Δίκτυα Υπολογιστών

Το μάθημα εισάγει τους φοιτητές στις βασικές αρχές και τεχνολογίες των δικτύων υπολογιστών. Παρουσιάζονται τα πρότυπα αρχιτεκτονικών πρωτοκόλλων OSI και TCP/IP, οι λειτουργίες κάθε επιπέδου, καθώς και τα βασικά πρωτόκολλα (IP, TCP, UDP). Αναλύονται οι αρχές μετάδοσης πληροφορίας, οι τεχνικές πολυπλεξίας και οι διαφορές μεταξύ μεταγωγής κυκλώματος και πακέτων. Εξετάζονται οι λειτουργίες του επιπέδου συνδέσμου (πλαισίωση, έλεγχος σφαλμάτων) και οι μηχανισμοί ελέγχου πρόσβασης στο μέσο (Aloha, CSMA). Παρουσιάζονται οι τεχνολογίες τοπικών δικτύων (Ethernet, Token Ring, Token Bus, FDDI), οι βασικοί αλγόριθμοι δρομολόγησης (Dijkstra, Bellman-Ford), καθώς και οι έννοιες αξιοπιστίας, ελέγχου ροής και συμφόρησης. Τέλος, γίνεται εισαγωγή στη θεωρία ουρών (M/M/1, M/M/k) και στο Νόμο του Little για την αξιολόγηση της απόδοσης των δικτύων.

Το μάθημα στοχεύει να προσφέρει στους φοιτητές ολοκληρωμένη κατανόηση της λειτουργίας των δικτύων υπολογιστών και των πρωτοκόλλων τους, από το φυσικό έως το επίπεδο μεταφοράς. Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος, ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

• Γνωρίζει τις βασικές λειτουργίες κάθε επιπέδου της αρχιτεκτονικής των πρωτοκόλλων.

• Αναλύει και να συγκρίνει διαφορετικές τεχνολογίες ενσύρματων και ασύρματων δικτύων.

• Εφαρμόζει τη θεωρία ουρών για τον υπολογισμό καθυστερήσεων και την αξιολόγηση της απόδοσης πρωτοκόλλων.

• Υπολογίζει πιθανότητες επιτυχούς μετάδοσης σε πρωτόκολλα τυχαίας πρόσβασης.

• Διαχειρίζεται IP διευθύνσεις και να σχεδιάζει υποδίκτυα.

• Εφαρμόζει αλγόριθμους δρομολόγησης για τον υπολογισμό βέλτιστων διαδρομών.

• Αναλύει πρωτόκολλα μέσω της μελέτης πακέτων και επικεφαλίδων.

• Εκτιμά τη συμβολή των δικτύων υπολογιστών στις σύγχρονες τεχνολογίες και εφαρμογές.

1. Εισαγωγή στα Δίκτυα Υπολογιστών

• Ιστορική εξέλιξη των δικτυακών τεχνολογιών και του Διαδικτύου

• Εισαγωγή στα δίκτυα επικοινωνίας και τις υπηρεσίες που παρέχουν

• Τύποι και τοπολογίες δικτύων

2. Αρχιτεκτονικές Δικτύων

• Αρχές σχεδίασης

• Αρχιτεκτονική κατά επίπεδα και διαστρωμάτωση

• Πρωτόκολλα και πρότυπα

• Μοντέλα αναφοράς OSI και TCP/IP

3. Αρχές Μετάδοσης Πληροφορίας

• Είδη πολυπλεξίας

• Μεταγωγή κυκλώματος και πακέτων

• Μοντέλα θεωρίας αναμονής

4. Επίπεδο Συνδέσμου Μετάδοσης Δεδομένων (Μέρος Α)

• Πλαισίωση

• Έλεγχος σφαλμάτων

• Έλεγχος ροής

• Εισαγωγή στα Μ/Μ/1 συστήματα

5. Επίπεδο Συνδέσμου Μετάδοσης Δεδομένων (Μέρος Β)

• Πρωτόκολλα συνδέσμου

• Πρωτόκολλα κυλιόμενου παραθύρου

• Ο νόμος του Little

6. Έλεγχος Πολλαπλής Πρόσβασης

• Πρωτόκολλα πολλαπλής πρόσβασης με/χωρίς ανταγωνισμό

• Τυχαία προσπέλαση: Aloha, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA

• Δίκτυα συστημάτων αναμονής

• Προσομοίωση συστήματος αναμονής

7. Τεχνολογίες Τοπικών Δικτύων

• Ethernet, Token Ring, Token Bus, FDDI

• Διασύνδεση τοπικών δικτύων: γέφυρες, μεταγωγείς

8. Επίπεδο Δικτύου (Μέρος Α)

• Πλαισίωση και διευθυνσιοδότηση

• IP, NAT, ICMP, ARP, DNS

• Πρωτόκολλο IP: IPv4 και IPv6

9. Επίπεδο Δικτύου (Μέρος Β)

• Αλγόριθμοι δρομολόγησης: Dijkstra, Bellman-Ford

• Ιεραρχική δρομολόγηση

• Πρωτόκολλα δρομολόγησης: RIP, OSPF, BGP

10. Σχεδίαση Δικτύων και Υποδικτύωση

• Χρήση μάσκας για δημιουργία υποδικτύων

• Υποδικτύωση με/χωρίς κλάσεις

11. Επίπεδο Μεταφοράς (Μέρος Α)

• Μεταφορά με και χωρίς σύνδεση

• Αξιοπιστία και μετάδοση από διεργασία-σε-διεργασία

• Αριθμοί θυρών, πολύπλεξη/αποπολύπλεξη

• Πρωτόκολλα UDP και TCP

12. Επίπεδο Μεταφοράς (Μέρος Β)

• Εγκαθίδρυση και τερματισμός σύνδεσης στο TCP

• Μετάδοση τμημάτων, αρίθμηση, επικεφαλίδα

• Έλεγχος σφάλματος και συμφόρησης

13. Επίπεδο Εφαρμογής

• • Πρωτόκολλα εφαρμογής: DNS, FTP, SMTP, WWW, HTTP

• Tanenbaum, A. S., Feamster, N., & Wetherall, D. (2021). Δίκτυα Υπολογιστών (6η Αμερικανική Έκδοση). Εκδόσεις Κλειδάριθμος. ISBN: 9789606451836.

• Kurose, J. F., & Ross, K. W. (2021). Δικτύωση Υπολογιστών (8η Έκδοση). Εκδόσεις Χ. Γκιούρδας & ΣΙΑ ΕΕ. ISBN: 9789605127459.

• Forouzan, B. A., & Mosharraf, F. (2023). Δίκτυα Υπολογιστών – Μια Προσέγγιση από Πάνω προς τα Κάτω (1η Αναθεωρημένη Έκδοση). Broken Hill Publishers Ltd. ISBN: 9789925351558.

• Forouzan, B. A. (2022). Επικοινωνίες και Δικτύωση Δεδομένων με Ακολουθία Πρωτοκόλλου TCP/IP (1η Έκδοση). Broken Hill Publishers Ltd. ISBN: 9789925350117.

• Peterson, L. L., & Davie, B. S. (2009). Δίκτυα Υπολογιστών: Μια Προσέγγιση από τη Σκοπιά των Συστημάτων (4η Έκδοση). Εκδόσεις Κλειδάριθμος.

Τρόπος Παράδοσης: Πρόσωπο με πρόσωπο στην τάξη και στο εργαστήριο

Οργάνωση Διδασκαλίας: 

- Διαφάνειες για τη διδασκαλία του θεωρητικού μέρους, οι οποίες είναι διαθέσιμες μέσω της πλατφόρμας e-class.
- Εργαστηριακοί οδηγοί, οι οποίοι είναι διαθέσιμοι μέσω της πλατφόρμας e-class.
- Ερωτήσεις και Ασκήσεις αυτοαξιολόγησης μέσω της πλατφόρμας e-class.
- Υποστήριξη μαθησιακής διαδικασίας μέσω της πλατφόρμας e-class

Γραπτή τελική εξέταση που περιλαμβάνει:
- Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης
- Επίλυση Προβλημάτων
- Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής

Ενδιάμεση εξέταση που περιλαμβάνει:
- Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης
- Επίλυση Προβλημάτων
- Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής

Γραπτή ατομική εργασία που περιλαμβάνει:
- Κωδικοποίηση - προσομοίωση
- Εξαγωγή συμπερασμάτων