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Network Protocols and Architectures (Vorlesung, WS 2011/12)
In dieser Vorlesung wird der Aufbau des Internets sowie die Grundlage jeder Kommunikation im Internet erklärt. Dabei beginnen wir mit der Anwendungsschicht und untersuchen Dienste wie Web (HTTP), Mail (SMTP, POP, IMAP) oder Namensverzeichnis (DNS). Danach arbeiten wir uns durch die Transportschicht (TCP, UDP) bis hin zur Netzwerkschicht (IP). Die unteren Schichten werden in der Vorlesung "TechGI 4" (von Prof. Wolisz) angeboten. Abschließend werden die Interaktionen der verschiedenen Protokolle untersucht.
Überblick
Dozent/innen: | Anja Feldmann [2] Bernhard Ager [3], Petr Kuznetsov [4] (Co-Dozenten für englische Vorlesungen) Bernhard Ager [5], Stefan Schmid (Co-Dozenten für deutsche Vorlesungen) |
Ansprechpartner: | Nadi
Sarrar [6] (Ansprechpartner, Übungsleitung) Juhoon Kim [7] Srivatsan Ravi [8] Doris Schiöberg [9] Oliver Hohlfeld [10] (Übungsleitung) Benjamin Frank [11] |
Veranstaltungstyp: | Vorlesung mit Übung
[12]
(VL+UE) |
Gebiet: | Diplom-Informatik:
Betriebs- und Kommunikationssysteme (BKS) Informatik (Master): Kommunikationsbasierte Systeme Technische Informatik (Master): Technische Anwendungen Informatik (Bachelor): Kommunikationstechnik Technische Informatik (Bachelor): Technische Informatik |
Module: | Die
Vorlesung mit Übung ist das Modul
MINF-KT-NA/Glg.W11. |
SWS: | 4
(2 ohne Übung – nur Diplom!) |
Leistungspunkte (LP): | 6 (3 ohne Übung
– nur
Diplom!) |
Zeit: | Deutsch:
Mittwoch, 10:00–12:00 Englisch: Donnerstag, 14:00–16:00 wöchentlich |
Erster Termin: | 19./20. Oktober
2011 |
Raum: | mi (de): MA
042 do (en): MA 043 |
Übung: | Siehe die
Übungswebseite [13] für weitere
Informationen über die Räume und Unterrichtssprache. In der ersten Vorlesungswoche werden keine Übungen stattfinden. |
Veranstaltungsnr.: | 0432
L 810 |
Hörerkreis: | Bachelor-Studierende nach
dem Grundlagenstudium (ab dem fünften Semester),
Master-Studierende und
Diplom-Studierende |
Voraussetzungen: | Grundstudium / Grundmodule |
Prüfung: | Abhängig von der Anzahl der
Teilnehmer/innen werden die Prüfungen mündlich (weniger
als 30 Studierende) oder schriftlich (mehr als
30 Studierende) sein. |
Weitere
Informationen: | s. ISIS
[14] |
Themen
Diese Vorlesung behandelt weiterführende Prinzipien von Computernetzwerken ausgehend von den fundamentalen Bausteinen des Gebietes. Die Themengebiete umfassen Protokollmechanismen und Implementationsprinzipien, Netzwerkalgorithmen, fortgeschrittene Netzwerkarchitekturen, Netzwerksimulation, Netzwerkmessung und Protokollspezifikations- und Verifikationstechniken.
- Protokolle: Mechanismen und Designprinzipien
Diskussion von Protokollmechanismen und -techniken, die man üblicherweise in Netzwerkprotokollen finden kann. Es wird diskutiert, warum sie für welche Zwecke benutzt werden.- Signalisierung
- Trennung von Kontroll- und Datenkanal
- Hard- gegenüber Soft-Zustand
- Nutzung von Randomisierung
- Indirektion
- Multiplexen von Ressourcen
- Dienstlokalisierung
- Netzwerkvirtualisierung: Overlays
- …
- Protokolle: Implementierungsprinzipien
Identifizierung und Studie der Prinzipien, die die Implementierung von Netzwerkprotokollen führen.- Systemprinzipien
- Effizienzüberlegungen
- Caveats/Fallbeispiele
- Netzwerkarchitektur: "the big
picture"
Identifizierung und Studie der Prinzipien, die das Design von Netzwerkarchitekturen leiten. Wir betrachten eher substantielle Fragestellungen als spezifische Protokoll- oder Implementationstricks.- Internetdesignprinzipien
- praktische Beispiele aus dem Internet
- Telefonnetzarchitektur
- Leitungsvermittlung gegenüber Paketvermittlung (nochmals betrachtet)
- …
- Protokolle: Netzwerkalgorithmen
- Selbststabilisierung (Routingbeispiele)
- Kellys Optimierungsgerüst (Congestion Control)
- Kontrolltheoretischer Ansatz für "closed-loop"-Kontrolle (TCP)
- Simulationen
- Prinzipien der diskreten Eventsimulation
- Analyse der Simulationsausgaben
- Paket- gegenüber Flussmodellen
- Begrenzungstechniken (z.B. Chernoff-Grenzen)
- Normalverteilungen
ISIS
Falls du an unserer Vorlesung teilnehmen willst, trag dich bitte auf der zugehörigen ISIS-Webseite [15] (ab 19. Oktober) ein, um wichtige Informationen und Ankündigungen zu bekommen.
Sprache
Wir
werden diese Vorlesung zweifach anbieten:
Mittwochs um
10:00 wird die Vorlesung auf deutsch stattfinden. Donnerstags um 14:00
wird die gleiche Vorlesung erneut gehalten, aber diesmal auf
englisch.
Übungen
Als
Bachelor- oder Master-Studenten an der TU Berlin
müsst Ihr das Modul "Netzwerkarchitekturen – Grundlagen"
(MINF-KT-NA/Glg.W11) wählen, das auch die Übungen
beinhaltet. Dafür ist es notwendig die Übungen auch zu
bestehen.
Diplom-Studierende können diese
Vorlesung entweder mit den Übungen (4 SWS/6 LP) oder ohne die
Übungen (2 SWS/3 LP) belegen.
Weitere
Informationen zu den Übungen finden sich auf der
Übungswebseite [16].
Zum Bestehen der Übungen sind mind.
50% der maximal erreichbaren Punkte notwendig. Nochmal, falls
Ihr nicht besteht bekommt Ihr nur 2 SWS/3 LP für diese
Vorlesung. Das erfüllt nicht die Anforderungen des Moduls
"Netzwerkarchitekturen –
Grundlagen".
Notenbonus
Es gibt einen Notenbonus für diejenigen, die ausreichend Punkte in den Übungen erreichen:
- einen Bonus von 0,3 für mindestens 60% der maximal erreichbaren Punkte aus den Übungen.
- einen Bonus von 0,7 für mindestens 75% der maximal erreichbaren Punkte aus den Übungen.
Voraussetzung, um den Bonus zu bekommen, ist das Bestehen der Prüfung ohne den Bonus! (Wer nicht besteht, wird auch nicht wegen des Bonuses bestehen.)
Vorlesungsfolien
- 00. Organizational Issues (NPA 11/12) PDF, 65 KB
- 01. Introduction (NPA 11/12) PDF, 2 MB
- 02. Application Layer: HTTP, DNS (NPA 11/12) PDF, 523 KB
- 03. Internet Transport Protocols: UDP / TCP (NPA 11/12) PDF, 858 KB
- 04. Routing (NPA 11/12) PDF, 634 KB
- 05. IP Addressing (NPA 11/12) PDF, 372 KB
- 06. Data Link Layer (NPA 11/12) PDF, 648 KB
- 07. Signaling (NPA 11/12) PDF, 2 MB
- 08. State (NPA 11/12) PDF, 859 KB
- 09. Resource Allocation (NPA 11/12) PDF, 1 MB
- 10. The Big Picture: Architecture (NPA 11/12) PDF, 516 KB
- 11. Design for Scale (NPA 11/12) PDF, 176 KB
- 12. Implementation Principles (NPA 11/12) PDF, 202 KB
- 13. Randomization (NPA 11/12) PDF, 715 KB
- 14. Virtualization (NPA 11/12) PDF, 3 MB
- 15. Indirection (NPA 11/12; UPDATE) PDF, 4 MB
- 16. IPv6 (NPA 11/12) PDF, 137 KB
- 16. OpenFlow (NPA 11/12) PDF, 4 MB
Allgemeine Literaturhinweise
- James F. Kurose and Keith W. Ross. Computer Networking: A Top-Down Approach [18]. Addison-Wesley, fourth edition, 2007. (englisch), online version [19] (preliminary version of 1st edition, password will be given during the course)
- James F. Kurose und Keith W. Ross. Computernetze: Ein Top-Down-Ansatz mit Schwerpunkt Internet. Pearson Studium (Prentice Hall), München, Deutschland, 2002. (deutsch)
- Larry L. Peterson and Bruce S. Davie. Computer Networks: A Systems Approach. Morgan Kaufmann, fourth edition, 2007. (english)
- Andrew S. Tanenbaum. Computer Networks [20]. Prentice Hall Professional Technical Reference, Upper Saddle River, NJ, USA, fourth edition, 2003. (english)
- Andrew S. Tanenbaum. Computernetzwerke [21]. Pearson Studium (Prentice Hall), München, Deutschland, dritte revidierte Auflage, 2000. (deutsch)
- W. Richard Stevens. TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols [22], Addison-Wesley, 1994. (english)
- W. Richard Stevens. TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation [23], Addison-Wesley, 1995. (english)
- W. Richard Stevens. TCP/IP Illustrated, Volume 3: TCP for Transactions, HTTP, NNTP, and the UNIX Domain Protocols [24], Addison-Wesley, 1996. (english)
Teaching/Lehre, WS 2011/12
- Network Protocols and Architectures (VL+UE) [25]
- NA: Internet Routing (SE) [26]
- Meshlab (PR) [27]
- Stochastic Network Calculus (VL+UE, BMS) [28]
NPA: Navigation
- Network Protocols and Architectures (VL+UE) [29]
- NPA WS 11/12 – Literatur [30]
- NPA WS 11/12 – Übungen [31]
- NPA WS 11/12 – VL-Umfrage [32]
0432 L 810
Integrierte LV (VL mit UE)
Dozent: Anja Feldmann, Bernhard Ager, Petr Kuznetsov, Stefan Schmid
Zeitraum:
19.10.2011 bis 16.02.2012
Mi 10:00 - 12:00 Uhr
Do 14:00 - 16:00 Uhr
Ort: mi/we: MA 042; do/th: MA 043
Webseite [33]
Vorlesungsverzeichnis (LSF) [34]
ISIS [35]
Hinweis:
mi/we: Vorlesung auf deutsch; do/th: lecture in english; Tutorials: tba
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