BME VIK - IPv6 alapú számítógép-hálózatok

magyar nyelvű adatlap

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

IPv6 alapú számítógép-hálózatok

A tantárgy angol neve: IPv6-based Computer Networks

Adatlap utolsó módosítása: 2015. december 17.

Tantárgy lejárati dátuma: 2023. július 31.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Mérnök Informatikus Szak

Villamosmérnöki Szak

Szabadon választható tárgy

Tantárgykód	Szemeszter	Követelmények	Kredit	Tantárgyfélév
VIHIAV07		1/0/3/f	4

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Bokor László,

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Farkas Károly	egyetemi docens	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
Dr. Bokor László	egyetemi adjunktus	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
Varga Norbert	doktorandusz	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Számítógép-hálózatok alapjai

6. Előtanulmányi rend

Ajánlott:
Kötelező: -
Ajánlott:
A tematika ütközése miatt a jelen tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat: -
Mérnök informatikus hallgatók számára a jelen tárgy felvételét megelőzően ajánlott a „Kommunikációs hálózatok 1.” (VIHIAB01) tárgy elvégzése, ezért a jelen tárgyat az 4. félévben célszerű felvenni.
Villamosmérnök hallgatók számára a „Kommunikációs hálózatok 1.” (VIHIAB01) tárgy anyagának megfelelő ismeretek elsajátítása ajánlott a jelen tárgy felvétele előtt.
A tárgy elvégzéséhez alapfokú angol nyelvtudás szükséges.

7. A tantárgy célkitűzése Az „IPv6 alapú számítógép-hálózatok” tárgy legfontosabb célja, hogy megismertesse a hallgatókkal az újgenerációs Internet Protokoll (IPv6) komplex szabványrendszerére támaszkodó modern számítógép-hálózatok működését, az IPv6 sajátosságait, valamint az IPv6 protokollcsalád és az IPv6 alapokon nyugvó kommunikációs rendszerek üzemeltetésének gyakorlatát – beleértve az IPv6 alapú hálózatok tervezését, az IPv6 bevezetését, az IPv4 és IPv6 hálózatok integrációját és együttélésük biztosításának módszereit, a hálózati eszközök telepítését, konfigurációját és tesztelését.
A tárgy oktatása arra törekszik, hogy kiterjessze a hallgatók hálózati ismereteit a közeljövő távközlési infrastruktúráinak alapjául szolgáló IPv6-os megoldásokkal, és olyan elméleti és gyakorlati tudást igyekszik biztosítani, mely lehetővé teszi a tárgy keretében tanult IPv6-centrikus hálózati tudásanyag valós mérnöki problémákon történő, közvetlen alkalmazását.

8. A tantárgy részletes tematikája 1.    Bevezetés az IPv6 alapú hálózatok világába
a)    Előadás: az IPv6 alapú Internet fejlődésének, az IPv6 protokoll-architektúrájának, tervezési megfontolásainak, az IPv6-hoz kapcsolódó hálózati trendeknek a bemutatása, áttekintése.
b)    Labor: IPv4 és IPv6 alapvető gyakorlati különbségei otthoni és kisvállalati környezetben (IPv6 stack aktiválása/deaktiválása, egyszerű IPv6 címkonfiguráció, IPv6 beállítások lekérdezése és ellenőrzése, egyszerű IPv6 forgalom-megfigyelés és -analízis).
2.    Az IPv6 protokoll alapjai
a)    Előadás: az IPv6 fejléc-struktúrának, címzési mechanizmusainak ismertetése, kiegészítő fejlécek, IPv6 címtípusok (unicast, multicast, anycast), címzés, címformátumok, címek és prefixek jelölési megfontolásai.
b)    Labor: az IPv6-os címtér használata a gyakorlatban, IPv6 címek és címtípusok használata, IPv6 címkiosztás tervezése, számítások IPv6 címekkel.
3.    ICMPv6, Neighbor Discovery (ND) és DHCPv6
a)    Előadás: az IPv6 vezérlő és hibakezelő mechanizmusainak bemutatása, a Neighbor Discovery eszközrendszerének ismertetése, állapotmentes és állapottartó automatikus címkonfigurációs sémák használata, alsóbb rétegek (Ethernet, ATM, Frame Relay) és az IPv6 kapcsolata.
b)    Labor: állapotmentes (ND alapú) és állapottartó (DHCPv6 alapú) automatikus címkonfigurációs sémák konfigurációja és használata, DAD, MLD, MRD gyakorlati vizsgálata.
4.    Az IPv6 biztonsági mechanizmusai
a)    Előadás: általános IPv6 biztonsági koncepciók és gyakorlatok áttekintése, az IPv6 biztonság elemeinek tárgyalása, speciális IPv6 sebezhetőségek elemzése, IPsec hitelesítési (Authentication Header) és biztonságos beágyazott üzenettartalom (Encapsulating Security Payload Header) kiegészítő fejlécek az IPv6-ban.
b)    Labor: ND, ICMPv6 és IPv6 kiegészítő fejlécek biztonsági sebezhetőségeinek gyakorlati vizsgálata, IPv6 alapú IPsec telepítés és konfiguráció host-to-host és site-to-site esetekben.
5.    IPv6 QoS és alkalmazásai
a)    Előadás: alapvető Qualtiy of Service biztosítási sémák IPv6-ban, IPv6 QoS képességei (Traffic Class és Flow Label mezők használata), Voice over IPv6.
b)    Labor: QoS biztosítás IPv6 és MPLS alapokon.
6.    Az IPv6 routing és csomagtovábbítás alapjai
a)    Előadás: IPv6 alapú routing és csomagtovábbítás, távolságvektor alapú IPv6 routing protokollok (RIPng, EIGRP for IPv6) működésének alapjai.
b)    Labor: statikus IPv6 routing konfigurálása, IPv6 útvonalak statikus kialakítása, RIPng konfiguráció, EIGRP for IPv6 konfiguráció.
7.    Kapcsolat-állapot alapú IPv6 routing protokollok
a)    Előadás: kapcsolat-állapot alapú IPv6 routing protokollok (OSPFv3, IS-IS for IPv6) működésének alapjai.
b)    Labor: OSPFv3 használata a gyakorlatban, OSPFv3 routerek konfigurációja, IS-IS for IPv6 protokollt használó routerek alapbeállításai.
8.    Külső IPv6 forgalomirányítási protokollok (EGP)
a)    Előadás: BGP és IPv6-os sajátosságai, BGP és MPLS együttműködése.
b)    Labor: Multiprotocol BGP for IPv6 működtetése, konfigurálása.
9.    IPv6 multicast routing
a)    Előadás: a multicast fák létrehozásának és a topológia-információk terjesztésének IPv6-ban szabványosított módjai, protokolljai.
b)    Labor: IPv6 alapú multicast rendszerek működtetése, MLD a gyakorlatban, IPv6 multicast címek dinamikus, kézi és unicast prefixen alapuló allokációja, PIM-SM/SSM és interdomain multicast IPv6 környezetben.
10.    Az IPv6 hatása a felsőbb rétegbeli protokollokra
a)    Előadás: ULP (Upper Layer Protocols) és az IPv6 által bevezetett újítások viszonyának ismertetése, a gyakorlati alkalmazásra kifejtett hatások elemzése, DNS és IPv6 (AAAA rekord, IPv6 cím- és névkeresési zónák).
b)    Labor: ellenőrző összeg számítás IPv6-os módjának és következményeinek vizsgálata, felsőbb rétegbeli protokollok (TCP, UDP, FTP, Telnet, SSH, Webserver) IPv6-on történő használatának elemzése hálózati protokoll-analizátor program segítségével. IPv6-os DNS szerverek és névfeloldók használata, konfigurációja.
11.    IPv4-IPv6 átállás és együttélés alapjai, dual-stack és fordítás alapú módszerek
a)    Előadás: a két IP verzió együttműködésének lehetőségei, az IPv6 bevezetésének kérdései, szervezési és technológiai problémák tárgyalása, fontosabb megoldások bemutatása és működtetési megfontolásai, együttélési és migrációs stratégiák, fontosabb koncepciók és mechanizmusok bemutatása, csoportosításuk.
b)    Labor: Dual-Stack és Dual-Stack Lite használata a gyakorlatban, fontosabb fordítás alapú módszerek (SIIT, NAT-PT, NAPT-PT, NAT64/DNS64 TRT) konfigurációja, korlátok.
12.    Alagutazás alapú IPv4-IPv6 átállás és együttélés
a)    Előadás: az alagutazást használó IPv4-IPv6 átállási és együttélési megoldások áttekintése, alkalmazásaik bemutatása, kitekintés, az IPv6 terjedésének lehetséges forgatókönyvei, a bemutatott stratégiák és technológiák lehetséges szerepe.
b)    Labor: fontosabb alagutazás alapú módszerek (statikus és dinamikus alagutak, 6to4, 6over4, 4over6, ISATAP, Teredo, 4rd, 6rd) konfigurációja, gyakorlati alkalmazásuk.
13.    Mobilitás-kezelés IPv6-ban
a)    Előadás: IPv6 alapú mobilitás-kezelés bemutatása, az IPv6-ban integráltan megjelenő fejlett mobilitás-kezelési mechanizmusok (MIPv6, NEMO BS, HMIPv6, PMIPv6, DSMIPv6, Flow Bindings) ismertetése.
b)    Labor: Mobile IPv6 a gyakorlatban, Home Agent, Correspondent Node és Mobile Node entitások konfigurációja, Return Routability folyamat vizsgálata.
14.    IPv6 a celluláris hálózatokban
a)    Előadás: a 3GPP celluláris hálózatokban elérhető IPv6 szolgáltatások tárgyalása, mobilitás-kezelés a 3GPP szabványokban definiált IPv6-os megvalósításai (DSMIPv6 és PMIPv6 adaptáció a 3GPP TS 24.303, 3GPP TS 29.275 szabványokban), IPv6 címallokációs módszerek bemutatása, IPv6 bevezetés forgatókönyvei a celluláris rendszerekben.
b)    Labor: Dual-Stack Mobile IPv6 a gyakorlatban, IPv4-IPv6 átjárás konfigurációja mobil végberendezések számára.

A tárgy teljesítésével megszerezhető képességek és ismeret:
a.    Az IPv6 protokollrendszer elemeinek elméleti és gyakorlati ismerete
b.    Az IPv6 címtér használatának elsajátítása, IPv6 hálózatok tervezése
c.    Egyszerű IPv6 hálózatok építése alapvető hálózati elemek (routerek és switchek) segítségével
d.    IPv6 alapú címkonfigurációs és címszerzési mechanizmusok használata
e.    IPsec rendszerű biztonságos IPv6 hálózatok tervezése és kiépítése
f.    Osztályalapú és osztálynélküli IPv6 címzés tervezése és gyakorlati alkalmazása
g.    A RIPng / EIGRP for IPv6 protokollok konfigurálása
h.    OSPFv3 / IS-IS for IPv6 protokollok konfigurálása
i.    BGP és MPLS alapvető konfigurációs lépései IPv6-on
j.    IPv6 alapú multicast hálózatok fontosabb konfigurációs lépései
k.    IPv4-IPv6 együttélési és migrációs stratégiák kidolgozása
l.    IPv4/IPv6 átjárást és együttélést biztosító módszerek (DS, DS-Lite, NAT64/DNS64, Teredo, 6to4, 6over4, ISATAP) működtetése
m.    A Mobile IPv6 protokollcsalád tagjainak elméleti ismerete, a MIPv6/DSMIPv6 MN és HA entitások beállítása

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy oktatása heti egy óra előadás és három óra laboratóriumi gyakorlat keretében történik. A hallgatók a félév során az előadásokon megismert és az otthoni felkészülés alatt elsajátított elméleti anyagot a laboratóriumi foglalkozások keretében, gyakorlatban alkalmazzák. A tárgy az előadások keretében átadott ismeretek mellett jelentős mértékben épít ezen ismeretek folyamatos tanuláson alapuló elmélyítésére, a kiadott labor-felkészülési anyagok otthoni elsajátítására, a laboratóriumi foglalkozásokra való egyéni felkészülésre. Ezt elektronikus formátumú tananyagok és mérési segédletek, igény szerinti konzultációk támogatják.

10. Követelmények A tárgy aláírásának és félévközi érdemjegyének megszerzési feltételei a hatályos BME Tanulmányi és Vizsgaszabályzatával (TVSz) összhangban a következők:
a. A szorgalmi időszakban:
1.   Órai részvétel: A laboratóriumi órákon a részvétel kötelező. Hiányozni maximum 2 alkalommal lehet (ez 14 oktatási héttel, heti 3x45 perces órával számolva, minimum 85%-os részvételt jelent). A hiányzásokat pótolni kell.
2.   Órai ellenőrzések: A laboratóriumi órákra történő otthoni felkészülést a mérési alkalmak hozzávetőlegesen 70%-nál (maximum 10 alkalommal) ellenőrizzük beugró formájában. Az órán való részvételhez a beugró feladatsor legalább elégséges szintű megoldása szükséges. Ezen szintet nem teljesítő hallgatók a laboratóriumi órát nem folytathatják. Ezeket a laboratóriumi órákat a tárgy teljesítéséhez pótolniuk kell.
3.   Zárthelyi dolgozatok: A félév sikeres teljesítésének egyik követelménye 2 zárthelyi dolgozat elégséges szintű megírása. Az 1-7 tematikai elemekhez kapcsolódó zárthelyi dolgozatra a félév közepén, a 8-14. elemekhez kapcsolódó ZH-ra pedig a félév végén kerül sor.
4.   Gyakorlati feladatok: A félév során 2 gyakorlati feladat önálló megoldása is szükséges az arra kijelölt órákon. Az 1-7. tematikai elemekhez kapcsolódó feladat megoldására a félév közepén, a 8-14. elemekhez kapcsolódó feladat megoldására pedig a félév végén kerül sor. Ezen önálló gyakorlati feladatok legalább elégséges szintű teljesítése a félév sikeres teljesítésének másik követelménye.
•   A fenti követelményekre vonatkozó pótlási lehetőségek a 11. pontban olvashatók.
•   A zárthelyi dolgozatok és gyakorlati feladatok értékelése az alábbiak alapján történik:
0-49 %       elégtelen (1)
50-69 %       elégséges (2)
70-79 %       közepes (3)
80-89 %       jó (4)
90-100 %   jeles (5)
•   A tárgy félévközi jegyét a fenti követelmények teljesítése esetén a két zárthelyi dolgozat, valamint a két gyakorlati feladat során mutatott teljesítmények átlaga adja. A végső érdemjegy kialakításának értékelési rendszere megegyezik a zárthelyi dolgozatok és a gyakorlati feladatok értékelési módszerével.

b. A vizsgaidőszakban: -

11. Pótlási lehetőségek

Órai részvétel és órai ellenőrzések: A laboratóriumi órán való részvétel mulasztása vagy az óra eleji esetleges beugró feladatsor elégtelen teljesítése miatt előálló hiányzásokból együttesen maximum 2 pótolható az erre kijelölt pótlási alkalmak során (a szorgalmi időszakban illetve a pótlási héten).

Zárthelyi dolgozatok: A zárthelyik közül legfeljebb az egyik pótolható pótzárthelyi formájában – azaz legalább egy zárthelyit sikeresen kell teljesíteni félévközben – az erre kijelölt pótlási időpontban a szorgalmi időszakban (pót ZH) és a pótlási héten (pót-pót ZH).

Gyakorlati feladatok: A gyakorlati feladatok közül legfeljebb az egyik pótolható összevont pótfeladat formájában – azaz legalább egy feladatot sikeresen kell teljesíteni félévközben – az erre kijelölt pótlási időpontban (a szorgalmi időszakban vagy a pótlási héten).

12. Konzultációs lehetőségek Igény esetén, előzetes egyeztetés alapján konzultációkat tartunk.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Silvia Hagen, "IPv6 Essentials, O'Reilly, May 2006.
Pete Loshin, IPv6: Theory, Protocol, and Practice (Second Edition), Morgan Kaufmann/Elsevier, 2004.
Rajeev S. Koodli, Charles E. Perkings, Mobile Inter-Networking with IPv6, Wiley-Interscience, 2007.
Iljitsch van Beijnum, Running IPv6, Apress, 2006.
John J. Amoss, Daniel Minoli, Handbook of IPv4 to IPv6 Transition, Auerbach Publications, 2007.
Ciprian Popoviciu, Eric Levy-Abegnoli, Patrick Grossetete, Deploying IPv6 Networks, Cisco Press, 2006.
Qing Li,Tatuya Jinmei,Keiichi Shima, IPv6 Core Protocols Implementation, Morgan Kaufmann/Elsevier, 2007.
Qing Li,Tatuya Jinmei,Keiichi Shima, IPv6 Advanced Protocols Implementation, Morgan Kaufmann/Elsevier, 2007.
Sam Brown et al., Configuring IPv6 for Cisco IOS, Syngress Publishing, Inc., 2002.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Félévközi készülés órákra	28
Felkészülés zárthelyire	24
Felkészülés a gyakorlati feladat megoldására	12
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	0
Vizsgafelkészülés	0
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Int.:
Dr. Bokor László	egyetemi adjunktus	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
Dr. Farkas Károly	egyetemi docens	Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

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

IPv6 alapú számítógép-hálózatok