Комп'ютерні мережі та захист даних

Навчально-методічний посібник

Комп'ютерні мережі та захист даних

ПРОГРАМА

нормативної навчальної дисципліни «Комп’ютерні мережі та захист даних»

підготовки бакалаврів

Галузь знань 01 Освіта

Спеціальність 015.39 «Професійна освіта. Цифрові технології»

РОЗРОБЛЕНО ТА ВНЕСЕНО: Київським професійно-педагогічним коледжем імені Антона Макаренка

РОЗРОБНИКИ ПРОГРАМИ: Сергієнко О. М., викладач методист, вищої категорії

Обговорено та рекомендовано на засіданні циклової комісії інформатики, комп’ютерних та інформаційних технологій, профільно-орієнтованих дисциплін

Вступ

Програма вивчення нормативної навчальної дисципліни «Комп’ютерні мережі та захист даних» складена відповідно до освітньо-професійної програми підготовки спеціальності 015.39 «Професійна освіта. Цифрові технології» освітньо-кваліфікаційного рівня «Бакалавр».

Предметом вивчення навчальної дисципліни є навчальної дисципліни є мережні технології та засоби захисту інформації.

Формування сукупності знань, умінь і навичок, що забезпечують студентам можливість застосовувати комп’ютерну техніку, комп'ютерні мережі, захист даних в навчальній, а згодом у професійній діяльності.

Міждисциплінарні зв’язки: Інформатика, Операційні системи, Комп’ютерні системи та мережі, Технічні засоби навчання, Периферійні пристрої, Фізика, Основи інформаційних технологій.

Програма навчальної дисципліни складається з таких змістових модулів:

Змістовий модуль 1. Основи організації комп'ютерних мереж

Змістовий модуль 2. Технології комп’ютерних мереж і захист інформації.

1. Мета та завдання навчальної дисципліни

1.1. Метою викладання навчальної дисципліни «Комп’ютерні мережі та захист даних» є формування сукупності знань, умінь і навичок, що забезпечують студентам можливість застосовувати комп’ютерну техніку, комп'ютерні мережі і захист даних в навчальній, а згодом у професійній діяльності; розвиток комп’ютерної освіченості; закладання основ комп’ютерної культури; формування та забезпечення інформаційної безпеки.

1.2. Основними завданнями вивчення дисципліни «Комп’ютерної мережі та захист даних» є:

формування в студентів бази знань, умінь і навичок, необхідних для кваліфікованого та ефективного використання сучасних комп’ютерних мереж у навчально-пізнавальній діяльності та повсякденному житті; розвиток в студентів уміння самостійно опановувати та раціонально використовувати програмне забезпечення комп’ютерних мереж, цілеспрямовано шукати й систематизувати інформацію, використовувати електронні засоби обміну та захисту даних.

1.3. Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти повинні:

Знати: класифікацію комп'ютерних мереж і основні принципи їх функціонування, призначення, типи і характеристики устаткування, вживаного в комп'ютерних мережах;

багаторівневу модель взаємодії відкритих систем OSI, стандарти IEEE та протоколи обміну в мережах;

особливості різних технологій, вживаних у локальних мережах; принципи побудови бездротових мереж;

можливості програмного забезпечення операційних систем (ОС) для настройки параметрів мережі;

методи оцінювання характеристик мереж (метод натурного ви- пробування, методи математичного й імітаційного моделювання);

основні загрози безпеки інформації і принципи створення комплексного захисту інформації;

основи криптографії і криптоаналізу;

можливості ОС і спеціальних програм із забезпечення безпеки інформації;

організацію захисту мультимедійної інформації (захист сайтів та захист лазерних дисків від копіювання).

Вміти: вибирати топологію комп'ютерної мережі з урахуванням розмірів мережі, її пропускної спроможності, типу мережі, схеми взаємодії між підрозділами, розподілу навантаження і типів протоколів;

створювати локальні обчислювальні мережі (прості, однорангові, з виділеним сервером), що складаються з двох і більше комп'ютерів, і вибирати найбільш ефективне устаткування для монтажу мережі;

розгортати і налагоджувати бездротові мережі;

налагоджувати параметри мережі та забезпечувати захист, використовуючи можливості операційних систем;

забезпечувати підключення локальної мережі до Інтернету; застосовувати математичні методи для

моделювання мереж різних технологій і оцінювати основні характеристики мережі, пропонувати заходи щодо підвищення якості обслуговування мережі;

призначати повноваження користувачам мережі забезпечувати розмежування їх доступу до ресурсів мережі;

оцінювати потенційні загрози безпеки мультимедійної інформації і застосовувати засоби захисту web-сайтів та засоби захисту дисків від копіювання.

На вивчення навчальної дисципліни відводиться 120 годин/4 кредиту ECTS.

Компетентності, які формуються дисципліною:

Інтегральна:

Здатність розв’язувати спеціалізовані задачі та практичні проблеми в освітній і виробничій галузях професійної діяльності згідно спеціалізації комп’ютерні технології або у процесі навчання, що передбачає застосування певних теорій і методів педагогічної науки та фундаментальних і прикладних наук галузі у комп’ютерних технологіях і характеризується комплексністю (ІК).

Загальні:

Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях (ЗК 01);

Навички використання інформаційних і комунікаційних технологій (ЗК 05);

Здатність вчитися самостійно і оволодівати сучасними знаннями, прагнення до професійного самовдосконалення (ЗК 06);

Навички здійснення безпечної діяльності (ЗК 09);

Здатність виявляти ініціативу та підприємливість (ЗК 10);

Здатність діяти відповідно до морально-етичних і правових норм, соціально відповідально і свідомо (ЗК 13).

Спеціальні (фахові) компетентності:

Здатність розуміти та застосовувати освітні теорії як основу педагогічної діяльності (СК 01);

Здатність забезпечити формування в учнів цінностей громадянськості і демократії та відображати їх у власному світогляді (СК 02);

Здатність створювати сприятливе освітнє середовище, враховуючи різні ролі учасників освітнього процесу (СК 07);

Здатність використовувати освітні технології, у тому числі, e-learning та здійснювати їх дидактично- методичний супровід (СК 08).

Програмні результати навчання:

Вміє здійснювати ділову, виробничу (професійну) комунікацію, може забезпечувати відбір, аналіз, оцінку, систематизацію, зберігання, розповсюдження та надання в користування інформації та знань у будь-якій формі (1 кредит) РН 8;

Демонструє навички роботи з сучасними комп’ютерними програмами фахової спрямованості та можливості впровадження відповідного програмного забезпечення для проектування в освітньо- професійної діяльності (1 кредит) РН 12;

Забезпечує відповідність виробничого середовища нормам охорони праці, протипожежної безпеки та безпеки життєдіяльності на виробництві (1 кредит) РН 15;

Знає основи і розуміє принципи функціонування комп’ютерного обладнання та устаткування, вміє розв’язувати типові спеціалізовані задачі, пов’язані з вибором відповідного програмного забезпечення (1 кредит) РН 18.

2. Інформаційний обсяг навчальної дисципліни

Змістовий модуль 1. Основи організації комп'ютерних мереж

Тема 1. Загальні відомості про комп’ютерні мережі

Поняття комп'ютерних мереж.

Правила техніки безпеки під час роботи у комп’ютерній мережі. Мережа як сукупність комп'ютерів і інших мережних пристроїв, об'єднаних між собою середовищем передачі даних та комунікаційним устаткуванням.

2. Розвиток комп’ютерних мереж.

Системи пакетної обробки. Багатотермінальні системи – прообраз мережі.

3 Класифікація комп'ютерних мереж.

Класифікація комп'ютерних мереж за географічним поширенням, топологією, засобом управління, призначенням, середовищем, що використовується

4. Сумісне використання ресурсів мережі.

5. Взаємодія за принципом "клієнт-сервер".

Зв'язок комп'ютера з периферійними пристроями за принципом "клієнт-сервер".

6. Характеристика ліній зв'язку.

Характеристика апаратних засобів мережі та устаткування (адаптери, комутатори, мости, маршрутизатори). Характеристика ліній зв'язку (кабельні, волоконно-оптичні, бездротові).

Тема 2. Система адресації вузлів мережі

Система адрес вузлів комп’ютерних мереж.

Проблеми адресації вузлів в мережі. Три типи адресації до одного комп’ютера в мережі. Загальна схема сеансу зв'язку між комп'ютерами, підключеними до TCP/IP-мережі через свої мережні карти.

2. Особливості локальних (MAC) адрес.

3. Види IP-адреси і способи її призначення.

4. Формати IP-адрес.

5. Класи IP-адрес і мереж. Особливі IP-адреси.

6. Використання масок при IP-адресації.

7. Порядок призначення IP-адрес.

Особливості призначення IP-адрес у локальних мережах. Система DNS (WINS)

Тема 3. Архітектура і стандартизація мереж

Багаторівневий підхід до побудови комп’ютерних мереж.
Протоколи й інтерфейси.
Семирівнева модель відкритих систем OSI.

Фізичний, канальний, мережний, транспортний, сеансовий, представницький, прикладний рівні.

4. Відкрита система і стандарти.

5. Стеки протоколів (OSI, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, TCP/IP).

6. Стандартні технології локальних мереж.

7. Стандарти IEEE 802.* для канального та фізичного рівнів локальних мереж.

Тема 4. Оцінка характеристик комп’ютерних мереж

Типи характеристик мереж.
Показники якості обслуговування локальних обчислювальних мереж.
Затримка пакетів під час їх передачі в ідеальній і реальній мережах.
Статистичні характеристики затримки пакетів у мережі.
Характеристики швидкості передачі пакетів.
Методи оцінювання характеристик мережі.
Аналіз черг через модель М/М/1 системи масового обслуговування пакетів.

Коефіцієнт використання мережі. Алгоритми управління чергами.

8. Оцінка показників з використанням імітаційного моделювання

Змістовій модуль 2. Технології комп’ютерних мереж і захист інформації

Тема 5. Стандартні технології с середовищем що розділяється

Особливості застосування стандартних топології мереж з середовищем передачі даних, що розділяється.
Задачі підрівнів MAC та LLC при доступі до середовища, що розділяється.
Технологія Ethernet. Метод доступу CSMA/CD.
Виникнення та розпізнавання колізій.
Формати кадрів Ethernet. Продуктивність мереж Ethernet. Специфікації фізичного середовища Ethernet.
Розвиток технологій–Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10G Ethernet.
Задачі підрівнів MAC та LLC при доступі до середовища, що розділяється.
Технологія Ethernet. Метод доступу CSMA/CD.
Виникнення та розпізнавання колізій.
Формати кадрів Ethernet. Продуктивність мереж Ethernet. Специфікації фізичного середовища Ethernet.
Розвиток технологій–Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10G Ethernet.
Доступ із передачею маркера (токена). Особливості технології локальних мереж Token Ring.
Технологія FDDI, основні характеристики..

Тема 6. Бездротові комп'ютерні мережі

Особливості застосування бездротових мереж.
Методи доступу до середовища у бездротових мережах.
Бездротові глобальні мережі. Типи супутникових систем – геостаціонарні, середньо орбітальні та низькоорбітальні супутники. Мобільний Інтернет.

4. Бездротові локальні мережі Wi-Fi. Стек протоколів IEEE 802.11 та їх специфікації.

5. Бездротова технологія WiMAX.

6. Бездротові персональні мережі (PAN).

7. Технологія Bluetooth.

Тема 7. Основи інформаційної безпеки

Поняття інформаційної безпеки.

Основні складові інформаційної безпеки.

2. Класифікація загроз безпеці інформації.

Шкідливе програмне забезпечення: віруси, «Троянські коні», черв’яки, гібриди. Методи соціальної інженерії як загроза безпеці інформації.

3. Комплексна система захисту інформації.

Правові, морально-етичні, організаційно-адміністративні, фізичні, технічні засоби і методи захисту.

4.. Ідентифікація і аутентифікація користувача системи.

5. Криптографічні методи захисту.

6. Алгоритми шифрування.

8. Основи криптології і криптоаналізу, частотний аналіз.

9. Електронний підпис та електронні сертифікати.

10 Програмні засоби захисту. Спеціальні програми захисту інформації (програма PGP).

Тема 8. Організація захисту мультимедійної інформації

1. Засоби розповсюдження мультимедійної інформації.

2. Види атак на web-сайт (сервер). Атаки на відмову від обслуговування (DDoS-атаки) та їх різновиди. Атаки на переповнення буфера. Програмні ін’єкції (SQL-ін’єкції, php- ін’єкції, java-ін’єкції).

3. Застосування механізму CAPTCHA для захисту від ботів (роботів).

4. Захист сайта від копіювання контенту.

5. Структура лазерного диску. Організація даних на лазерному диску.

6. Методи захисту диску від копіювання, які засновані на перевірці фізичних дефектів, поєднанні різних форматів і режимів запису.

3. Рекомендована література

Базова

1. Дибкова Л.М. Інформатика та комп’ютерна техніка: Навч. посіб. – К.: Академвидавництво, 2005. – 592 с.

2. Морзе Н. В. Інформатика. Підручник для 10 -11 класу загальноосвітніх навчальних закладів / Н. В. Морзе, В. П. Вембер, О. Г. Кузмінська. – Київ, «Школяр», 2010

3. Ривкінд Й. А., Лисенко Т.І., Чернікова Л. А., Шакотько В. В. Інформатика: 10 кл.: підруч. для загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарт / Й. А. Ривкінд, Т.І. Лисенко, Л. А.Чернікова, В. В. Шакотько. – К.: Генеза, 2010. – 304 с

4. Касперский К. Техника защиты компакт-дисков от копирования/ К. Касперский. – СПб. : БХВ-Петербург, 2004. – 464 с.

5. Климнюк В. Є. Комп’ютерні мережі та захист інформації : конспект лекцій. Ч. 1 / В. Є. Климнюк, В. М. Гіковатий. – Х. : Вид. ХНЕУ, 2008. 8– 96 с.

6. Климнюк В. Є. Комп’ютерні мережі та захист інформації : конспект лекцій. / В. Є. Климнюк. – Х. : Вид. ХНЕУ, 2011. – 128 с.

7. Колисниченко Д. Н. Сделай сам компьютерную сеть. Монтаж, настройка, обслуживание. / Д. Н. Колисниченко. – 2-е изд., перераб. , доп. – СПб. : Наука и техника, 2006. – 448 с.

Допоміжна

1. Володіна І. Л. Інформатик: підруч. Для 10 кл. загальноосвіт. навч. закладів: рівень стандарту: у 2 ч. /І. Л. Володіна, В. В. Володін. — Х.: Гімназія, 2010. — Ч. 1. — 352 с.

2. Володіна І. Л. Інформатик: підруч. Для 11 кл. загальноосвіт. навч. закладів: академічний рівень: у 2 ч. / І. Л. Володіна, В. В. Володін. — Х.: Гімназія, 2011. — Ч. 1. — 400 с.

3. Гуревич Р.С., Шестопалюк О.В., Кадемія М.Ю., Кобися А.П., Кобися В.М. «Сучасні інформаційні технології та їхнє використання»: навчальний посібник для учнів шкіл, студентів педагогічних ВНЗ – Вінниця 2006. - 627 с.

4. Галкин В. А. Телекоммуникации и сети : учебное пособие для вузов / В. А. Галкин. – М. : МГТУ им. Баумана, 2003. – 607 с.

5. Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни «Комп’ютерні мережі» для студентів спеціалізації «Комп’ютеризовані технології та системи видавничо-поліграфічного виробництва усіх форм навчання / укл. В. Є. Климнюк, В. М. Гіковатий. – Харків : Вид. ХДЕУ, 2009. – 64 с.

6. Рошан Педжман. Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11 / Педжман Рошан, Джонатан Лиери ; пер. с англ. 33 – М. : Изд. дом «Вильямс», 2004. – 304 с.

Форма підсумкового контролю успішності навчання: іспит.

Засоби діагностики успішності навчання: фронтальне та індивідуальне опитування; перевірка домашнього завдання, модульні контрольні роботи, тестування, написання самостійних робіт, перевірка практичних робіт

Захист інформації за допомогою брендмауєра