meta data for this page
  •  

Toni Lepistön Wiki sivut

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.

Vastaus: Tietoliikenne eli tietoa liikkuu aina oli se sitten dataa tai sitten vain puhetta, sillä onhan ääniaallot myös tietoa. Asioita, joita tulee ensimmäisenä mieleen kun tietoliikenne mainitaan: WLAN, GPS, 3G, Bluetooth, Internet, Tiedonsiirto, Kanavointi, Protokollat, GSM ja ADSL. Mielenkiintoisia kysymyksiä ovat Wlanin toiminta, Mitä oikeastaan sisältyy tiedostonsiirtoon jne.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Mitä opin, mikä oli päivän tärkein sanoma, …

Luentopäivä 2: Kommunikointi mallit, kolmikerros malli, OSI, TCP/IP mallit ja yleistä protokollista. Tärkeimpinä asioin itse pidin protokollia ja kenties TCP/IP mallia sekä OSI mallia.

Luentopäivä 3: Analogisista ja digitaalisista signaaleista tuli opittua uutta. Sekä erilaisista siirtoteistä kuten johtimelliset ja johtimettomat siirtotiet. Johtimellisia kuten parikaapeli, koaksiaalikaapeli ja optinen kuitu. Johtimettomia kuten radioaallot, mikroaallot, satelliitti. Tärkeimpänä pidin siirtoteitä ja signaalin muunnos asioita.

Luentopäivä 4: Kanavointi, paketti- ja piirikytkennästä ja reitityksestä tuli opittua paljon uutta asiaa. Tärkeimpinä pidin kanavointia ja reititystä.

Kotitehtävä 1

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

Vastaus: Esimerkkinä vaikka kotiympäristössä tapahtuva internetselailu tai tiedonsiirto jonkin mobiililaitteen avulla. Jos kotona käytössä on useampia laitteita, jotka tukevat verkkoyhteyttä, vaatii se jo melkein langattoman kotiverkon. ADSL:n kautta saadaan verkkoyhteys ja routerilla saadaan tarvittaessa muodostettua siitä langaton verkkoyhteys, ettei aina tarvitse pitää verkkopiuhaa kiinni. WLANin avulla internetselailu vaikka mobiililaitteella, kuten puhelimella, sujuu näpsäkästi. Samaan verkkoon saa vielä mukavasti yhdistettyä muita laitteita. Kannettavalla tietokoneella, jos siinä on Bluetooth, voi sitten siirtää vaikka kuvia tai musiikkia kännykkään, jos tarvittavaa yhteyspiuhaa ei ole juuri sillä hetkellä käytettävissä. Ulkoilmaan siirtyessä voidaankin jo tarvittaessa käyttää puhelinta navigaattorina, olettaen että siinä on GPS ja karttoja. GPS tosin on yleistynyt paljon nykyajan puhelimissa. Eli toisin sanoen kaikki lähtee pienestä asiasta ja kasvaa siitä aina suuremmaksi kokonaisuudeksi.

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. - Esim. GPS tapauksessa voitaisiin selvittää kuinka paikka lasketaan ja millaisia osia itse järjestelmässä on (vastaanotin, satelliitit, maanpäälliset asemat, …). Esimerkki on hyvä valita sen mukaan mikä itseä kiinnostaa ja jota haluaa katsoa tarkemmin.

Vastaus: WLAN (Wireless Local Area Network) tarjoaa verkkoyhteyden laajalla alueella ilman johtoja. Se voidaan muodostaa joko pelkästään langattomia yhteyksiä käytettävien asemien kesken, tai langallisen verkon jatkeena. Verkkoa, joka sisältää pelkkiä langattomia asemia kutsutaan yleisesti ad-hoc verkoksi, sillä siinä ei ole muita tiedonsiirtotapoja WLAN laitteiden lisäksi. Verkot, joissa on langattomien tiedonsiirtotekniikoiden lisäksi myös muita tiedonsiirtovälineitä kutsutaan infrastruktuuriksi. WLAN käyttää IEEE 802.11 standardia, joita tosin monta erilaista kuten IEEE 802.11g ja IEEE 802.11n ja ne tukevat seuraavia asioita: DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum, FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) ja infrapuna. Sekä DSSS että FHSS ovat alttiita häiriöille, sillä ne toimivat yleisellä taajuudella ja monet laiteet käyttävät samaa taajuusaluetta. IEEE 802.11 määrittelee kaksi tietoturvamekanismia: SSID (Service Set Identifier) eli verkon nimen, joka tarjoaa ”pääsynvalvontaa” eli se on tiedettävä, että pääsee verkkoon ja WEP (Wired Equivalent Privacy), joka on siirtoyhteyskerroksen salausmekanismi, joka tosin ei ole pakollinen. WEP pyrkii toteuttamaan 3 asiaa, jotka ovat: Pääsynvalvonta, yksityisyys ja datan eheys. Muita salaustyyppejä ovat WPA ja WPA2, jotka ovat parempia tapoja ja turvallisempia käyttää kuin WEP. WLAN käyttää pakettien eheyden takaamiseksi CRC tarkistussummaa, isot paketit voidaan pilkkoa ennen lähetystä datan korruptoitumisen pienentämiseksi ja kahdenvälisessä liikenteessä on datapaketin vastaanottaja lähettää varmistuksen siitä, että onko paketti tullut perille.

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. HUOM! Kannattaa etsiä protokollia vaikkapa www.isoc.org , www.w3c.org (Internet) www.etsi.org Huom2! Painopiste ei ole niinkään hienon standardin löytymisessä vaan siinä, että löytää omaan aihepiiriinsä vaikuttavia tekijöitä ja sitä kautta oppii lisää kokonaisuudesta ja yleensäkin protokollien toiminnasta.

Vastaus: Tiedostonsiirtoon liittyvä protokolla TCP. Tiedostonsiirrossa TCP eli Transmission Control Protocol on ehkä yleisimmin käytetty protokolla ja sillä on hyvin suuri merkitys tiedostonsiirrossa. Valtaosa internetohjelmista kuten nettiselaimet, sähköposti ja tiedostonsiirto toimivat TCPn avulla. Voidaan sanoa, että TCP on optimoitu tarkkaan lähetykseen enemmin kuin nopeaan ja siksi TCPllä voi esiintyä melko pitkiä viiveitä odottaessaan virheviestiä tai hävinneiden viestien uudelleenlähetystä. Se on luotettava datavirran toimituspalvelu, joka takaa lähetyksen koneelta toiselle ilman kadonnutta dataa, kiitos virheenhallinnan. Se toimii paketti systeemillä eli siinä lähetetään yksittäisiä paketteja ja yleensä paketin lähetys ja saapuminen vahvistetaan erillisellä viestillä. Ominaispiirteitä ovat Järjestetty tiedonsiirto, kadonneiden pakettien uudelleenlähetys, virheenhallinta ja vuonhallinta. Useisiin ohjelmiin TCP ei sovellu. Yksi ongelmista on se että ohjelma ei saa paketteja kadonneen paketin jälkeen ennen kuin uudelleenlähetetty paketti on vastaanotettu ja juuri tämä aiheuttaa jonkin verran ongelmaa reaaliajan ohjelmissa kuten internet radiossa, reaaliajan moninpeleissä. Yleensä ohjelmissa, joissa TCP on huono vaihtoehto voidaan käyttää UDP protokollaa.

Linkki protokollaan: http://www.tcpipguide.com/free/ tai sitten ihan http://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_Control_Protocol

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 HUOM! Painopiste ei ole niinkään uusien, mahdollisesesti kurssilaisille täysin tuntemattomien teknologioiden etsimisessä ja selostuksessa vaan lähinnä käytettyjen menetelmien sijoittamisesta oikeaan kontekstiin kurssin materiaalin mukaisesti.

Vastaus: Bluetoothissa on tiedonsiirto suoritettu langattomasti ja se käyttää radiotaajuuksia sekä taajuushyppelyä, joka pilkkoo lähetettävän datan ja lähettää palaset jopa 79 kanavassa (jokainen 1MHz), jotka ovat välillä 2402-2480 Mhz. Yleensä käytetään 2.4GHz radiotaajuutta, sillä sitä ei ole lisensioitu. Bluetooth on pakettipohjainen ja se noudattaa Master-slave rakennetta. Pakettien vaihto perustuu peruskelloon, joka on masterin määrittelemä ja toimii 312.5 µs välillä ja yhden paketin lähettämiseen kuluu aikaa 625µs. Se käyttää GFSK (Gaussian Frequency shift-keying) modulaatiota. Bluetooth käyttää useampia protokollia kuten LMP (Link Management Protocol), L2CAP (Logical Link Control & Adaptation Protocol), ja SDP (Service Discovery Protocol). LMPtä käytetään kahden laitteen välisen radiolinkin hallintaan. L2CAP käytetään kanavoimaan useita loogisia yhteyksiä kahden laitteen välillä käyttäen kahta erilaista korkeamman tason protokollaa. Tarjoaa segmentoinnin ja kokoamisen lähetettävissä paketeissa. SDP sallii laitteen etsiä toisten laitteiden tukemia palveluita ja niiden käyttämiä parametreja. Esim yhdistettäessä puhelinta bluetooth kuulokkeisiin SDPtä käytetään märittämään mitä bluetooth profiileja kuulokkeet tukee ja tarvittavat protokolla kanavoijan asetukset, jotta laite voidaan yhdistää. Jokainen palvelu tunnistetaan UUIDlla (Universally Unique Identifier). Muita protokollia ovat mm. HIC, RFCOMM, BNEP, AVCTP, AVDTP. Bluetoothissa on kolme erilaista virheenkorjaus tapaa toteutettuna: 1/3 rate forward error correction (FEC), 2/3 rate FEC, Automatic repeat-request (ARQ). Jokainen bluetooth laite, joka on tunnistettavassa tilassa lähettää seuraavat tiedot: laitteen nimen, laitteen luokan ja palvelulistan ja jokaisella laitteella on 48-bittinen osoite. Turvallisuuden kannalta bluetooth käyttää paritusmenetelmää eli laitteet on paritettava ennen kuin laitteet voivat kommunikoida keskenään ja se on Point-To-Point tapainen eli sitä käytetään kahden laitteen välillä. Paritusprosessin aikana laitteet muodostaa suhteen luomalla jaetun avaimen. Bluetooth ver. 2.0 toteutuksessa on myös toimintana EDR eli Enhanced Data Rate ja se yltää jopa 2.1 Mbit/s nopeuteen, kun taas alkuperäisessä nopeus oli vain reilut 700 kbit/s

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 ?

Vastaus: Käyttöskenaario koti. Kotona on yleisimpänä joko ADSL tai kaapeli ja ne voivat taas olla joko perinteisellä kaapelilla tai sitten optisella kuidulla palveluntarjoalta. Tietokoneen voi suoraan yhdistää modeemista piuhalla, mutta jos käytössä on useampia laitteita on vaihtoehtona laittaa jakaja tai sitten reitittimen avulla langaton verkko eli WLAN. Wlanin ongelmana tosin ovat suuremmat mahdollisuudet erilaisille häiriöille ja ongelmille, kuten langatonta verkkoa on melkoisen helppo salakuunnella ja pakettien kaappauskaan ei ole kovinkaan monimutkaista, siksi salaus on erityisen tärkeää ja mieluiten kunnon salausavaimella ja salaustyypillä, joka on vaikeampi murtaa. Erilaisia häiriötekijöitä ovat samalla taajuudella toimivat laitteet, kuten mikroaaltouuni aiheuttaa häiriötekijöitä. Pelkästään radioaalloilla kulkee jo jos jonkinmoista häiriösignaalia, jotka vaikuttavat toimintaan.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus x h
    • Valmistautumista lähiopetukseen y h
    • Kotitehtävien tekoa z h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen n. 0,5 h
    • Kotitehtävien tekoa 1 h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen n. 0,5 h
    • Kotitehtävien tekoa 1 h
  • Luentoviikko 4
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen n. 0,5 h
    • Kotitehtävien tekoa 4 h

Palaute

Kotitehtävät ok, joskin aihevalinnat varsin yllätyksettömät.

Pääsivulle