Курс «Информационные сети и телекоммуникации» (ИСиТ)

Версия по адресу uii.mpei.ru/study/courses/int — основная, запасная — uii.bitbucket.io/study/courses/int.

Организация

Лекционный курс включает изучение принципов постороения и работы информационных сетей, обзор распространенных сетевых протоколов, технологий и алгоритмов.
Лабораторный практикум посвящен программированию сетевых приложений с использованием Windows Sockets (BSD sockets).
Лекции — раз в неделю, ЛР — через неделю по одной паре.
Устный экзамен: 2 вопроса, по теоретическому и практическому материалу (вопросы: ).

Учебный процесс

Журнал

Об ошибках и непроставленных отметках сообщайте, желательно вне занятий.

Лекционный курс

Лекционный курс читается по авторским конспектам ( ).
На некоторых лекциях будут читаться и введения к предстоящим ЛР — на основе раздаточных материалов, которые нужно иметь с собой.
Современные воспросы ИСиТ будут рассмотрены на последней лекции (смотря, как получится соблюсти график), в конспекты и программу экзамена не входят.

Лабораторный практикум

Допуск к экзамену предоставляется по сдаче всех работ.
Лабораторные занятия коротки, поэтому необходимо заблаговременно изучать материалы для подготовки и, при необходимости, доделывать задания в часы самостоятельной работы.
Желающим сдать пропущенные ЛР с другой группой нужно обязательно предупреждать об этом Дмитрия (иначе может не хватить времени).
По лабораторным работам оформляются отчеты, допустимо в электронном виде. Самые важные части отчета — результаты экспериментов (пункты со словами «зафиксировать», «пронаблюдать» и т. п.).

График

Неделя	Дата	Тема лекции	Подготовка к ЛР	Лабораторная работа
1	06.02	1. Основные понятия ИСиК 1. Передача данных между узлами сети	1. Основы программирования сокетов	1. Блокирующие дейтаграммные сокеты
2	13.02	2. Передача данных между сетями и приложениями	2. Потоковые сокеты и методы работы с ними	1. Блокирующие дейтаграммные сокеты
3	20.02	3. Адресация в сетях IP		2. Блокирующие потоковые сокеты: 1) задание: 2) скомпилированные клиент и сервер (за версиями под *nix обращаться к Дмитрию)
4	27.02	4. Маршрутизация в сетях IP (начало)	3. Асинхронный режим передачи
5	06.03	4. Маршрутизация в сетях IP (окончание)	4. Многоадресная рассылка (multicast)	3. Неблокирующие сокеты
6	13.03	5. Транспортировка и надежная доставка данных
7	20.03	6. Подходы прикладного уровня модели OSI
8	27.03	7. Этапы проектирования сетевых протоколов на примере синхронизации списка строк	6. Анализ сетевого трафика
9	03.04	8. Принципы и методы защищенной и доверенной связи
10	10.04	9. Топологии сетей IP
11	17.04	10. Распределенное сетевое взаимодействие		4. Многоадресная рассылка (multicast) Реализация, достаточная для ЛР № 5 (протокол не соответствует заданию). Добавлены контрольные вопросы.
12	24.04	Современные вопросы ИСиТ
13	01.05	★ Праздник весны и труда		5. Диагностика сетевых протоколов Перед началом выполнения прочтите, пожалуйста, указания в конце задания.
14	08.05	Дополнительное время для защит; перенесенная с 1-го мая ЛР.
15	15.05			6. Анализ сетевого трафика Проект-заготовка Образец решения Обновлено 22.05: добавлена возможность разбора записей трафика в формате `*.pcap`. Перед сборкой и запуском проектов прочтите, пожалуйста, указания к выполнению.
16	22.05

Дополнительные материалы

Литература

В конце глав авторского конспекта приведены ссылки (сводный список: ), и полужирным выделены основные источники, с которыми стоит ознакомиться.

Электронные ресурсы

Beej’s Guide to Network Programming (русский перевод) — руководство по программированию сетевых приложений. Включает справку по функциям API сокетов с комментариями и примерами.
Материалы для подготовки к CCNA — «младшей» ступени сертификации администраторов устройств Cisco. Содержит наглядные схемы и анимированные модели по некоторым темам курса.
Материалы по неблокирующему режиму работы сокетов
- Презентация по асинхронному сетевому взаимодействию в ОС Windows. Содержит намного больше, чем нужно для курса ИСиТ, см. слайды 49—60.
- Пример использования неблокирующего режима для передачи файлов (в *nix). Класс filesender_t — хорошая отправная точка для класса клиента в ЛР № 3. В коде есть опечатки.
- Урок работы с неблокирующими сокетами в Windows. Используются специфичные для этой ОС функции семейства WSA*, которые можно заменить аналогичными стандартными.
Материалы по лекции № 10 «Современные вопросы ИСиТ»
- Программно-конфигурируемые сети (software-defined networking, SDN):
  - статья «What the Hell is SDN?» — ёмкое объяснение технических основ SDN с полезными ссылками;
  - курс «Software Defined Networking», который будет проходить летом на Coursera; описание содержит ссылки на толковые статьи и лекции.
- Статья на русском «Протоколы транспортного уровня UDP, TCP и SCTP: достоинства и недостатки» (А. В. Лейкин).
- Слово приоритизация — новое, но написание с и более логично и шире употребимо.

Программное обеспечение

Всё перечисленное ПО является бесплатным и кроссплатформенным.

Wireshark — развитой анализатор сетевого трафика (нужен для ЛР № 5).
Packet Sender — графическая программа для отправки произвольных пакетов (полезна для ЛР №№ 1—4).

Среда разработки

Установка и настройка GCC и Code::Blocks в Windows

Инструкция по развертыванию такой же среды разработки, как в лаборатории.
Внимание: установка предполагается на «чистую» систему, то есть, если ранее GCC или Code::Blocks был установлен, их нужно сначала удалить.

Скачать и установить компилятор MinGW-w64. При установке выбрать путь C:\MinGW-w64. В случае ошибки Cannot download repository.txt [0] попытаться установить позже. Можно также скопировать установленный MinGW-w64 (каталог C:\MinGW-w64) вместо установки.
Скачать и установить среду Code::Blocks, вариант codeblocks-13.12-setup.exe. Устанавливать в варианте Full, в конце на вопрос Do you want to run Code::Blocks now? ответить No.
Скачать архив ( ) и поместить каталог CodeBlocks из архива в %APPDATA% (нажимите Win+R, введите %APPDATA% и нажмите Enter — откроется нужный каталог).

Параметры сборки (актуально для Windows)

В диалоге Project / Build options/study/courses. на вкладке Linker settings (иллюстрация):

Требуется добавить ws2_32 (без .dll) в список Link libraries для компоновки с библиотекой ws2_32.dll.
Удобно в поле Other linker options вписать -static (с дефисом в начале), чтобы программы запускались извне Code::Blocks без библиотек MinGW-w64.

Сборка примеров для *nix в Windows

Предупреждение. Это не нужно для лабораторных работ.

Большая часть примеров сетевых программ предназначена для ОС семейства *nix, совместимых со стандартом POSIX. Однако, компилировать и запускать их в Windows возможно. Cygwin предоставляет слой совместимости, позволяющий собирать и запускать программы для *nix в Windows, а также возможность устанавливать приложения GNU, включая специальный компилятор, командную оболочку и другие.

Установить Cygwin:
- выбрав любое доступное «зеркало» (например, ftp://mirrors-ru.go-parts.com),
- в каталог C:\cygwin,
- с дополнительными пакетами группы Devel: gcc-core, gcc-c++, gdb и w32api-headers (поиск слева вверху).
Настроить компилятор Cygwin GCC в Code::Blocks, как показано на иллюстрации. (Альтернативные руководства: Code::Blocks wiki, презентация Ken Gamradt.)
При создании нового проекта указать компилятором Cygwin GCC.
Запуск программ извне Code::Blocks требует cygwin1.dll из C:\cygwin\bin.

Помните! В лаборатории Cygwin нет, и вероятно, не будет. Заимствование из примеров кода будет жестко преследоваться.

Преподаватели

Участник	Роль	Связь
Дербенёв Николай Викторович	ответственный за курс	лично на кафедре по четвергам
Козлюк Дмитрий Александрович	лектор, лаборант	электронная почта, «ВКонтакте», Dmitry.Kozliuk
Никитин Вадим Владимирович	лектор, лаборант	«ВКонтакте»

Благодарности

Иван «Кот» Милохин выполнил корректуру конспекта.
Студенты А-01-10 и А-02-10 с А. А. Бородкиным любезно опробовали часть ЛР, выявив недорабоки.
Руслан Юров из А-01-11 нашел перевод руководства Beej.

Авторы курса: Козлюк Д. А., Кузнецов В. В., Никитин В. В., кафедра Управления и информатики НИУ «МЭИ», 2014—2015 г. г.

Ответственный за страницу: Козлюк Д. А.