Curs 2015-16

Protocols i Aplicacions Distribuides

Titulació: Codi: Tipus:
Grau en Enginyeria Informàtica 21415 Obligatòria 2n curs
Grau en Enginyeria Telemàtica - -
Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals 22671 Optativa

 

Crèdits ECTS: 4 Dedicació: 100 hores Trimestre: 3r

 

Departament: Dept. de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions
Coordinador: Dolors Sala
Professorat:

Dolors Sala, Srinivas Nidhra 

Idioma:

Català i material en castellà i anglès

Horari:
Campus: Campus de la Comunicació - Poblenou

 

Presentació de l'assignatura

L’assignatura de protocols i aplicacions distribuïdes (PAD) s’emmarca dins la línia docent de Xarxes després d’haver cursat l’assignatura de “Xarxes i Serveis”  (XS) de primer curs. Per tant, a PAD s’assumeix que els conceptes bàsics de l’assignatura de Xarxes i Serveis (XS) s’han assolit. Tot i així es fa un repàs dels conceptes més importants per poder-los aplicar amb fluïdesa i establir la base conceptual de l’assignatura.

L’assignatura PAD estén els coneixements de les capes superiors de la torre OSI enfocant-se en les aplicacions distribuïdes i en les infraestructures de xarxa que aquestes aplicacions necessiten per operar, és a dir, es centra majoritàriament a la capa d’aplicació del Model OSI. Més concretament s’enfoca en les aplicacions client-servidor des del punt de vista de les competències d’ús, configuració i manteniment d’aquest tipus d’aplicacions. També introdueix els primers conceptes de seguretat en xarxes en el currículum de grau d’informàtica.

L’ús de les aplicacions d’internet s’ha convertit en part del dia a dia tan professional com personal en la nostra societat. Així doncs, nosaltres som usuaris quotidians de les aplicacions que s’estudien en l’assignatura. No obstant això, cal diferenciar el coneixement general que representa la visió d’usuari i el coneixement tècnic que ha de tenir un professional en el tema. Així doncs, l’assignatura ha de servir per adquirir la nomenclatura i coneixement especialitzat d’aquestes eines.

L’assignatura posa especial èmfasis en la part pràctica i s’emmarca en un context de visió del sistema posant l’estudiant en el paper d’administrador de sistemes d’internet en una empresa.

PAD té com a continuació l’assignatura “Desenvolupament d’aplicacions distribuïdes” (DAD) que treballa les aplicacions distribuïdes però en aquest cas les aplicacions de tipus peer-to-peer i vistes des del punt de vista de desenvolupament per treballar les competències de programació. Els temes de seguretat s’amplien en l’assignatura optativa “Estratègies de Seguretat en Xarxes i Serveis” (ESXS) la qual està dedicada exclusivament a seguretat en la xarxa sobre tots els nivells del model OSI. En paral·lel a l’assignatura de PAD, hi ha l’assignatura d’Arquitectura de Xarxes (AX) que estudia les capes inferiors del Model OSI.

 

Prerequisits

No en té.

 

Competències

 

Competències Específiques

C1

Entendre l’infraestructura de xarxes que necessiten les aplicacions distribuïdes per funcionar

C2

Entendre els conceptes basics de seguretat en les comunicacions

C3

Entendre la funcionalitat del sockets i saber-la fer servir per posar en pràctica comunicacions en la xarxa

C4

Entendre la necessitat i funcionalitat del DHCP i saber-ho posar a la pràctica instal·lant i configurant un servidor DHCP

C5

Entendre la necessitat de dominis de noms a la xarxa i saber definir els sub-dominis necessaris en funció de les necessitats d’un entorn concret i saber-ho posar a la pràctica instal·lant i configurant un servidor DNS

C6

Entendre, saber instal·lar, saber configurar i saber definir polítiques d’ús d’algunes aplicacions distribuïdes basades en el model client-servidor (correu electrònic, http, ftp)

C7

Entendre conceptes bàsics de qualitat de servei

C8

Entendre el paper i saber executar les responsabilitats de l’informàtic de les aplicacions i serveis d’Internet d’una empresa.

C9

Capacitat d’entendre manuals d’usuari, instal·lació i/o configuració de software

 

Competències Transversals

Instrumentals

C11

Capacitat de raonament i abstracció

Interpersonal

C13

Capacitat de treballar en equip

Sistemàtica

C14

Iniciativa

 

Avaluació

L’assignatura dona el mateix pes a la teoria que la part pràctica amb un 50% de la nota final a cada part. A més hi ha activitats addicionals que si es realitzen pugen nota si la nota final ja és aprovada (>= 5).

Avaluació

 

Teoria (1)

50%

Examen 1er bloc (1)

50%

Examen 2n bloc (1)

50%

Pràctiques

50%

Examen de pràctiques (una pregunta per pràctica) (1)

50%

Informes (inclou project en cada un) 1-5 (1) (2)

40% (5x8%)

Lab performance (individual) (1)

10%

Total

100%

Notes addicionals (si nota final és >= 5): (3)

Entrega electrònica resums de teoria (3)

Entregues presencials resums teoria (3)

Activitats opcionals (4)

 

 

10%

5%

20%

 

 

Cada pràctiques valora

 

Entrega pràctica (grup) (1)

50%

Examen (escrit) pràctiques (individual) (1)

50%

(1) Cal aprovar (més d’un 5) cada una de les parts o pràctica per separat per poder fer mitja.

(2) El projecte compte 15% de la nota de cada informe de pràctiques.

(3) Entregues no obligatòries. Cal participar almenys un 50% de les sessions/materials per tenir la part proporcional d’aquesta nota.

(4) Es proposaran/acceptaran activitats opcionals que poden afegir fins a un 20% addicional a la nota final (puja nota només si la nota final ja és aprovada) o de la nota de teoria o pràctiques en funció de la proposta.

 

Teoria s’avalua amb exàmens dividint el temari en dos blocs, i cal superar cada bloc per separat. El primer bloc s’avalua en l’examen parcial i el segon bloc s’avalua a l’examen del juny. Els blocs suspesos es poden recuperar al Juliol.

S’espera que tothom estudiï la teoria a mesura que es va donant per tal de sincronitzar els continguts i aprenentatge de teoria amb les pràctiques. Per això es demana elaborar els resums de teoria després de cada sessió i entregar-los electrònicament abans de la següent sessió. Aquests resums de teoria serveixen per començar la sessió amb un repàs del dia anterior. L’entrega electrònica dels resums es fa el dia abans de la següent sessió i es valora amb una nota addicional del 10% de la nota de teoria. I si a més es ve a classe i s’entrega copia en paper dels resums s’afegeix un 5% més a la nota de teoria, per tal d’incentivar la participació activa a l’aula. Cal però fer-ho regularment i per tant cal entregar almenys la mitat dels resums en cada cas (electrònics i/o paper) per tenir una part proporcional de la nota extra.

L’avaluació de pràctiques es fa amb un examen de pràctiques (individual) i l’entrega de pràctiques en grup, i hi ha una valoració individual de l’alumne al laboratori. L’examen de pràctiques avaluarà cada pràctica per separat. Així doncs cada pràctica tindrà una nota formada pel promig de la nota de grup de la pràctica i la nota individual de l’examen de la pràctica. Caldrà aprovar cada pràctica de manera independent per aprovar les pràctiques i per tant l’assignatura. La nota de “lab performance” avalua la participació activa i coneixement pràctic al laboratori a nivell individual durant les sesssion.

El treball de pràctiques (inclòs el projecte final) es realitzen en grup. Els resums de teoria i, lògicament, els exàmens (teoria i pràctiques) es realitzen individualment. S’espera que aquest treball individual sigui el resultat de l’esforç individual d’estudi sense passar-se informació entre companys. Així mateix, s’espera que tots els membres del grup de pràctiques participin en el treball d’equip o si no és el cas que només es posi el nom de les persones que hagin participat i s’informi al professor de pràctiques. No s’admetrà la còpia d’entregues individuals ni la declaració fraudulenta de participació en les entregues d’equip i s’actuarà de manera contundent en les dues parts (tan a la persona que còpia com la que es deixa copiar i sobre tots els membres d’equip en les entregues d’equip). En qualsevol d’aquests casos totes les persones involucrades perdran el dret de nota i s’obrirà un expedient.

Només els exàmens són proves recuperables al juliol. La resta de components d’avaluació és avaluació continua que no són recuperables, però que es podran fer excepcions de reentregues (a criteri del professor de pràctiques) en casos llindars per aprovar.

 

Continguts

L’assignatura es composa de 10 temes que es poden agrupar en 4 blocs de continguts tal i com es llisten a continuació. 

Conceptes bàsics de xarxes

  1. Conceptes bàsics de xarxes (repàs)
  2. Model client-servidor
  3. Interfície de sockets

 Infraestructura de xarxes per les aplicacions distribuïdes

  1. DHCP
  2. DNS

 Exemples d’aplicacions client-servidor

  1. Web: HTTP, HTTPS
  2. Email: SMTP, s/MIME, PGP
  3. FTP

Conceptes més avançats de protocols

  1. Conceptes bàsics de seguretat
  2. Conceptes de protocols multimèdia: RSVP, RTP

 

El primer bloc de conceptes bàsics de xarxes inclou un capítol de repàs de definicions bàsiques de xarxes, per després entrar en el capítol de definició del model client-servidor d’aplicacions d’internet i un capítol més pràctic de definició de la interfície de sockets que defineix les eines per fer efectiva la comunicació entre dos dispositius connectats físicament amb un cable i per tant el primer pas per construir una xarxa de comunicació. El segon bloc de continguts introdueix el concepte de seguretat en xarxa i definicions bàsiques que estableixen els elements bàsics d’un sistema complert de seguretat. El tercer bloc defineix la infraestructura d’internet que cal establir per les aplicacions distribuïdes. Aquesta infraestructura inclou un parell d’aplicacions imprescindibles perquè les altres puguin funcionar, és a dir, fan de suport a les altres aplicacions d’usuari. Una aplicació és el DHCP, protocol de configuració de hosts, que s’encarrega de trobar l’adreça d’un servidor per poder-s’hi comunicar. L’altre aplicació és el directori de noms (DNS) que tradueix els noms (de dispositius i fitxers) a adreces (numèriques) IP. Aquestes dues aplicacions formen una plataforma de suport per totes les altres aplicacions d’internet. El quart bloc de continguts estudia un conjunt d’aplicacions distribuïdes del model client-servidor que inclou: la web, l’email i el ftp. Aquestes aplicacions s’han escollit per ser les més bàsiques i utilitzades però són un exemple de les moltes que existeixen i que sorgiran en un futur. S’invita als alumnes a estudiar altres aplicacions com a projecte. Finalment, el cinquè bloc incorpora elements més avançats de protocols per millorar el suport de les aplicacions multimèdia les quals tenen necessitats més sofisticades de transport.

 Aquests continguts no es donen necessàriament en aquest ordre i s’introdueixen temes dels diferents blocs segons un ordre temàtic i d’activitats que permeten compaginar millor les sessions de teoria, seminaris i pràctiques.

Amb aquests continguts s’assoleixen els següents coneixements:

 

Conceptes

Model OSI

Protocol

Encapsulació de dades

Sub-xarxa

Arquitectures client-servidor i peer-to-peer

Sockets

DNS

Amenaces, atacs

Confiança en seguretat

Serveis de seguretat

Certificats i signatures digitals

 

Web

Email

Transferència de fitxers

 

Procediments

Encaminament de paquets via establiment de camins o via datagrames

Criptografia de clau pública i privada

Xifratge i funcions hash

Autenticació

DHCP

HTTP(s)

Instal·lar i posar en marxa un servidor d’una aplicació

Instal·lar i posar en marxa un client d’una aplicació

Saber configurar una aplicació per un escenari d’ús concret

 

Actituds

Decisió a l’hora d’instal·lar i configurar clients i servidors

Veure el conjunt de paràmetres d’una configuració com una estratègia pensada

 

Metodologia

L’assignatura té una orientació pràctica al emmarcar una gran part del treball independent de l’assignatura en les pràctiques. Les pràctiques i en especial l’última secció de cada informe enfocada a un projecte posa els estudiants en el paper d’administrador del serveis d’internet d’una empresa. Es vol assegurar que tothom adquireixi les competències pràctiques encara que es treballi en grup.

Els continguts d’aquesta assignatura poden ser aplicats de manera diària per molts de nosaltres i varis dels alumnes poden tenir una fluïdesa important en aplicacions concretes que poden servir igualment d’exemple per consolidar les competències objectiu de l’assignatura. És per això que l’assignatura té una part optativa amb l’intent d’aglutinar el coneixement pràctic dels diferents perfils dels estudiants a l’aula i canalitzar-lo cap a coneixement formal. Remarcar, per altra vegada, que l’objectiu de l’assignatura és elevar el nivell d’usuari en aquestes tecnologies a un nivell professional de grau en enginyeria d’informàtica.

Es vol que cada alumne es faci seva l’assignatura en funció del seu propi perfil i per tant cada un trobi el seu propi marc de com consolidar les competències a assolir. Així doncs s’anima als alumnes a participar en les activitats opcionals i a proposar noves activitats per fer que l’assignatura sigui més amena, estigui al dia i s’adapti i aprofiti les motivacions i coneixements previs dels alumnes en el camp objectiu de l’assignatura de les aplicacions (client-servidor) d’Internet que és tan quotidià per qualsevol professional avui en dia. Tots nosaltres som usuaris assidus del correu electrònic, web i ftp i som usuaris assidus d’altres aplicacions més noves i potser (transitòriament) no tan populars.  

L’assignatura contempla el cas de que vosaltres apropeu l’assignatura als vostres interessos i coneixements plantejant el vostre propi projecte o altres activitats d’estudi rellevants a l’assignatura.  Per tal de gestionar correctament aquestes iniciatives es posa una data límit per fer aquestes propostes a poc després del parcial (consultar aula global per data exacta).

L’assignatura es composa de tres tipus de sessions:

  1. Sessions teòriques (T): Aquestes són sessions majoritàriament magistrals on el professor explica continguts però s’involucra a l’alumne en la construcció dels continguts. Aquestes sessions segueixen els continguts d’un llibre o document de la bibliografia i es recomana que l’alumne llegeixi aquests continguts de la bibliografia després de la sessió. Els 10 primers minuts de la següent sessió es fa repàs i resolució de dubtes de la sessió anterior. Aquest repàs es fa en base a la participació dels alumnes amb els seus resums elaborats prèviament. El nivell de comprensió és molt més elevat quan les pròpies preguntes venen formulades per un mateix en el procés d’estudi. Així doncs els resums són en forma de preguntes i respostes del contingut. Els dubtes per tant seran les preguntes que no s’ha pogut formular una resposta adequada. Els resums converteixen el material de l’assignatura en una llista de preguntes (i respostes) exhaustiva (que inclou tot el temari) i tan llarga com sigui possible (que englobi no tan sols els coneixements directes sinó també la comprensió en diferents perspectives i relacions entre ells) i són material d’estudi per l’examen. Aquests resums s’entreguen electrònicament abans de la sessió però també es porten impresos a l’aula per comentar-los. L’entrega presencial en paper a l’aula es valora (puja nota final) ja que són la base de la participació i interacció dels alumnes en les sessions de teoria.  Aquestes sessions són de dues hores i es realitzen amb grup gran (tots els alumnes, és a dir, només hi ha un grup de teoria).
  2. Sessions de pràctiques (P): Aquestes sessions són totes sobre ordinador o al laboratori de xarxes per posar en funcionament, configurar i utilitzar conceptes de l’assignatura sobre equipament o software real. Les pràctiques són sessions de dues hores amb la meitat dels alumnes, així doncs hi ha dos grups de pràctiques: P11 i P12. Es treballen en grups de 3 alumnes a escollir entre ells. L’enunciat de la pràctica es dona en una setmana d’antelació i els alumnes es preparen els passos a realitzar abans d’arribar a l’aula. La pràctica es realitza durant la sessió de dues hores amb ordinador i es presenta l’informe de grup electrònicament una setmana més tard (publicada a l’aula global). Els anunciats de les pràctiques estan força guiades on es donen pautes sobre els passos a realitzar i es demana els resultats obtinguts pas a pas. Però també s’espera una interpretació i enteniment de la pràctica a més alt nivell demanant raonaments més oberts de conclusions. El projecte s’elabora en paral·lel amb els enunciats de pràctiques i té un enunciat més obert per aplicar les competències de l’assignatura en un marc més real d’una empresa.
  3.  Sessions de seminaris (S): Aquestes sessions es plantegen com sessions de treball i estudi sobre els continguts amb l’objectiu de consolidar els conceptes, i procediments que s’han d’adquirir fent us dels resums (de teoria) elaborats en el seu moment per les sessions de teoria (o entregats més tard només pels seminaris però en aquest cas compte un 25% de la nota), o simplement resolvent dubtes dels alumnes presents.

Definició i plantejament del projecte final. Com s’ha dit anteriorment, el projecte final serveix de marc real per emmarcar les diferents pràctiques i cada pràctica té una secció dedicada al projecte per aplicar els conceptes sobre el projecte escollit. El projecte per tant s’avalua com a part de cada informe. Es dedica un 15% de nota al projecte en cada informe de pràctica.

Si algú té interès en expandir coneixements amb aspectes relacionats amb l’assignatura pot proposar un projecte que pot servir per pujar la nota final de l’assignatura (un cop el requisits mínims de nota s’hagin complert). Hi ha un termini establert (veure aula global) per fer aquestes propostes per tal de tenir temps de concretar-les.

 

Recursos

Bibliografia bàsica

[1] Kurose, J. F., Ross, K. W, “Computer Networks, A Top-Down Approach Featuring the Internet”, Pearson Addison Wesley. 2010

[2] Douglas Comer, "Internetworking with TCP/IP Volume I: principles, protocols and architecture", 5th Edition, 2006, Ed. Prentice Hall.

[3] W. Stallings, Cryptography and Network Security: Principles and Practice, 5th Edition, 2010, Ed. Prentice Hall.

Bibliografia Complementària

[4] Andrew Tanenbaum, “Computer Networks”, 4th Edition, 2003 Pearson Education Inc.