Hálózati technológiák és alkalmazások

A tantárgy angol neve: Networking Technologies and Applications

Adatlap utolsó módosítása: 2023. április 27.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar 		BSc, Villamosmérnök, Szakmai törzsanyag
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VITMAC09 5 2/2/0/v 5  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Vida Rolland,
4. A tantárgy előadója Dr. Vida Rolland, egyetemi docens, TMIT
Moldován István, tanszéki mérnök, TMIT

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Infokommunikáció
6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:
Kötelező
Ajánlott Infokommunikáció
7. A tantárgy célkitűzése A tárgy célkitűzése egyfelől megismertetni a hallgatókat a különböző aktuálisan használt és jövőbe mutató vezetékes hozzáférési technológiák működési elveivel, leginkább az adatkapcsolati rétegre koncentrálva. Másfelől cél a hálózati rétegbeli kommunikáció alapelveinek bemutatása, mind a vezetékes, mind a vezeték nélküli hálózatokra kiterjedően, különös hangsúlyt fektetve az útvonalválasztási algoritmusokra illetve a csoportos kommunikációra (multicast). Végül cél a szállítási rétegbeli legismertebb protokollok bemutatása is, illetve kitekintést nyújtani a kommunikációs hálózatok jövőbeli fejlődési irányaira.

A tantárgyat sikeresen teljesítő hallgató képes lesz:
• összehasonlítani különböző vezetékes hozzáférési technológiákat, műszaki és gazdasági szempontból;
• megérteni a különböző útválasztási algoritmusok működési alapelveit;
• megérteni a csoportos kommunikáció céljait és megvalósítási lehetőségeit, különböző rétegekben;
• megérteni a legismertebb szállítási rétegbeli protokollok működését;

8. A tantárgy részletes tematikája 1. Vezetékes hozzáférési hálózati technológiák
Általános bevezető. Mi a szerepe egy hozzáférési hálózatnak. Különböző DSL megoldások: ADSL(2+), VDSL(2), G-Fast.
2. Kábelnet
Architektúra, spektrumkiosztás, versenyhelyzetes feltöltés szabályozása, szolgáltatásminőség biztosítása. Szabványosítás. DOCSIS (1.0 - 4.0).
3. Ethernet
Működési elvek. Keretformátum. Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Bridging, VLAN. Ethernet szolgáltatások, Metro Ethernet.
4. Spanning Tree Protocol
STP működése, előnyei és hátrányai. RSTP, MSTP, Shortest Path Bridging (SPB).
5. Optikai hálózatok
Többmódusú és egymódúsú pptikai szálak. FTTC, FTTH, passzív és aktív architektúra, TDM-PON, WDM-PON.
6. Kommunikáció a hálózati rétegben
IPv4 címzés, subnetting, virtuális magánhálózatok. Együttműködés az L2/L3 rétegek között.
7. IPv6
IPv6 címzés, fejlécek, IPv4-IPv6 áttérési stratégiák - dupla verem, alagutazás, fordítók.
8. Útvonalválasztás
Tartományokon belüli útvonalválasztás. Távolság-vektor alapú (RIP). kapcsolat-állapot alapú (OSPF). Tartományok közötti útvonalválasztás. A BGP protokoll. Az MPLS protokoll.
9. Csoportos kommunikáció
Csoportos kommunikáció előnyei a hálózati rétegben. IP Multicast. Csoportmenedzsment protokollok (IGMP, MLD).
10. Multicast útválasztó protokollok
DVMRP, MOSPF, PIM-SM, PIM-DM. IP Multicast vs Applications Layer Multicast - előnyök, hátrányok.
11. A szállítási réteg.
A TCP protokoll működése, csomagformátum. Megbízható átvitel, torlódás-vezérlés.
12. TCP és UDP
Különböző TCP változatok. Az UDP protokoll és alkalmazásai.
13. Kitekintés a kommunikációs hálózatok fejlődési irányaira
Time Sensitive Networking (TSN), Software Defined Networking (SDN), felhő kommunikáció, tárgyak internete, stb.

A gyakorlatok/laborok részletes tematikája:

• Kábelnet - távolságbecslés (ranging), szolgáltatásminőség biztosítása versenyhelyzetes feltöltésnél különböző alkalmazás típusoknál
• Ethernet - Spanning Tree Protocol. RSTP, MSTP optimális beállítás.
• Az Address Resolution Protocol működése
• IP címzés, alhálózatok, netmask. Útválasztó táblák tömörítése a CIDR (Classless Inter Domain Routing) használata esetén
• Kapcsolás (switching) és útválasztás (routing) közötti különbség. Útválasztó táblák kitöltése.
• A végtelenig számolás problémája a RIP protokollban. Az OSPF és a BGP útválasztó protokollok működése konkrét példákon.
• Az IGMP protokoll különböző verzióinak a működése
• Multi Protocol Label Switching (MPLS), explicit útvonal. Szolgáltatásminőség (QoS) biztosítása, Weighted Fair Queueing, Weighted Round Robin, rate limiter
• A TCP protokoll működése. Portok, a kapcsolat kiépítése. TCP Reno, Fast Retransmit, Fast Recovery. TCP ablak, Random Early Drop, Slow Start.

 

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás, kiscsoportos egyéni ill. vezetett gyakorlat
10. Követelmények Szorgalmi időszakban 1 db zárthelyi sikeres megírása (min. 40%)
Vizsgaidőszakban A vizsga sikerese teljesítése
11. Pótlási lehetőségek A félév során lehetőséget adunk a nagyzárthelyi pótlására.
A sikertelen pótzárthelyi a pótlási időszakban ismételten pótolható
12. Konzultációs lehetőségek Igény esetén előzetesen egyeztetett időpontban konzultációt biztosítunk.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom James F. Kurose, Keith W. Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach (6th Edition), 2012.
Kevin R. Fall, W. Richard Stevens, TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols (2nd Edition), Addison-Wesley Professional Computing Series, 2011.
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra28
Felkészülés zárthelyire30
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
Vizsgafelkészülés36
Összesen150
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Vida Rolland, docens, TMIT
IMSc tematika és módszer 1. A zárthelyin, azok pótlásain és a vizsgákon emelt szintű többletfeladatok teljesíthetőek IMSc pontokért.
2. Egyeztetett időpontban egy további, önkéntesen választható, emelt szintű foglalkozást biztosítunk, ahol a tárgy tematikájához szorosan kötődő, időszerű kutatási és fejlesztési problémákat és azok megoldásait ismertetjük. A cél az érdeklődő (elsősorban, de nem kizárólag IMSc-s) hallgatók motivációja a képzésük folytatására az MSc-n túl a PhD képzés keretei között.
IMSc pontozás A megszerezhető IMSc pontok száma legfeljebb 25, az alábbiak szerint.
1. Az emelt szintű foglalkozáson való részvétel, és plusz feladatok vállalása és teljesítése: max. 10 IMSc pont.
2. Sikeresen megoldott többletfeladat ZH-n (vagy a pótlásán): max. 5 IMSc pont. A többletfeladatokat csak akkor értékeljük, ha az összes többi feladat alapján jelest szerzett a hallgató az adott számonkérésen.
3. Sikeresen megoldott többletfeladatok vizsgán: max. 10 IMSc pont. A többletfeladatokat csak akkor értékeljük, ha az összes többi feladat alapján jelest szerzett a hallgató az adott számonkérésen.
Ha valamely számonkérésen a hallgató szerzett IMSc pontokat, akkor az IMSc pontjainak növelése nem lehetséges e számonkérés újbóli teljesítésével.
Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.