дисциплины необходимо для учебно-исследовательской работы и при изучении GRID-технологий. Для изучения данной дисциплины необходимо изучение таких дисциплин на младших курсах таких как: «Математика», «Физика», «Информатика», «Программирование», «Дискретная математика», «ЭВМ и периферийные устройства», «Объектно-ориентированное программирование», «Структуры и алгоритмы обработки данных», «Основы разработки программного обеспечения».

2. Содержание курса

2.1 Лекции (54 часа)

Наименование разделов	Содержание разделов	Трудоемкость (час.)
Введение	Предмет и содержание курса. Вычислительные машины, сети и системы телекоммуникаций - важный фактор научно-технического прогресса и прогресса цивилизации. Различие понятий вычислительная машина и вычислительная сеть. История и современные тенденции развития вычислительных сетей. Задачи, решаемые современными вычислительными сетями: файловый сервис, сервис печати, сервис сообщений, сервис приложений, сервис баз данных.	2
Основы передачи данных	Понятие среды передачи данных. Характеристики сред. Шкала электромагнитных колебаний. Стандарты сред передачи данных. Понятие полосы пропускания. Количество информации и энтропия, единицы измерения. Законы Найквиста, Шеннона, Котельникова. Аналоговая и цифровая формы представления информационного сигнала. Способы модуляции. Информационная и техническая скорость передачи. Алгоритмы кодирования и сжатия информации.	4
Принципы построения сетей ЭВМ	Классификация сетей. Многоуровневый подход к организации сетей. Протоколы и интерфейсы. Стандарты и источники стандартов ВС. Открытые системы. Модель взаимодействия открытых систем (ВОС). Понятие стека протоколов. Взаимодействие различных уровней стека.	4
Прикладной уровень модели ВОС.	Сервисы прикладного уровня. Оповещение о сервисах. Использование сервисов.	2
Транспортный, сеансовый уровни и уровень представления	Разрешение имен. Адресация транспортного соединения. Сегментация, блокирование, сцепление данных. Алгоритм медленного пуска. Сервис транспортного соединения. Задачи уровня представления. Шифрование.	4
Сетевой уровень модели ВОС	Задачи сетевого уровня. Сервис шлюзов. Адресация в сетях. Задача маршрутизации. Методы маршрутизации. Коммутация. Виртуальные каналы. Протоколы и алгоритмы групповой маршрутизации.	4
Канальный уровень модели ВОС	Задачи канального уровня. Логическая топология. Методы доступа к среде передачи данных. Адресация канального уровня. Синхронизация передачи. Сервис соединения канального уровня.	2
Физический уровень модели ВОС	Задачи физического уровня. Типы соединения. Физическая топология. Аналоговое и цифровое представление сигнала. Синхронизация бит. Использование полосы пропускания. Мультиплексирование (TDMA, FDMA, CDMA, OFDMA).	4
Базовые технологии сетей.	Ethernet, TokenRing, Frame Relay, ATM, FDDI, 100VG ANYLAN, Wifi, WiMax. Территориальные сети. Аппаратное обеспечение сетей: сетевые интерфейсные карты, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы.	8
Современные телекоммуникационные системы	Коммутируемые телефонные сети. Интегральные сети цифрового обслуживания. Сотовая телефония. Спутниковые системы связи и навигации. Низкоорбитальные и высокоорбитальные системы. Системы глобального позиционирования и синхронизации. Спутниковый Интернет. Система Iridium, GlobalStar, GPS, VSAT. Технологии сотовой связи. UMTS, GSM.	4
Стеки сетевых протоколов	TCP/IP (IPv4, IPv6, ICMP, DHCP, DNS, ARP, RARP, SCTP, UDP), IPX/SPX, SMB/NetBIOS, DNA, SNA, AppleTalk, DecNet, стек OSI.	4
Программное обеспечение сетей. Сетевые операционные системы	Определение сетевой ОС. Одноранговые сети и сети «клиент\сервер». Обзор сетевых ОС (Unix, Win32, Novell Netware). Служба сетевых каталогов как средство интеграции сетевых продуктов. Драйверы сетевых устройств. Сокеты Беркли. Программирование на уровне сокетов.	4
Глобальные сети. Языки и средства создания Web-приложений.	История возникновения и развития глобальных сетей (AOL, Compuserv, Internet). Служба WWW. Язык гипертекстовой разметки HTML – основные возможности. Способы организации динамической обработки информации в WWW: на стороне сервера, на стороне клиента. Организация распределенных вычислений. Технологии SONET/SDH, 10\40\100\ Gigabit Ethernet.	4
Безопасность в вычислительных сетях.	Общие правила безопасности. Классы безопасности. Безопасность в ВС по ГОСТ. Понятие Firewall. Аутентификация. Безопасность беспроводных сетей, WEP, атаки на WEP, WPA, WPA2. Квантовые алгоритмы шифрования. DoS, DDoS атака, спуфинг, атака не переполнение буфера.	4

2.2 Темы для самостоятельного изучения. Отчет в виде рефератов и докладов.

Темы рефератов