meta data for this page
  •  

Kati Hietaranta, Wikisivu =)

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Ennakkotehtävä 1.

Tietoliikennetekniikka kuljettaa viestit (sähköpostit, tekstiviestit) ja tiedon. Se liittyy verkkojen tekniikoihin ja suunnitteluun: tietojärjestelmien ja laitteiden väliseen tiedonsiirtoon verkossa. Tietoliikennetekniikkaan liittyy tietoliikenteessä käytetyt menetelmät (fyysinen verkko, langaton verkko, sähköposti, etäyhteydet), protokollat (TCP, ftp) ja sovellukset sekä tärkeänä osana tietoverkon ja tietoliikenteen tietoturva ja edelleen siihen liittyvät menetelmät ja sovellukset.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

(1) Kommunikointimalli

Teoreettinen malli tietonkulkuun osapuolien välillä. Malli koostuu lähettimestä, siirtojärjestelmästä, sekä vastaanottimesta: laitteet, toiminnot, siirrettävän tiedon muoto sekä siirrettävän tiedon eteneminen.

Kommunikointimallin tehtäviä ovat siirtojärjestelmän hyödyntäminen, liityntä siirtotiehen sekä signaalin luonti, synkronointi, sanoman muotoilu ja yhteyden hallinta (osoitteet, reititys, virheet, valvonta)

(2) Kerrosarkkitehtuuri

Malli tiedonsiirron kerroksellisuudesta, jossa järjestelmät on jaettu kerroksiin, jokaisella kerroksella on oma tehtävänsä ja keskustelu tapahtuu kyseisen kerroksen protokollaa käyttämällä. Kerrostamalla saadaan monimutkainen systeemi jaettua osiin ja muutokset yhdessä kerroksessa eivät vaikuta muihin kerroksiin.

Yksinkertaisessa kolmen kerroksen mallissa on - Verkkokerros - verkkoprotokolla - Kuljetuskerros - esim. TCP-protokolla - (Tiedonsiirto)sOvelluskerros - esim. ftp

OSI (Open Systems Interconnection) -malli on kerrosarkkitehtuurin ISO-standardi, jossa on seitsemän kerrosta.

(3) Protokolla

Protokolla eli yhteyskäytäntö on käytäntö, joka mahdollistaa olioiden (laitteiden tai ohjelmien) väliset yhteydet ja keskinäisen kommunikoinnin yhteisllä kielellä ja yhteisesti sovituin säännöin. Toinen osapuoli lähettää viestin toiselle, tämä reagoi siihen ja mahdollisesti vastaa toisella viestillä protokollan mukaisesti: Protokolla koostuu syntaksista, semantiikasta ja ajoituksesta.

Esimerkiksi käyttäytymisen Internet-tietoverkossa määrittelee TCP/IP-protokolla.

Kerrosmallin kerrokset käyttävät omaa protokollaansa ja eri kerroksilla datan käsittelyyn saattaa olla tarvetta datan Segmentointiin, paketoimiseen ja kokoamiseen.

Luentopäivä 2:

(1) Tietoliikenteen standardointi Standardeja tarvitaan huolehtimaan fyysisestä, sähköisestä ja toiminnallisesta yhteensopivuudesta eri järjestelmien välillä. Standardoinnin etuja ovat markkinoiden vahvistaminen tuotteille (massatuotanto) sekä yhteensopivuus (etuja tästä myös asiakkaille). Standardointi kuitenkin jäädyttää teknologiaa hitautensa (standardoimisprosessin) takia ja samalla asialle saattaa kehittyä useita standardeja.

Tärkeimpiä tietoliikenteen standardointiorganisaatioita ovat Internet Society, ISO, ITU-T, ATM Forum ja IEEE.

(2) Kommunikointi

Kommunikointijärjestelmiin (tiedonvälitykseen) liittyvää terminologiaa:

- point-to-point -yhteys - multi-point - yksinsuuntainen -yhteys (televisio) - Puolittain kaksisuuntainen (half duplex) -yhteys (poliisiradio) - Täysin kaksisuuntainen -yhteys (puhelin) - Analoginen signaali - Digitaalinen signaali - Jaksollinen ja jaksoton signaali - Kaista ja kaistan leveys

(3) Siirtotiet ja tiedon esittäminen siirtotiellä

Siirtotiet voivat olla johtimellisia (ohjattuja, analoginen tai digitaalinen) - parikaapeli (puhelinverkot, dataverkot) - koaksikaapeli (TV-jakeluverkko, puhelimen runkoverkko, lähiverkko) - valokuitu (runkoverkot, kapunkiverkot, nykyiset lähiverkot) - sähköjohto (datan siirto sähkön kanssa samassa verkossa pistokemodeemin avulla)

ja johtimettomia (ohjaamattomia) eli langattomia

- mikroaalto (runkoverkot, point-to-point linkit rakennusten välillä) - satelliittilinkit (lähettimet maassa, vastaanottimet linkitetty satelliittien kautta, televisio, puhelimet) - radiotie (matkapuhelin, bluetooth, langaton lähiverkko) - infrapunalinkit (kaukosäädin, pc-matkapuhelin).

Sekä siirtotie että signaalin ominaisuudet vaikuttavat tiedonsiirron laatuun: johtimellisessa siirtotiellä on suurempi vaikutus, johtimettomassa taas kaistanleveys ja antenni ratkaisevat.

Tiedonsiirron tärkeitä suureita ovat siirtonopeus ja etäisyys.

(4) Signaalin koodaustekniikat

- Digitaalinen data, digitaalinen signaali - Digitaalinen data, analoginen signaali - Analoginen data, digitaalinen signaali - Analoginen data, analoginen signaali

(5) Digitaalisen datan kommunikaatiotekniikat

- Asynkroninen tiedonsiirto

  1. Yksinkertainen, halpa

- Synkroninen tiedonsiirto

  1. Tiedonsiirtoa, jossa jokaista siirrettävää merkkiä ei lähetetä erikseen

vaan merkkien siirto tahdistetaan kellosignaalin avulla

(6) Vuon valvonta

- Toimenpide jolla vastaanottaja säätelee lähettäjän lähetysnopeutta

(7) Virheiden korjaus

- ARQ ja sen eri menetelmät

Luentopäivä 3:

(1) Kanavointi

Kahden järjestelmän välinen kommunikointi ei usein vie koko siirtojärjestelmän kapasiteettia, joten siirtokapasiteettia voidaan jakaa useamman siirrettävän signaalin kesken. Tätä jakoa kutsutaan multipleksoinniksi eli kanavoinniksi. Käytetään esim. kuituihin, koaksiaalikaapeliin tai mikroaaltolinkkeihin perustuvissa runkoverkoissa.

Multipleksoinnin perusteet:

– Kustannustehokkuus: mitä suurempi kokonaisdatanopeus, sitä pienempi hinta per bps – Yksittäiset sovellukset tarvitsevat vain osan siirtojärjestelmän kaistasta

lähetyspää: syötteet yhdistetään yhdelle linjalle –> vastaaanottopää: puretaan useaksi syötteeksi

- FDMA (esim. televisio, ongelmana ylikuuluminen, kanava varataan, vaikka dataa ei liikkuisikaan)

- ADSL (Asymmetric digital subscriber line, jakelusuunta suurempi kuin paluusuunta)

- CDMA (radiontien kanavanvaraus, matkapuhelinverkoissa)

- TDMA (esim. GSM-verkossa, esim. kaapelimodeemi)

- WCDMA (laajakaista CDMA-tekniikka, sama kaistanleveys kaikille datanopeuksille)

(2) Teleliikenne vs. Dataliikenne, Piirikytkentä ja Pakettikytkentä

Kytkentäinen verkko koostuu toisiinsa kytketyistä solmupisteistä. Verkkoa käyttäviä laitteita kutsutaan asemiksi. Solmut tarjoavat asemille tietoliikenneverkon palvelut ja siirtävät asemien dataa (solmusta solmuun, kunnes asema saavutetaan).

- Puhelinverkot (ISDN; GSM)

- Piirikytkentä (yhteyden muodostus, datan siirto, yhteyden lopetus(piirin purku), kapasiteetti varattu vaikka dataa ei kulkisikaan)

- Dataverkot (lähiverkko, Internet, GPRS)

- Pakettikytkentä (ei varaa verkon kapasiteettia, vaan data pilkotaan pieniin paketteihin siirtoa varten, paketit varastoidaan lyhyeksi aikaa ja lähetetään seuraavalle solmulle, tehokkaampi, dynaaminen jako pakettien kesken, kytkentätavat: tietosähke ja virtuaalipiiri)

(3) Reititys

Paketin liikkuminen tietoverkossa solmujen välillä. Päätös tehdään solmuissa, solmut vaihtavat tietoa keskenään reitityspäätöksistä.

Vaatimuksia:

- oikeellisuus - yksinkertaisuus - robustness - stabiliteetti - tasapuolisuus - optimaalisuus - tehokkuus

Reititysstrategioita: - Kiinteät taulut: pysyvät reititys jokaiselle lähde-päämäärä parille, ei reagoi ruuhkaan, yksinkertainen mutta joustamaton - Flooding: Paketti lähetetään kaikille naapurisolmuille, ei tarvita tietoa verkon tilanteesta, perille saapuu duplikkaatteja,jotka voidaan poistaa numeroinnin perusteella - Satunnainen: Paketti lähetetään vain jollekin naapurisolmulle, ei optimoitu tulos - Mukautuva reititys: Pääasiallinen käytössä oleva menetelmä pakettikytkentäisissä verkoissa, reitityspäätös perustuu verkon tilaan,vaaditaan tietoa verkon tilanteesta, kompleksisempi

(4) Ruuhka

Verkkoon lähetettyjen pakettien lukumäärä ylittää verkon pakettien käsittelyn kapasiteetin. Ruuhkan ohjauksella pyritään pitämään pakettien määrä sen tason alapuolella, jossa verkon suorituskyky notkahtaisi (80% tavallinen kriittinen raja)

- vastapaine (backpressure), ruuhkan havainnut solmu hidastuttaa tai seisauttaa pakettien virran toisista solmuista ( muut muuttavat reititystä) - kuristinpaketti (choke packet), ruuhkautunut solmu estää lähettäjää lähettämästä - implisiittinen viestitys ruuhkasta, havaitaan viiveitä tai hävinneitä paketteja, merkki ruuhkasta - eksplisiittinen viestitys ruuuhkasta, päätyjärjestelmää varoitetaan ruuhkasta, päätyjärjestelmä vähentää kuormaa - Tasapuolisuus, palvelun laatu, varaukset

(5) Langaton verkko

Soluverkko (matkapuhelin, langaton verkko, transmitterit, alue jaettu soluihin, joilla jokaisella oma antenni, kapasiteettia voidaan lisätä esim. lisäämällä kanavia)

(6) Lähiverkko

- Käyttökohteet: lähellä toisiaan olevien laitteiden yhdistäminen toisiinsa, esim. PC-LAN, nopea toimistoverkko, runkoverkko-LAN (eri rakennukset/osastot), tallennusverkko

- Arkkitehtuuri: Kattaa OSI-mallin 2 alinta kerrosta: fyysinen kerros ja linkkikerros (MAC, LLC-protokollat)

- Linkkikerros vastaa siirtotien käyttövuoroista, kokoaa ja purkaa dataa, vuon valvonta - Pari- ja koaksiaalikaapeli, valokuitu - Väylä, puu, rengas, tähti tai langaton - Verkkokortit - Ethernet-tekniikka - Yhdistetään esim. toiseen LANiin tai WANiin siltauksella - Kytkin - Reititin - Hub

- MAC-protokolla jakaa ja hallitsee siirtotien kapasiteettia

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa. hietarantakati_yrityksen_tietoliikenne.pdf

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: Kotitehtävässä 1 luotiin kokonaisnäkemys tietoliikenteen alueesta aiempien termien kautta. Kotitehtävässä 2 keskitytään johonkin oleelliseen osaan kokonaisuudesta (oman mielenkiinnon mukaan valittavissa) ja skenaarion/käyttötapauskuvauksen avulla selvitetään mitä ko. osa-alueella oikeasti tapahtuu.

hietarantakati_email.pdf

Kotitehtävä 3

Tehtäväkuvaus:Valitse haluamasi aihealue (esim. omasta terminologiastasi/aihepiirilistasta (oppimispäiväkirja)) Etsi aihepiiriin liittyvä protokolla. Tutustu protokollaan (rakenne, logiikka, viestit, …) ja mieti kuinka protokolla vaikuttaa valitsemasi aihepiirin toimintaan.

hietarantakati_vpn_esp.pdf

Kotitehtävä 4

Tehtäväkuvaus: Tunneilla käytiin läpi erilaisia siirtoteitä ja siirtoteillä käytettyjä tiedonsiirtomenetelmiä. Valitse jokin “tuttu” järjestelmä (esim. Oppimispäiväkirjaan valitsemasi, GSM, GPS, Digi-TV). Etsi verkosta tietoa kuinka juuri kyseisessä järjestelmässä tiedon siirto on hoidettu.

hietarantakati_bluetooth.pdf

Kotitehtävä 5

Tehtäväkuvaus: Käyttöskenaariot Muodosta tietoverkkojen käyttöskenaario yhteen seuraavista ympäristöistä: Koti, Koulu, Kaupungin keskusta tai Lentokenttä. Mieti millaisia haasteita eri ympäristöt asettavat kommunikoinnille. Kuinka kurssilla opitut asiat tukevat eri ympäristöissä tapahtuvaa kommunikointia. Millaiset asiat muodostuvat näissä eri ympäristöissä merkittäviksi. Millainen verkkorakenne sopii ympäristöön ?

hietarantakati_lan.pdf

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
    • Kotitehtävien tekoa ja kotona opiskelua 8 h
  • Luentoviikko 2
    • Kotitehtävien tekoa ja kotona opiskelua 6 h
  • Luentoviikko 3
    • Kotitehtävien tekoa ja kotona opiskelua 10 h
  • Tenttiin lukeminen 20 h

Palaute

Erittäin hyvä kokonaisuus sekä luentoyhteenvetojen että kotitehtävien osalta.


Pääsivulle