meta data for this page
  •  

Anna Sivonen - CT30A2001 Tietoliikennetekniikan perusteet WIKI

Ennakkonäkemys aihealueesta

Määrittelisin tietoliikenteen siten, että sillä tarkoitetaan jonkinlaisen informaation välittämistä lähettäjältä vastaanottajalle. Periaatteessa tietoliikenne voisi varmasti tarkoittaa myös muunlaista tiedonsiirtoa kuin sähköistä, joskin itselleni käsitteestä tulee mieleen nimenomaan sähköinen informaation välittäminen. Mieleen tulevia, lisäselvitystä kaipaavia kokonaisuuksia ovat esimerkiksi wlan, bluetooth, tekstiviestit, pikaviestimet, vpn -yhteys sekä navigaattorin toimintaperiaate, maksukanavakorttien toimintaperiaate ja se, miten sähköpostit löytävät oikeaan osoitteeseen. Itselläni ei ole kovinkaan paljon asiantuntemusta tietoliikenteeseen tai tietotekniikkaan liittyvissä kysymyksissä. Siksi onkin vaikea etukäteen hahmottaa, mitkä ovat keskeisiä asioita kurssiin tai sen aihepiiriin liittyen. Kenties kurssin jälkeen kysymykseni olisivat erilaisia, kun minulla olisi täsmällisempi kuva siitä, mitä en oikeastaan tiedä tästä nimenomaisesta aiheesta. Toisaalta, ehkä tämän ennakkotehtävän tarkoituksena on lähinnä herätellä ajattelemaan aihetta, eikä niinkään etsiä ”oikeita” kysymyksiä.

Oppimispäiväkirja

LUENTOPÄIVÄ 1

Ensimmäisellä luentokerralla aiheena olivat kommunikointiin, kerrosarkkitehtuuriin ja protokolliin liittyvät kysymykset. Aluksi käytiin läpi myös yleisellä tasolla tietoliikenteen tämänhetkisiä trendejä, aikaisempia kehitysvaiheita sekä erilaisia näkökulmia, joita tietoliikennekysymyksiin liittyy.

Puhtaasti kaupallisen alan taustan omaavana olin aluksi ehkä vähän kauhuissani käsitteiden kommunikointimalli, kerrosarkkitehtuuri ja protokolla edessä. Kuitenkin kun asiaa lähdettiin käymään läpi kerros kerrokselta huomasin ymmärtäväni koko ajan hieman paremmin sitä kokonaisuutta, mihin edellä mainitut käsitteet liittyvät. Samalla huomasin, miten “arkipäiväisistä” asioista tässä on kuitenkin kysymys - monesti ei vain tule ajatelleeksi, että vaikkapa sähköpostin lähettämiseen liittyy joku kommunikointimalli tai protokolla. Ehkä jokapäiväisessä työssäni en joudu kovin syvällisesti pohtimaan näitä tietotekniikkaan liittyviä kysymyksiä, mutta silti uskon, että on erittäin hyödyllistä ymmärtää edes jotain, kun puhutaan vaikkapa sitten protokollasta. Paljon on vielä opittavaa, mutta nyt nämä käsitteet ovat minulle hieman tutumpia kuin ennen.

LUENTOPÄIVÄ 2

Toisen luentopäivän aiheita olivat standardit tietoliikenteessä, signaaleihin (analogiset, digitaaliset, jaksolliset, jaksottomat) liittyvät kysymykset, erilaiset siirtotiet sekä analogisen ja digitaalisen tiedon koodaukseen liittyvät asiat. Signaaleiden yhteydessä käsiteltiin myös sini-aalto laskentakaavoineen, kaistanleveys sekä mahdolliset ongelmat signaalin lähetyksessä ja vastaanotossa.

Toisen luentopäivän anti meni osittain jo teknisyydessään melko hankalaksi ymmärtää. Ja itsestä tuntuu, että mitä teknisempää asia on, sitä vaikeampi sitä on hahmottaa oman kokemuksen ja arkipäivän tietämyksen valossa. Erittäin hankalaksi koin nimenomaan aaltoihin ja kaistoihin liittyvät kysymykset. Näihin minun pitää perehtyä tarkemmin vielä tenttiin valmistautuessa. Yleisesti jäin vielä hieman miettimään, miksi erilaisiin standardeihin ja standardointiprosesseihin oli kiinnitetty niinkin paljon huomiota?

LUENTOPÄIVÄ 3

Tämän kerran tavoitteena oli saada käsitys tiedonsiirrosta ja tiedonsiirron tehokkuudesta. Käsiteltäviä aiheita olivat synkroninen ja asynkroninen tiedonsiirto, mahdolliset virheet tiedonsiirrossa (virhetyypit, virheiden havaitseminen, virheiden etsintä, virheiden korjaaminen), liikenteen kontrollointiin liittyvät protokollat, signaalien kanavointitavat, kytkennät sekä reititykseen liittyvät kysymykset. Kokonaisuutena kolmannen osion anti on jotenkin ymmärrettävissä, vaikka monesti asiat tuntuvat edelleen aika hankalilta tietotekniikkaan perehtymättömälle. Tämä osio oli kuitenkin kaikenkaikkiaan helpommin hahmotettavissa, kuin toinen osio. Olisiko sitten niin, että vähän vierastan teknisempää tietoa? Ja huomaan myös sen, että materiaaleja lukiessani minun on paljon helpompi saada kokonaiskäsitys aiheesta, mikäli tekstit ovat suomeksi. Aikaisemmin englanninkielisten tekstien lukeminen ei ole tuottanut näin paljon ongelmia, mutta huomaan, että nyt teknisempää asiaa lukiessa termit ovat vaan kertakaikkiaan niin vieraita, että asian omaksuminen tuntuu työläältä.

LUENTOPÄIVÄ 4

Neljäs kokonaisuus pureutui tietoverkkoihin ja niiden tulevaisuudennäkymiin. Aiheina olivat esimerkiksi verkon kuormituksen hallinta, lähiverkot (LAN) ominaispiirteineen, internetworking ja internet. Ja kuten sanottu, sen lisäksi luotiin vielä katsaus tuleviin trendeihin, kehityssuuntiin ja mahdollisuuksiin.

Tämä kokonaisuus oli erittäin hyödyllinen siinä mielessä, että vaikka internet ja erilaiset lähiverkot ovat jokapäiväisiä asioita, ei niistä tai niiden toiminnasta kuitenkaan tiedä juurikaan. Harvoin tulee esimerkiksi pysähdyttyä miettimään, mikä internet oikeastaan on ja miten se toimii. Kaikenkaikkiaan tämä auttoi jonkin verran hahmottamaan laajempaa kokonaisuutta tietoliikenteeseen liittyen, kun eri aiheet tässä linkittyivät toisiinsa. Vieläkin kurssin aihealueeseen liittyy paljon sellaista asiaa, joka ei ole niin selvää. Mutta luulen, että olen pystynyt muodostamaan itselleni jonkinlaisen käsityksen siitä, mitä on tietoliikenne. Kuten sanottu, kehitys menee eteenpäin hurjaa vauhtia, eikä kukaan varmasti osaa sanoa, mitä tuleman pitää vaikkapa kymmenen vuoden kuluttua. Uusia asioita on kuitenkin mielenkiintoista lähteä oppimaan ja odottamaan, kun on jonkinlainen pohja, jolle rakentaa.

YHTEENVETONA

Tietoliikenteeseen liittyvät kysymykset ovat nykyään arkipäivää, vaikka niitä ei välttämättä huomaa kovin selvästi. Asiaan perehtymättömälle henkilölle tietoverkot ja protokollat tai vaikkapa internet vain ovat olemassa, eikä asialle edes kovin suuresti uhraa ajatuksia. Monesti varmaan riittääkin, että asiat toimivat - kaikkien ei tarvitse kaikesta tietää niin syvällisesti. En tiedä, kuinka helposti tulen oppimaan tietoliikenteen teknistä puolta. Tavoitteeni kuitenkin olisi, että tietäisin edes jotain, pystyisin hahmottamaan kokonaisuuden ja ymmärtäisin käsitteet. Näin olisi helpompi toimia mahdollisessa ongelmatilanteessa, uudistusten edessä tai yhteydessä vaikkapa yrityksen it-henkilöstöön.

Kotitehtävät

KOTITEHTÄVÄ 1

Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa. Ryhmittele asiat mielekkäällä tavalla. Voit valita näkökulmasi.

sivonen_1.jpg

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.

Valitsin tarkemmin tutkittavaksi edellisessä kohdassa mainituista asiasanoista VPN-yhteyden. Tämä aihe on mielestäni kiinnostava, koska itselläni esimerkiksi on kotoa mahdollisuus ottaa VPN-yhteys työpaikalle, mutta vaikka käytän yhteyttä hyvin usein, en oikeastaan tiedä, mistä siinä on kysymys. VPN-yhteys on muutenkin käsitteenä usein käytetty ja monesti esillä, joten olisi hyödyllistä saada kokonaisnäkemys kyseessä olevasta käsitteestä.

Internetistä löysin melko kattavan peruskatsauksen VPN-yhteydestä Koulutus- ja konsultointipalvelu KK Median www-sivuilta (www.2kmediat.com/vpn). Olen käyttänyt tätä lähteenä seuraavassa esitetyssä katsauksessa.

VPN (eli Virtual Private Network) on tapa, jolla yrityksen eri verkot voidaan yhdistää toisiinsa julkisen verkon yli tai yksittäisten etäkäyttäjien koneet voidaan liittää yrityksen verkkoon julkisen verkon yli. VPN-yhteys tarvitsee toteutuakseen VPN-palvelimen, VPN-asiakkaan, tunnelin, VPN-yhteyden, tunnelin rakentamisen protokollat, tunneloitavan datan ja siirtymäverkon. VPN-palvelin hyväksyy ja käsittelee yhteydenotot VPN-asiakkaalta (client). Tunnelissa tiedot kapsuloidaan, eli niihin liitetään ohjaustiedot ja ne ikäänkuin pakataan ennalta sovitun periaatteen mukaan. VPN-yhteydessä lähetettävä data salataan. Vaikka käytettäisi tunnelia, mutta tietoa on salaamatonta, ei kyseessä ole VPN-yhteys.

VPN:n tulisi varmistaa, että tieto tulee perille salattuna ja muuttumattomana. Tulisi myös pystyä varmistamaan, että väitetty lähettäjä on todellinen lähettäjä ja että vastaanottaja on se, mitä väittää olevansa. On myös esitetty, että autentikoinnin tulisi tapahtua salaisella avaimella, mutta tiedonsiirrossa käytettäisiin julkiseen avaimeen perustuvaa algoritmia.

Käytännössä VPN-yhteydessä siis etäkäyttäjä ottaa yhteyden määriteltyyn verkkoon ja pystyy muodostamaan salatun yhteyden. Sen avulla etäkäyttäjän on mahdollista käyttää esimerkiksi työpaikan verkossa olevaa materiaalia samalla tavalla, kuin olisi työpaikalta yhteydessä verkkoon.

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.

VPN-yhteyteen liittyen valitsin tarkasteltavaksi kyseisissä yhteyksissäkin käytetyn PPTP:n eli Point-To-Point Protocol. Tämä protokolla tarjoaa standardoidun menetelmän tiedonsiirtoon point-to-poin -yhteyden avulla. Tähän protokollaan liittyy kolme pääkomponenttia: datan kapsuloinnin malli, linkin hallinnan protokolla ja verkon hallintaan liittyvä protokolla.

Protokollan mukainen kapsulointi mahdollistaa tiedon tunnistamisen ja pakkaamisen melko pienilläkin tunnistetiedoilla. Prosessin nopeuttamiseksi protokollan mukaan käytetään yksinkertaisia kenttiä kapsulointiin. Tämä tukee myös kaistan jakamista usean datan kesken.

PPTP sisältää myös protokollan jonka avulla on mahdollista valita sopiva kapsulointitapa, hallita pakettien kokoa, hallita mahdollisia takaisinlinkitys ongelmia tai muita ongelmatilanteita ja päättää linkki/yhteys. Tämän protokollan avulla on myös mahdollista päättää yhteys, jos linkki ei toimi kunnolla tai siinä on muita ongelmia.

PPTP tarjoaa protokollaratkaisun myös verkkoyhteyden muodostamiseen ja sen ongelmiin.

VPN-yhteydessä tämä protokolla vaikuttaa siten, että se tarjoaa metodin tunnelissa lähetettävän tiedon pakkaamiseen ja salaamiseen. Protokolla tarjoaa ratkaisun myös mahdollisiin verkkoon tai tunnistautumiseen liittyviin ongelmiin, joita verkkoyhteydessä voi esiintyä. Tämä protokolla kuitenkin on nimenomaan point-to-point -verkon protokolla. Jäin miettimään, että toimiiko tämä protokolla myös etäyhteydelle rakennetulle VPN-yhteydelle?

Tiedot protokollasta löytyisvät osoitteesta http://www.ietf.org/rfc/rfc1661.txt.

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

Valitsin tässä tarkasteltavaksi järjestelmäksi bluetoothin. Tämä on minulle tuttu vaikkapa siitä, että autossani on bluetoothin avulla toimiva hands free. Ajattelin, että olisi mielenkiintoista tietää vähän enemmän tästä tiedonsiirtomenetelmästä.

Bluetooth käyttää radiotietä siirtotienä. Tässä siirtotiessä aaltojen ei tarvitse olla suunnattuja, mutta radiotietä käyttävien laitteiden tulee olla melko lähellä toisiaan, mutta ei välttämättä suorastaan näköyhteydessä. Suurin ongelma radiotiessä on signaalin monitie-eteneminen, mikä tarkoittaa sitä, että esteistä ja pinnoista johtuvat heijastukset aiheuttavat signaalille monia etenemisreittejä. Ajatuksena on ollut, että bluetoothin avulla voitaisiin poistaa johdolliset, kaapeli- yms. kytkennät laitteiden välillä.

Kaikki bluetooth -laitteet ovat keskenään samanlaisia, mutta sille on tyypillistä, että laitteet muodostavat keskenään verkon siten, että alkuperäisen siirtopyynnön lähettänyt laite on automaattisesti “isäntä”, ja muut verkkoon liittyvät laitteet seuraavat sen kelloa ja taajuushyppelyjärjestystä. Verkkoon voi kuulua samanaikaisesti kahdeksan laitetta.

Bluetoothin kautta voidaan siirtää sekä ääntä että dataa. Koska nämä siirrettävät informaatiotyypit edellyttävät hieman erilaisia ominaisuuksia. Tästä syystä bluetoothyhteys on pohjimmiltaan pakettikytkentäinen, mutta siinä on myös sellaisia piirteitä, jotka saavat sen muistuttamaan myös piirikytkentäistä yhteyttä.

Bluetoothissa on laitetason mekanismit käyttäjän tunnistamiseksi ja tiedon salaamiseksi. On mahdollista siis määritellä yhteyspari vain tiettyjen laitteiden välille. Käytetty salausmenetelmä ei ole kovin vahva, mikä on hyvä ottaa huomioon tietoturvakysymyksiä mietittäessä.

Jos siis ajatellaan, miten autoni bluetooth handsfree toimii. Olen määritellyt autoni ja tietyn gsm-puhelimeni laitepariksi. Ollessaan kohtuullisella etäisyydellä toisistaan, laitteet tunnistavat toisensa ja muodostavat yhteyden. Tiedonsiirto näiden kahden välillä tapahtuu käyttämällä tiettyä radiotaajuutta.

Lähde: http://www.netlab.tkk.fi/opetus/s38118/s99/htyo/39/

KOTITEHTÄVÄ 5

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 ?

Valitsen kohdeympäristöksi kodin. Sinänsä koti on helppo kohde tarkasteltavaksi, koska siellä kaikille toiminnoille ei välttämättä ole tarvetta joka puolella taloa ja käyttäjien määrä on melko rajattu. Lisäksi koti on alueena verrattain pieni, mikä mahdollistaa myös sellaiset kytkennät, joissa laitteiden tulee olla kohtuullisen lähellä toisiaan. Haasteena taas on se, että kotona on hyvin paljon tavaroita ja huonekaluja, jotka saattavat aiheuttaa omat vaatimuksensa ja haasteensa tiedonsiirtoon käytettäville menetelmille. Lisäksi koska koti on verrattain pieni tiloiltaan, voivat pahimmassa tapauksessa eri laitteet aiheuttaa häiriöitä toisilleen. Kotona haasteena voitaneen pitää myös sitä, että tietoturvaan liittyvät kysymykset jäävät monesti kotona vähemmälle huomiolle, kuin vaikkapa koulussa.

Kotiin sopivat sekä johdolliset että langattomat tiedonsiirtomenetelmmät. Perinteisestihän monen ihmisen kotona laitteet on kytketty toisiinsa erilaisin johdoin ja kaapelein. Jos johtojen määrä ei haittaa asumismukavuutta, niin tietenkään mikään ei estä tiedonsiirtoa hoitamasta tällä tavoin. Monesti voi olla mukavampaa tai esteettisempää pyrkiä käyttämään erilaisia langattomia tiedonsiirtomenetelmiä. Kotiin voi asentaa vaikkapa WLAN -yhteyden tai pyrkiä mahdollisuuksien mukaan hyödyntämään bluetoothia laitteiden yhdistämisessä.

Kotona voisi ajatella kuitenkin olevan mielekästä, että niissä tapauksissa, kun tietoturva ei erityisesti sitä vaadi, suosittaisiin menetelmiä, jotka helpottavat yhteyksien muodostamista. Mikä sitten on riittävä tietoturva jää tässä jokaisen omaan harkintaan. Kuitenkin voisi ajatella, että jos kotona täytyy jatkuvasti syöttää vaikkapa salasanoja eri laitteisiin, että niiden käyttäminen olisi mahdollista, niin silloin tekniikka ei juurikaan lisää asumismukavuutta.

Jos on lupa visioida hieman tulevaisuutta, niin kenties tulevaisuudessa kotiin olisi mahdollista tehdä jonkinlaisia ubiikkijärjestelmiä tai muita laajempia kokonaisuuksia, jotka ovat yhteydessä toisiinsa. Esimerkiksi vaikkapa järjestelmä, joka tunnistaa avaimesta kotiin tulevan henkilön ja kytkee valmiiksi hänen suosikkilaitteensa päälle ja käyttövalmiiksi (esimerkiksi sytyttää valot, laittaa musiikin päälle, avaa television lempikanavalta tms.).

Viikoittainen ajankäyttö

Lähiopetus: 0 h

Luentomateriaaliin tutustuminen: tähän mennessä arviolta n. 1,5 h/vko

Kotitehtävät: n. 10 - 15 h (sisältää myös muuta materiaaliin tutustumista)

Tenttiin valmistautuminen: Tulee olemaan useamman tunnin rupema.

Palaute

Hyvää henkilökohtaista analyysiä.