meta data for this page
  •  

Tuija Kilpeläisen Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta Kurssin aluksi opiskelijat kirjaavat näkemyksensä tietoliikenteestä tähän kohtaan omaa oppimispäiväkirjaansa. Näkemys sinällään ei tarvitse olla pitkä selostus max 10 riviä tekstiä ja max 10 avainsanaa.

Ennakkotehtävä 1. ennakkonäkemys ja -kokemus tietoliikennetekniikkaan on puhtaasti erilaiset palvelut ja niiden käyttäminen. Kännykkä ja sen kautta käytettävät sähköposti ja internetistä tietojen etsiminen. Digi-tv ja GPS-laitteet. Palvelut ja niiden sisältö sekä palvelujen käyttöön liittyvä luottamuksellisuus sekä tiedon salaamisen kannalta että palvelujen käyttövarmuuden kannalta ovat asioita, jotka silloin tällöin arveluttavat. Kotona käytettävä kotiverkon toimintavarmuus on ollut pieni päänvaiva tasaisi väliajoin tähän asti. En ole ollut kiinnostunut sen toiminnasta muuten kuin käyttäjänä. Tämän kurssin innoittamana piti selvittää mitä laitteita siinä on ja kuinka se toimii. Ja selvisihän se. Kotonamme on kaksi langatonta WLAN-verkkoa ja langallinen LAN verkko. Lankaverkko on tehty tähtikytkentänä. Yhteydet muodostetaan yhdistettyyn modeemi-WLAN+reititin laitteeseen. Reititin on muotoa dynaaminen NAT-reititin. Reititin on yhteydessä kaapeliverkkoon, jonka kautta pääsemme taas yhteyden tarjoajan reitittimien kautta esim internettiin. Lisäksi meillä on käytössä ulkoinen kovalevy (external HDD). Koneilta voidaan jakaa ja käyttää tiedostoja DLNA-tuen avulla. Työpaikan verkkoon olen VPN yhteydessä esim. kotoa käsin. Matkustan myös paljon junassa, joten se kuinka VR:n WLAN-verkko toimii, voisi myös lisätä selvitettäviin asioihin.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Ensimmäisenä luentopäivänä sain yleiskäsityksen siitä, kuinka käyttäjä, laitteet ja verkot liittyvät toisiinsa. Luennoilla käytiin läpi kommunikointimallia ja kerrosarkkitehtuuria. Kommunikointi tarvitsee aina viestin lähettäjän ja vastaanottajan. Lähettäjäpää avaa linjan ja haluaa vahvistuksen vastaanottajalta, että linja on auki ja kohde on valmis vastaanottamaan viestin. Sen jälkeen pitää kertoa millaisessa muodossa viesti tulee, milloin alkaa ja milloin päättyy. Lopuksi linja suljetaan.

Luentopäivä 2: Toisena luentopäivän käytiin läpi standardointia, sitä tekeviä organisaatioita ja perusteita standardoinnille. Standardoinnin voisi tiivistää seuraavasti: Standardointi vie oman aikansa ja lopputuloksena syntyy kompromissi laajinta kannatusta saaneelle ehdotukselle.

Tärkeämpi asia mitä luennolla käsiteltiin oli tiedon siirtoon liittyvät asiat. Lähettäjän ja vastaanottajan välillä on erilaisia kommunikointimuotoja. Viesti voi kulkea vain lähettäjältä vastaanottajalle (simplex), molempiin suuntiin, mutta vain yhteen suuntaan kerrallaan (half duplex) tai molempiin suuntiin yhtäaikaa (full duplex). Data voi kulkea analogisena tai digitaalisena signaalina. Signaalin käsittelyyn liittyy oleellisesti käytettävä siirtotie - johdollinen vai johdoton sekä signaalin taajuus, aallonpituus, vaihe. Signaalin käsittelyssä tiedon siirtonopeuteen voi vaikuttaa kaistan leveydellä ja tasojen määrällä. Maksimi tiedonsiirtonopeus riippuu kaistan leveydestä, häiriöistä ja virhesuhteesta, jotka taas liittyvät kulloinkin käytössä olevasta siirtotiestä.

Siirtoteistä käsiteltiin: 1)johtimelliset: parikaapeli, koaksiaalikaapeli, optinen kuitu ja sähköjohto 2)johtimettomat: mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie ja infrapuna.

Lisäksi käsiteltiin tiedon koodausta - analogisen signaalin muuttamista digitaaliseksi ja päinvastoin.

Luentopäivän aiheet liittyivät linkin toimintaan ja verkon toimintaan. Linkin toimintaa liittyviä asioita oli synkronointi, virheenhavainnointi ja sen korjaaminen sekä vuon valvonta. Synkronoinnissa on kyse ajoituksesta, kuinka synkronoidaan lähetin ja vastaanotin eli mikä bitti tulee missäkin järjestyksessä. Tiedonsiirto voidaan tehdä asynkronisesti tai synkronisesti. Virheitä tulee tiedonsiirrossa aina. Virheet johtuvat kohinasta (yksittäisen bitin virhe) tai impulsseista (purske). Virheen havainnointiin voidaan käyttää pariteettibittiä, tarkistussummaa tai CRC.

Luentopäivä 3. Verkon toimintaan liittyy kanavointi, jolla tarkoitetaan sitä, että tiedonsiirtokapasiteettia voidaan jakaa useamman signaalin kesken. Usein järjestelmien välinen kommunikointi ei käytä koko siirtojärjestelmän kapasiteettia. Kanavointi voidaan tehdä taajuuskanavointina FDMA, aikajakokanavointina TDMA, koodijakokanavointina CDMA ja aallonpituusjakokanavointina WDMA. Teleliikenteessä käytetään piirikytkentää ja dataliikenteessä pakettikytkentää. Kytkentäinen verkko koostuu yhteenliitetyistä solmupisteistä. Teleliikenteessä tarvitaan reaaliaikainen kommunikointiväylä, mutta dataliikenteessä on tärkeämpää että kommunikointi väylää käytetään mahdollisimman tehokkaasti. Piirikytkennässä käytetään varattuja resursseja eli kanavan kapasiteetti on varattu tietylle yhteydelle koko ajan. Dataliikenteessä data lähetetään paketeissa, joiden koko riippuu siirtoverkosta. Jokainen paketti sisältää käyttäjän dataa ja ohjaus/kontrolliinformaatiota. Verkon/käytetyn reitin solmupisteissä paketit varastoidaan lyhyeksi ajaksi ennen lähetystä seuraavalle solmulle. Paketti on otettava vastaan kokonaisuudessaan ennen kuin se voidaan lähettää solmukohdasta eteenpäin.

Reititys tarkoittaa siirrettäville paketeille tehtyä reitin valintaa. reititys voidaan tehdä jokaiselle paketille erikseen. Reititys strategioita en erilaisia. Kiinteät taulut, jotka käyttävät kiinteä reittiä ja valinta tehdään alhaisimpien kustannusten perusteella. Flooding-strategiassa jokaista mahdollista reittiä kokeillaan. Satunnaisella reititysstrategialla solmukohdassa valitaan vain yksi reitti, jota paketti lähtee eteenpäin. Mukautuvassa reititysstrategiassa tarkkaillaan verkon ruuhkautumista ja valitaan sen perusteella sopivin reitti solmujen välille. Tämä parantaa tehokkuutta.

Luentopäivänä käytiin läpi verkkojen rakennetta ja kuinka tieto kulkee paketteina solmulta solmulle. Verkkoon syntyy ruuhkaa ja on erilaisia mekanismeja, joilla ruuhkaa voidaan kontrolloida.

Solukkoverkkorakenteella saadaan langattomiin verkkoihin lisää kapasiteettia. Lähiverkot eli LAN-verkot ovat yleisin verkkotyyppi, koska se on halpa ja helposti saatavilla oleva tekniikka. LAN-verkkojen arkkitehtuuri määritellään kerrosmallin mukaisesti - fyysinen kerros ja linkkikerros. Lisäksi käytiin läpi lähiverkkojen siirtotiet, topologiat ja protogollat. Ja lopuksi internet.

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

kuva_1.pdf

Kotitehtävä 2. 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.

Käyttötapausesimerkki sähköpostin lähettäminen VPN-yhteydellä kkotikoneelta. kuva_2_vpn_yhteys.pdf

Kotitehtävä 3. 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. Tehtäväkuvaus: IPsec-salausprotokolla.

VPN-yhteys muodostetaan tunneloimalla data jonkin salausprotokollan mukaan. Esimerkiksi Cisco VPN client käyttää IPSec salausprotokollaa. IPSec protokollat toimivat OSI-mallin verkkokerroksella. IPSec protokollaa käytetään pakettiliikenteen turvaamiseen koko matkalle lähettäjältä vastaanottajalle, jolloin päätepisteiden tietokoneet hoitavat salauksen vaatiman prosessoinnin. Protokolla tarjoaa salauksen, osapuolten todennuksen ja tiedon eheyden varmistamisen. http://fi.wikipedia.org/wiki/IPsec http://fi.wikipedia.org/wiki/VPN

Kotitehtävä 4. 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.

Tehtäväkuvaus: Kotiverkon kuvauksessa (ennakkotehtävä ja kotitehtävä 1) siihen on liitetty myös Digi-TV, joten yritän löytää siihen liittyvää tietoa. Olemme liittyneet kaapeliverkkoon, jonka kautta tv-lähetykset tulevat meille. Tv:stä lähtee koaksiaalikaapeli, joka on standardin SFS 5711 mukainen. TV on kytketty myös reitittimeen ja siinä on Ethernet parikaapeli U/UTP Cat5e - suojaamaton yhteenkierretty pari, jonka kaistan leveys on 100 MHz. Kotiverkko on 1 Gb Ethernet verkko.

DVB on Kansainvälinen digitaalisen television standardi, joka määrittelee signaalin jakelutavan. Suomessa käytetään DVB-standardia.

DVB-C käyttää MPEG-2 ja MPEG-4 pakkausta ja QAM-modulointia. QAM (lyhenne sanoista Quadrature Amplitude Modulation) on modulointitekniikka, joka yhdistää vaihemodulaation ja amplitudimodulaation. QAM:ssä moduloidaan samanaikaisesti ja toisistaan riippumatta signaalin amplitudia ja vaihekulmaa. Käytännössä QAM signaali usein koostetaan moduloimalla erikseen kahta keskenään 90 asteen vaihesiirrossa olevaa kantoaaltoa ja summaamalla tulokset QAM-signaaliksi.

http://fi.wikipedia.org/wiki/Parikaapeli http://www5.sonera.fi/ohjeet/Digi-tv_-sanasto http://en.wikipedia.org/wiki/DVB-C http://fi.wikipedia.org/wiki/QAM

Kotitehtävä5: 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 ?

Käyttöskenaario: erilaisen median jakaminen kotiverkossa - esimerkiksi digikuvien siirtäminen kotiverkon ulkoiselle verkkokovalevylle NAS ja kuvien katsominen televisiosta tai tietokoneilta. Haasteet liittyvät tiedon suojaukseen ja toisaalta taas siihen, että kuvat ovat helposti saatavilla lähiverkossa. Tietoturva pitää olla ajantasalla, ettei kukaan ulkopuolinen pääse lähiverkkoon - palomuurilla suojattu internettiin päin ja langaton verkko käyttää vahvaa suojausta. Helppo käyttöliittymä eli tv ja kotiverkossa olevilla tietokoneilla on pääsy verkkokovalevylle. Verkkokovalevyssä voi olla ominaisuus, että mediaa voi jakaa myös lähiverkon ulkopuolelle. Tässäkin tietoturva on tärkeä. Varmuuskopiointi on myös tärkeä asia - on ikävää jos monen vuoden kuvat tm. häviävät/tuhoutuvat. Kotiverkkoon sopii tähtiverkkotopologia.

Viikoittainen ajankäyttö Luentoviikko 1 Lähiopetus 7 h Valmistautumista lähiopetukseen 1 h Kotitehtävien tekoa 1 h Luentoviikko 2 Lähiopetus 7 h Valmistautumista lähiopetukseen 2 h Kotitehtävientekoa 4 h Luentoviikko 3 Lähiopetus 7h Valmistautumista lähiopetukseen 2 h kotitehtävien tekoa 15 h Luentoviikko 4


Palaute

Kotitehtävät käsitelty ihan ok. Oman oppimisen arviointia olisi voinut lisätä.