Moodle FEL ČVUT
Komunikace a distribuované systémy
B241 - Zimní 2024/2025
Komunikace a distribuované systémy - B3B38KDS
| Kredity | 6 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 4P+2L |
Anotace
Předmět je věnován principům komunikace v distribuovaných systémech (DS). Jsou popsána základní fyzická komunikační média a související modely komunikačních kanálů, analogové a číslicové modulace a jejich vlastnosti. Jsou představeny základní pojmy teorie informace, metody a kódy pro detekci a opravy chyb, metody utajování informace a způsoby jejich využití. Dále se studenti seznámí s algoritmy spojové vrstvy (adresace, řízení přístupu k médiu, řízení datového toku, ARQ metody, ...). V závěru jsou představeny nejrozšířenější technologie distribuovaných systémů, položeny základy protokolů Internetu a představeny typické aplikace distribuovaných systémů.
Cíle studia
Cílem předmětu je seznámit studenty se základními funkčními principy distribuovaných systémů tak, aby rozpoznali přednosti i nedostatky používaných komunikačních technologií, dokázali je správně využívat a dokázali je integrovat do rozsáhlejších systémů průmyslového řízení a sběru dat.
Osnovy přednášek
1. Úvod, základní pojmy, model ISO/OSI
2. Systémy s rozprostřenými parametry, fyzický kanál (metalický, optický a rádiový) a jeho vlastnosti
3. Modely komunikačních kanálů (AWGN, BSC, ...), úzkopásmové analogové a číslicové modulace
4. Komunikace v rozprostřeném spektru, DSSS, FHSS, OFDM
5. Entropie informačního zdroje, zdrojové a kanálové kódování, kapacita kanálu
6. Kódy pro detekci a opravy chyb (grupy a tělesa, lineární a cyklické kódy)
7. Utajování informace, symetrické a asymetrické šifrování
8. Aplikace šifrovacích algoritmů, distribuce klíčů, certifikáty, digitální podpis
9. Typy datových přenosů, multiplexování, metody řízení přístupu ke sdílenému médiu
10. Fyzické a logické topologie, ARQ metody, PDS a poč. sítě, základní technologie fyzických vrstev a jejich vlastnosti
11. Průmyslové distribuované systémy (virtual field device, object directory, ...)
12. Počítačové a senzorové sítě, energeticky optimální směrování, distribuované zpracování dat
13. Protokoly rodiny TCP/IP
14. Rezerva
2. Systémy s rozprostřenými parametry, fyzický kanál (metalický, optický a rádiový) a jeho vlastnosti
3. Modely komunikačních kanálů (AWGN, BSC, ...), úzkopásmové analogové a číslicové modulace
4. Komunikace v rozprostřeném spektru, DSSS, FHSS, OFDM
5. Entropie informačního zdroje, zdrojové a kanálové kódování, kapacita kanálu
6. Kódy pro detekci a opravy chyb (grupy a tělesa, lineární a cyklické kódy)
7. Utajování informace, symetrické a asymetrické šifrování
8. Aplikace šifrovacích algoritmů, distribuce klíčů, certifikáty, digitální podpis
9. Typy datových přenosů, multiplexování, metody řízení přístupu ke sdílenému médiu
10. Fyzické a logické topologie, ARQ metody, PDS a poč. sítě, základní technologie fyzických vrstev a jejich vlastnosti
11. Průmyslové distribuované systémy (virtual field device, object directory, ...)
12. Počítačové a senzorové sítě, energeticky optimální směrování, distribuované zpracování dat
13. Protokoly rodiny TCP/IP
14. Rezerva
Osnovy cvičení
Laboratorní cvičení jsou zaměřena na praktické osvojení si teoretických znalostí. Vyžadují domácí přípravu formou samostudia návodů a další doporučené literatury a následné zpracování protokolu hodnotícího naměřené či jinak získané výsledky, jejich shodu s teoretickými předpoklady a zdůvodňujícího případné rozdíly.
1. Úvod - bezpečnost v laboratoři, organizace cvičení.
2. Frekvenční spektra signálů.
3. CRC zabezpečení.
4. Parametry metalických kabelů.
5. Optické komunikace.
6. Modulace.
7. Analýza sítí TCP/IP.
8. Demonstrace EIA 485.
9. Plánování pokrytí bezdrátové sítě.
10. - 14. Individuální projekt
1. Úvod - bezpečnost v laboratoři, organizace cvičení.
2. Frekvenční spektra signálů.
3. CRC zabezpečení.
4. Parametry metalických kabelů.
5. Optické komunikace.
6. Modulace.
7. Analýza sítí TCP/IP.
8. Demonstrace EIA 485.
9. Plánování pokrytí bezdrátové sítě.
10. - 14. Individuální projekt
Literatura
[1] Stallings, W.: Data and Computer Communications, Prentice Hall 2013
[2] Mir, N.F.: Computer and Communication Networks, Prentice Hall 2014
[2] Mir, N.F.: Computer and Communication Networks, Prentice Hall 2014
Požadavky
Základy lineární algebry a matematické analýzy.