Требования к используемой компьютерной технике
Для студентов направлений
230100.62 «Информатика и вычислительная техника» и
230400.62 – «Информационные системы и технологии»
Таганрог
УДК 681.3.06 (075.8)
Нужнов Е.В. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Информационные сети: Учебно-методическое пособие по организации и выполнению самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2013. – 32 с.
Изложены причины необходимости выполнения и возможности организации самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя по дисциплинам «Сети и телекоммуникации» и «Инфокоммуникационные системы и сети». Описан процесс выполнения самостоятельной работы от выдачи задания до представления результатов. Приведены тематика, варианты заданий и правила оформления результатов самостоятельной работы в виде отчета или реферата. Представлен расширенный библиографический список по предметной области рассматриваемой учебной дисциплины, для удобства использования секционированный по основным тематическим направлениям.
Для студентов направлений 230100.62 – «Информатика и вычислительная техника» и 230400.62 – «Информационные системы и технологии», а также может использоваться студентами других направлений, связанных с использованием компьютеров и их программного обеспечения.
Ил.2. Библиогр.: 63 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Технологического института ЮФУ.
Рецензент:
Финаев В.И. – д.т.н., профессор, заведующий кафедрой систем автоматического управления ЮФУ.
ВВЕДЕНИЕ
Учебная дисциплина «Сети и телекоммуникации / Инфокоммуникационные системы и сети» для студентов направлений 230100.62 «Информатика и вычислительная техника» и 230400.62 «Информационные системы и технологии» преподается в 4 семестре. Кроме лекционного курса (36 часов) и лабораторного практикума (36 часов) по дисциплине предусмотрена самостоятельная работа студентов (СРС) под руководством преподавателя (6 часов).
Необходимость включения самостоятельной работы обусловливают следующие причины:
· предметная область «Сети и телекоммуникации / Инфокоммуникационные системы и сети» существует и очень интенсивно развивается более 40 лет, поддерживая неиссякаемый источник и поток информации;
· данная предметная область является интегрированной, постоянно захватывая информацию из смежных предметных областей: «Информационные технологии», «Компьютеры и их аппаратное обеспечение», «Вычислительные системы и технологии», «Программное обеспечение» и многих других;
· известные и популярные классы сетей интенсивно развиваются и совершенствуются, часто появляются новые решения и технологии;
· регулярно выходят новые версии популярных сетевых приложений (например, Skype, ICQ, FTP, электронной почты и др.) в рамках конкретных семейств и версий популярных ОС;
· компании-разработчики сетевых ОС регулярно проводят для своих пользователей в университетах специальные акции, обеспечивающие беспрецедентную доступность новых средств сетевой поддержки деятельности и соответствующего программного обеспечения. Примеры: свободная бесплатная лицензия MS DNA от компании Microsoft, бесплатная ОС (открытый код) Open Solaris 10, целые платформы и продукты поддержки Java-технологий клиентского и серверного программирования от компании Oracle – Sun Microsystems;
· поток печатной продукции по тематике компьютерных сетей (учебников и учебных пособий, технических описаний и научных книг, журнальных статей, различных обзоров, а также их электронных эквивалентов на CD, DVD и в Internet) непрерывно растет;
· никакой учебный курс с фиксированным содержанием не может охватить информационное наполнение и отразить динамику развития данной предметной области;
· первая серьезная СРС (курсовая работа) по компьютерным технологиям, формирующая умения искать, обрабатывать и отбирать полезную информацию по информационным и компьютерным технологиям и системам из разных источников и Internet, а также грамотно компилировать, систематизировать и оформлять полученные результаты, запланирована лишь в 5 семестре.
Выходом из создавшегося положения может стать организация в четвертом семестре дополнительной самостоятельной (оригинальной и индивидуальной) работы студентов под руководством преподавателя-лектора по тематике изучаемой дисциплины.
Практическая польза от СРС проявляется даже в том, что в рамках введенной в ЮФУ в 2012 г. новой балльно-рейтинговой системы и с учетом «веса» СРС в учебной карте дисциплины, успешно выполненная СРС может стать реальным, а в условиях возникновения проблем текущей успеваемости даже единственным, значимым фактором для получения более привлекательной итоговой оценки по дисциплине.
ОРГАНИЗАЦИЯ СРС
Цель и задачи СРС
Цель СРС – научить студентов самостоятельно осваивать полезную техническую, учебную и научную информацию, программное обеспечение (ПО) из предметной области рассматриваемой учебной дисциплины «Сети и телекоммуникации / Инфокоммуникационные системы и сети», а также оформлять результаты проделанной работы в форме типового отчета или реферата.
Для достижения этой цели каждый студент должен уметь решать следующие задачи:
· поиск и получение необходимых учебников и учебных пособий, технических описаний и научных книг, журнальных статей, обзоров, иллюстраций, а также соответствующих CD, DVD и ресурсов Internet по выбранной теме;
· поиск, установка и освоение необходимого ПО;
· (по желанию) освоение дополнительных языков программирования, инструментальных и авторских программных систем поддержки разработки;
· освоение технических, учебных и научных материалов, их анализ в рамках выбранной темы;
· компиляция материалов, их упорядочение в виде иерархического содержания, формирование собственных переходов, комментариев и предложений, заключений и выводов, а на их основе – частично оригинального отчета или реферата;
· грамотное цитирование использованных литературных и информационных источников с составлением их списка и ссылками по тексту отчета или реферата.
Конечно, успех подобной работы во многом зависит от преподавателя, направляющую роль которого в данном случае трудно переоценить.
СРС по дисциплине начинается с объявления лектора на первой (вводной) лекции о направленности этой работы и сроках получения индивидуальных заданий.
СРС является сугубо индивидуальной, кроме отдельных случаев выполнения комплексных сложных разноплановых заданий большого объема или связанных, например, с реализацией программных разработок на различных языках программирования, бригадой из 2-5 студентов.
Выбор темы СРС
Оригинальность и индивидуальность темы СРС связаны с разными приоритетами, интересами и пожеланиями студентов, а также разным уровнем подготовки студентов. Они могут проявляться в разном дозировании и направленности
· технических, учебных или научных аспектов и вопросов по теме;
· числа анализируемых литературных и информационных источников;
· освоения и использования необходимого и достаточного ПО;
· программирования и использования инструментальных и авторских программных систем поддержки разработки;
· числа и типов иллюстраций, качества скриншотов, а также общего объема отчета или реферата.
СРС должна выполняться по общему графику в рамках модульной схемы учебного процесса.
Преподаватель выдает темы СРС и в течение всего семестра осуществляет творческое руководство их выполнением.
Известно, для студента нет ничего хуже необходимости выполнения каких-то навязанных, неинтересных лично ему или рутинных заданий, особенно когда совсем рядом находится «непаханое поле» и множество интереснейших вопросов, технологий и программных систем, которые уже сегодня хочется изучить, освоить и применять в дальнейшем. Поэтому преподаватель должен дать студенту возможность свободного выбора направления работы (в виде 3-4 примерных или похожих тем), после чего провести со студентом детальное согласование всех особенностей и нюансов реализации его оригинальной темы. Тема СРС не должна дублировать задания лабораторного практикума по данной или другим учебным дисциплинам, но может существенно и в большом объеме развивать их.
После выбора темы и согласования ее формулировки с преподавателем, а также детального согласования всех нюансов выполнения СРС и формы представления ее результатов (Приложения 1-2) студент заполняет формуляр технического задания по теме (Приложение 3).
Реализация и сдача СРС
Далее весь семестр студент, регулярно взаимодействуя с преподавателем, выполняет поиск необходимой литературы и информации по теме, ее анализ, систематизацию, запланированные разработки и исследования, их детальное и хорошо иллюстрированное описание.
В конце семестра осуществляется оформление результатов СРС в виде отчета или реферата и их сдача преподавателю с получением оценки.
ТЕМАТИКА СРС
Общие сведения
Тематика СРС может охватывать любые аспекты компьютерных и информационных сетей, телекоммуникаций, их организации, реализации, функций, режимов работы, возможностей, практического использования, сопровождения, развития.
Можно выделить основные направления изучения предметной области «Сети и телекоммуникации / Инфокоммуникационные системы и сети»:
· эволюция компьютерных сетей;
· аппаратные средства поддержки сетей и сетевых технологий, коммуникационное оборудование и дополнительная аппаратура;
· классы сетей (локальные, кампусов, мегаполисов, глобальные, корпоративные);
· способы коммутации (каналов, пакетов) в сетях;
· способы управления (децентрализованного, централизованного, распределенного) в сетях;
· версии популярных сетевых программных продуктов;
· распространенные архитектуры и средства распределенных вычислений;
· базовые технологии локальных и глобальных сетей;
· установка и освоение сетевых средств, не изучаемых в лабораторном практикуме;
· конфигурирование, настройка и оптимизация сетевой среды;
· программирование в сетевой среде, разработка сетевых и распределенных приложений.
Предметом изучения и подробного описания в СРС может стать любой аспект, любая особенность, любое технологическое решение, а порой даже какое-то спорное решение или идея, заслуживающие пристального внимания и изучения.
Варианты заданий СРС
Модуль 1
1. Сетевые средства персонального (аппаратура, среда, настройка) компьютера со стороны и под управлением различных сетевых ОС.
2. Сетевые адаптеры.
3. Повторители и мосты.
4. Концентраторы.
5. Коммутаторы.
6. Маршрутизаторы.
7. Сети мегаполисов (особенности и варианты реализации).
8. Сети кампусов (особенности и варианты реализации).
9. Физические и логические топологии сетей.
10. Сетевые службы.
11. Особенности уровней модели OSI.
12. Классы сервиса транспортного уровня.
13. Надежность, безопасность и отказоустойчивость компьютерных сетей.
14. Показатели и методы обеспечения качества обслуживания (Quality of Service, QoS).
15. Аппаратура передачи данных, промежуточная аппаратура глобальных сетей (усилители, регенераторы, мультиплексоры, демультиплексоры, коммутаторы).
16. Характеристики линий связи. Виды и причины искажений передаваемых сигналов (несовершенство линий, несовершенство промежуточной аппаратуры, внешние помехи, внутренние помехи).
17. Кабели на основе витой пары.
18. Коаксиальные кабели.
19. Волоконно-оптические кабели.
20. Структурированные кабельные системы (зданий, предприятий).
21. Комбинированные методы (фазовой и амплитудной) модуляции.
22. Эвристические методы B8ZS и HDB3 улучшения биполярного кода AMI.
23. Статистическое (неравномерное) кодирование - использование кодов переменной длины.
24. Алгоритм Хаффмана и его модификации.
25. Использование самокорректирующихся кодов.
26. Статистическое временное мультиплексирование.
27. Использование процессоров для обработки цифровых сигналов (DSP) для выделения в дуплексном режиме принимаемого сигнала из суммарного.
28. Беспроводные линии связи и их антенны.
29. Явления отражения, дифракции, рассеивания. Многолучевое распространение сигнала, межсимвольная интерференция, многолучевое замирание, влияние внешних электромагнитных помех.
30. Варианты, возможности и опыт использования спутниковых систем и сетей.
31. Топологии и аппаратура сетей PDH и SDH. Цифровые кросс-коннекторы (маршрутизаторы волн).
32. Виртуальные контейнеры сетей SDH.
33. Сети DWDM. Спектральные каналы, частотные планы. Топологии и аппаратура (волоконно-оптические усилители, терминальные мультиплексоры, транспондеры, мультиплексоры ввода-вывода, оптические кросс-коннекторы (маршрутизаторы волн).
34. Полностью оптические сети (All-Optical Networks).
Модуль 2
1. Среды и стандарты локальных сетей. Понятия и варианты доступа.
2. Технология Ethernet.
3. Технология Token Ring, особенности вариантов 4 Кбит/с и 16 Кбит/с.
4. Технология FDDI, устройства, отказоустойчивость, двойное и одиночное подключение устройств.
5. Технология Fast Ethernet, правила построения сегментов с использованием повторителей.
6. Технология 100-VG-AnyLAN.
7. Технология Gigabit Ethernet.
8. Перспективные технологии 10 и более (40, 100) Gigabit Ethernet.
9. Беспроводные локальные сети, особенности и варианты их применения.
10. Стек протоколов IEEE 802.11, особенности применения вариантов физического уровня.
11. Топологии локальных сетей стандарта 802.11.
12. Персональные сети и технология Bluetooth, принципы организации и функционирования, характеристики.
13. Рассредоточенные сети из нескольких пикосетей.
14. Развитие и спецификации Bluetooth, динамика эволюции возможностей и характеристик.
15. Протоколы стека TCP/IP.
16. Маршрутизаторы сетей TCP/IP.
17. Технология ISDN.
18. Технология Frame Relay.
19. Технология ATM.
20. Схемы и технологии удаленного доступа.
21. Взаимное проникновение технологий локальных и глобальных сетей.
22. Специализированные сетевые ОС. Распределенные ОС.
23. Многозвенные архитектуры клиент-сервер.
24. Мониторы транзакций (Tuxedo).
25. Средства разделения программ (Dynasty, Forte и др.).
26. Технология удаленного вызова процедур (Remote Procedure Call).
27. Технология асинхронной обработки сообщений (Message Oriented Middleware).
28. Технология брокера запроса объекта (Objet Oriented Broker, ORB).
29. Технология среды распределенных вычислений (Distributed Computing Environment, DCE).
30. Технологии и средства облачных вычислений (Cloud Computing).
ВЫПОЛНЕНИЕ СРС
Поиск информации по теме
Давно известно, что никто не знает всего, но при большом желании и наличии средств любой человек может найти многое. Этот тезис, в первую очередь, касается поиска полезной информации, возможности которого при наличии и стремительном развитии и заполнении Internet становятся поистине беспрецедентными.
Ключевую роль при поиске, конечно, играют ответы на вопросы: что, где и как искать, как потратить на поиск минимум времени, как сократить число подходов и итераций поиска?
Результатами поиска могут быть:
· названия книг, статей, обзоров, отчетов и других информационных публикаций;
· копии самих упомянутых выше книг, статей, текстов и иллюстраций из них;
· названия новых источников и целые библиографические списки по теме, полезные для дальнейшего расширенного поиска;
· адреса сайтов авторов популярных учебников по теме, получивших международное признание;
· копии дополнительно распространяемых через эти сайты авторских презентаций учебников и учебных материалов (иллюстраций, задач, тестов, дистрибутивов ПО, полезных утилит, ссылок на другие важные источники информации).
Поиск книг и статей можно проводить в публичных библиотеках, книг, журналов, CD и DVD – в магазинах, а также всего этого вместе – в Internet. При этом неограниченным источником является только Internet.
Поиск учебных материалов в Internet. Темы поиска в Internet в нашем случае являются производными от конкретной темы СРС. То есть, удобно вначале попытаться описать ключевые содержательные моменты темы СРС в виде 2-5 слов – создать так называемую формулу поиска (поисковый запрос), при необходимости с использованием требуемых имен собственных, названий, фамилий авторов и т.п. Это могут быть, например, названия ОС, программных систем, технологий или режимов. Далее поисковый запрос вводится в соответствующую область поисковой системы Internet (Яндекс, Google или иной), и начинается самое интересное. Пользователь получает ответы системы, анализирует их, отбирая или сохраняя полезную информацию, модифицирует запросы, расширяя сферы поиска в глубину с возвратом или в ширину и т.д.
Элементы организации поиска:
· организовать один или несколько файлов с характерными названиями для сохранения скопированной информации;
· сохранять не только тексты, но и названия и фамилии авторов копируемых материалов, год издания, а также URL, появляющийся в специальном поле браузера;
· делать оперативные заметки о том, что надо запомнить, еще посмотреть или поискать.
Места поиска:
· электронные библиотеки книг журналов по компьютерной тематике;
· сайты учебных заведений, компаний и организаций;
· библиографические списки в различных авторских работах;
· электронные книжные магазины (предлагающие купить книги, но нам надо всего лишь узнать их точные выходные данные);
· сайты ведущих книжных издательств (М.: Вильямс; СПб.: БХВ-Петербург; Киев: Диалектика; Спб.: Питер; и других);
· персональные страницы и блоги известных авторов, профессионалов, преподавателей и любителей;
· сайты единомышленников, посвященные определенным сетевым стандартам, средствам и технологиям, продуктам и программам.
Некоторые особенности и парадоксы поиска в Internet:
· поиск в Internet идейно подобен рыбалке, когда надо запастись терпением, продумать и выдерживать стратегию, варьировать тактику, надеяться на удачу, которая рано или поздно точно придет;
· можно не найти ничего по, казалось бы, верной ссылке, а найти все по ссылке непроверенной, даже с неточным названием, без упоминания авторов или еще чего-то;
· нужно постоянно внимательно отслеживать появляющиеся результаты, поскольку полезной может оказаться любая мелочь (другое название, картинка обложки, год, число страниц, издательство, фамилия автора, информация о сопутствующих книгах и т.п.);
· часто позднее легко случайно находишь то, что не мог найти раньше. Поэтому просто нужно чаще и усерднее искать, и все найдется.
Существует множество электронных библиотек в Internet, например, сайт «Электронная книга» (http://www.4read.org/). Просматривать и скачивать копии книг из них можно бесплатно с помощью известных файлообменных систем RapidShare, DepositFiles, Ifolder, Upload и других. Выбор системы из числа доступных автоматически предоставляется в описаниях книг, хранящихся в бесплатных общедоступных электронных библиотеках Internet. Интересно и то, что часто к описанию прилагается небольшое изображение обложки книги, что удобно для ее дальнейшего визуального поиска. Пример выбора файлообменника для скачивания книги приведен на рис.1, причем варианты выбора (логотипы доступных во время поиска файлообменников, имеющих искомую книгу) представлены в нижней части рисунка.
Сайты упомянутых и других ведущих книжных издательств России и Украины регулярно публикуют названия и аннотации книг по компьютерной тематике, вышедших из печати и готовящихся к изданию. Сводные списки за последние годы являются общедоступными.
Требования к используемой компьютерной технике
При выполнении задания студент может использовать любую компьютерную технику: настольный персональный компьютер (ПК), ноутбук или какой-то иной, допускающий установку интересующей его 32/64-разрядной ОС, а при необходимости гипервизора в оригинальных условиях.
Компьютер может быть подключен к компьютерной сети (локальной, глобальной, корпоративной, Internet или иной) для получения возможности оперативного доступа к необходимым внешним информационным и образовательным ресурсам, файлам, изображениям и т.п..
При этом все проблемы настройки и конфигурирования ПК, среды ОС и сетевой среды, а также доступа к информации и ответственности за ее корректное использование остаются на совести студента, и претензии по этому поводу преподаватель не принимает. Эти проблемы не должны задерживать выполнение задания или срывать сроки сдачи его результатов.