مدل‌سازی و تحلیل شبکه‌های کامپیوتری

هدف این درس معرفی تاریخچه و دلایل بوجود آمدن شبکه‌های کامپیوتری، مروری بر کاربردهای گسترده آن‌ها چه در گذشته، چه در حال و چه در آینده، مروری دقیق بر مفاهیم اصلی استفاده شده در این سیستم‌ها، و نهایتاً استفاده از روش‌های مدل‌سازی ریاضی مطرح در مدل‌سازی و تحلیل شبکه‌های کامپیوتری است.

انواع شبکه‌های کامپیوتری مورد مطالعه شامل اینترنت و وب (The Internet and Web)، شبکه‌های اقتضایی سیار (Mobile Ad-hoc Networks)، شبکه‌های حسگر بی‌سیم (Wireless Sensor Networks)، شبکه‌های همتا-به-همتا (Peer-to-Peer Networks)، شبکه‌های فراگستر (Overlay Networks)، محاسبات توری (Grid Computing)، محاسبات ابری (Cloud Computing)، و محاسبات فراگیر (Pervasive Computing) می‌باشد.

1. مفاهیم اولیه (۴ جلسه)
   • تعریف شبکه‌های کامپیوتری، شبکه‌های کامپیوتری و سیستم‌های توزیع شده، تاریخچه شبکه‌های کامپیوتری، چگونگی تکامل شبکه‌های کامپیوتری، شبکه‌های محلی و انواع آن‌ها، شبکه‌های گسترده و انواع آن‌ها، شبکه جهانی اینترنت، سخت‌افزار شبکه، نرم‌افزار شبکه، مفهوم لایه‌بندی در شبکه‌ها، سرویس‌های اتصال‌گرا، سرویس‌های بدون اتصال، مفهوم راهگزینی در شبکه‌ها، راهگزینی مداری، راهگزینی بسته‌ای، راهگزینی مدار مجازی، دیتاگرام، معماری شبکه، مدل مرجع OSI، مدل مرجع TCP/IP، استانداردهای مطرح شبکه.
2. ارتباطات و پروتکل‌های نقطه به نقطه (۱۰ جلسه)
   • لایه فیزیکی، کانال‌ها و مودم‌ها، قضیه نمونه‌برداری، مفهوم پهنای باند و تعریف دقیق آن، قضیه Shannon، انواع کانال‌ها، اصول عملکرد مودم‌ها و انواع آن‌ها، جفت سیم تابیده، کابل هم‌محور، فیبر نوری، انتقال بی‌سیم، ماهواره‌های ارتباطی و انواع آن‌ها، تاریخچه تلفن‌های سیار و نحوه عملکرد آن‌ها، نسل‌های مختلف تلفن‌های سیار، انواع ادغام (Multiplexing) و عدم ادغام (Demultiplexing) ، پروتکل‌های ARQ، انواع پروتکل‌های ARQ، مفهوم قالب‌بندی (Framing) ، انواع قالب‌بندی، روش‌های مطرح کنترل خطا، روش‌های مطرح کنترل جریان، کدهای چندجمله‌ای، انواع پروتکل‌های پنجره لغزان، درستی‌یابی پروتکل‌های ارتباطی.
3. مدل‌های تأخیر در شبکه‌های داده (۱۰ جلسه)
   • ادغام ترافیک در خطوط ارتباطی، مدل‌های صف و قضیه Little، سیستم صف M/M/1، سیستم‌های صف M/M/m، M/M/$\infty$ و M/M/m/m، سیستم صف M/G/1، سیستم صف M/G/1 با تعطیلات، سیستم‌های سرکشی (Polling) ، مدل‌سازی و تحلیل انواع سیستم‌های سرکشی، مدل‌سازی و تحلیل صف‌های با اولویت، شبکه‌های خطوط ارتباطی، برگشت‌پذیری زمانی، قضیه Burk، اصل استقلال Kleinrock، شبکه‌های صف، قضیه Jackson.

• آزمون: یک آزمون میان‌نیم‌سال و آزمون پایان‌نیم‌سال (۶۵ درصد نمره)
• تمرین: انجام حداقل ۲ یا ۳ تمرین جهت آشنایی با حداقل دو شبیه‌ساز مطرح مدل‌سازی و تحلیل شبکه‌ها (۲۰ درصد نمره)
• ارائه: گردآوری یک یا دو مقاله تحقیقی و ارائه شفاهی آن‌ها (۱۵ درصد نمره)