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Network Protocols and Architectures (Vorlesung, WS 2013/14)
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
- Die zweite Klausur findet am Donnerstag, den 10. April von 13:45 bis 16:00 Uhr in Raum A151 statt.
Für offene Fragen bzgl. ISIS, den Hausaufgaben oder dem Übungsbetrieb
steht Arne Ludwig als Ansprechpartner bereit.
Überblick
Dozent/innen: | Anja Feldmann |
Ansprechpartner: | Arne Ludwig (contact, tutorial management) |
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: | mittwochs 10:00 - 12:00 Uhr wöchentlich |
Erster Termin: | 16.10.2013 |
Raum: | MA 042 |
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: | 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 ein, um wichtige Informationen und Ankündigungen zu bekommen.
Sprache
Die Vorlesung wird auf Englisch gehalten. Für die Tutorien werden sowohl deutsche als auch englische Varianten angeboten.
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.)
Achtung: Der Bonus gilt immer nur für das Semester in dem er auch erworben wurde.
Vorlesungsfolien
- 00_npa13 orga PDF, 134 KB
- 01_npa13 intro PDF, 1 MB
- 02_npa13 app http dns PDF, 863 KB
- 03_npa13 tcp PDF, 866 KB
- 04_npa13 tcp congestion control PDF, 661 KB
- 05_npa13 routing PDF, 819 KB
- 06_npa13 IP addressing PDF, 395 KB
- 07_npa13 Data link layer PDF, 515 KB
- 08_npa13 Signaling PDF, 2 MB
- 09_npa13 State PDF, 584 KB
- 10_npa13 Indirection PDF, 1,013 KB
- 11_npa13 Randomization PDF, 309 KB
- 12_npa13 Virtualization PDF, 2 MB
- 13_npa13 MPLS PDF, 150 KB
- 14_npa13 Scale PDF, 279 KB
- 15_npa13 IPv6 SDN PDF, 2 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)
Zusatzinformationen / Extras
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Hilfsfunktionen
Integrierte LV (VL mit UE)
Dozent: Anja Feldmann
Zeitraum:
14.10.2013 bis 15.02.2014
Ort: MA 042
ISIS