Νέες Δικτυακές Τεχνολογίες

Κωδικός Μαθήματος: 7020B
Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας: 4 (2Θ + 2Ε)
Πιστωτικές μονάδες: 5
Τυπικό εξάμηνο διδασκαλίας: 7ο
Κατηγορία μαθήματος: Μαθήματα Ειδικότητας
Προαπαιτούμενα:  

Μαθησιακά αποτελέσματα

Το μάθημα στοχεύει στην κατανόηση εκ μέρους των σπουδαστών των νέων τάσεων στη σχεδίαση των δικτύων πρόσβασης και κορμού, στα ευρυζωνικά ευρείας περιοχής και μητροπολιτικά δίκτυα, με έμφαση στις αρχιτεκτονικές των δικτύων των τηλεπικοινωνιακών παρόχων υπηρεσιών. Μελετώνται οι χρησιμοποιούμενοι αλγόριθμοι, πρωτόκολλα, τεχνολογίες, μηχανισμοί και τυποποιημένες υπηρεσίες σαν συστατικά των παραπάνω αρχιτεκτονικών καθώς και οι μηχανισμοί παροχής και οι δείκτες μέτρησης των Συμβάσεων Διασφάλισης Επιπέδου Ποιότητας Υπηρεσιών (SLA) μεταξύ παρόχου και πελάτη σε κάθε περίπτωση. Μελετάται η αρχιτεκτονική των WAN Εθνικών Δικτύων Έρευνας και Τεχνολογίας (GRnet) καθώς και του Πανελλήνιου Σχολικού Δικτύου (sch).

Περιγραφή μαθήματος

Εισαγωγή στα δίκτυα υψηλών ταχυτήτων (ιστορική αναφορά στο FDDI). Τεχνολογία ΑΤΜ (αρχιτεκτονική, επίπεδα ΑΤΜ, ΑΤΜ κυψελίδες, Virtual channels, virtual paths). Τεχνολογία ΑΤΜ (Διευθυνσιοδότηση ΑΤΜ, ποιότητα υπηρεσίας, διαχείριση κίνησης, μηχανισμοί ελέγχου κίνησης/συμφόρησης, χρήσεις ΑΤΜ, διασύνδεση με κλασσικά δίκτυα). Τεχνολογία Gigabit Ethernet (κύρια χαρακτηριστικά, συστάσεις, αρχιτεκτονική, πλεονεκτήματα). Τεχνολογίες xWDM (DWDM, CWDM, SONET/SDH). Τεχνολογία MPLS. Υπηρεσία VoIP (Voice over IP), ενσωμάτωση κλασσικής τηλεφωνίας με IP δίκτυα. Υπηρεσία QoS (Quality Of Service). Virtual Private Networks (VPN). IP version 6 (IPV6). Εισαγωγή στις Δορυφορικές Επικοινωνίες (Internet over Satellite).


Στο μάθημα ακολουθείται η ολοκληρωμένη προσέγγιση, η οποία επιτυγχάνεται με χρήση της συνθετικής παραδοσιακής προσέγγισης στη θεωρία και την πρακτική εξάσκηση των σπουδαστών στο εργαστήριο δικτύων, όπου οι θεωρητικές έννοιες, πρωτόκολλα, δικτυακές εφαρμογές βρίσκουν εφαρμογή σε πραγματικά μικρά και μεσαίου μεγέθους δίκτυα τα οποία σχεδιάζονται, υλοποιούνται με χρήση πραγματικού εξοπλισμού και ελέγχονται από τους ίδιους τους φοιτητές, με βάση το στοχευμένο σενάριο της εκάστοτε άσκησης από ένα σύνολο διαδοχικών εργαστηριακών ασκήσεων οι οποίες συμπληρώνουν η μία την άλλη.

Ο φοιτητής/τρια μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος θα πρέπει να είναι ικανός αφ’ ενός μεν να κατανοεί το ρόλο κάθε συστατικού των σύγχρονων δικτυακών αρχιτεκτονικών και αφ’ετέρου να «μεταφράζει» τις απαιτήσεις των εφαρμογών και να προτείνει δικτυακά μοντέλα συγκεκριμένων τεχνικών προδιαγραφών.

Ο φοιτητής/τρια μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του συνόλου των εργαστηριακών μαθημάτων, θα πρέπει να είναι σε θέση:

  • να υλοποιεί ολοκληρωμένα δίκτυα κάνοντας χρήση πολλαπλών τεχνολογιών και πρωτοκόλλων.
  • να κατανοεί το ρόλο και τη διαλειτουργικότητα των πρωτοκόλλων δρομολόγησης σε πραγματικά ετερογενή δίκτυα
  • να υλοποιεί απλούς αλλά και σύνθετους μηχανισμούς ασφάλειας μέσω των δικτυακών υπηρεσιών DHCP και NAT αλλά και μέσω της εφαρμογής των κατάλληλων ACLs
  • να χρησιμοποιεί τις διαδικασίες αναβάθμισης του εξοπλισμού και των συνοδευτικών πρωτοκόλλων καθώς και το μηχανισμό του Password recovery
  • να αποκαθιστά τη λειτουργία του εξοπλισμού μετά από τεχνητή απώλεια firmware
  • να διαχειρίζεται τον δικτυακό εξοπλισμό σε επίπεδο απομακρυσμένης πρόσβασης με χρήση telnet / ssh.
  • να κατανοεί την έννοια του tunneling, των πρωτοκόλλων, των μηχανισμών αλλά και των πολλαπλών ενθυλακώσεων που υλοποιούνται σε ένα περιβάλλον με υλοποιημένα tunnels.
  • να χρησιμοποιεί εργαλεία παρακολούθησης δικτύου για να εντοπίζει βλάβες στο δίκτυο, να εκτιμά την αιτία της βλάβης αλλά και να προβλέπει πιθανά σενάρια εξέλιξης του δικτύου.

Περιεχόμενα μαθήματος
  1. Αλγόριθμοι Δρομολόγησης και Ελέγχου Συμφόρησης: συντομότερης διαδρομής, με κατακλυσμό, με διανύσματα απόστασης , με κατάσταση συνδέσμων, ιεραρχική δρομολόγηση, με εκπομπή, πολυδιανομής), δρομολόγηση με επίγνωση της κίνησης, έλεγχος αποδοχής, στραγγαλισμός κίνησης, απόρριψη φορτίου, πρώϊμη τυχαία ανίχνευση -RED
  2. Ποιότητα υπηρεσιών: απαιτήσεις εφαρμογών, μορφοποίηση κυκλοφορίας (τρύπιος κουβάς και κουβάς κουπονιών), εγγυήσεις απόδοσης με δέσμευση πόρων (εύρος ζώνης), περιοχές προσωρινής αποθήκευσης, κύκλοι επεξεργαστή), χρονοπρογραμματισμός πακέτων (αλγόριθμος δίκαιης ουράς, αλγόριθμοςσταθμισμένης δίκαιης ουράς), έλεγχος αποδοχής, προδιαγραφές ροών, ολοκληρωμένες υπηρεσίες (το πρωτόκολλο δέσμευσης πόρων RSVP), Διαφοροποιημένες υπηρεσίες (κλάσεις υπηρεσιών: εσπευσμένη προώθηση, εξασφαλισμένη προώθηση με 4 κλάσεις προτεραιότητας).
  3. Εφαρμογή της ποιότητας Υπηρεσίας στις Τεχνολογίες Διαδικτύου και ΑΤΜ (Διαδίκτυο: MPLS, Intserv, Diffserv, RSVP,RTP/RTCP, RTSP, IPV6, ΑΤΜ: χαρακτηριστικά κίνησης, υπηρεσίες, συμβόλαιο QoS, Έλεγχος αποδοχής σύνδεσης, Λειτουργίες παρακολούθησης κίνησης)
  4. Διαδικτύωση: διοχέτευση σε σήραγγα, δρομολόγηση στα διαδίκτυα (αυτόνομο σύστημα, εσωτερικό πρωτόκολλο πύλης δικτύου-IGP, εξωτερικό πρωτόκολλο πύλης δικτύου-EGP), πρωτόκολλα δρομολόγησης OSPF και BGP
  5. Μεταγωγή Ετικετών Πολλαπλών Πρωτοκόλλων (MPLS): μεταγωγή ετικετών, μορφή κεφαλίδας, αρχιτεκτονική (δρομολογητής μεταγωγής ετικετών-LSR, Μονοπάτι μεταγωγής- LSP, δρομολογητής ορίου ετικετών-LER, Κλάση Ισοδύναμης Προώθησης – FEC), Πρωτόκολλο LDP, πλεονεκτήματα, εφαρμογές τεχνολογίας
  6. Πολυδιανομή στο Internet : διευθύνσεις πολυδιανομής, Πρωτόκολλο Διαχείρισης Ομάδων Internet (IGMP), Πρωτόκολλο PIM (πυκνής και αραιής κατάστασης)
  7. Ζητήματα απόδοσης δικτύων: προβλήματα απόδοσης, μέτρηση απόδοσης, ανεκτικά σε καθυστέρηση δίκτυα – DTN
  8. Τηλεφωνία IP (VoIP): Ψηφιακός ήχος, σύσταση G.711, συστατικά συστήματος τηλεφωνίας IP (τηλέφωνο IP, ελεγκτής πύλης μέσων, ελεγκτής πύλης σηματοδοσίας), συστήματα σηματοδοσίας, πρωτόκολλα H323 και SIP, αρχιτεκτονική Η323 για την τηλεφωνία Internet, παράδειγμα συνόδου SIP
  9. Τεχνολογίες Οπτικών Δικτύων πρόσβασης και Δικτύων κορμού: Οπτική ίνα μέχρι το σπίτι -FTTx: μέθοδοι κατασκευής (μικροτάφρου, κάθετης ένθετης – microtrenching) , αρχιτεκτονικές (FTTH,FTTB, FTTN) , τοπολογίες (P2P,P2MP), τεχνολογίες (ενεργά οπτικά δίκτυα, παθητικά οπτικά δίκτυα), μονή/διπλή όδευση ίνας, μονή/διπλή εισαγωγή ίνας. Ζεύξεις & Πολύπλεξη (Ψηφιοποίηση σημάτων φωνής, TDM, SONET/SDH), Πακέτα μέσω SONET (PoS, στοίβα πρωτοκόλλων), GigabitEthernet, Ethernet 10 Gigabit , Μητροπολιτικά Οπτικά Δίκτυα
  10. Τεχνολογίες Εικονικών Ιδιωτικών Δικτύων (VPN): ορισμοί, ταξινόμηση, μοντέλο υπέρθεσης (overlayVPN), μοντέλο ομοτίμων (peer-to- peer), τρόποι υλοποίησης overlayVPN στο L2 και στο L3, τρόποι υλοποίησης peer-to- peerVPN (accesslists, εξειδικευμένος δρομολογητής, MPLS/VPN)
  11. Τεχνολογία CarrierEthernet: ορισμός, εξέλιξη, χαρακτηριστικά, υπηρεσίες ( E-line, E-LAN, E-tree), Λειτουργίες και Πρωτόκολλα διαχείρισης, συντήρησης και ελέγχου καλής λειτουργίας (EthernetOAM: E-LMI στο UNI, 802.1ag στο επίπεδο της υπηρεσίας, 802.3 ah στο επίπεδο της διασύνδεσης, Υ1731 για διαχείριση προβλημάτων και έλεγχο απόδοσης), EthernetoverMPLS (MPLS, LDP, Pseudowires, VPLS), EthernetoverEthernet (πρωτόκολλα 802-1ad , 802-1ah και802.1Qay), EthernetoverSDH (NG –SDH)

Βιβλιογραφία
  1. Δίκτυα Υπολογιστών, Tanenbaum –Wetherall, Εκδόσεις Κλειδάριθμος 5η έκδοση, 2010 ISBN:978-960-461-447-9
  2. Ειδικά θέματα δικτύων και Υπηρεσιών, Συλλογικό έργο, Εκδόσεις Ελληνικά Γράμματα, 2004, ISBN 960-406-891-1
  3. IPv6 Το πρωτόκολλο και οι Τεχνικές Μετάβασης και Μεταφερσιμότητας, Εκδόσεις Ελληνικά Γράμματα, 2006,ISBN 960-442-277-4
  4. IP Quality of Service, Srinivas Vegesna, Ciscopress, CCIE No.1399,2001, ISBN 1-57870-116-3
  5. Voice Over IP Fundamentals, Jonathan Davidson, James Peters, Cisco Press,ISBN: 1-57870-168-6
  6. Layer 2 VPN Architectures, Wei Luo, Carlos Pignataro, Anthony Chan, Dmitry Bokotey, 2005,ISBN-13: 978-1587051685
  7. MPLS Fundamentals, Luc De Ghein, 2006, ISBN-13: 978-1587051975
  8. MPLS and VPN Architectures -CCIP edition, Ivan Pepelnjak, Jim Guichard, ISBN:1-58705-081-1
  9. Optical Networking Standards, A Comprehensive Guide for Professionals, Khurram Kazi Editor
  10. IEEE Standards: 802.1ad – Provider Bridges , 802.1ag – Connectivity Fault Management, 802.1ah – Provider Backbone Bridges (http://www.ieee802.org/1/pages/802.1χχ.html)
  11. ITU: Optical Transport Network (OTN) Tutorial, Timothy P. Walker, AMCC – USA,
  12. FTTH handbook – Creating a brighter future
  13. Fibre to the Home Council Europe
  14. MEF Technical Specifications

Internationalisation I18n