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PORTALE DELLA DIDATTICA

Laboratori di internet e comunicazioni

01QZDNX, 01QZDJM, 01QZDLI, 01QZDLM, 01QZDLN, 01QZDLP, 01QZDLS, 01QZDLX, 01QZDLZ, 01QZDMA, 01QZDMB, 01QZDMC, 01QZDMH, 01QZDMK, 01QZDMN, 01QZDMO, 01QZDMQ, 01QZDOA, 01QZDOD, 01QZDPC, 01QZDPI, 01QZDPL, 01QZDPN

A.A. 2018/19

Corsi di studio

Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica (Mechanical Engineering) - Torino
Corso di Laurea in Ingegneria Dell'Autoveicolo (Automotive Engineering) - Torino
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Organizzazione del corso
Didattica Ore
Lezioni 18
Esercitazioni in laboratorio 42
Docenti
Docente Qualifica Settore h.Lez h.Es h.Lab h.Tut Anni incarico
Carena Andrea Professore Associato ING-INF/03 9 0 42 0 1
Collaboratori
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Didattica
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
ING-INF/03 6 D - A scelta dello studente A scelta dello studente
2018/19
Internet e i sistemi di comunicazione sono oggi parte della vita di tutti noi, e le tecnologie che essi mettono a disposizione sono usate in tutte le discipline ingegneristiche che fanno uso di soluzioni derivanti dal mondo dell’Information and Communication Technologies (ICT), come l’informatica, le reti di telecomunicazione, le piattaforme cloud, ecc. Le tecnologie ICT sono conseguentemente applicate in tutti i settori dell’ingegneria, dalla biomedica all’informatica, dall’elettronica ai settori gestionali. In questo contesto, il corso ha come obiettivo di permettere agli studenti di Ingegneria di sperimentare in laboratori pratici le possibilità e le problematiche legate all’utilizzo di Internet e dei sistemi di comunicazione, per un uso consapevole di questi strumenti. Il corso è di tipo sperimentale: gli studenti svolgono esperienze di laboratorio mirate ad affrontare problematiche di complessità crescente, al fine di acquisire una conoscenza sperimentale delle possibilità offerte dalle applicazioni di Internet e dei sistemi di comunicazione. Il corso offre due laboratori da volgere in parallelo: il primo si focalizza sull’uso di Internet e di reti di computer, mentre il secondo si focalizza sull’analisi della trasmissione dati in canali wireless e cablati con particolare attenzione agli aspetti relativi al livello fisico del sistema. Ogni studente deve completare entrambi i moduli (Internet e Comunicazioni). Essi sono di rilevante interesse per tutti gli studenti, sia che provengano da corsi più vicini alle applicazioni di Internet (Ing. Informatica, ing. del Cinema e dei Mezzi di Comunicazione, Ing. Gestionale), o agli aspetti fisici (Ing. Elettronica, Electronic and Communications Engineering, Ing. Fisica). Il corso è offerto a tutti gli studenti di Ingegneria che hanno conoscenze di base del funzionamento di Internet e dei sistemi di comunicazione, e che intendano approfondire le stesse. Durante lo svolgimento dei laboratori, gli studenti lavoreranno in gruppi di tre colleghi, aventi anche provenienze diverse in modo da bilanciare le competenze all’interno dei gruppi. Alla fine del corso, lo studente avrà acquisito la capacità di utilizzare applicazioni su Internet e di analizzare sistemi di comunicazione avendo sviluppato capacità, critiche e pratiche, e di affrontare le problematiche che essi presentano. Gli studenti avranno sviluppato competenze sperimentali relative alla gestione di esperimenti pratici e l’analisi su basi tecnico-scientifiche dei risultati ottenuti, analizzando l’impatto di diverse soluzioni. Lavorando con altri colleghi, lo studente svilupperà anche capacità di lavoro di gruppo e di divisione del lavoro.
Internet and communication systems are nowadays commonly used in every engineering disciplines, from Bioengineering to Computer Engineering, from Electronic to Management. This course aims at offering engineering students the critical knowledge and ability in correctly understanding these systems, by offering them a practical and experimental approach. The whole course focuses around experimental laboratories where students are asked to run experiments in controlled environment to understand the limits and constraints a user faces when using the Internet and communication systems in general. The course offers two parallel modules: an Internet laboratory and a Communication laboratory. The first one focuses on experiments to understand what happens when we use the Internet, and which constraints we face when using it. The second one focuses on the physical layer of digital transmission systems. Each student will take both modules. They are of relevance for all students: both for those enrolled in Engineering degrees closer to Internet applications (Computer Engineers, Biomedical Engineering, Cinema and Media Engineering), and for those enrolled in Engineering degrees where the the focus is more on physical aspects (Electronic Engineering, Electronic and Communications Engineering and Physical Engineering). The course can be of interest also for students outside these degrees but with a minimal level of prerequisites. Students will work in small groups of three elements each, so to eventually compensate and recover lacks of competences. At the end of the course, the student will become familiar with the basic of Internet technologies and of Communication systems. The goal is to give the student both a practical and a critical capacity of addressing problems, with a an experimental methodology. Working in groups, the student will also get used to the team working and sharing methodologies.
Il corso prevede due moduli di laboratorio: Laboratorio di Internet e Laboratorio di Comunicazioni. Ogni studente frequenterà entrambi i laboratori. Ogni modulo prevede: • 10 ore (1 credito) di lezioni in cui saranno presentati in aula gli esperimenti e gli aspetti fondamentali per il loro svolgimento. • 20 ore (2 crediti) dedicate agli esperimenti di laboratorio, da svolgere presso i Laboratori Informatici di Base (LAIB) o con il proprio PC. Il Laboratorio di Internet si focalizza su esperienze legate alla configurazione ed utilizzo di tecnologie comunemente utilizzate in Internet. Gli studenti avranno a disposizione dei PC, dotati di sistema operativo Linux. Tramite l'uso di reti locali, di calcolatori, e di semplici applicazioni comunemente usate su Internet, gli studenti dovranno svolgere le esperienze di laboratorio con l’aiuto del docente. Ogni gruppo avrà a disposizione 3 PC per lo svolgimento delle esperienze di laboratorio. Le esperienze di laboratorio variano dalla configurazione di una rete locale, all’analisi di traffico di un attacco informatico, alla misura di prestazioni (speedtest), alla navigazione di pagine web su internet. Alla fine del laboratorio, lo studente avrà maturato la conoscenza e la capacità critica di analisi di applicazioni comunemente utilizzati in Internet. Lo studente saprà identificare problematiche che tali sistemi offrono, e avrà maturato uno spirito critico che permetterà allo stesso di utilizzare le stesse nella sua vita professionale. I principali risultati di apprendimento del modulo di Internet sono: - Conoscenza dei principi di funzionamento delle reti locali; - Abilità a identifcare configurazioni anomale ed errate; - Capacità di capire le prestazioni offerte da applicazioni internet; - Abilità nell’uso di sistemi automatici di test informatici; - Capacità di analisi di scenari critici e con diverse tecnologie. Il Laboratorio di Comunicazioni si propone di insegnare agli studenti le nozioni fondamentali sul funzionamento dei sistemi di trasmissione digitale e sulle principali problematiche dipendenti dal tipo di applicazione e di canale. Con l’utilizzo di programmi per la simulazione si potranno comprendere e confrontare l’efficacia delle diverse soluzioni nel risolvere i problemi presentati. Allo studente si richiede di affrontare la realizzazione di alcuni semplici simulatori (sistemi PCM e PAM) per concludere con l'emulazione di un esperimento di trasmissione dati. Lo studente imparerà ad applicare il metodo scientifico nel'utilizzo dei simulatori o nell'esecuzione delle misure, in modo da ottenere risultati ripetibili e accurati. L’analisi dei risultati e il confronto con i fondamenti teorici presentati a lezione permetterà inoltre di affinare lo spirito critico applicandolo sia all’ambito sperimentale che simulativo. I principali risultati di apprendimento del modulo di Comunicazioni sono: - Conoscenza dei concetti di campionamento, quantizzazione e modulazione di un segnale; - Conoscenza di tecniche di valutazione delle prestazioni di sistemi di trasmissione analogici e digitali; - Conoscenza della tecniche di trasmissione digitale; - Abilità nello sviluppare un simulatore numerico per sistemi di trasmissione dati ; - Abilità nella stima delle prestazioni di un sistema di trasmissione dati.
This course is divided into two modules: Internet Laboratory and Communication Laboratory. Each student will take both modules. Each modules will offer: • 10 hours (1 ECTS) of theoretical lessons in which lab problems will be discussed and some basic theory introduced • 20 hours (2 ECTS) of practical laboratories, Politecnico computer laboratories (LAIB) or using their own PC. Internet Laboratory focuses on practical experiments to get the student used to typical Internet configuration problems and applications. Students will work using Linux running on a common PC. By setting up a Local Area Network, interconnecting PCs and using common applications that run on the Internet, students will go through experimental laboratories of increasing complexity. The laboratories will cover from simple “ping” experiments, to more complicated analysis of a “portscan” attack at a local area network. At the end of the course, the students will have the practical knowledge to configure and troubleshooting Local Area Networks, and understand the problems that applications and application developers faces when using the Internet. The main learning outcomes of the Internet module are: - Knowledge of the operation of local area networks; - Ability to identify anomalous and incorrect configurations; - Ability to understand the performance offered by internet applications; - Ability in the use of automated computer test systems; - Ability to analyze critical scenarios and different technologies. Communication Laboratory aims is to teach students the fundamental knowledge of digital transmission systems and main issues related to applications and channel types. Using simulation programs it will be possible to understand and compare the effectiveness of the different solutions to solve the problems presented. The student is asked to build some simple simulators (PCM and PAM system) concluding with the emulation of a data transmission experiment. Students must learn how to apply the scientific method to simulation analysis and measurements to obtain reliable and accurate data. Comparison of results with the theory presented during lessons will allow to build in students the capacity to analyze data with the proper critical thinking. The expected learning outcomes of the Communication module are: - Knowledge of the concepts of sampling, quantization and modulation of a signal; - Knowledge of techniques to evaluate the performance of analog and digital transmission systems; - Knowledge of digital transmission techniques; - Ability to develop a numerical simulator of transmission system; - Ability in estimating performance of a data transmission system.
Gli studenti devono avere conoscenze di base del funzionamento di Internet e dei sistemi di comunicazione. Il modulo di Laboratorio di Internet richiede una conoscenza di base dei protocolli TCP/IP usati in Internet (Ethernet, ARP, IP, TCP, UDP, HTTP): il docente richiamerà i concetti di base a lezione per permettere agli studenti di affrontare il corso senza requisiti. Il modulo di Laboratorio di Comunicazioni richiede una conoscenza di base di teoria dei segnali: il docente richiamerà questi concetti di base a lezione e introdurrà le nozioni di sistemi di trasmissione necessarie per lo sviluppo e la comprensione delle esperienze.
Students must have some basic knowledge of the Internet and of Communications systems. For the Internet laboratory module, students must be familiar with TCP/IP protocols (Ethernet, ARP, IP, TCP, UDP, HTTP): the professor will recall those basic requirements during theoretical classes. For the Communication laboratory module, students must be familiar with signal theory basis: the professor will recall basic concepts and he will introduce the digital transmission knowledge required to complete laboratories.
Il Laboratorio di Internet si focalizza su esperienze legate alla configurazione ed utilizzo di tecnologie comunemente utilizzate in Internet. In particolare il modulo prevede i seguenti laboratori: - Configurazione di computer per l’utilizzo di Internet in una rete locale, assegnazione di indirizzi IP, verifica connettività con Ping. Funzionamento protocolli ARP, ICMP (8 ore) - Analisi di traffico tramite sniffer di rete. Funzionamento dei protocolli TCP, UDP e HTTP in Internet (8 ore) - Analisi di traffico generato da possibili attacchi di sicurezza di tipo portscan in reti locali (4 ore) - Ingegnerizzazione di applicazioni di “Speedtest” e misure in laboratorio con analisi di impatto diversi scenari di rete (10 ore) Il Laboratorio di Comunicazioni è organizzato come segue: - Nella prima parte si analizza il sistema PCM (Pulse Code Moudulation) per la trasmissione di segnali analogici su collegamenti digitali (Lezione: 4.5 ore; Laboratorio: 9 ore); - Nella seconda parte si analizzano i sistemi di trasmissione digitale (in particolare i sistemi di tipo PAM, Pulse Amplitude Moudulation) (Lezione: 4.5 ore; Laboratorio: 12 ore);
The Internet laboratory focuses on practical laboratories where both the configuration of a Local Area Network, and the understanding of the Internet application principles and constraints will be faced. In particular, the labs will focus on • Configuration of a Local Area Network with PCs, IP addresses configuration, and connectivity check, focusing on ARP and ICMP protocols (8 hours) • Traffic analysis using sniffers (wireshark), focusing on TCP, UDP, HTTP and web browsing protocols (8 hours) • Analysis of traffic during a portscan attack in a LAN (4 hours) • Engineering of a “speedtest” system to measure the throughput offered by a Internet connection (10 hours) The Communication laboratory is organized as follows: - First part is about PCM (Pulse Code Moudulation), a method to transmit analog signals on digital links (Lesson: 4.5 hours; Lab: 69 hours); - Second part analyzes digital transmission systems and in particular PAM (Pulse Amplitude Moudulation) systems (Lesson: 4.5 hours; Lab: 12 hours);
Il corso si svolge per la maggior parte presso i Laboratori Didattici di Base (LAIB). Il docente presenterà a lezione i contenuti teorici necessari per svolgere le esperienze di laboratorio (10+10 ore, 2 crediti). Le stesse saranno svolte dagli studenti presso i LAIB, lavorando in gruppi di tre studenti per un totale di 20+20 ore di laboratorio (4 crediti). Gli studenti, sempre lavorando in gruppo, devono preparare le relazioni di laboratorio che saranno valutate come parte dell'esame finale.
The course will be held for most of the time in the computer laboratories of Politecnico (LAIB). Professor will give theoretical classes (10+10 hours) explaining the experiments, and giving the basic knowledge of the systems analyzed. Students will work in groups of three members in the lab by running experiments (20+20 hours). Each student group must prepare laboratory reports thta will be evaluated as part of the final exam.
Sono disponibili le dispense delle lezioni e delle esercitazioni, i manuali e il materiale necessario per le esercitazioni di laboratorio e per lo svolgimento dei progetti. Tutto il materiale didattico è scaricabile tramite web. Verrà inoltre dato accesso a videolezioni registrate di altri corsi per poter colmare eventuali lacune formative.
All teaching materials will be made available through the web by the professors, including the description of the laboratories. Professors will give access to video recordings of other courses for students that lack of basic technical information to follow the labs.
Modalità di esame: prova scritta; prova orale facoltativa; elaborato scritto prodotto in gruppo;
Gli studenti sono tenuti a lavorare in gruppi di tre persone. Ogni gruppo dovrà consegnare una relazione scritta, per ognuno dei due moduli (Internet e Comunicazioni), sulle esperienze di laboratorio. Il contenuto specifico delle stesse sarà indicato durante le lezioni dal docente. Le relazioni deve contenere la descrizione dello svolgimento delle esperienze di laboratorio, i risultati ottenuti e una loro analisi dettagliata. La valutazione delle relazione sarà basata su: - metodologia di esecuzione dell'esperienza; - completezza e correttezza dei risultati; - capacità di interpretazione e discussione dei risultati ottenuti. Il voto della relazione sarà assegnato a tutti gli studenti del gruppo. Ogni studente dovrà sostenere una prova scritta (durata complessiva di 1,5 ore) composta da 3 domande aperte per ogni modulo (6 domande totali): ogni domanda ha un valore di 5 punti, per un totale di 30 punti. Durante la prova scritta non è possiibile la consultazione di materiale didattico. Ogni studente ha inoltre la facoltà di sostenere anche una prova orale. La prova orale verterà sulla discussione dei risultati presentati nella relazione di gruppo e delle risposte alle domande della propria prova scritta ma anche in generale su tutti gli argomenti presentati a lezione e durante le esperienze di laboratorio. Per ciascun modulo di laboratorio (Internet o Comunicazioni), il voto finale è una media pesata della valutazione della relazione di gruppo (70%, voto massimo 30 e lode) e prova scritta (30%, voto massimo 30 e lode). Il voto finale è dato dalla media dei due voti ottenuti in ciascuno dei due moduli.
Exam: written test; optional oral exam; group essay;
Students must work in groups of three people. Each group must deliver a group report for each module of the two modules (Internet and Communications). The specific content of the report is specified by teacher during lessons. The report must contain a description of the execution of the lab experiences, results obtained and a detailed analysis of them. Report evaluation is based on: - methodology employed to carry out the experience; - completeness and correctness of results; - ability to analyze and discuss results obtained. The report grade will be assigned to all the students in the group. Each student must take a written test (total duration of 1.5 hours) composed of 3 open questions for each module (6 total questions): each question will get up to 5 points, for a total of 30 points. During the written test students are not allowed to use educational material. Each student has also the right to ask for an oral exam. The oral exam will focus on the discussion of the results presented in the group report, the answers to the questions of the written test but also in general on all the topics presented during the lessons and laboratory sessions. For each laboratory module (Internet or Communications), the final grade is a weighted average of the evaluation of the group report (70%, maximum mark 30 and laude) and written exam (30%, maximum mark 30 and laude). The final grade is the average of the two grade obtained in each of the two modules.


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