Hálózati és adatbázis technológiák

A tantárgy angol neve: Network and Database Technologies

Adatlap utolsó módosítása: 2010. április 22.

Tantárgy lejárati dátuma: 2011. június 22.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Gazdaságinformatikus szak

MSc képzés

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VITMM184   3/1/0/v 5  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Nagypál Gábor,
4. A tantárgy előadója
 Név: Beosztás: Tanszék, Intézet:
 Abos Imre Ph.D egy. docens TMIT
 Kardkovács Zsolt Tivadar Ph.D egy. adjunktus TMIT
 Tapolcai János Ph.D egy. adjunktus TMIT
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

BSc szintű hálózati, adatbázis és SQL ismeretek.

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:
Nincs
7. A tantárgy célkitűzése

Az informatikai rendszereket hálózatba kapcsolt, kooperatív adatbázisok jellemzik. A tárgy a korszerű távközlő hálózatok technológiába és szolgáltatásaiba, valamint az adatbázis-rendszerek együttműködésének módszereibe vezeti be a hallgatókat elméleti és gyakorlati oldalról.

8. A tantárgy részletes tematikája

Hálózati technológiák

  • A távközlő hálózatok felépítése és működése. Szélessávú hálózatok. KábelTV hálózatok. Új generációs hálózatok (NGN). Az Internet hálózatok felépítése és működése. Adatbázis alkalmazások áttekintése a hálózatigényük szempontjából, programozható hálózati környezet, multicast, új típusú adatforgalom ("push" és "pull").
  • IP szintű hálózati szolgáltatások, TCP-ben és UDP-ben működése és ezek illesztése adatbázis alkalmazásokhoz, implementációs példák (Berkeley socket). QoS megvalósítási lehetőségek (Diffserv), adatbázisok virtuális magánhálózatokon: MPLS, Ethernet, User-Network Interface-ek. Optikai hálózatok szolgáltatásai.
  • Jövő Internet trendek, új szolgáltatások áttekintése. Jelenlegi hálózatok hiányosságai, mobilitás, multi-homing, skálázhatóság, fix globális címek, multicast. Új megoldások: tartalom alapján címzett hálózatok, IPv6.

Elosztott adatbázis architektúrák

  • Elosztott algoritmusok. A párhuzamosítás korlátai és buktatói, Amdahl törvénye. Algoritmusok párhuzamosításának módszerei, ábrázolása, folyamatok és leképzés. Vezérlési és adatfüggés, vezérlési és adatfüggési gráf.
  • Teljesítmény kiegyenlítés, kommunikációs sémák, közös memória, szinkron és aszinkron üzenettovábbítás. Dead lock és ennek elkerülése. Kliens-szerver paradigma. Párhuzamos architektúrák programozása. Peer-to-peer architektúrák kialakulásának áttekintése.
  • Hash táblák, ütközések kezelése: láncolás, nyílt címzés, zárt hashelés. A hash függvények alkalmazása adatbázisokban. Elosztott hash táblák (DHT): motivációk, alapkoncepció. Kademlia/Kad hálózat ismertetése, gyakorlati alkalmazások, BitTorrent.
  • Peer-to-peer architektúrák motivációi, néhány tipikus peer-to-peer alkalmazás, valamint architektúra ismertetése. Hibrid és tiszta peer-to-peer architektúrák. Különböző hash függvények, néhány elterjedt kriptografikus hash függvény működésének ismertetése (MD5, SHA-1).
  • A Kademlia elosztott hash tábla: motivációk, alapkoncepció, alkalmazás fájlcserélő alkalmazásokban. Kulcsszó alapú keresés megvalósítása elosztott hash táblákban – horizontális és vertikális partícionálás.

Adatbázisok együttműködése

  • Logikai struktúrák szövetségi rendszereinek kialakítása. Heterogenitási szintjei: környezeti, nyelvi, modell, szoftver, verzió, fájlrendszer, szemantika különbözéségének okai, következményei. Szerkezeti, kommunikációs, végrehajtási, hozzárendelési autonómia fogalma. Együttműködés lehetséges szintjei.
  • Tranzakció-kezelés szövetséges környezetben: zárkezelés, erőforrás-elosztások elosztott környezetben: szorosan csatolt rendszerek elosztott viselkedése, adatfrissítési stratégiák. Autonóm rendszerek összekapcsolása, zárolási stratégiák autonóm rendszerekben.
  • Tranzakciós készpontok szorosan csatolt rendszerekben. Autonóm tranzakciós viselkedés. Lokális és globális helyreállítási stratégiák. Hibafelderítés és –kezelés.
  • Adatbázisok backup stratégiái: hideg backup, forró backup, tandem szerverek viselkedése. Az adatbázisok mentésének szintjei: adatorientált, lekérdezés-orientált megoldások. Naplózás alapú szinkronizáció, transzportábilis táblák. Adatszivárgás, mint backup stratégia. A megoldások összevetése, előnyök és hátrányok elemzése.
  • Szövetséges adatbázisok szintjei, minta megoldások. Oracle RAC, IBM FDBMS, Google Bigtable, Oracle TimesTen/MonetDB. Anonimitás és az összekapcsolhatóság jogi aspektusai.
  • Lekérdezés-átírási folyamatok: szövetséges környezetben való lekérdezés-egyeztetés, lekérdezés-átírás. Adatbázisok migrációja, lekérdezés-migráció. Nyelvi eltérések, nyelvjárások kezelése.
  • Értékkonverzió, dátum-, pénz-, címke- és nyelvi integráció. Adattisztítási feladatok. Lekérdezés-optimalizálás elosztott környezetben. CBO, RBO, vegyes megoldások. Átírási szabályok, statisztikai gyűjtések, adatbázisok és a Pareto-elv.

A gyakorlati órák tartalma:

A hallgatók 3-4 fős csoportokban dolgoznak egymással.

  • TCP/IP letöltési verseny.
  • Konkrét P2P hálózati architektúrák összevetése.
  • Adatfolyam mérése és kiértékelése különböző párhuzamos adatbázis lekérdezés esetén.
  • Minta tranzakció kezelő rendszer implementálása.
  • Adatbázis sémák integrációja.
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás és gyakorlat
10. Követelmények
  • A szorgalmi időszakban: egy zárthelyi. A félévi követelmény a zárthelyi jobb, mint 40%-os teljesítése.
  • A vizsgaidőszakban: elégséges vizsga (írásbeli).
  • Az érdemjegy megállapításánál az oktató szóban is feltehet kiegészítő kérdéseket.
  • Az aláírás feltétele a zárthelyi (beleértve a pótló zárthelyiket is: lásd a következő pontban) legalább elégséges szintre történő megírása, és a gyakorlatok elégséges teljesítése.
  • Opcionálisan a tárgy előadói által felkínált féléves feladat elkészítése is vállalható.
  • A megszerzett aláírás a megszerzés félévében és az azt követő hat félévben érvényes.
  • A tantárgyat újra felvevő, aláírással már rendelkező hallgató vizsgajegyének megállapítása az aláírás megszerzésének félévében, vagy – amennyiben a hallgató ezt a félév első hetének végéig a tantárgyfelelősnél írásban kérte – az aktuális félévbeli zárthelyi eredményének figyelembevételével történik.
  • 11. Pótlási lehetőségek

    A zárthelyi pótlására a szorgalmi időszakban egy lehetőséget biztosítunk. Azok számára, akik nem adtak be féléves feladatot és nem sikerült sem a zárthelyi, sem a pótzárthelyi: a pótlási időszakban egy alkalmat biztosítunk egy újabb zárthelyi dolgozatra. Az aláírás feltétele valamelyik zárthelyi (első vagy a pót- vagy a pótpót-zárthelyi) legalább elégséges szintre történő megírása.

    12. Konzultációs lehetőségek

    A tárgy előadójával személyesen egyeztetett időpontban.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Az előadás fóliákat hozzáférhetővé tesszük.

    1. Lajtha Gy. (szerk.): Távközlő hálózatok és informatikai szolgáltatások. Hírközlési és Informatikai Tudományos Egyesület, Budapest Online kiadás: http://www.hte.hu/hte2007/online_konyv
    2. April J. Wells: Grid Database Design, Auerbach Publications, 2005
    3. H. Garcia-Molina, J. D. Ullman, J. Widom: Database Systems: The Complete Book, 2 edition, Prentice Hall Press 2008
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra 56
    Félévközi készülés órákra 14
    Felkészülés zárthelyire 20
    Házi feladat elkészítése  -
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása  -
    Vizsgafelkészülés 60
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
     Név: Beosztás: Tanszék, Intézet:
     Abos Imre Ph.D egy. docens TMIT
     Kardkovács Zsolt Tivadar Ph.D egy. adjunktus TMIT
     Tapolcai János Ph.D egy. adjunktus TMIT
     Vincze Gábor ügyvivő szakértő TMIT