Miko Tollander

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenteellä tarkoitetaan lähinnä sähköisen tiedon välittämistä erilaisten verkkojen, palvelimien jne. kautta. Tietoliikennetekniikkaan liittyviä termejä ovat muun muassa TCP/IP (+ muut protokollat), adsl, cloud computing, internet, kupari-/valokaapelit, WLAN, FTP.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: 1. luento oli peruttu.

Luentopäivä 2:

Johdatusluento, jossa käytännön asiat käytiin läpi.

Yleisen tietoliikenteeseen liittyvän asian lisäksi varmasti tärkeimpänä asiana olivat kerrosmallit: TCP/IP sekä OSI. Kerrosmallien yleinen idea on, että lähetettävä/vastaanotettava datapaketti on jaettu erilaisiin kerroksiin, joissa tapahtuu erilaisia toimenpiteitä. OSI on jaettu seitsemään kerrokseen (fyysinen-, linkki-, verkko-, kuljetus-, istunto-, esitystapa- sekä sovelluskerros), kun taas TCP/IP on jaettu viiteen kerrokseen (fyysinen-, linkki-, verkko-, kuljetus- sekä sovelluskerros).

Luentopäivä 3:

Toinen luentopäivä, jolloin käytiin läpi standardoinnin muodostamisesta, ja sen hyödyistä sekä haitoista, standardoinnin järjestöjä mm. ISO (International Organization for Standardization) sekä ITU (International Telecommunications Union), linkkien toimintaa, siirtotiet, digitaaliset ja analogiset signaalit sekä analogisen signaalin muuntaminen digitaaliseksi. Järjestettiin myös ensimmäinen pistokoe (voiko olla pisteri, jos siitä kerrotaan etukäteen?).

Luentopäivä 4:

Käytiin läpi modulointitapoja kuten CDMA, FDMA sekä TDMA, piiri- ja pakettikytkennät sekä ruuhkautumista tietoliikenneverkoissa.

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

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

tehtava1_miko_tollander.pdf

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: Kotitehtävässä 2 keskitytään johonkin oleelliseen osaan kokonaisuudesta (oman mielenkiinnon mukaan valittavissa) ja skenaarion/käyttötapauskuvauksen avulla selvitetään mitä ko. osa-alueella oikeasti tapahtuu.

WLAN, ja sen suojaaminen

Wlan koostuu sanoista wireless local area network. Kyseisestä tekniikasta käytetään myös kaupallisempaa nimeä Wi-Fi vaikka termit eivät ole täysin yhteensopivat. Wlanin avulla voidaan ottaa yhteyttä verkkopalveluun (Internet) ilman kaapeleita tukiaseman kautta, tavallisimmin kodissa oleva reititin/langaton tukiasema. Wlan perustuu 802.11 standardiin, joista suosituimpia ovat 802.11b (mahdollistaa 11 Mbps tiedosiirtonopeuden), 802.11g (54Mbps) ja uusimpana standardina 802.11n (jopa 150Mbps, teoriassa ilmeisesti myös jopa 600Mbps). 802.11b/g standardit toimivat 2,4 gigahertzin taajuudella, kun taas wireless n toimi myös tämän lisäksi 5 gigahertzin taajuudella.

Näissä standardeissa käytettävät modulaatiotekniikat ovat OFDM eli DMT-modulointi ja DSSS eli suorasekventointi. OFDM (wireless g/n) perustuu tiedon siirtoon useilla taajuuskanavilla, jotka eivät häiritse toisiaan. DSSS:ssä (wireless b/g) sanoma on jaettu pieniin osiin, ja se lähetetään koko taajuusalueella yhtenä signaalina kohinaa muistuttavan kantoaallon kanssa, jotta vältyttäisiin muiden signaalien aiheuttamilta häiriöiltä. DSSS on siis yksi hajaspektritekniikan muoto, jossa lähetettävä data pystytään purkamaan vain tarkoitetun vastaanottajan päässä, muille viesti näkyy vain taustakohinana.

Langattoman verkon salausmenetelmiä ovat muun muassa WEP, WPA sekä WPA2. WEP (wired equivalent privacy) on ensimmäinen langatonta tietoliikennettä suojaamaan kehitetty salausmenetelmä, joka on tänä päivänä lähes hyödytön sen ollessa lähes triviaalia murtaa. WEP käytti alunperin vain 40-bittistä salausavainta, mutta jälkeenpäon saatiin käyttöön myös 64- sekä 128-bittiset salausavaimet. WEPin tilalle kehitetty WPA-salaus on vaikeampi murtaa, mutta sekin on tehtävissä. WPA (Wi-Fi Protected Access) salauksessa salausavain muuttuu jatkuvasti tehden sen murtamisesta vaikeampaa, mutta kuten sanottu, sekin on jo murrettu ja korvaavana tekniikkana toimii WPA2-salaus. WPA2-salaus luottaa vahvaan AES (Advanced Encryption Standard) salausalgoritmiin, joka saattaa olla jopa 256 bitin pituinen. Vaikka WPA2-salaus onkin turvallinen tekniikka, niin sekään ei estä tietomurtoja käyttäjän valitessa lyhyen/yksinkertaisen salasanan.

lähteet:

http://fi.wikipedia.org/wiki/Wlan http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11 http://fi.wikipedia.org/wiki/Hajaspektri http://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_Protected_Access http://fi.wikipedia.org/wiki/WEP

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.

BitTorrent-protokolla p2p-verkkojen yhteydessä

BitTorrent-protokolla on verrattain uusi tiedostonsiirtomenetelmä Internetin kautta, jonka kehitti ohjelmoija Bram Cohen julkaisten ensimmäisen implementaation protokollasta vuonna 2001. Alun perin BitTorrent-protokollan kautta toimi vain Cohenin yrityksen oma ohjelma BitTorrent, mutta saatavilla on nykyään useiden lähteiden omia ohjelmistosovelluksia p2p-verkkoon (kuten esim. µTorrent). On arvioitu, että tiedostonjako p2p-verkoissa käsittää 27-55% koko Internetin liikenteestä.

BitTorrent-protokollan toimintaperiaate on seuraava: Protokollassa tiedostojakoon kuuluu kolme osapuolta, käyttäjä, seurantapalvelin (tracker) sekä www-palvelin, joka sisältää .torrent-päätteisiä tiedostoja. Toisin kuten perinteisemmässä tiedostonjaossa, käyttäjä ei lataa haluamaansa tiedostoa palvelimelta, vaan hän lataa itselleen verrattain pienen .torrent-tiedoston, jonka avaa omassa ohjelmassaan. Torrent-tiedosto sisältää tiedot haluttavat tiedoston varsinaisesta koosta, palasten koosta sekä itse trackerin osoitteen. Ladattava tiedosto ei siis sijaitse millään yhdellä palvelimella, vaan jokainen joka lataa ko. tiedostoa toimii samalla lähteenä, jolta muut voivat ladata samaa tiedostoa samalla toimiessaan lähteenä. Itse varsinainen tiedosto on siis jaettu pieniin paloihin (sadoista kilotavuista muutamiin megatavuihin), jotta palaset olisivat helpommin jaettavissa, eikä tiedoston sisältämän datan tarvitse latautua koneelle juuri siinä järjestyksessä, missä lopullinen data sijaitsee.

Käyttäjät muodostavat keskenään siis p2p (peer-to-peer) -verkkoja eli vertaisverkkoja, joissa enemmän käyttäjiä tarkoittaa suurempia tiedonsiirtonopeuksia, eikä yksittäisten palvelimien tarvitse kestää suuria taakkoja tiedostonlevityksessä. BitTorrent-protokollan haittapuolina sanottakoon, että jos tiedostolla ei ole yhtään seedia (seed = käyttäjä, jolla ladattuna koko tiedosto), niin kukaan tiedostoa lataava (leech)ei voi saada itselleen kyseistä tiedostoa kokonaisena. Toisaalta taas hyötynä on mm. se, että yksi tiedosto voi olla rekisteröitynä useammalle trackerille, jolloin yhden/useamman niistä ollessa matalana silti tiedostoon uusien leechien yhdistäminen onnistuu, sekä tiedoston seuranta onnistuu (jos vain yksikin tracker on toiminnassa).

lähteet:

http://en.wikipedia.org/wiki/BitTorrent_(protocol)

http://fi.wikipedia.org/wiki/P2p

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

Bluetooth

Bluetooth on avoimeen standardiin perustuva laitteiden kommunikointitekniikka lähietäisyydeltä. Tarkemmin se on lyhyen kantaman radiotekniikkaan perustuva langaton tiedonsiirtotekniikka kaapelittomaan tiedonsiirtoon oheislaitteiden kuten matkapuhelin - headset, pc - tulostin etc. välillä. Koska Bluetooth koostuu kolmesta osasta: radio-osa (Bluetooth-radio), radiolinkin hallintaosa (link controller) ja yhteydenhallinnasta (link manager). Koska Bluetooth toimii 2,4 GHz:n (tarkemmin 2,4000 - 2,4835 Ghz) ISM-taajuusalueella, niin yhteyksien lähetyksessä käytetään hajaspektritekniikkaa häiriöiden vähentämiseksi (ISM = Industrial, Scientific, Medical). Lähetystaajuus siis vaihtelee, ja kanavia on käytössä 79, yhden kanavan taajuussiirron ollessa 1 MHz.

BLuetooth käyttää modulointinaan GFSK-taajuussiirtokoodausta (Gaussian frequency shift keying). Bittien esitys GFSK-modulaatiossa on toteutettu sisällyttämällä binäärinen 1 ja 0 kantoaalloon pituuteen poikkeuttamalla kantoaallon perustaajuutta. Taajuuden muutos vaihtelee +-500 kHz:n välillä ja virheenä sallitaan +-75 kHz. GFSK:lla toimivat laitteet toimivat yleensä perusnopeudella 1 Mbps.

Bluetooth perustuu Point-To-Point -yhteyteen, jossa yleensä kaksi laitetta kommunikoivat keskenään. Nämä laitteet ovat isäntä ja renki, jotka muodostavat pikoverkon. Yhteys on pakettikytkentäinen, ja pakettien vaihto tapahtuu peruskellon mukaan, jossa isäntä “tikittää” 312,5 millisekunnin välein. Yhden paketin lähettämiseen menee kaksi aikayksikköä eli 625 µs.

lähteet:

http://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth http://en.wikipedia.org/wiki/Spread_spectrum http://fi.wikipedia.org/wiki/FHSS

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 ?

Otetaan esimerkiksi vanhempieni koti, johon kuuluu minut uloslaskien veljeni ja vanhempani. Heillä on käytössä Elisan kaapelilaajakaista 10/1 Mbps ilmoitetulla nopeudella. Talo on kaksikerroksinen paritalo. Elisan oma kaapelimodeemi/reititin sijaitsee yläkerrassa, ja taloudessa on jatkuvassa käytössä vanhempieni läppäri alakerrassa, veljeni pöytäkone, läppäri ja PS3, vanha pöytäkoneeni sekä silloin kun itse tulen käymään, oma läppärini. Reitittimeen on kytketty rj-45 parikaapelilla pöytäkoneet sekä PS3, koska reititin sijaitsee veljeni huoneessa yläkerrassa. Muut internettiin kytketyt laitteet toimivat Wlanin kautta. Käytössä siis osittainen lan/wlan -ympäristö.

Huonoa tässä järjestelmässä on se, että Elisan reititin käyttää WPA-salausta WPA2-salauksen sijaan (WPA2 ei ilmeisesti edes saatavilla ko. laitteessa), ja salasanakin on asetettu helpoksi, jotta satunnaisten yhteysvirheiden sattuessa huonomuistiset vanhempanikin muistaisivat salasanan. Reitittimen asetuksiinkaan ei pääse “kätevästi” privaatin IPv4 osoitteen kautta (kuten 192.168.0.1 tjsp) vaan asetukset on säädettävä Elisan/Saunalahden omien nettisivujen kautta, ja mitenkäs niihin pääset käsiksi jos sattuu olemaan jonkinlainen katkos internetyhteydessä ja tarvisi ruukata vaikka kotiverkon asetuksia. Eräs pienoinen haittapuoli on myös vanhempien läppäriin tuleva signaali, jota heikentävät melkoinen matka reitittimeen ja vahvat seinät, mikä koetaan yleensä hitaampina tiedonsiirtonopeuksina.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus - h
    • Valmistautumista lähiopetukseen - h
    • Kotitehtävien tekoa - h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0.5 h
    • Kotitehtävien tekoa 1 h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0.5 h
    • Kotitehtävien tekoa 0 h
  • Luentoviikko 4
    • Lähiopetus 7.5 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0.5 h
    • Kotitehtävien tekoa 6-7 h

Palaute

Kotitehtävät ok, vaikka aiheet varsin konservatiivisesti valittu. Oman oppimisen arviointia olisi voinut olla enemmän.


Pääsivulle