Networks and communications

El objetivo de esta materia es presentar los principios básicos de la arquitectura de redes. Se estudian las distintas alternativas de interconexión de redes, los modelos de capas y los protocolos básicos dentro de cada capa, considerando la programación de las redes a nivel de transporte e IP. Se estudian también diferentes mecanismos para el control de la congestión y los principales protocolos de encaminamiento en redes de área amplia. La materia finaliza con el estudio de las redes de área local y las tarjetas de red a nivel de capa de enlace. Por último, complementaremos los estudios teóricos con implementaciones básicas de algunos de los algoritmos y protocolos estudiados.

Los contenidos para esta materia que figuran en la memoria verificada del título son:

Fundamentos de las comunicaciones. Arquitectura de redes y modelo de capas. Elementos de Internet. Descripción de las aplicaciones de red. Protocolos de aplicación. Servicios orientados a conexión y sin conexión. Programación de TCP/IP con sockets. Fundamentos de la transmisión fiable. Control de la congestión. Protocolos de transporte, TCP y UDP. Routers, protocolos de encaminamiento y protocolo IP. Capa de enlace: redes locales, Ethernet y redes inalámbricas.

Dichos contenidos se estructuran en el siguiente programa:

1. Introducción. En este tema se dará una visión general de todo lo que se tratará a lo largo del curso (3 horas presenciales y 7 no presenciales).
- Programación de sockets (TCP y UDP)
- Elementos de Internet (hosts, routers, conexiones, proveedores,... )
- Tipos de protocolos (orientación a conexión y sin conexión)
- Tipos de redes (difusión, conmutación)
- Acceso a Internet. Medios de transmisión.
- Retardos en Internet.
- Arquitectura. Modelo de capas. TCP/IP

2. Capa de aplicación. En este tema se trata la transmisión de mensajes entre aplicaciones: web, correo, etc., que son las que justifican los requerimientos y el modo de funcionamiento de las redes (4 horas presenciales y 12 no presenciales).
- Servidores y clientes
- Servicios que necesita una aplicación
- La web y HTTP. El protocolo FTP
- El correo electrónico. SMTP, POP3, IMAP
- Protocolos Internet of Things (IoT)
- Servicio de nombres. DNS

3. Capa de transporte. Este tema trata sobre una de las capas básicas de la arquitectura TCP/IP, esencial para la transmisión de paquetes (4 horas presenciales y 12 no presenciales).
- Características generales y clasificación
- Servicio sin conexión. UDP
- Fundamentos de la transferencia fiable
- Control de flujo: retransmisión adaptativa, ventana deslizante
- Servicio orientado a conexión. TCP

4. Capa de red. Esta es otra capa básica de la arquitectura TCP/IP, esencial para que los paquetes puedan ser encaminados hacia su destino (4 horas presenciales y 12 no presenciales).
- Técnicas de conmutación: datagramas, circuitos virtuales
- Algoritmos de estado de enlaces y vector de distancias
- Estrategias de encaminamiento. RIP, OSPF, BGP
- El protocolo de Internet (IP e IPv6)
- El protocolo de mensajes de control de Internet (ICMP)
- El protocolo de configuración dinámica de hosts (DHCP)
- Traducción de direcciones de red (NAT)

5. Capa de enlace. En este tema se verá básicamente el funcionamiento de las tarjetas de red y de las redes locales (3 horas presenciales y 12 no presenciales).
- Función de la capa de enlace
- Protocolos de acceso al medio. Ethernet
- Hubs, bridges y switches
- Redes inalámbricas


Prácticas: Programación de TCP/IP. En las prácticas se realizará la programación de algunos de los conceptos y protocolos vistos en teoría usando las funciones y estructuras disponibles en forma de librerías (direcciones, puertos, servicio de nombres, sockets, etc.). Más en detalle serán 5 prácticas (1 de ellas optativa):

1. Manejo de direcciones IP en Python y C: Se aprenderá a manejar las direcciones IP en lenguaje Python, siendo también posible realizar la práctica en lenguaje C C (5 horas presenciales y 8 no presenciales).

2. Programación de Sockets con conexión, TCP: Se aprenderá a conectar dos procesos en diferentes computadoras mediante TCP, programando en Python o C (6 horas presenciales y 12 no presenciales).

3. Programación de Sockets sen conexión, UDP: Se aprenderá a conectar dou procesos en diferentes computadoras mediante UDP, programando en Python o C (6 horas presenciales y 10 no presenciales).

4. Funcionamento de un Router: Se aprenderá como funciona un router programando una simulación en Python o C (5 horas presenciales y 7 no presenciales).

5. (Optativa) Procesos, hilos y servidor HTTP: Se creará, a partir de un servidor TCP, un servidor HTTP con servicio para múltiples conexiones, programando en Python o C (3 horas presenciales y 9 no presenciales).

Problemas: A mayores habrá un boletín de problemas/ejercicos, del que se podrán entregar para evaluación problemas concretos cada cierto tiempo (5 horas presenciales y 8 no presenciales).

Las presentaciones utilizadas en clase están disponibles en el Campus Virtual de la USC.

Bibliografía básica:
- Kurose, James F. y Ross, Keith W. Redes de Computadores. Un enfoque descendente. 7ª edición: Pearson Educación S. A., 2017. ISBN: 978-849035-528-2. Este libro es autocontenido y abarca todos los temas que se tratarán en la materia. Contiene todo lo necesario para seguir la materia, además de mucho material adicional.
- Peterson, Larry L. y Davie, Bruce S. Computer networks: a systems approach. 5ª edición: Morgan Kaufmann, 2012. ISBN: 978-0-12-385059-1. Este es un libro muy completo y que supone un buen material de referencia para esta materia.

Bibliografía complementaria:
- Comer, D. E, Stevens, D. L. y Evangelista, M. Internetworking with TCP/IP, Vol. III: Client-Server Programming and Applications, Linux/Posix Sockets Version. Prentice Hall. 2001. ISBN: 0130320714. Uno de los libros que explican la librería sockets, utilizada en las prácticas, aunque hay disponibles en Internet infinidad de tutoriales sobre el tema.
- Stallings, W. Comunicaciones y redes de computadores. 7ª edición: Pearson Prentice-Hall, 2013.
- Comer, D. E. y Stevens, D. L. Internetworking with TCP/IP Vol. III Client-Server Programming and Applications-Windows Sockets Version. Prentice-Hall.
- Donahoo, M. y Calvert, K. TCP/IP Sockets in C: Practical Guide for Programmers (The Practical Guides Series). 2ª edición: Morgan Kaufmann, 2009.

Los conocimientos, destrezas y competencias que se logran en esta materia, segun la MVT son:
Conocimientos:
Con48: Discutir de forma global sobre el funcionamiento de internet.
Con49. Enunciar la composición de las redes de área local a nivel de capa de enlace, tanto tecnologías cableadas como inalámbricas.
Destrezas:
H/D53. Desarrollar y analizar aplicaciones prácticas simples de comunicación entre procesos en red.
H/D54. Analizar distintas alternativas de interconexión de redes, los modelos de capas y los protocolos básicos dentro de cada capa, considerando la programación de las redes a nivel de transporte e IP.
Competencias:
Comp16. Aplicar los principios de arquitecturas de red, protocolos y tecnologías de redes para aplicaciones robóticas.

En las clases teóricas se hará uso de la pizarra, sistemas multimedia y presentaciones. La metodología didáctica se centrará especialmente en el trabajo individual del alumnado.

Las prácticas se harán en aulas de Informática de la escuela. Se procurará que los alumnos trabajen individualmente en su realización.

Adicionalmente se hará uso, en la medida de lo posible, de las capacidades de la USC-Virtual. En la página de la materia el alumnado podrá obtener una copia en formato digital del material usado en las clases teóricas y prácticas, así como material suplementario y enlaces a páginas web relacionadas con los contenidos de la materia.

En las clases expositivas el profesor presentará y desarrollará los aspectos fundamentales de cada uno de los temas de la materia. Los contenidos que se abordan en estas clases van a ser suficientes para que se puedan realizar las prácticas de la materia; además, se explicarán todos los conceptos que se van a exigir para aprobar la materia.

En las clases interactivas se van a realizar tres tipos de actividades, las prácticas, las actividades de evaluación de las prácticas y la presentación de problemas y trabajos. Durante las sesiones de prácticas el alumno resolverá problemas correspondientes a la programación de los protocolos de comunicación explicados en las clases expositivas y otros aspectos concretos.

La evaluación del aprendizaje se basará en la realización efectiva de una evaluación continua y un examen final. La evaluación continua estará fundamentada en la asistencia a las clases interactivas, que es obligatoria, y en la realización efectiva por parte de los alumnos de las prácticas propuestas a lo largo del cuatrimestre y en la realización de los trabajos propuestos. El examen final incluirá todos los contenidos de la materia.

Por lo tanto, la evaluación de la materia consta de dos apartados que se evalúan de manera independiente: examen final y prácticas. El examen final supone el 60% de la calificación final y la parte práctica supone el otro 40%. En cualquiera caso, para superar la materia es requisito imprescindible tener una nota igual o mayor que 4,5 tanto en el examen final como en la parte práctica. Si no obtiene esta nota mínima, la nota de la materia será la correspondiente a la nota del examen final.

Cada una de las prácticas propuestas tendrá una fecha concreta de finalización. Pasada está fecha, la práctica será considerada como no hecha. Al finalizar cada una de las prácticas propuestas, el alumno deberá enviarla al profesor. Antes o después de enviarla, durante las sesiónes anteriores o posteriores a la fecha de entrega, y antes de evaluarse, el alumno deberá defender y explicar en persona la realización de la práctica al profesor. Las prácticas serán evaluadas según la defensa y la práctica entregada. La práctica 5 será optativa y dará puntos a mayores, por lo que la nota podrá ser superior a 10. La entrega de los problemas del boletín contará como 1 punto sobre 10 en la nota de prácticas. Las prácticas serán individuales.

Además de la entrega de las prácticas y su evaluación presencial por el profesor, habrá un examen final de prácticas solamente en la oportunidad de julio para los alumnos que no superen las prácticas en la primera convocatoria, pero las hayan realizado. Este examen contará como el 40% de la cualificación final, igual que las prácticas, pero requerirá que el alumno realizase durante el curso por lo menos 2 prácticas de las propuestas (aaunque que pueden estar suspensas), salvo en casos justificados que se hablasen antes con el profesor.

Para alumnos repetidores se guardará la nota de prácticas si es igual ou superior a 7 sobre 10, sino tendrán que volver a realizarlas.

Estos criterios son de aplicación para las dos oportunidades, y para los alumnos repetidores.

Para los alumnos con dispensa de asistencia la asistencia a las clases expositivas no será obligatoria, pero sí a las prácticas ya que la evaluación de las mismas se hará en las propias sesiones.

Para los casos de realización fraudulenta de ejercicios o pruebas será de aplicación lo establecido en la “Normativa de avaliación do rendemento académico dous estudantes e de revisión dás cualificacións”

La distribución estimada de las horas que se deben dedicar a la materia es como sigue:

18 horas de clases magistrales.
30 horas de clases interactivas en aula de informática, que se dividen en:.
- 5 horas de aprendizaje basada en problemas en grupos reducidos (con 8 horas de trabajo no presencial).
- 25 horas de prácticas (con 46 horas de trabajo no presencial)
3 horas de tutorización en grupos reducidos

El tiempo que el alumno deberá destinar a trabajo personal y estudio se estimó en 55 horas de estudio autónomo y 54 horas de programación o otros trabajos en ordenador o laboratorio. El total de horas de trabajo personal del alumno es de 99 horas.

El total de horas es de 51 horas presenciales y 99 no presenciales.

Se recomienda la asistencia a clase de docencia expositiva, donde se expondrán los conceptos básicos de la materia, la realización de los trabajos propuestos por el profesor y la asistencia las clases de docencia interactiva.

En el caso de realización fraudulenta de ejercicios y pruebas, se aplicará lo dispuesto en el “Reglamento para la evaluación del rendimiento académico de los estudiantes y la revisión de calificaciones".

La materia se impartirá en gallego.