Moodle FEL ČVUT
Komunikace a distribuované systémy
B241 - Zimní 24/25
Toto je tzv. shluknutý kurz. Skládá se z několika samostatných předmětů, které sdílejí výukové materiály, úkoly, testy apod. Níže si můžete zobrazit informace o jednotlivých předmětech tvořících tento shluk.
Komunikace a distribuované systémy - B3B38KDS
Hlavní kurz
| 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.
Komunikace a distribuované systémy - B3B38KDS1
| 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), a to jak v běžných počítačových sítích, tak ve specializovaných sítích pro průmyslové řízení a v sítích pro Internet věcí.
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. Entropie informačního zdroje, zdrojové a kanálové kódování, kapacita kanálu
5. Kódy pro detekci a opravy chyb (grupy a tělesa, lineární a cyklické kódy)
6. Utajování informace, symetrické a asymetrické šifrování, distribuce klíčů, certifikáty, digitální podpis
7. Typy datových přenosů, multiplexování, metody řízení přístupu ke sdílenému médiu
8. Fyzické a logické topologie, ARQ metody, heterogenní distribuované systémy
9. Průmyslové distribuované systémy (PDS), virtual field device, object directory …
10. Funkční principy PDS, typické aplikace a jejich řešení
11. Počítačové a sítě LAN, funkční principy, implementace funkcí reálného času, časová synchronizace
12. Bezdrátové sítě LAN a sítě pro Internet věcí
13. Protokoly rodiny TCP/IP, IP protokol, ARP, DHCP, ICMP, NAT,
14. Transportní protokoly rodiny TCP/IP, UDP, TCP, RTP, řízení datového toku, congestion control
Laboratorní cvičení budou zaměřena na praktické osvojení si teoretických znalostí. Budou vyžadovat domácí přípravu formou samostudia, následné zpracování protokolu hodnotícího naměřené či jinak získané výsledky, jejich shodu s teoretickými předpoklady a zdůvodňujícího případné rozdíly.
Zápočtový projekt bude zaměřen na praktickou implementaci datového přenosu s definovanými vlastnostmi v prostředí IP sítě.
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. Entropie informačního zdroje, zdrojové a kanálové kódování, kapacita kanálu
5. Kódy pro detekci a opravy chyb (grupy a tělesa, lineární a cyklické kódy)
6. Utajování informace, symetrické a asymetrické šifrování, distribuce klíčů, certifikáty, digitální podpis
7. Typy datových přenosů, multiplexování, metody řízení přístupu ke sdílenému médiu
8. Fyzické a logické topologie, ARQ metody, heterogenní distribuované systémy
9. Průmyslové distribuované systémy (PDS), virtual field device, object directory …
10. Funkční principy PDS, typické aplikace a jejich řešení
11. Počítačové a sítě LAN, funkční principy, implementace funkcí reálného času, časová synchronizace
12. Bezdrátové sítě LAN a sítě pro Internet věcí
13. Protokoly rodiny TCP/IP, IP protokol, ARP, DHCP, ICMP, NAT,
14. Transportní protokoly rodiny TCP/IP, UDP, TCP, RTP, řízení datového toku, congestion control
Laboratorní cvičení budou zaměřena na praktické osvojení si teoretických znalostí. Budou vyžadovat domácí přípravu formou samostudia, následné zpracování protokolu hodnotícího naměřené či jinak získané výsledky, jejich shodu s teoretickými předpoklady a zdůvodňujícího případné rozdíly.
Zápočtový projekt bude zaměřen na praktickou implementaci datového přenosu s definovanými vlastnostmi v prostředí IP sítě.
Cíle studia
None
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. Entropie informačního zdroje, zdrojové a kanálové kódování, kapacita kanálu
5. Kódy pro detekci a opravy chyb (grupy a tělesa, lineární a cyklické kódy)
6. Utajování informace, symetrické a asymetrické šifrování, distribuce klíčů, certifikáty, digitální podpis
7. Typy datových přenosů, multiplexování, metody řízení přístupu ke sdílenému médiu
8. Fyzické a logické topologie, ARQ metody, heterogenní distribuované systémy
9. Průmyslové distribuované systémy (PDS), virtual field device, object directory …
10. Funkční principy PDS, typické aplikace a jejich řešení
11. Počítačové a sítě LAN, funkční principy, implementace funkcí reálného času, časová synchronizace
12. Bezdrátové sítě LAN a sítě pro Internet věcí
13. Protokoly rodiny TCP/IP, IP protokol, ARP, DHCP, ICMP, NAT,
14. Transportní protokoly rodiny TCP/IP, UDP, TCP, RTP, řízení datového toku, congestion control
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. Entropie informačního zdroje, zdrojové a kanálové kódování, kapacita kanálu
5. Kódy pro detekci a opravy chyb (grupy a tělesa, lineární a cyklické kódy)
6. Utajování informace, symetrické a asymetrické šifrování, distribuce klíčů, certifikáty, digitální podpis
7. Typy datových přenosů, multiplexování, metody řízení přístupu ke sdílenému médiu
8. Fyzické a logické topologie, ARQ metody, heterogenní distribuované systémy
9. Průmyslové distribuované systémy (PDS), virtual field device, object directory …
10. Funkční principy PDS, typické aplikace a jejich řešení
11. Počítačové a sítě LAN, funkční principy, implementace funkcí reálného času, časová synchronizace
12. Bezdrátové sítě LAN a sítě pro Internet věcí
13. Protokoly rodiny TCP/IP, IP protokol, ARP, DHCP, ICMP, NAT,
14. Transportní protokoly rodiny TCP/IP, UDP, TCP, RTP, řízení datového toku, congestion control
Osnovy cvičení
None
Literatura
Dordal, P.L.: An Introduction to Computer Networks, pro studenty k dispozici v elektronické formě
Stallings, W.: Data and Computer Communications, Prentice Hall 2014
Stallings, W.: Data and Computer Communications, Prentice Hall 2014
Požadavky
Vypracování laboratorních úloh v rozsahu 2 hodin týdně, vypracování zápočtového projektu v rozsahu cca 25 hodin, 2 semestrální testy, písemná zkouška