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Lehrende: Dr. rer. nat. Sascha Hauke; Prof. Dr. rer. nat. Eberhard Max Mühlhäuser; Prof. Dr.-Ing. Thorsten Strufe
Veranstaltungsart:
Integrierte Veranstaltung
Orga-Einheit: FB20 Informatik
Anzeige im Stundenplan:
Einführung in NCS
Fach:
Anrechenbar für:
Semesterwochenstunden:
3
Unterrichtssprache:
Deutsch
Min. | Max. Teilnehmerzahl:
- | -
Lehrinhalte:
Übersichtswissen zu Net-Centric Computing (NCC), einem grundlegenden Aspekt der modernen Informatik; tiefes Verständnis und Kenntnis fundamentaler Konzepte im Teilbereich Rechnernetze; Kenntnis grundlegender Methoden zur Modellierung, Planung und Bewertung von Net-Centric Systems
Die Veranstaltung soll hierbei insbesondere die folgenden Kompetenzen vermitteln:
- Überblickswissen über relevante Gebiete und wesentliche Fragestellungen des Net-Centric Computing (NCC);
- Reproduzierbares und tiefes Verständnis elementarer Protokolle und Verfahren und deren Einsatz im Internet;
- Anwendbares Methodenwissen zu weit verbreiteten Bestandteilen der Modellierung und des "Engineering" von NCC-Systemen;
NCC wird dabei verstanden als "Internettechnologie im weitesten Sinne" und umfasst insbesondere die „klassischen“ Bereiche Rechnernetze, Verteilte Systeme, Multimedia und Mobilkommunikation / Mobiles Rechnen sowie die „modernen“ Bereiche Ubiquitous/Pervasive Computing, Peer-to-Peer-Computing und Ambient Intelligence. Die „kanonische“ Vorlesung konzentriert sich auf das Gebiet Rechnernetze, dessen Verständnis grundlegend ist für alle anderen aufgeführten Bereiche; letztere werden in vertiefenden Lehrveranstaltungen des Bereichs NCS thematisiert.
Stoffplan:
- Einführung und Übersicht
- Überblick: Rechnernetze
- Grundbegriffe: Dienst, Protokoll, Verbindung, Schichtenmodell
- Wichtigste Protokollmechansimen zu Media Access, Routing, Broad-/Multicast
- Modellierung von Rechnernetzen mittels Graphen
- Rechnernetze als Graphen, interessierende Fragestellungen
- Relevante Grundlagen der Graphentheorie
- Modellierung von Rechnernetzen, interessierende Maße
- Kürzeste-Wege-Algorithmen
- Schnitte und Flüsse
- Routing in Rechnernetzen
- Bedeutung und Teilaufgaben
- Routing-Verfahren für Festnetze
- Routing-Verfahren für Mobile Netze
- Routing-Verfahren für Overlay-Netze
- Internetworking
- Grundlagen und Herausforderungen sehr großer Netze
- Internetworking in IP
- IP-Details (Paketformat, Adressen, Subnetze)
- IP-Adressierungs-Details (VLSM, NAT, ARP)
- Multicast
- Gruppenkommunikation und grundlegende Ansätze
- Gruppenverwaltung und IGMP
- Multicast Routing im Internet inner- und außerhalb IP
- offene Fragestellungen
- Transportschicht
- Prozess-Adressierung und Multiplex
- Verbindungskontrolle
- Fehlerbehandlung
- Staukontrolle
- Flusskontrolle
- Die Internet-Protokolle TCP und UDP
- Hinweise zu weiteren Ansätzen
- Modellierung von Rechnernetzen mittels Warteschlangentheorie
- Einführung in Warteschlangentheorie und Leistungsbewertung von Rechnernetzen
- Stochastische Prozesse (Markov-, Geburts-Todes- und Poisson-Prozesse)
- Elementare Warteschlangenmodelle (M/M/1, M/M/m, M/M/1/n) und Anwendungen
- Anwendungsschicht (optional)
- Einführung und grundsätzliche Fragestellungen
- Client-Server-Modell
- Berkeley Socket-API
- Beispielhafte Anwendungsdienste (DNS, httpd, Multimedia-Streaming)
- Weiterführendes und Ausblick auf den Lehr-Bereich NCS (P2P, Ubiquitous Computing etc.)
Literatur:
Hauptliteratur:
- A. Tanenbaum, D. Wetherall: Computernetzwerke, 5te Aufl., Pearson Studium 2012 (4te Auflage ist OK)
(englisch: Computer Networks, 5th Ed., Prentics Hall 2010)
- J. Kurose, K. Ross: Computernetzwerke; Pearson Studium 2012 (Auflage 2004 ist OK)
(ebenfalls auch englisch bei Prentice Hall erhältlich)
Ausgewählte Kapitel aus folgenden Büchern:
- G. Coulouris, J. Dollimore, T. Kindberg: Distributed Systems – Concept and Design, Pearson Studium
- G. Krüger, D. Reschke: „Lehr- und Übungsbuch Telematik“
- L. Kleinrock: Queueing Systems, vol. 1 (Wiley)
- W.R. Stevens: Unix Network Programming, Volume 1: The Sockets Networking API (Addison Wesley)
Voraussetzungen:
Vorwissen: Grundlagen der Informatik I-III
Erwartete Teilnehmerzahl:
Offizielle Kursbeschreibung:
Online-Angebote:
http://www.tk.informatik.tu-darmstadt.de/de/teaching/
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