Universitatea Babeş-Bolyai Cluj-Napoca
Facultatea de Matematică şi Informatică
Ciclul de studii: Masterat
Domeniul: Informatica
Programul de studii: Sisteme distribuite în Internet
Limba de predare: Română

SYLLABUS

I. Date generale
Codul	Disciplina	
MID1014	Dirijarea fluxurilor şi administrare în sisteme distribuite	

Semestrul	Ore: C+S+L	Categoria	Statutul	
1	2+0+2	specialitate	obligatorie	

II. Cadre didactice cu norma de bază în Universitate
Numele şi	Titlul	Gradul	Catedra	Tipul activităţii	
prenumele	ştiinţific	didactic		C	S	L	
MOLDOVAN Grigor	Dr.	Prof.	Sisteme Informatice	*			

Cadre didactice asociate
Numele şi	Titlul	Instituţia	Tipul	Tipul activităţii	
prenumele	ştiinţific		postului	C	S	L	

III. Obiectivele disciplinei
	Cursul grupează câteva topicuri (subiecte) avansate din domeniul dirijării traficului în reţele de calculatoare şi a controlului congestiei în Internet, ca o completare relativ la alte câteva subiecte studiate anterior de studenţi în cadrul cursului de reţele de calculatoare. Cursul îşi propune:
-	să prezinte şi familiarizeze studentul cu algoritmii de dirijare cei mai des întâlniţi precum şi cu protocoalele de dirijare ce implementează aceşti algoritmi;
-	să prezinte fenomenul congestiei în Internet precum şi mecanismele teoretice şi practice de combatere a acesteia;
-	să prezinte aceste domenii ca o arie importantă de cercetare şi dezvoltare în domeniul reţelele de calculatoare;
-	să contribuie la înţelegerea acestor domenii prin studierea şi dezvoltarea unor aplicaţii practice relevante.	

IV. Conţinutul disciplinei
1. Introduce. 
2. Recapitularea modelelor OSI şi TCP/IP de organizare al reţelelor de calculatoare. 
3. Localizarea dirijării la nivel reţea. Algoritmi de dirijare. 
4. Dirijarea pachetelor în Internet. Protocoale de dirijare. 
5. Algoritmi de dirijare loop-free. 
6. Dirijarea fluxurilor multicast (multimedia). 
7. Dirijarea bazată pe calitatea serviciului (QOS Routing). 
8. Controlul congestiei în reţele de calculatoare. 
9. Algoritmi de control ai congestiei la nivelul sursei de date. 
10. Algoritmi de control ai congestiei la nivelul subreţelei.	

V. Bibliografie
[1] A. S. Tanenbaum, Reţele de calculatoare, ediţia a treia, Computer Press Agora, 1997;
[1’] I. Dziţac, Gr. Moldovan, Sisteme distribuite, Ed. Univ. Agora, Oradea, 2006
[2] C. Kenneth Miller, Multicast Networking & Applications, Addison-Wesley, Octombrie, 1998;
[3] S. Deering, Host extensions for IP multicasting, Mai, 1988;
[4] S. Deering, IP Multicast Extensions, Stanford University, Iunie, 1989;
[5] T. Toadere, Grafe teorie, algoritmi şi aplicaţii, reeditare, Editura Albastră, 2002;
[6] D. Waitzman, C. Partridge, S. Deering, Distance Vector Multicast Routing Protocol, Noiembrie 1988;
[7] H. Balakrishnan, S. Seshan, The Congestion Manager, IETF RFC 3124, Iunie 2001;
[8] M. Allman, V. Paxson, W. Stevens, TCP Congestion Control, IETF RFC 2581, Aprilie 1999;
[9] V. Jacobson, Congestion Avoidance and Control, Proceedings of SIGCOMM ’88 (Stanford, CA, August 1988), ACM;
[10] V. Paxson, M. Allman, Computing TCP’s Retransmission Timer, IETF RFC 2988, Noiembrie 2000;
[101] G. MOLDOVAN, S. DAMIAN: On an optimization problem for distributed data bases. Analele Univ. Bucuresti, Math. –Info., 37(2), 1988, 82 – 87;
[102] G. MOLDOVAN, I. RÂP: Asupra unei probleme de aşteptare în reţele de calculatoare. Volum: Lucrările Conferinţei de Matematică Aplicată şi Mecanică, Cluj – Napoca, 21 – 23 oct. 1988, 493 – 501;
[103] G. MOLDOVAN, S. DAMIAN: O problemă de optimizare locală pentru redistribuirea bazelor de date într-o reţea de calculatoare.  INFO Iaşi ’89, 19 – 21 oct. 1989, 289 - 300
[104] G. MOLDOVAN, S. DAMIAN: A local optimization problem for data base redistribution in a computer net.  Studia Univ. “Babes-Bolyai”, Series Math., 34(3), 1989, 3-16;

[11] Internet Protocol Multicast,
http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/ipmulti.htm, Cisco Systems, 2002;
[12] W. Richard Stevens, UNIX Network Programming, Volume 1, Second Edition: Networking APIs: Sockets and XTI, Prentice Hall, 1998;
[13] J. J. Garcia-Lunes-Aceves, Loop-Free Routing Using Diffusing Computations, IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol. 1, No. 1, Feb, 1993, pp. 130-141;
[14] S. Floyd, V. Jacobson, Random Early Detection Gateways for Congestion Avoidance, IEEE/ACM Transactions on Networking, 1(4):379-413, 1993. 
[15] B. Albrighston, J. J. Garcia-Lunes-Aceves, J. Boyle, EIGRP, A Fast Routing Protocol Based on Distance Vectors, Proceedings Networld/Interop 94, Las Vegas, Nevada, Mai, 1994;
[16] C. Cheng, R. Riley,  S. P. R. Kumar, J. J. Garcia-Lunes-Aceves, A Loop-Free Extended Bellman-Ford Routing Protocol without Bouncing Effect, ACM Computer Comm. Review, Vol. 19, No. 4, 1989, pp. 224-236;
[17] E. W. Dijsktra, C. S. Scholten, Termination Detection for Diffusing Computations, Information Processing Letters, Vol. 11, No. 1, August 1980, pp. 1-4;
[18] V. Fuller, T. Li, J. Yu, K. Varadhan, K. Varadhan, Classless Inter-Domain Routing (CIDR): an Address Assignment and Aggregation Strategy, RFC 1519, Septembrie, 1993;
[19] J. J. Garcia-Lunes-Aceves, A Unified Approach to Loop-free Routing Using Distance Vectors or Link States, ACM Comput. Commun. Rev., vol. 19, no. 4, pp. 212-223, Septembrie, 1989;
[20] J. J. Garcia-Lunes-Aceves, Diffusing update algorithms for message routing in computer networks and internetworks, Invention Disclosure P-3089, SRI Int., Menlo Park, CA, Septembrie, 1991;
[21] J. Moy, OSPF Version 2, Internet Draft, Noiembrie, 1992;
[22] Y. Rekhter, T. Li, A Border Gateway Protocol 4 (BGP-4), RFC 1771, Martie, 1995.	

VI. Tematica activităţilor didactice pe săptămâni

1.	Introducere (1 curs – S1)
•	Prezentarea conţinutului cursului, a structurii acestuia, a rolului pe care îl are dirijarea fluxurilor şi a controlului congestiei în Internet. Prezentarea bibliografiei obligatorii şi opţionale.
2.	Modelul OSI şi modelul TCP/IP (2 cursuri – S2, S3) [1]
•	Modelul OSI şi TCP/IP de organizare al reţelelor de calculatoare. Rolul şi necesitatea structurării pe nivele a organizării atât teoretic cât şi practic a unei reţele de calculatoare.
3.	Algoritmi de dirijare (2 cursuri – S4, S5, 3 laboratoare – S1, S2, S3) [1], [5]
•	Prezentarea algoritmilor de dirijare distribuiţi bazaţi pe vectori distanţă;
•	Prezentarea algoritmilor de dirijarea bazaţi pe starea legăturilor;
•	Implementarea acestor algoritmi în cadrul temelor de laborator.
4.	Dirijarea pachetelor în Internet. Protocoale de dirijare (1 curs – S6, 2 laboratoare – S4, S5)
•	Sisteme autonome; [1], [18]
•	Algoritmi de dirijare în cadrul unui sistem autonom (RIP, OSPF, EIGRP); [15], [21]
•	Algoritmi de dirijare între sisteme autonome (BGP); [22]
•	Configurarea în cadrul laboratoarelor a unor routere Linux rulând aceste protocoale.
5.	Algoritmi de dirijare Loop-free (1 curs – S7, 2 laboratoare – S6, S7) [13], [16], [17], [19], [20]
•	Necesitatea folosirii de algoritmi Loop-free. Prezentarea celor mai des întâlniţi algoritmi de acest tip. 
•	Implementarea acestor algoritmi în cadrul temelor de laborator.
6.	Dirijarea fluxurilor multicast (multimedia) (2 cursuri – S8, S9, 3 laboratoare – S8, S9, S10) [2], [3], [4], [6], [11], [12]
•	Adresarea multicast şi brodcast la nivel legătură de date;
•	Adresarea IPv4 şi IPv6 multicast;
•	Dirijare multicast;
•	Reţele multicast pe infrastructura actuală a reţelei Internet.
•	Implementarea unui algoritm de dirijare multicast;
•	Configurarea unui router multicast în cadrul laboratorului;
•	Crearea unui aplicaţii client-server multicast.
7.	Dirijarea bazată pe calitatea serviciului (QOS Routing) (1 curs – S10)
•	Problematica dirijării bazată pe calitatea serviciului;
•	Prezentarea algoritmilor de dirijare propuşi.
8.	Controlul congestiei în reţele de calculatoare (1 curs – S12, 2 laboratoare – S11, S12) [7], [8], [9], [10], [14]
•	Prezentarea congestiei ca fenomen ce degradează performanţele unei reţele de calculatoare;
•	Mecanisme de control şi combatere a congestiei;
•	Implementarea în cadrul lucrărilor de laborator a unui simulator relativ la congestie.
9.	Algoritmi de control ai congestiei la nivelul sursei de date (2 cursuri – S13, S14, 1 laborator – S13) [7], [8], [9], [10]
•	Controlul congestiei la nivelul sursei de date;
•	Controlul congestiei TCP;
•	Fluxuri non-TCP friendly;
•	Managere de congestie;
10.	Controlul congestiei la nivelul subreţelei (1 curs – S14, 1 laborator – S14) [14]
		Algoritmi şi mecanisme pentru managementul cozilor de aşteptare de la nivelul router-		elor de 	tranzit (Active Queue Management).	

VII. Metode didactice folosite
Metodele de bază utilizate în cazul predării cursului şi a laboratorului sunt: expuneri, conversaţii, studiu individual, teme, proiecte aplicative. Disciplina are alocate ore de curs şi ore de laborator. La curs se folosesc materiale bibliografice specifice: cărţi, articole, referinţe de pe Internet. La laborator se urmăreşte dezvoltarea practică a unor proiecte şi rezolvarea unor probleme, fie de programare fie de administrare, folosind calculatorul şi pachete software specifice.	

VIII. Evaluare
	Activitatea se încheie cu examen scris (nota S). De-a lungul semestrului, studenţii vor realiza mai multe teme practice de laborator (proiecte) şi/sau referate care să ilustreze funcţionalitatea diversor tehnici de dirijare şi control al congestiei (nota L). Nota finală este media ponderata a celor două note menţionate mai sus. Nota finală = 50%S + 50%L. Studenţii care vor demonstra competenţe deosebite în cercetare, prin dezvoltarea unor proiecte spre publicare vor primi un punctaj suplimentar de 10% din Nota finală. Pentru promovare, e necesar ca nota finală să fie cel puţin 5.	

IX. Bibliografie suplimentară
[1] J. M. Jaffe, F. M. Moss, A responsive Distributed Routing Algorithm for Computer Networks, IEEE Transaction on Communication, Vol. COM-30, No. 7, Iulie 1982, pp. 1758-1762;
[2] S. Murthy, J. J. Garcia-Lunes-Aceves, A More Efficient Path-Finding Algorithm, Proc. 28th Asilomar Conference Pacific Grove, CA October 31, Noiembrie, 1994;
[3] Z. Xu, S. Dai, J. J. Garcia-Lunes-Aceves, A more Efficient Distance Vector Routing Algorithm, Proceedings of Milcomm 97, pages 993-997. IEEE Communications Society, 1997;
[4] J. Moy, Multicast Extensions to OSPF, Martie, 1994;
[5] A. Ballardie, Core Based Trees (CBT version 2) Multicast Routing - Protocol Specification, Septembrie 1997;
[6] W. Fenner, Internet Group Management Protocol, Version 2, Noiembrie, 1997;
[7] A. Adams, J. Nicholas, W. Siadak, Protocol Independent Multicast - Dense Mode (PIM-DM): Protocol Specification, Ianuarie, 2005;
[8] K. Savetz, N. Randall, Y. Lepage, MBONE: Multicasting Tomorrow's Internet, Hungry Minds, Inc, Martie, 1996;
[9] B. Williamson, Developing IP Multicast Networks: The Definitive Guide to Designing and Deploying CISCO IP Multicast Networks, Cisco Press, Ianuarie, 2000;
[10] R. Wittmann, M. Zitterbart, Multicast Communication: Protocols, Programming, and Applications, Morgan Kaufmann Publishers, Mai, 2000;
[11] S. Floyd, K. Fall, Promoting the Use of End-to-End Congestion Control in the Internet, IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 7, no. 4, pp. 458-472, 1999;
[12] K. Ramakrishnan, S. Floyd, S. Black, The Addition of Explicit Congestion Notification (ECN) to IP, RFC 3168, Septembrie, 2001;
[13] V. Jacobson, R. Braden, D. Borman, TCP Extensions for High Performance, IETF RFC 1323, Mai, 1992;
[14] W. Stevens, TCP Slow Start, Congestion Avoidance, Fast Retransmit, and Fast Recovery, IETF RFC 2001, Ianuarie, 1997;
[15] P. Sarolahti, A. Kuznetsov, Congestion Control in Linux TCP, Proceedings of Usenix 2002/Freenix Track, pp. 49-62. Monterey, CA, USA, Iunie, 2002;
[16] Caspian Networks, Flow-State Routing: Rationale and Benefits, 2004 ;
[17] J. Touch, TCP Control Block Interdependence, IETF RFC 2140, Aprilie, 1997.	

	Data,							Titular curs,
								Prof. Dr. MOLDOVAN Grigor