Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Kommunikációs hálózatok 1

    A tantárgy angol neve: Communication Networks I.

    Adatlap utolsó módosítása: 2017. június 27.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar
    Mérnök informatikus szak, BSc képzés
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHIAB01 3 2/0/1/f 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Simon Vilmos, Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
    4. A tantárgy előadója

     

    Név:
    Beosztás:
    Tanszék, Int.:
    Dr. Simon Vilmos
     Egyetemi docens

     HIT

    Dr. Lencse Gábor
     Egyetemi docens
     HIT

     Az előadók eléréséhez szükséges adatok a tanszék honlapján megtalálhatók:

    https://www.hit.bme.hu/portal/args/munkatarsak/oktatok_kutatok

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    (TárgyEredmény( "BMEVIMIAA01" , "aláírás" , _ ) = -1
    VAGY TárgyEredmény( "BMEVIMIA111" , "aláírás" , _ ) = -1 )

    ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIHIA215", "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY TárgyEredmény("BMEVIHIA215", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:
    VIMIAA01 Digitális technika, VIHIAB00 Kódolástechnika (párhuzamos felvételre), VIHIAA00 Számítógép-architektúrák.
    7. A tantárgy célkitűzése A „Kommunikációs hálózatok 1.” tárgy alapvető célja, hogy megismertesse a számítógép hálózatok felépítésének és működésének alapvető elveit, architektúráit és protokolljait, .
    A tárgy oktatása törekszik arra, hogy a „Kommunikációs hálózatok 2.” tárgyhoz, valamint a specializáció tárgyakhoz az architektúrák és protokollok, különösen az IP-alapú kommunikáció terén biztos alapokat nyújtson. A tárgy a Kommunikációs hálózatok 2. c. tárggyal szerves egészet alkot, a kettő együtt nyújtja a fenti cél eléréshez szükséges ismeretanyagot. Megalapozza a  kommunikációs hálózatok felülről-lefelé elvű felépítésének megértését, e tantárgy hallgatói megismerkedhetnek az alkalmazási, szállítási és hálózati réteggel, amit majd a Kommunikációs hálózatok 2. tárgyban az adatkapcsolati és a fizikai réteggel egészítenek ki.
    Ez tartalmazza a routing módszerek és protokollok ismertetését, illetve a hálózati réteg legfontosabb protokolljainak, az IPv4-nek és az IPv6-nak a megértését, gyakorlati számítási példákon és laboratóriumi méréseken keresztül . A szállítási rétegnél az általános forgalomszabályozási elvek megtanulása után következik az UDP és TCP protokollok elsajátítása, szintén gyakorlati számítási példák és laboratóriumi mérések segítségével. A félévet a hálózati alkalmazások ismertetése zárja, amihez szintén társulnak laboratóriumi mérések.

    A tantárgyat sikeresen teljesítő hallgató:
    •    (K2) átlátja és érti az IP alapú hálózatok működését az alkalmazási rétegtől a fizikai rétegig –. (ezen ismeretek második felét a Kommunikációs hálózatok 2 tantárgyban szerezte meg).
    •    (K2) átlátja és érti a routing módszereket és protokollokat.
    •    (K3) átlátja és érti az IP protokollok (IPv4 és IPv6) működését, képes önállóan IP hálózati feladatokat megoldani (hálózat szétbontás, aggregáció, hálózati címek kiosztása, IPv4-címet beágyazó IPv6 címek képzése).
    •    (K2) átfogó alapismereteket szerez a forgalomszabályozásról.
    •    (K3) érti és átlátja a szállítási rétegbeli protokollokat (UDP és TCP), képes hálózati forgalomelemző programmal értelmezni a TCP kapcsolatkezelés mechanizmusait.
    •    (K3) érti a legfontosabb hálózati alkalmazások működését, képes hálózati forgalomelemző programmal a DNS, SMTP, FTP és HTTP parancsainak vizsgálatára.

    8. A tantárgy részletes tematikája 1.hét
    Hálózatok és rendszerek bevezetése példákon, Internet története, alapjai, architektúra.
    Alkalmazások és szolgáltatások, példák (web, fájl átvitel, elektronikus levelezés, p2p fájlcsere, multimédia streaming).
    Követelmények a hálózattal szemben. Csomagvesztés és késleltetések.

    2. hét
    Protokollarchitektúrák, referenciamodellek: ISO OSI referenciamodell, TCP/IP protokoll-architektúra, áramkörkapcsolás, csomagkapcsolás, címzés.

    3. hét
    Routing: a feladat értelmezése, különbség bridging és routing között, útvonaltáblák, távolságvektor módszer, linkállapot módszer.

    4. hét

    Hierarchikus routing, autonóm rendszerek, multicast routing.


    5. hét
    Internet Protokoll (IP): IP feladata, jellemzői, címzés (címosztályok, privát címtartományok, Classless Inter-Domain Routing, IPv4 címtartomány kimerülése), IP csomag szerkezete

    6.hét
    IP routing (RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, IS-IS, BGP), Address Resolution Protocol, IP tördelés, IP jelzés- és menedzsmentüzenetei (ICMP és IGMP), gyakorlati számítási példák.

    7. hét
    IPv6: motivációk – az IPv4 hibái, címzés, IPv6 csomag szerkezete,  automatikus címkonfiguráció, IPv6 routing, IPv6 alkalmazások, migráció és együttélés, IPv6 biztonság,

    8.hét
    IPv4 és IPv6 gyakorlati számítási példák, hálózati címek kiosztása, hálózatok felbontása és hálózataggregáció. IPv6 címek kanonikus írásmódja (RFC 5952), EIU-64 azonosító képzése, IPv4-címet beágyazó IPv6 címek képzése.

    9. hét
    Forgalomszabályozás: forgalomszabályozás kívánatos jellemzői, fajtái, stop-and-wait működése, statikus ablak, csúszóablakos forgalomszabályozás.

    10. hét
    Szállítási réteg: socket fogalma, socket típusok, User Datagram Protocol (portkezelés, fejléc, alkalmazása), Transmission Control Protocol (fő jellemzői, szegmensformátum, hívásfelépítés, sorszámok és nyugtaszámok használata, újraküldési esetek, fast retransmit).

    11.hét
    Transmission Control Protocol: forgalomszabályozás, torlódásvezérlés, AIMD, Slow Start, néhány gyakori alkalmazás és a használt transzportprotokollok, gyakorlati számítási példák.


    12. hét
    Hálózati alkalmazások 1.
    Infrastruktúrális szolgáltatások: DNS (névfeloldás szerepe és követelményei, névtér, zóna és névszerverek, névfeloldás menete, DNS üzenetek), Dynamic Host Configuration Protocol.
    Szöveg és fájlátvitel: Telnet, File Transfer Protocol.

    13. hét
    Hálózati alkalmazások 2.
    Levelező rendszerek: Simple Mail Transfer Protocol, Post Office Protocol, Internet Message Access Protocol.
    Webes rendszerek: HyperText Transfer Protocol, perzisztens és nem perzisztens kapcsolat, üzenetformátumok, parancsok, fejlécek.

    14. hét
    Hálózatbiztonság: támadástípusok, példák támadásokra, biztonsági problémák
    Kitekintés: Tárgyak Internet, járművek közötti kommunikáció

    Mérések:
    1. mérés: TCP/IP protocol stack vizsgálata (1x4 óra)
    Wireshark megismerése (maga a program, capture filter, display filter; Ethernet, IP, ICMP, TCP, UDP fejrészek áttekintő szinten). ARP megismerése: Request, Reply, Probe és Announcement. DHCP megismerése: cím visszaadása (Release, Ack), cím igénylésének folyamata (Discover, Offer, Request, Ack). ping és traceroute megismerése. TCP kapcsolat felépítése, bontása. TCP kapcsolatok megszámolása egy összetett weboldal letöltésénél. TCP congestion control vizsgálata. TCP opciók vizsgálata.

    2. mérés: Alkalmazások vizsgálata (1x4 óra)
    DNS: „A”, „PTR” és „AAAA” rekord kérés és a válasz vizsgálata. SMTP: levélküldés „kézzel” az SMTP protokoll parancsaival (HELO, MAIL FROM, RCPT TO, DATA (benne From:, To:, Subject:, Date: és a levél szövege), QUIT), az envelope sender/recipient és a levélben megjelenő fejrész mezők megkülönböztetése. POP3: postafiók kezelése (USER, PASS, STAT, LIST, RETR, DELE, RSET, QUIT parancsok). FTP: kliens programmal adatátvitel, és közben:
    1) aktív és passzív mód vizsgálata Wiresharkkal: honnan hova épül ki az adat kapcsolat?
    2) BIN és ASCII átviteli módok vizsgálata szövegfájllal mi történik, jpg fájllal mi történik?
    FTP PASV módban adatátvitel vizsgálata telnet segítségével.
    HTTP: GET parancs 1.0 és 1.1 verzió (Host: megadása, virtuális webszerverek). ssh és scp vizsgálata: kulcsgenerálás, belépés kulcs alapú authentikációval, fájl másolás scp-vel.

    3. mérés: IPv6 működésének és IPv6 áttérési technológiáknak a vizsgálata (1x4 óra)
    Állapotmentes automatikus címkonfiguráció (SLAAC) folyamatának vizsgálata (neighbor solicitation, router solicitation, router advertisement üzenetek tanulmányozása, link-lokális és globális unicast címek helyességének ellenőrzése, módosított EUI-64 számítás). DNS64: közös DNS64 szerver beállítása névkiszolgálónak, majd névfeloldás: IPv4-embedded IPv6 cím vizsgálata. Linux alatt DNS64 szerver konfigurálása és mérés azzal (a DNS64 szerver előtt és után megvizsgálni, hogy mi megy át). Közös NAT64 átjárón keresztül IPv4 only szerverek elérése: először HTTP-vel, majd FTP-vel passzív és módban vizsgálata. További alkalmazások tesztelése (SMTP, POP3). A traceroute kimenetében hogyan néznek ki az IPv4 routerek (IPv4-embedded IPv6 címmel). NAT64 átjáró használata helyi Linuxon (TAYGA + IPTABLES előre bekonfiguráltan), és Wiresharkkal megnézni, hogy mi megy a NAT64 átjáró előtt és után.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás és laboratórium.
    A laboratóriumokra a hallgatóknak előzetesen fel kell készülniük, minden laboratóriumi mérés előtt beugrót kell írni, ez is beleszámít a laboratóriumi mérésre kapott jegybe.

    10. Követelmények Mérések a szorgalmi időszakban:
    Mindhárom mérés eredményes teljesítése előírt órarendi időpontokban. Az eredményes teljesítéshez előzetes felkészülés, a mérések során aktív közreműködés és a mérés megfelelő szintű dokumentálása tartozik.
    Az előzetes felkészülést a mérésvezető a mérés elején ellenőrzi és értékeli. Elégtelen felkészülés esetén mérés nem végezhető, a mérést a pótlási lehetőségek szabályai szerint lehet pótolni.
    A mérésekről minden esetben jegyzőkönyvet kell készíteni, melyet a mérés végén a mérésvezetők ellenőriznek. Nem megfelelő minőségű jegyzőkönyv esetén a mérést pótolni kell. A beugró, a mérésen tanúsított aktivitás és a mérési jegyzőkönyv alapján minden mérést pontoznak a mérésvezetők (0-5 skálán), a mérés sikeres teljesítéséhez legalább 2 pontos értékelést kell elérni.

     Nagy ZH a szorgalmi időszakban:
    A NZH legalább 50%-os teljesítése.
    A vizsgaidőszakban: nincs.

    Az érdemjegy meghatározásának módja: 85% NZH pontszám, 15% laboratóriumi mérésekre kapott pontok.

    11. Pótlási lehetőségek

    A félév során egy mérés pótlására biztosítunk lehetőséget a szorgalmi időszakban, meghatározott időpontban, függetlenül attól, hogy elégtelen felkészülés, elégtelen eredménnyel zárult mérés vagy távolmaradás miatt válik a pótlás szükségessé.

    Eredménytelen vagy elmulasztott mérés pótlására a szorgalmi időszakban biztosítunk egy-egy pótlási lehetőséget. A szorgalmi időszakon kívül pótlási lehetőség nincs.

     

    A ZH pótolható pótZH formájában a szorgalmi időszakban.

    Egy ismételt pótpót ZH lehetőséget is biztosítunk a pótlási időszakban.

    12. Konzultációs lehetőségek A ZH és ZH pótlások előtt egy-egy alkalommal.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Előadások anyaga és mérésekhez elektronikus segédlet: https://moodle.hit.bme.hu/
    Felhasználható irodalom:
    •    James F. Kurose - Keith W. Ross: Számítógép-hálózatok működése, Panem, 2008 (ISBN 978-963-5454-98-3).
    •    Andrew S. Tannenbaum: Számítógéphálózatok, Panem, 2004 (ISBN 978-963-5453-84-1).
    •    Lencse Gábor: Számítógép hálózatok, Universitas-Győr Nonprofit Kft, Győr, 2008 (ISBN 978-903-9819-15-3).
    •    Lencse Gábor, Répás Sándor, Arató András: IPv6 és bevezetését támogató technológiák, HunNet-Média Kft, Budapest, 2015, (ISBN: 978-963-12-3272-1), DOI: 10.18660/ipv6-b1.2015.9.1, http://ipv6ready.hu/konyv/

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés előadásra14
    Félévközi készülés laborokra
    14
    Felkészülés zárthelyire16
    Felkészülés mérések előtti kzh-kra
    9
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása25
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Dr. Simon Vilmos      Egyetemi docens      HIT
    Dr. Szabó Csaba Attila      Egyetemi tanár     HIT
    Dr. Lencse Gábor    Tud. főmunkatárs    HIT
     

     

    IMSc tematika és módszer A tárgy tematikájában meghatározott méréseket az IMSc-s hallgatók számára külön mérőcsoportokban szervezzük. Ezeken a méréseken mérésenként két emelt szintű többletfeladat teljesíthető IMSc pontokért.
    Az IMSc-s hallgatók számára órarenden kívüli, egyeztetett időpontban egy további, önkéntesen választható emelt szintű mérést is szervezünk, ahol hálózatszimulátor és hálózati eszközök felhasználásával egyszerű konfigurálási, hibakeresési feladatokat kell megoldaniuk IMSc pontokért.
    Az emelt szintű mérési feladatokra előzetesen fel kell készülni, a felkészülést a mérésvezető ellenőrzi. A felkészüléshez igény szerint csoportos konzultációt biztosítunk.
    A ZH-n szerezhető IMSc pont, egy többletfeladat megoldásával az emelt szintű labormérések témáihoz kapcsolódóan.

    IMSc pontozás Szerezhető IMSc pont összesen: maximum 20, következők szerint:

    Sikeresen teljesített emelt szintű mérési feladat: 2 IMSc pont, (három mérésen mérésenként két feladat) összesen 12 IMSc pont.
    Sikeresen teljesített órarenden kívüli emelt szintű mérés 4 IMSc pont
    Sikeresen megoldott többletfeladat a ZH-n: 4 IMSc pont.
    Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított, viszont csak a tárgyból jeles érdemjegyet elért hallgatók számára kerül jóváírásra.