Xarxes de Computadors

Crèdits
6
Tipus
Obligatòria
Requisits
Departament
AC
Web
http://studies.ac.upc.edu/FIB/grau/XC
L'assignatura de Xarxes de Computadors està dissenyada com a primer curs en aquesta àrea. El seu contingut està centrat fonamentalment en Internet. Durant el curs s'aprèn la complexitat que hi ha al darrera d'aquesta xarxa d'abast mundial, que permet l'intercanvi d'informació de forma fiable i eficient. Per això s'explica com està organitzat Internet, quins són els protocols més importants i per a què serveixen. L'assignatura intenta fer una explicació "científica", avaluant amb problemes senzills els protocols que s'expliquen. Una part important de l'assignatura són les sessions de laboratori. En aquestes es realitzen pràctiques acuradament dissenyades per a que s'experimenti "amb les seves pròpies mans" els conceptes que s'expliquen en les classes teòriques.

Professorat

Responsable

Altres

Hores setmanals

Teoria
2
Problemes
1
Laboratori
1
Aprenentatge dirigit
0
Aprenentatge autònom
6

Competències

Competències Tècniques

Competències tècniques comunes

  • CT2 - Utilitzar d'una manera apropiada teories, procediments i eines en el desenvolupament professional de l'enginyeria informàtica en tots els seus àmbits (especificació, disseny, implementació, desplegament -implantació- i avaluació de productes) de manera que es demostri la comprensió dels compromisos adoptats a les decisions de disseny.
    • CT2.3 - Dissenyar, desenvolupar, seleccionar i avaluar aplicacions, sistemes i serveis informàtics i, al mateix temps, assegurar-ne la fiabilitat, la seguretat i la qualitat en funció de principis ètics i de la legislació i la normativa vigents.
    • CT2.4 - Demostrar coneixement i capacitat per a aplicar les eines necessàries a l'emmagatzematge, el processament i l'accés als sistemes d'informació, fins i tot els que es basen en la web.
  • CT3 - Demostrar coneixement i comprensió del context organitzatiu, econòmic i legal en el qual es desenvolupa la seva feina (coneixement adequat del concepte d'empresa, del marc institucional i jurídic de l'empresa, d'organització i gestió de les empreses).
    • CT3.6 - Demostrar coneixement de la dimensió ètica a l'empresa: la responsabilitat social i corporativa en general i, en particular, les responsabilitats civils i professionals de l'enginyer en informàtica.
  • CT6 - Demostrar coneixement i comprensió del funcionament intern d'un computador i del funcionament de les comunicacions entre ordinadors.
    • CT6.1 - Demostrar coneixement i tenir capacitat per a administrar i mantenir sistemes, serveis i aplicacions informàtiques.
    • CT6.2 - Demostrar coneixement, comprensió i capacitat d'avaluar l'estructura i l'arquitectura dels computadors, i els components bàsics que els componen.
    • CT6.4 - Demostrar coneixement i capacitat d'aplicació de les característiques, de les funcionalitats i de l'estructura dels Sistemes Distribuïts i de les Xarxes de Computadors i d'Internet que en garanteixi l'ús i l'administració, així com el disseny i la implementació d'aplicacions basades en elles.
  • CT7 - Avaluar i seleccionar plataformes de producció hardware i software per a l'execució d'aplicacions i de serveis informàtics.
    • CT7.1 - Demostrar coneixement de les mètriques de qualitat i saber-les utilitzar.
    • CT7.2 - Avaluar sistemes hardware/software en funció d'un criteri de qualitat determinat.
    • CT7.3 - Determinar els factors que incideixen negativament en la seguretat i la fiabilitat d'un sistema hardware/software, i minimitzar-ne els efectes.
  • CT8 - Planificar, concebre, desplegar i dirigir projectes, serveis i sistemes informàtics en tots els àmbits, liderar-ne la posada en marxa, la millora contínua i valorar-ne l'impacte econòmic i social.
    • CT8.1 - Identificar tecnologies actuals i emergents i avaluar si són aplicables, i en quina mesura, per a satisfer les necessitats dels usuaris.
    • CT8.4 - Elaborar el plec de condicions tècniques d'una instal·lació informàtica que compleixi els estàndards i la normativa vigent.

    • Competències Transversals

    Aprenentatge autònom

  • G7 [Avaluable] - Detectar carències en el coneixement propi i superar-les mitjançant la reflexió crítica i l'elecció de la millor actuació per ampliar aquest coneixement. Capacitat per a l'aprenentatge de nous mètodes i tecnologies, i versatilitat per a adaptar-se a noves situacions.
    • G7.2 - Aprenentatge guiat: dur a terme les tasques assignades a partir de les orientacions bàsiques que doni el professorat; decidir el temps necessari per a cada tasca, incloent aportacions personals i ampliant les fonts d'informació indicades. Ús apropiat de guies d'estudi. Capacitat de prendre decisions basades en criteris objectius (dades experimentals, científiques o de simulació disponibles). Capacitat d'avaluar las pròpies fortaleses i debilitats, i actuar en conseqüència.

    • Objectius

    1. Ser capaç d'indentificar les funcions principals associades als protocols de nivell físic, enllaç, xarxa, transport i aplicació d'una xarxa de computadors. Ser capaç d'identificar a quin nivell pertany un protocol.
      Competències relacionades: CT6.1, CT6.4, G7.2,
    2. Ser capaç d'identificar les aplicacions que fan servir el paradigma client-servidor i distingir entre ports efímers i well-known.

      Competències relacionades: CT6.2, CT2.4,
    3. Ser capaç de predir el funcionament dels protocols, i interpretar el contingut dels missatges que fan servir les aplicacions web, ftp, email i dns.
      Competències relacionades: CT2.4, CT2.3,
    4. Ser capaç d'intrerpretar la representació electrònica de documents (html i xml).
      Competències relacionades: CT6.4, G7.2, CT2.4,
    5. Ser capaç d'interpretar els camps de la capçalera IP, fragmentació de datagrames IP, missatges que generen els protocols ARP, ICMP.
      Competències relacionades: CT6.1, CT6.2,
    6. Ser capaç de interpretar el contingut d'una taula d'encaminament i deduir-ne el contingut. Ser capaç de predir el comportament i els missatges que genera el protocol d'encaminament RIP. Ser capaç de dissenyar l'assignació d'adreces d'una xarxa IP, distinció entre adreces públiques i privades i l'ús de NAT.

      Competències relacionades: CT6.1, CT6.2,
    7. Ser capaç de de dissenyar la configuració bàsica d'un firewall (NAT, llistes d'accés i túnels).

      Competències relacionades: CT6.1, CT7.3, CT8.4, CT3.6, CT2.3,
    8. Ser capaç de diferenciar el servei i funcions dels protocols TCP i UDP, així com d'interpretar el contingut de les capçaleres del datagrames UDP i segments TCP.

      Competències relacionades: CT6.1, CT6.4, CT7.1, CT6.2,
    9. Ser capaç de fer diagrames de temps que modelin el comportament d'un protocol ARQ, i en particular TCP.

      Competències relacionades: CT7.1, CT7.2, CT6.2,
    10. Ser capaç de predir el comportament del control de flux i congestió de TCP. En concret, el funcionament de la finestra advertida, i els mecanismes de retransmissió de segments, finestra de congestió i algorismes de slow-start i congestion-avoidance.

      Competències relacionades: CT7.1, CT7.2, CT6.2,
    11. Ser capaç d'estimar la velocitat efectiva d'una connexió TCP en diferents condicions (retards, velocitats de transmissió dels enllaços, pèrdues de segments, etc).

      Competències relacionades: CT7.1, CT7.2, CT7.3,
    12. Ser capaç de fer diagrames de temps representatius del protocols MAC de les xarxes d'àrea local estudiades.

      Competències relacionades: CT7.1, CT7.2,
    13. Ser capaç de deduir els mecanismes de control de flux actius en una xarxa d'àrea local, com es reparteix el tràfic de les estacions segons la topologia i els dispositius (hubs, commutadors i routers). Saber distingir entre dominis de col·lisió, i broadcast. Ser capaç de configurar VLANs/trunks, i determinar la topologia de la xarxa en funció de les VLANs configurades.

      Competències relacionades: CT8.1, CT7.1, CT7.2, CT7.3,
    14. Ser capaç de determinar els colls d'ampolla d'una xarxa d'àrea local, i calcular la velocitat efectiva segons diferents condicions de tràfic.

      Competències relacionades: CT8.1, CT7.1, CT7.2, CT7.3,

    Continguts

    1. Introducció
      Introducció a Internet, xarxa de paquets organismes d'estandardització i el model de referència OSI de ISO.
    2. Xarxes IP
      Conèixer el format d'un datagrama IP. Tenir destresa amb el coneixement de l'adreçament IP, numeració, adreces púbiques i privades, subnetting. Conèixer els altres protocols de suport a IP (ICMP, ARP, DHCP). Saber com s'encamina un datagrama, què és la taula d'encaminament i conceptes dels algorismes d'encaminament IGP i EGP. Nocions bàsiques de NAT i seguretat en xarxes IP: Concepte de firewall i xarxes privades virtuals.
    3. El protocol TCP
      Conèixer el nivell de transport i les seves funcions més importants: Nocions sobre els protocols per a la recuperació automàtica d'errors (ARQ). Nivell de transport en xarxes TCP/IP: Els protocols UDP i TCP, en particular, els mecanismes de control de flux i control de congestió de TCP. Interfície de les aplicacions amb el nivell de transport (sockets).
    4. Xarxes d'àrea local
      Conèixer el diferents medis de transmissió i cablatge estructurat. Conèixer els principis dels protocols d'accés a un medi compartit en una xarxa d'àrea local. Protocol Ethernet, commutadors, VLANs i trunking. Nocions sobre les xarxes sense fils i el protocol 802.11 (WiFi).
    5. Aplicacions en xarxa
      Conèixer el paradigma client-servidor que fan servir les aplicacions en les xarxes TCP/IP, així com les aplicacions més importants (web, email, dns) i els protocols que fan servir (http, smtp).
      Conèixer alguns formats de la representació de documents de les aplicacions
      (html, xml).

    Activitats

    Activitat Acte avaluatiu


    Desenvolupament del tema "Introducció"



    Teoria
    2h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    4h

    Desenvolupament del tema "Aplicacions en xarxa"



    Teoria
    4.5h
    Problemes
    2h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    10h

    Laboratori d'aplicacions en xarxa

    Comprensió dels protocols HTTP, SMTP, POP3 i DNS. Ús de les eines de sistema per a monitoritzar-ne l'activitat i estudiar-ne el format i característiques.
    • Laboratori: sessió presencial de laboratori. s'hauria de fer en la setmana 4.
    • Aprenentatge autònom: Preparar la pràctica
    Objectius: 3
    Continguts:
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    1.7h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Desenvolupament del tema "Xarxes IP"



    Teoria
    9h
    Problemes
    4.5h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    18h

    Laboratori de comandes bàsiques per a la configuració del nivell IP amb UNIX

    Configuració d'interfícies, afegir entrades a la taula d'encaminament, fitxer /etc/hots, comandes bàsiques: ping, traceroute, tcpdump. Laboratori presencial.
    • Laboratori: sessió presencial de laboratori. S'hauria de fer en la setmana 6.
    • Aprenentatge autònom: Preparar la pràctica
    Objectius: 5
    Continguts:
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    1.7h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Laboratori de Routers CISCO: IOS

    Estructura d'un router, modes de configuració d'IOS, configuració d'interfícies, afegir entrades a la taula d'encaminament, comandes show, running-config.
    • Laboratori: Sessió presencial de laboratori. S'hauria de fer en la setmana 7.
    • Aprenentatge autònom: Preparar la pràctica
    Objectius: 5 6
    Continguts:
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    1.7h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Laboratori d'encaminamient dinámic: RIPv1 y RIPv2

    Configurar RIP en un router CISCO. Capturar missatges d'update i veure com es construeix la taula d'encaminament.
    • Laboratori: Sessió presencial de laboratori. S'hauria de fer en la setmana 8.
    • Aprenentatge autònom: Preparar la pràctica
    Objectius: 6
    Continguts:
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    1.7h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Laboratori d'ACLs (Access Lists) i NAT amb IOS

    Configuració d'ACLs estàndard i esteses en IOS. Configuració de NAT.
    • Laboratori: sessió presencial de laboratori. S'hauria de fer en la setmana 9.
    • Aprenentatge autònom: Preparar la pràctica
    Objectius: 7
    Continguts:
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    1.7h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Desenvolupament del tema "El protocol TCP"



    Teoria
    6h
    Problemes
    4.5h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    12h

    Laboratori de TCP i tcpdump


    • Laboratori: Sessió presencial de laboratori. S'hauria de fer en la setmana 11.
    • Aprenentatge autònom: Preparar la pràctica
    Objectius: 8 9 10 11
    Continguts:
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    1.7h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Desenvolupament del tema "Xarxes d'àrea local"



    Teoria
    4h
    Problemes
    4h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    10h

    Laboratori de switches

    Configuració de VLANs i enllaços trunk entre switches i routers CISCO.
    • Laboratori: Sessió presencial de laboratori. S'hauria de fer en la setmana 12.
    • Aprenentatge autònom: Preparar la pràctica

    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    1.7h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    2h

    Minicontrol del Laboratori d'aplicacions en xarxa

    Control de 15 minuts realitzat al final de la sessió de laboratori.
    Objectius: 1 2 3
    Setmana: 4
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Minicontrol del Laboratori de comandes bàsiques per a la configuració del nivell IP amb UNIX

    Control de 15 minuts realitzat al final de la sessió de laboratori.
    Objectius: 1 2 3 5 6
    Setmana: 6
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Minicontrol del Laboratori de Routers CISCO: IOS

    Control de 15 minuts realitzat al final de la sessió de laboratori.
    Objectius: 1 2 3 4 5 6
    Setmana: 7
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    C: Control 1

    Avaluació dels temes: Introducció i Xarxes IP
    Objectius: 1 2 5 6 7
    Setmana: 9 (Fora d'horari lectiu)
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Minicontrol del Laboratori d'encaminamient dinámic: RIPv1 y RIPv2

    Control de 15 minuts realitzat al final de la sessió de laboratori.
    Objectius: 1 2 3 4 5 6
    Setmana: 8
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Minicontrol del Laboratori d'ACLs (Access Lists) i NAT amb IOS

    Control de 15 minuts realitzat al final de la sessió de laboratori.
    Objectius: 1 2 3 4 5 6 7
    Setmana: 9
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Minicontrol del Laboratori de tcp i tcpdump

    Control de 15 minuts realitzat al final de la sessió de laboratori.
    Objectius: 1 2 3 4 5 8 9 10 11
    Setmana: 11
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Minicontrol del Laboratori de switches

    Control de 15 minuts realitzat al final de la sessió de laboratori.
    Objectius: 1 2 3 4 5 10 11 12 13 14
    Setmana: 12
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    EL: Examen final de laboratori

    L'examen final de laboratori es farà la última setmana de classes presencials com AD (és a dir, a part de les sessions presencials de laboratori).
    Objectius: 1 2 3 4 5 6 7 8 11 13
    Setmana: 13
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    EF: Examen Final de teoria


    Objectius: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
    Setmana: 15 (Fora d'horari lectiu)
    Teoria
    0h
    Problemes
    0h
    Laboratori
    0h
    Aprenentatge dirigit
    0h
    Aprenentatge autònom
    0h

    Metodologia docent

    L'assignatura està formada per classes teòriques i de laboratori. En les classes teòriques s'explicaran els conceptes i es faran problemes relacionats. L'alumne disposarà d'una col·lecció de problemes que es resoldran en classe.

    El laboratori serà una part important de l'assignatura. L'alumne disposarà d'un quadern de laboratori, que haurà d'adquirir a l'inici de curs, amb una breu explicació teòrica i un guió de cada pràctica. Les sessions de laboratori presencials estaran programades perquè es facin després d'haver vist el conceptes relacionats en les classes teòriques. L'alumne haurà de preparar la pràctica, repassant els conceptes teòrics relacionats abans de la sessió presencial. Al final de cada sessió presencial hi haurà un minicontrol d'avaluació.

    Mètode d'avaluació

    L'avaluació de l'assignatura tindrà dues components: laboratori, NL, (30%) i teoria, NT, (70%), és a dir: NF = 0.3 * NL + 0.7 NT

    La nota de laboratori, NL, es calcularà com: NL = 0.4 * CL + 0.6 * EL

    On CL és la mitjana dels minicontrols de laboratori, i EL és l'examen final de laboratori. Per poder fer els minicontrols en cada sessió presencial, cal entregar un informe previ en paper a l'inici de la sessió. Si no s'entrega no es pot fer el minicontrol, i la nota d'aquest serà 0.

    La nota de teoria, NT, tindrà 2 parts. Un control, C1, i un examen final EF. Aquests exàmens es faran durant les sessions d'exàmens parcials i finals previstos per la facultat.

    La nota de teoria es calcularà com: NT = 0.3 * max(C1, EF) + 0.7 * EF

    La nota de la competència transversal es calcula com la mitjana de les notes de l'examen final de laboratori de les pràctiques presencials i les pràctiques no presencials.

    Bibliografia

    Bàsic

    Complementari

    Web links

    Capacitats prèvies

    Anglès tècnic com per llegir documentació, manuals i estàndards.

    Coneixements bàsics sobre estructura de computadors: Elements principals d'un ordenador, dispositius d'entrada/sortida, bus, accés directe a memòria, interrupcions.

    Coneixements bàsics sobre sistemes operatius: UNIX a nivell d'usuari, organització d'un SO, drivers, processos, comunicació entre processos, estructures de dades.