Обзор дисциплины «Теория информационных систем»

Семестр: 6-ой,    Трудоёмкость: 144 часа,     Контроль: экзамен.


Цели дисциплины

Целью дисциплины является освоение студентами теоретических и практических основ создания информационных систем; способов описания информационных систем; формирование у студентов глубоких теоретических знаний в области фундаментальных вопросов построения сетей передачи данных: роль компьютерных сетей в телекоммуникационном мире; локальные (LAN), городские (MAN) и глобальные сети (WAN); сети операторов связи и корпоративные сети; методы мультиплексирования; коммутация пакетов и каналов; открытые системы и модель OSI; типы и характеристики линий связи; методы передачи дискретной информации; качество обслуживания в пакетных сетях (QoS). Фундаментальные алгебры, бинарные отношения и их свойства, решетки, теорема Строуна; алгебра отношений, модель, описание с помощью графов и мографов; минимизация представления множеств, метод Квайна, математическая логика, использование изоморфизма между алгебрами Кантора и Буля, теорема о разложении Шеннона; полнота системы булевых функций, синтез логических схем в заданном базисе, метод каскадов; исчисление высказываний и исчисление предикатов; элементы теории графов, связность и сильная связность графов, цикломатика, дифференцирование графов для анализа связности, сети, устойчивость; вычисление максимального потока через сеть, вложение графов, раскраска вершин и ребер. Теория формальных грамматик и автоматов, этапы проектирования; абстрактное проектирование автоматов, кодирование внутренних состояний; моделирование автоматных систем сетями Петри.

Задачи дисциплины

Задачей дисциплины является промежуточный контроль за процессом получения знаний посредством: электронных тестов; развитие навыков групповой работы посредством: интеграции систем, разрабатываемых различными группами студентов; отработка навыков проектирования и структуризации сетей, коммутации и мультиплексирования.

Место дисциплины

Дисциплина входит в вариативную часть профессионального цикла образовательной программы как обязательная дисциплина. Студент должен иметь знания о компьютерах в объёме школьной общеобразовательной программы.


Результаты освоения дисциплины

В результате изучения данной учебной дисциплины студент:


Содержание основных разделов дисциплины

Цикл лекционных и практических занятий по учебной дисциплине включает следующий перечень тем и их краткое содержание:

Введение

Предмет курса и его задачи. Первые вычислительные машины и операционные системы. Мультипрограммирование. Многотерминальные системы — прообраз сети. Первые глобальные сети. Эволюция вычислительных сетей. Фундаментальные алгебры, бинарные отношения и их свойства. Наследие телефонных сетей. Мини-компьютеры — предвестники локальных сетей. Важнейший этап — создание стандартных сетевых технологий. Роль персональных компьютеров в эволюции сетей. Современные тенденции. Хронологическая последовательность важнейших событий. Фундаментальные алгебры, бинарные отношения и их свойства, решетки.

Основные задачи построения сетей

Проблемы связи нескольких компьютеров. Теорема Строуна. Связь компьютера с периферийным устройством. Простейший случай связи двух компьютеров. Схема функционирования и основные элементы программного обеспечения взаимодействия компьютеров по сети. Задачи физической передачи данных по линиям связи. Различные типы физической конфигурации сетей, их достоинства и недостатки. Описываются иерархическая и плоская схемы адресации, числовые и символьные адреса, групповые, широковещательные и индивидуальные адреса. Теорема Строуна.

Коммутация и мультиплексирование.

Коммутация каналов и коммутация пакетов. Коммутация рассматривается с самых общих позиций, для чего вводятся понятия информационных потоков, коммутатора, ставится задача маршрутизации. Определяются процедуры мультиплексирования и демультиплексирования, подчеркивается их отличие от процедур разделения среды передачи данных. Рассматриваются и сравниваются основные подходы к решению задачи коммутации: коммутация пакетов, каналов и сообщений. Сравнение способов коммутации. Динамическая и постоянная коммутация. Пропускная способность сетей с коммутацией пакетов. Ethernet - пример технологии коммутации пакетов. Дейтаграммная передача и виртуальные каналы. Алгебра отношений, модель, описание с помощью графов и мографов.

Структуризация сетей

Минимизация представления множеств. Метод Квайна. Причины структуризации локальных и глобальных сетей. Физическая и логическая структуризация. Функциональное назначение основных типов коммуникационного оборудования: повторителей, мостов, коммутаторов, маршрутизаторов, а также роль сетевых служб.

Функциональные роли компьютеров в сети

Многослойная модель сети: клиенты, серверы, одноранговые узлы. Сети с выделенным сервером, одноранговые и гибридные сети. Сетевые службы и операционная система. Математическая логика, использование изоморфизма между алгебрами Кантора и Буля, теорема о разложении Шеннона; полнота системы булевых функций, синтез логических схем в заданном базисе.

Конвергенция компьютерных и телекоммуникационных сетей

Метод каскадов. Исчисление высказываний и исчисление предикатов. Конвергенция компьютерных и телекоммуникационных сетей. Определяются понятия сети доступа и магистрали. Обсуждаются особенности сетей операторов и корпоративных сетей. Рассматривается классификация сетей операторов по территориальной протяженности, набору услуг, клиентской базе. Метод каскадов. Исчисление высказываний и исчисление предикатов.

Модель OSI

Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов. Модель OSI, ее назначение и функции каждого уровня. Сетезависимые и сетенезависимые уровни. Соответствие функций различных типов коммуникационного оборудования уровням модели OSI.

Стандартизация сетей

Модульность и стандартизация. Понятие "открытая система". Источники стандартов. Характеристика стандартных стеков коммуникационных протоколов OSI, TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB. Вычисление максимального потока через сеть, вложение графов, раскраска вершин и ребер.

Требования к компьютерным сетям и информационным системам

Обсуждаются важнейшие показатели работы сети: производительность, надежность и безопасность, расширяемость и масштабируемость, прозрачность, поддержка разных видов трафика, характеристики качества обслуживания, управляемость и совместимость. Теория формальных грамматик и автоматов, этапы проектирования; абстрактное проектирование автоматов, кодирование внутренних состояний; моделирование автоматных систем сетями Петри.

Лабораторные работы:

Администрирование сети Windows

Обеспечение безопасности сети Windows

Изучение работы сети

Изучение сетевых протоколов

Изучение протокола TCP/IP

Изучение IP-адресации

Оптимизация назначения IP-адресов

Изучение веб-служб


Список литературы по дисциплине

Основная литература:

  1. Головин Ю.А. Информационные сети: учебник для вузов по направлению подготовки "Информационные системы" / Ю. А. Головин, А. А. Суконщиков, С. А.Яковлев. - М. : Академия, 2011. - 376 с. : ил. - (Высшее профессиональное образование). - Библиогр.: с. 372-373. - ISBN 978-5-7695-6459-8
  2. Лисицын Н.В. Организационные системы. Средства информационного обмена: учебное пособие для втузов / Н. В. Лисицын, А. Н. Веригин. - СПб. : Изд-во СПбГТИ(ТУ), 2011. - 346 с. : ил. - ISBN 978-5-905240-01-0
  3. Олифер В.Г. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы: Учеб. пособие для вузов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. - 2-е изд. - СПб. : Питер, 2004. - 863 с. : ил. - (Учебник для вузов). - Библиогр.: с. 840-841. - ISBN 5-94723-478-5
  4. Дополнительная литература:

  5. Олифер В.Г. Сетевые операционные системы/ В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. - 2-е изд. - М. ; СПб. ; Н. Новгород : Питер, 2008. - 668 с. : ил. - (Учебник для вузов). - Библиогр.: с. 650-651. - ISBN 978-5-91180-528-9
  6. Методы и средства защиты компьютерной информации. Межсетевое экранирование. Учебное пособие/ В. А. Мулюха, А. Г. Новопашенный, Ю. Е. Подгурский, В. С. Заборовский ; СПбГПУ. - СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2010. - 90 с. : ил. - Библиогр.: с. 90. - ISBN 978-5-7422-2594-2

Материально-техническое обеспечение дисциплины

Классы 1, 4, 5, 6, 9 (кафедры системного анализа), Microsoft Windows 7, Internet Explorer, Microsoft Word 2010


Вернуться к списку дисциплин бакалавриата

Страничка разработчика УМК/РПД дисциплин