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.

• Informationen zu den Übungen

• Auswertung der Lehrveranstaltung

• 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.

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

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.

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.

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".

Details zur Prüfung werden noch bekannt gegeben und in Vorlesung und Übung angekündigt.

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.)

Weiterführende 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)