meta data for this page
  •  

Oppimispäiväkirja

Ennakkotehtävä 1:

Tietoliikenne on tiedon siirtämistä paikasta toiseen. Ainakin puhekielessä tietoliikenteellä tarkoitetaan nimenomaan sähköisen tiedon siirtämistä. Mahtaako Itellan toiminta kattaa tietoliikenteen määritelmän? Tietoliikenne on parhaimmillaan käyttäjälle näkymätöntä tekniikkaa. Käyttäjä tiedostaa tietoliikennetekniikan olemassaolon silloin, kun tekniikka pettää eikä tieto liiku.

Tieto siirtyy joko “langallisesti” tai langattomasti. Siirrettävä tieto pilkotaan tiedonsiirtoprotokollan määrittelyn mukaisiin bittipaketteihin. Paketit sisältävät varsinaisen datan lisäksi erilaisia ohjaustietoja kuten esimerkiksi tiedon siitä, missä järjestyksessä datapaketit kootaan vastaanottavassa päässä. Tietoliikennesignaali voi olla digitaalinen tai analoginen.

Tietoliikennnetekniikka tuo spontaanisti mieleen seuraavat termit ja käsitteet: tietoverkko, OSI-malli, datapaketit, LAN/WAN, modeemi, TCP/IP, topologia, reititin, GPS jne.


Kotitehtävä 1 Tehtäväkuvaus: Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa.


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.

Ensimmäisessä tehtävässä kuvasin karkeasti lähiverkon ja OSI-mallin toimintaa. Koska ns. toimiston tietoverkkoihin kuuluu paljon elementtejä ja osa-alueita, jotka ovat käsitteinä ja toiminnallisilta ominaisuuksiltaankin minulle vieraita, otin tarkemmin lähestyttävän aiheen tehtävään kaksi piirtämääni kuvaan liittyen, mutta hieman kuvan ulkopuolelta. Tarkempaan syyniin joutui lyhenne VLAN. Tehtävä on toteutettu internet-lähteitä (mm. Teleware, Cisco) hyödyntäen sekä asiantuntijoita haastatellen ja heiltä oppien. Lähiverkkoja olen opiskellut joskus kauan sitten, ihan alusta ei tarvinnut lähteä. Tästä syystä en tässä tehtävässä vertailun vuoksikaan esittele esim. keskittimien tai reitittimien toimintaa.

VLAN (Virtual LAN) on fyysisestä verkosta erotettu looginen verkko. Lähiverkossa voi olla useita VLANeja ja toisaalta VLANin avulla voidaan fyysisesti kaukana toisistaan olevia päätelaitteita liittää samaan lähiverkkoon. VLANeja käytetään erottamaan esimerkiksi eri osastojen (esim. opetus, hallinto) verkot toisistaan. VLANit toimivat kuten itsenäiset verkot.

VLANit luodaan kytkimissä. Kytkin on lähiverkon laite, jonka välittää sille tulevia datapaketteja MAC-osoitteiden perusteella. MAC-osoite on verkkokortissa oleva yksilöllinen ja laitteen yksilöivä osoite. Käytännössä kytkin tallentaa datapaketissa olevan lähettäjän MAC-osoitteen osoitetauluun, etsii vastaanottajan MAC-osoitteen osoitetaulusta ja lähettää paketin oikean portin kautta edelleen. Jos vastaanottajan osoitetta ei ole tai sitä ei löydy kytkimen osoitetaulusta, kytkin lähettää paketin kaikkiin portteihin. Kytkimet toimivat OSI-mallin toisella kerroksella (siirtoyhteyskerros).

VLANit voidaan määritellä pääsääntöisesti kytkimen portin, MAC-osoitteen, IP-osoitteen tai protokollan perusteella. Mikäli VLANit on määritelty MAC-osoitteen tai kytkinten portin perusteella, ei VLANin liikenne voi kulkea toisen VLANin laitteen kautta. VLANien välinen liikenne vaatii välilleen reittimiä.

VLANeista saatava hyöty on mm. mahdollisuus rajoittaa verkon liikennettä. Yhden VLANin alueella liikkuvat datapaketit eivät leviä muiden VLANien alueelle. VLANin avulla voidaan myös fyysisesti toisistaan kaukana olevia työpisteitä liittää samaan verkkoon. Saman fyysisen verkon VLANeissa voidaan käyttää yhteistä osoiteavaruutta ja VLANit tukevat myös DHCP:tä.

VLAN hyödyntää IEEE 802.1q –standardia, joka lisää Ethernet –pakettiin 4 tavun mittaisen tunnisteen. Tämän tunnisteen avulla määritellään mm. pakettien osoite ja prioriteetti.


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. Esitä www-osoite käyttämääsi protokollaan.

Koska edellinen tehtävä tuntui keskittyvän OSI-mallin kakkoskerrokselle lienee luontevaa jatkaa siitä. Otin tarkasteltavaksi TCP:n (Transmission Control Protocol), joka on OSI-mallin kuljetuskerroksen protokolla.

TCP-protokollaa tarvitaan esimerkiksi www-sivuilla surffatessa. Käytännössä TCP-protokollan avulla käyttäjän www-selaimen ja halutut www-sivut sisältävän palvelimen välille syntyy yhteys. TCP-protokolla ”kuljettaa” viestit ja varmistaa, että viestit lähettäjän ja vastaanottajan välillä liikkuvat.

WWW-sivujen noutamien selaimeen sisältää seuraavat vaiheet: 1. yhteyden luominen 2. tiedon siirtäminen 3. yhteyden päättäminen

Jo yhteyden luominen on useampivaiheinen toiminto. Asiakas (esim. www-selain) lähettää yhteydenottopyynnön, saaja kuittaa sen tietyllä viestillä, jonka jälkeen asiakas vielä kuittaa saamansa vahvistuksen. Tiedon siirtämisessä TCP-protokollan sanotaan olevan turvallinen. Se sisältää mm. virheenkorjausmekanismeja sekä varmistusmenetelmiä esimerkiksi datapakettien katoamisen varalta. Käytännössä esimerkiksi www-sivujen sisältö siirretään selaimeen datapaketteina. Vastaanottaja (www-selain) kuittaa jokaisen saamansa paketin. Ellei lähettäjä saa kuittausta jostain lähettämästään paketista, se lähettää sen uudelleen.

TCP-protokollaa hyödyntävät ylempien kerrosten protokollat kuten http ja ftp.

TCP on RFC-“standardi”, jonka kuvaus löytyy http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc793.txt


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. Esim. Fyysinen siirtotie, Bittien esitys siirtotiellä, Modulointi etc. tekniikka, Datan esitysmuoto vs. signaalit

GSM-järjestelmä muodostuu seuraavista osista:

Langaton päätelaite (puhelin ja SIM) Tukiasemaosajärjestelmä eli tukiasemat ja tukiasemakontrollerit

  • yhdistää matkapuhelimet matkapuhelinkeskukseen
  • tukiasemat huolehtivat liikenteestä päätelaitteeseen
  • tukiasemat ovat matkapuhelinverkon ydin, sillä jokainen tukiasema muodostaa oman solun

Kytkentäosajärjestelmä

  • kytkee puhelut sekä GSM-verkon sisällä että GSM-verkosta kiinteään verkkoon
  • huolehtii käyttäjän liikkuvuuteen liittyvistä asioista kuten siirtymisestä tukiasemien välillä, pitää yllä käyttäjän sijaintia, koska sitä tarvitaan puheluiden reitittämiseen oikein
  • huolehtii tekstiviestipalveluista

GSM-verkko on solukkoverkko. GSM-verkon rakenne kuvana http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gsm_network.png

GSM-verkko on piirikytkentäinen verkko, mikä tarkoittaa sitä, että viestin lähettäjän ja vastaanottajan välillä on jatkuva yhteys silloin, kun tietoa siirretään. GSM-verkossa tieto siirtyy radiotietä pitkin tietyillä taajuuksilla. GSM-verkossa käytetään sekä taajuus- että aikajakokanavointia.

Tiedonsiirrossa käytetään SS7-signalointia. Ostakseen kommunikoida keskenään, verkon laitteiden on käytettävä jotain tiettyä protokollaa. Osoitteessa http://en.wikipedia.org/wiki/Signaling_System_7 on verrattu OSI-mallia SS7-protokollapioon.


Kotitehtävä5

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 ?

Kuvitteellinen koulu on useissa eri rakennuksissa ja jopa eri paikkakunnilla toimiva monialainen oppilaitos. Opiskelijoita on tuhansia ja henkilökuntaakin satoja. Koulun toiminnot on jaettavissa karkeasti ottaen kahteen: opetukseen ja hallintoon. Opiskelijat tarvitsevat opiskeluunsa sekä tunneilla että ryhmä- ja projektitöitä tehdessään tietoverkon palveluja kuten esim. jaetut verkkoresurssit, internet, sähköposti. Hallinnossa tarvitaan useita erilaisia hallinnollisia tehtäviä tukevia tietojärjestelmiä, esimerkiksi opiskelijahallinnon järjestelmä, talous- ja henkilöstöhallinnon järjestelmät, palvelutoiminnan järjestelmät (mm. CRM). Osa järjestelmistä on henkilötietojärjestelmiä, joiden suhteen on oltava erityisen tarkkana tietoturvan kanssa. On tarkkaan varmistettava, etteivät ulkopuoliset pääse käsiksi opiskelijoiden henkilötunnuksiin tai asiakasrekisteriin.

Koulussa on opetuksen käytössä johtimellinen lähiverkko. Opetuksen verkko on erillinen hallinnon verkosta, joka sekin on johtimellinen verkko. Koska verkot ovat teknisestikin erilliset, ei niiden liikenne ole vaarassa sotkeutua. Ylläpito on kuitenkin työlästä ja aikaa vievää. Opetuksen verkkoon on luotu virtuaaliLANeja osastoittain. Tämä jakaa verkon kuormaa ja yksinkertaistaa ylläpitoa.

Koulussa on myös suojaamaton langaton verkko, joka on tarkoitettu lähinnä satunnaisesti koulussa vierailevien käyttöön. Opiskelijoiden omat kannettavat ovat lisääntyneet ja he käyttävät langatonta myös verkkoa.

Palaute

Hyvät kotitehtävät.