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Network Protocols and Architectures (Vorlesung, WS 2012/13)
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.
Aktuelles
- Erste Vorlesung: 17. Oktober (de) / 18. Oktober (en) 2012 mit einer Einführung in das Fachgebiet Intelligent Networks.
- Die Deadline für die Abgabe des ersten Übungsblattes ist am Donnerstag,
den 1. Nov. 13:55 Uhr. Da wir Web caching noch nicht in der Vorlesung
behandelt haben, ist die Aufgabe 4b) für diese Woche optional. Das heißt
ihr könnt die Lösung für diese Aufgabe entweder am 1. Nov. hochladen
oder eine Woche später zusammen mit der Abgabe zum zweiten Übungsblatt.
Studenten die Probleme mit der Anmeldung bei ISIS haben, geben die
Hausaufgaben bitte im Postfach im Telefunkenhochhaus (Erdgeschoss,
hinter dem Pförtner rechts) ab.
Für offene Fragen bzgl. ISIS, den Hausaufgaben oder dem Übungsbetrieb
steht Arne Ludwig als Ansprechpartner bereit.
Überblick
Dozent/innen: | Anja Feldmann Petr Kuznetsov (Co-Dozent für englische Vorlesungen) Stefan Schmid (Co-Dozent für deutsche Vorlesungen) Marco Canini (Co-Dozent) |
Ansprechpartner: | Arne Ludwig (contact, tutorial management) Oliver Hohlfeld (tutorial management) Juhoon Kim Thomas Krenc Felix Poloczek Enric Pujol |
Veranstaltungstyp: | Vorlesung mit Übung (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: | 17./18. Oktober 2012 |
Raum: | mi (de): MA 042 do (en): MA 043 |
Übung: | Siehe die Übungswebseite 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 |
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 (ab 17. 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.W12) 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.
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
- 01_teaching 12 overview PDF, 1 MB
- 02_npa12 orga PDF, 135 KB
- 03_npa12 intro PDF, 1 MB
- 04_npa12 app http dns PDF, 2 MB
- 05_npa12 tcp PDF, 810 KB
- 06_npa12 routing PDF, 1 MB
- 07_npa12 data link layer PDF, 509 KB
- 08_npa12 signaling PDF, 2 MB
- 09_npa12 State PDF, 601 KB
- 10_npa12 Resource Allocation PDF, 1 MB
- 11_npa12 Randomization PDF, 682 KB
- 12_npa12 The big picture PDF, 408 KB
- 13_npa12 virtualization PDF, 2 MB
- 14_npa12 indirection PDF, 2 MB
- 15_npa12 scale PDF, 276 KB
- 16_npa12 implementation principles PDF, 277 KB
- 17_npa12 future internet PDF, 7 MB
Allgemeine Literaturhinweise
- James F. Kurose and Keith W. Ross. Computer Networking: A Top-Down Approach. Addison-Wesley, fourth edition, 2007. (englisch), online version (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. Prentice Hall Professional Technical Reference, Upper Saddle River, NJ, USA, fourth edition, 2003. (english)
- Andrew S. Tanenbaum. Computernetzwerke. Pearson Studium (Prentice Hall), München, Deutschland, dritte revidierte Auflage, 2000. (deutsch)
- W. Richard Stevens. TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols, Addison-Wesley, 1994. (english)
- W. Richard Stevens. TCP/IP Illustrated, Volume 2: The Implementation, Addison-Wesley, 1995. (english)
- W. Richard Stevens. TCP/IP Illustrated, Volume 3: TCP for Transactions, HTTP, NNTP, and the UNIX Domain Protocols, Addison-Wesley, 1996. (english)