meta data for this page

Oppimispäiväkirja

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikennenne tulee vastaan vähän joka asiassa - joissain asioissa jopa huomamaatta, mutta siitä en periaatteessa tiedä paljon mitään sen tarkemmin. Tiedonsiirtoahan se yksinkertaisimmillaan on, oli tieto sitten millaista vain: tekstiä, ääntä, tai muuta. Sitten peliin tulee jossain vaiheessa digitaalinen ja analoginen, joista on parilla kurssilla ollut mainintaa, mutta ei sen tarkemmin mitään. Monia lyhenteitä kanssa tullut jossain vaiheessa vastaan, mutta sen tarkemmin ei asioita osaa selittää tai yhdistellä vielä.

Tuttuja lyhenteitä muun muassa: ADSL, WLAN, FTP, TCP, UDP, IP, GPS, IRC

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Sali täynnä väkeä kun vihdoin saavun paikalle, mutta paikka löytyy kuitenkin lopulta. Läppäri esiin ja Noppa auki, harmi etteivät luentokalvot ole vielä saatavilla; ei voi vilkaista mitä tuleman pitää.

Tavoitteet-, sisältö- ja kirjallisuutta-osiot käydään läpi samalla kun tarkistan aamun sähköpostit. Kuulen maininnan wiki-sivusta ja nostan katseen kauhistuneen hitaasti kohti videotykin valaisemaa seinää.

Wiki-toiminta ei kiinnosta pätkän vertaa, mutta onneksi selviää että wikiin tulee vain oppimispäiväkirjan kirjoitus ja kotitehtävien palautus.

Vaikka päiväkirjan pitäminenkään ei erityisemmin innosta, on se kuitenkin parempi kuin kokonaisen wikin kirjoittaminen, varsinkin kun joutuisi muiden yhdys_sana_virheitä ja vastaavia korjailemaan vähän väliä.

Kännykkä värisee taskussa, aika poistua matikan harkkoihin pikaisesti. Palaan takaisin huomatakseni että paikka on viety ja tyhjiä ei näy lähettyvillä. Eturivi tavalliseen mukaan onneksi vapaana, sinne siis.

Muut näköjään kovasti pohtineet ennakkokäsityksiään tietotekniikasta sillä välin kun olin matikkaa vääntämässä.

Käsitteitä ilmestyy seinälle halutun kymmenen sijaan yksitoista; Ja näköjään numero 6 on vielä kahteen kertaan, eli kaksitoista käsitettä yhteensä. Ymmärrän melkein kolme, aika hyvin.

Lista kokonaisuudessaan:

  1. WLAN
  2. DATA
  3. Reititin
  4. Palvelin
  5. NFC/RFID
  6. Saatavuus
  7. RPC
  8. ACK
  9. EDIFACT
  10. ARP
  11. EMAIL
  12. VOIP

Pikaisten hakutulosten silmäilyn ja wikipediassa pyörähtämisen jälkeen suurin osa käsitteistä on periaatteessa selviä. Toivottavasti myöhemmillä luennoilla selviää vähän tarkemmin vielä.

Luento on tällä välin siirtynyt jo itse aiheeseen. Seinällä vilisee värikkäitä graafeja tietoliikennetekniikan kehityksestä, käytöstä ja muusta. Vieressä joku valittaa kun paria kalvoa on englanniksi. Huoh.

Paljon suht-turhaa pikkutietoa seuraavan kymmenen kalvon aikana. Jotenkin tuntuu että tentissä ei tulla kysymään japanin käyttämästä ISDB-T standardista. Selailen kuvia hassuista kissoista ja muusta vastaavasta ja kuuntelen luentoa puoli-hereillä.

Ensimmäisenä tärkeältä kuulostavana asiana, verkkojen jaottelu käydään suht yleisellä tasolla, ja tullaan kuulemma myöhemmin käymään tarkemmin. Heti perään erotellaan kiinteitä ja siirtyviä kommunikoinnin muotoja sekä pari käyttöalueen mukaan jaoteltavaa verkkoa, kuten BAN ja PAN; Body- ja Personal Area Network.

Johdantokalvot loppuvat pikaiseen mainintaan kerrosmalleista ja Stallingsin mallista ja kalvosetin vaihtamisen välissä käydään tauolla. Tai siis muut käy, itse viimeistelen sähköpostien lukemisen. Viekkaana ihmisenä vaihdan paikkaa sillä välin kun muut lähtevät tauolle, koska aikaisemmin mainitussa eturivissä ei ollut pöytää mille iskeä läppäri.

Tauko loppuu vihdoin ja asia jatkuu kommunikointimalleista, kuulostaa monimutkaiselta aluksi, mutta myöhemmin selviää että sehän on periaatteessa vain lähettäjä/vastaanottaja-pari.

Kommunikointimallin tehtäviä listataan ainakin pari sataa kalvoa, tässä muutamia:

Kommunikointimallin tehtäviä:

  • Signaalin luonti haluttuun osoitteeseen
  • Yhteyden ja liikenteen hallinta
  • Virheiden ja liikenteen valvonta
  • Datan muotoilu ja sen turvallisuus

Sähköposti ja puhelinkeskustelu nostetaan esiin esimerkkeinä kommunikointimalleista, molemmissa tapahtuu kuulemma häiriöitä tiedon siirron aikana. Tainneet kyllä kaikki sähköpostit tulla perille ihan kunnossa, mitenköhän ne häiriöt tässä tapauksessa vaikuttaa? Väliin taas pari kalvoa lontooksi, ja vaikka ymmärtämisessä ei ole periaatteellisia ongelmia, olisi luennoitsija voinut vaivautua kääntämään nuo muutamat sanaset yhtenäisyyden vuoksi. Luento jatkuu ja siirtyy takaisin käyttöalueen mukaan jaoteltaviin verkkoihin:

Käyttöalueen mukaan jaoteltavat verkot
WAN (Wide-) Maantieteellisesti laaja alue, koostuu solmuista
MAN (Metropolitan-) Kaupunki
LAN (Local-) Rakennus ja sen ympäristö, WAN:a tehokkaampi
PAN (Personal-) Työpiste, useita laitteita suht-pienellä alueella
BAN (Body Area Network) Mukana kannettavat laitteet

Seuraavaksi käydään läpi kerrosmallia, joka siis jakaa tehtävän pienempiin osiin/kerroksiin, joista jokainen suorittaa omia asioitaan. Tuloksena hallittavampi järjestelmä. Yhden kerroksen muuttaminen ei pitäisi vaikuttaa muihin. Hyvä esimerkki: Johtaja kirjoittaa kirjeen, sihteeri postittaa, kuriiri toimittaa.

Jokaisella kerroksella oma protokolla jota kukin kerros toteuttaa kommunikoimalla vastinparinsa kanssa. Kerrokset sisältävät paketteja, joissa on ohjausinformaatio (header) ja dataa. Ohjauskenttä toteuttaa protokollan.

OSI ja TCP/IP kerrosmallit vuorossa.

TCP/IP (Internet Protocol Suite) OSI (Open Systems Interconnection)
Sovellus Ohjelman kanssa kommunikointi Sovellus Ohjelma kommunikoi sovelluskerroksen kanssa.
Esitystapa Tiedon esitys: Syntaksi, tiivistys, salaus.
Istunto Lisä-osa kuljetuskerrokseen. Voi hoitaa sovellusten dialogia.
Kuljetus Tiedonsiirto Kuljetus Tiedon välityksen keinot.
Internet Verkkojen käyttö, reititys. Verkko Reititys ja tiedonsiirto.
Linkki Yhteys Linkki Yhteyden luonti, ylläpito ja lopetus. Hoitaa virheitä.
Fyysinen Laitteet Fyysinen Laitteet ja niiden liitännät.

Lopuksi vielä vähän TCP/UDP eroja:

TCP:n headerissa paljon tavaraa, varmistaa datan oikeellisuuden yms. UDP:ssä taas headerissa ei paljon mitään. Nopeampi mutta epäluotettavampi kuin TCP (missä tapauksissa? Milloin UDP:tä sitten käytetään?).

Ensimmäisen intensiivikurssin ensimmäinen luento, aika rankka perusluentoihin verrattuna. Pitänee seuraaville kerroille varata jotain purtavaa mukaan.

Luentopäivä 2:

Toinen luentopäivä ja uusi sali - onneksi olen ajoissa tällä kertaa. Luennoitsija saapuu paikalle ja kommentoi jotain salin koosta kun ihmiset täyttävät viimeisiä vapaita paikkoja.
Luento lähtee edellistä vauhdikkaammin asiaan ja heti ensimmäisenä protokollista asiaa vaikka muille jakaa.

Protokollat hoitavat eri järjestelmien olioiden keskeisen kommunikoinnin.

Protokollien tehtäviä:

  • Osoitteiden hallinta
  • Yhteyden hallinta
    • Yhteydetön: Tietoa yksinkertaisesti siirretään haluttuun suuntaan, mutta ei huolehdita esimerkiksi onko toisessa päässä vastaanotin tai onko se valmiina vastaanottamaan. Esimerkiksi UDP.
    • Yhteydellinen: Vaaditaan kaksisuuntainen yhteys jotta osapuolet voivat hoitaa yhteyden muodostuksen, tiedon siirron sekä yhteyden katkaisun. Esimerkiksi TCP.
  • Kanavointi
  • Segmentointi
    • Virheenkorjaus helpompaa pienillä paketeilla
    • Tasaisempi verkon käyttö
    • Joudutaan lähettämään enemmän ohjausinformaatiota
  • Paketointi
    • Ohjausinformaation lisääminen dataan
  • Vuon hallinta
  • Virheiden havainnointi

Pari henkilöä joutuu välillä hakemaan viereisestä salista tuolit kun salissa ei muuten riitä paikkoja. Katson parhaaksi jättää tavarat pöydälle ettei paikkaa viedä sillä välin kun käväisen palauttamassa matikan harkat pikaisesti. Palaan harkoista juuri sopivasti paikalle ennen pistarien alkua - unohdin sitten niihinkin lukea. En sitten tiedä onko vielä hieman liian aikaista aivotoiminnalle vai mikä meni pistareissa pieleen, mutta eipä tullut mitään raapustettua paperille. Vaikka asiat olivat kyllä selviä nyt kun ne käytiin läpi. Siirrytään luennossa eteenpäin standardointiin.

Standardointi:

  • Vaaditaan yhteensopivuuden takaamiseksi
  • Todella hidasta, usein kehitetty jo parempia tekniikoita kun standardi valmis
  • Useita organisaatioita hoitamassa samoja standardeja → yhteistyötä ja kompromisseja tarvitaan

Organisaatioita:

  • ISOC (Internet Society)
  • ISO (International Organisation for Standardisation)
  • ITU-T (International Telecommunication Union)
  • IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

Sitten käydään läpi paljon pikkutietoa organisaatioista, en taida listata perustamisvuosia yms. Seuraavana vuorossa tiedonsiirto.

Pääkohtia:

  1. Johtimeton/johtimellinen siitotie
  2. Simplex/Half duplex/Full duplex
  3. Analoginen vs digitaalinen (encoding/decoding)
  4. Spectrum=frequencies, bandwidth=frequencies with most energy
  5. Vaimeneminen
  6. Viive/Vääristyminen
  7. Kohina

Luennon loppupuolella oli hieman liikaa fysiikkaa (aallonpituudet ja muut) omaan makuun joten ei tullut seurattua niin tarkasti, pitää tarkentaa kalvoista myöhemmin.

Luentopäivä 3:

Kolmas luento jatkaa tokan luentopäivän aiheista, eli siirtoteistä.

Yleisesti: Suurempi nopeus → lyhyempi etäisyys Suurempi taajuus → suurempi vaimeneminen

Johtimettomat siirtotiet

Suunnattu vs. suuntaamaton:

  • Mikroaaltolinkit
    • Suunnattu
    • Lautasantennit
  • Satelliittilinkit
    • Satelliittikommunikointi
    • Point-to-point tai broadcast
  • Radiotie
    • Suuntaamaton
  • Infrapuna
    • Point-to-point

Johtimelliset siirtotiet

  • Parikaapeli
  • Kaksi kaapelia kierretty toistensa ympärille
  • Kierrolla häiriöitä pienentävä vaikutus
    • Puhelinkaapeli
  • Koaksiaalikaapeli
  • Kaksi johdinta sisäkkäin
    • TV-kaapeli
  • Valokuitu
  • Sähköjohto

Encoding/Decoding

  • Erilaisia enkoodausmenetelmiä: NRZ, Bipolar, Pseudoternary, Manchester
  • Vastaava dekooderi vaaditaan toiseen päähän.
  • Jokainen toimii vähän eri tavalla, en mene yksityiskohtiin.

Scrambling

  • Täytetään liian tyhjät välit signaalissa tietyllä sarjalla bittejä, jotka havaitaan ja jätetään huomiotta toisessa päässä.
  • Ei nollasignaalia
  • Tasainen lähetys
  • Virheiden havainnointi

Virheiden havainnointi

  • Pariteetti:
    • Dataan lisätään pariteettibitti, joka ilmoittaa onko lähetetyssä datamäärässä parillinen vai pariton määrä bittejä.
    • Vastaanottaja vertaa saatua bittimäärää ja datan pariteettibittiä. Jos eroaa, virhe.
    • Ei voida havaita virheitä, joissa bittimäärä poikkeaa parillisen määrän.
  • CRC (Cyclic Recundancy Check)

Flow control

  • Stop and wait - Lähetetään lisää dataa vasta kun edellisen saapuminen varmistettu.
  • Sliding windows - Lähetetään tietty määrä ilman kuittausta, sitten odotetaan kuittausta, joka ilmoittaa seuraavan lähetettävän numeron.
  • Go back N - Lähetetään kunnes saadaan virhekuittaus, sitten siirrytään takaisin virheen kohdalle ja lähetetään uudestaan.
Luentopäivä 4:

Multipleksointi/Kanavointi - Yhdistetään useampi syöte ja erotetaan ne vastaanottopäässä

FDMA - Taajuusjako: Jokainen signaali omalla taajuusalueella. Varmuusväli → häiriöiden minimointi.

TDMA - Aikajako: Data puskuroidaan aikaväleille, puskurit käydään läpi ja niistä muodostetaan signaali.

CDMA - Koodijako: Jokaiselle käyttäjälle uniikki koodisana, jonka mukaan viesti enkoodataan.

WDMA - Aallonpituusjako: Esim. WDM:ssä valonsäteiden aallonpituuksien vaihtelut kanaviksi.

Paketti vs piirikytkentä

  • Paketti
    • Data pilkotaan paketeiksi, joissa datan lisäksi kontrolli-infoa kuten osoitetiedot.
    • Paketit siirretään solmulta toiselle varastoimalla data tarvittaessa vähäksi aikaa ja siirtämällä seuraavalle solmulle vasta kun sopiva reitti on valittu.
  • Piiri
    • Yhteys muodostetaan ennen datan siirtoa, reitti säilyy samana koko yhteyden ajan. Kanavan kapasiteetti varattuna vaikka dataa ei kulje.
    • Data siirtyy valittua reittiä pitkin lähteestä määränpäähän, aikaa kuluu vain linkkien siirtoviiveeseen.
Luentopäivä 5:

Luennoitsija saapuu paikalle hieman myöhässä, ehtipähän lukea pistareihin vielä jonkun aikaa. Tällä kertaa muistin kerrata edes vähän, toivottavasti saisi jotain raapustettua paperille jopa. Edessä olevalla rivillä jollain tiiliskiven paksuinen kansio täynnä tulostettuja papereita, visualisoi hyvin miten paljon tavaraa kurssilla käyty - onkohan kaikki materiaali edes siinä? Ja tänään vielä lisää asiaa; kuulemma matkaviestinverkot, lähiverkot ja vähän asiaa tietoturvasta vuorossa.

Matkaviestin-, tai soluverkot:

Tukiasema: vastaanotin, lähetin, ohjausyksikkö. (Maksimi)Lähetystehoa kontrolloidaan solun koon määrittämiseksi sekä hukkatehon minimoimiseksi. Jokaisella solulla omat taajuutensa, mutta jos soluilla etäisyyttä tarpeeksi, voidaan samaa taajutta kierrättää kapasiteetin nostamiseksi. Viereisillä soluilla ei siis saa olla samoja taajuuksia häiriöiden minimoimiseksi.

Asiaa 3G/4G:stä…

Pistarissa sain muutaman asian jopa paperille ja pari kohtaa saattoi jopa mennä oikein. Taas olivat kaikki asiat melkein itsestäänselviä kun ne käytiin läpi, mutta eivät sitten tulleet pistarin aikana mieleen.

Jäi vähän lyhyeksi kun muut harkkatyöt vieneet niin paljon aikaa.

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

Pelkät laitteet Laitteet ja yhteydet/palvelut

Kysymyksiä:

  • Vaikuttavatko seinät modeemin ja laitteen välissä signaalin laatuun?
  • Miksi tabletin/kännykän GPS asettaa sijainnin kartalla naapuritalon kohdalle?
  • Miten modeemi lähettää (ja laite vastaanottaa/ymmärtää) langattoman yhteyden nimen?

Kotitehtävä 2

Protokolla Linkki
HTTP Hypertext Transfer Protocol www.ietf.org/rfc/rfc2616.txt
IPv6 Internet Protocol version 6 www.ietf.org/rfc/rfc2460.txt
FTP File Transfer Protocol www.ietf.org/rfc/rfc959.txt

Kotitehtävä 3

Siirtotie Taajuus Koodaus
Bluetooth Ilmatie 2.4GHz GFSK
WLAN (802.11g) Ilmatie 2.4GHz OFDM DSSS
ADSL Parikaapeli X DMT (muunnelma OFDM:stä)

Kotitehtävä 4

Edellisessä kotitehtävässä valitut siirtotiet kaikki käyttävät jonkinlaista kanavointia.

Siirtotie Kanavointi
WLAN OFDM Jaetaan signaali eri taajuuksille.
ADSL DMT Muunnelma OFDM:stä, eli taajuusmuuntelua taas.
Bluetooth CDMA Koodimuuntelu, jokaisella laitteella oma koodi.

Kotitehtävä 5

Bluetoothin turvallisuudesta:

Laitteet voivat ensinnäkin sulkea bluetoothin kokonaan pois, joka estää kaiken yhteydenmuodostuksen bluetoothin välityksellä.

Usein laitteet myös tarjoavat vaihtoehdon olla näkyvissä tai ei, joka piilottaa laitteen muilta. Tosin piilotettu laite saattaisi löytyä bruteforce-ratkaisuilla, joissa kokeillaan laitteiden osoitteita järjestelmällisesti.

Yhteyttä ei voida muodostaa mihin vain laitteeseen, vaan molempien laitteiden (käyttäjien) suostumus vaaditaan.

Kaksi laitetta muodostavat yhteyden (pairing) valitun salasanan avulla. Laitteet (haluttaessa?) tallentavat toisen laitteen “tuttuihin”, ja yhteys voidaan muodostaa myöhemmin ilman tunnistautumista.

Legacy Pairing: Molemmat käyttäjät syöttävät valitun PIN koodin ja yhteys muodostetaan kun oikea koodi syötetty.

Ongelma: Joissain laitteissa vain numerokoodeja tarjolla → lyhyet koodit helppo arvata (0000, 1234 tai vuosiluvut todennäköisesti aika yleisiä.)

Ja vaikka uudemmissa laitteissa voidaan käyttää salasanoj tunnistautumiseen, aina löytyy ihmisiä joiden salasana on 'salasana'.

Ennen käytetty 'Legacy Pairing' on nykyään korvattu enemmän tai vähemmän SSP:llä (Secure Simple Pairing).

SSP:ssä järjestelmä hoitaa salauksen automaattisesti (generoidaan avain), vaaditaan käyttäjän suostumus yhteyden muodostukseen.

Tilanne: Halutaan siirtää kuva puhelimelta toiselle.

  • Molemmat käyttäjät (A ja B) avaavat laitteen bluetooth (BT) asetukset ja laittavat BT:n päälle ja laitteen näkyville.
  • A:n laite yrittää etsiä B:n laitetta. BT käyttää 2.4GHz taajuutta kommunikointiin (yleisesti sovittu alue: 2.402GHz - 2.480GHz.)
  • BT mahdollistaisi useampienkin laitteiden yhdistämisen, ja ne eivät häiritsisi toisiaan, koska BT:ssä käytetään taajuushyppelyä FHSS.
  • Kun B:n laite on löydetty ja yhteyttä yritetään muodostaa, riippuen laitteista:
    • Joko: Sovitaan salasana jonka molemmat syöttävät laitteeseensa → yhteys muodostetaan.
    • Tai: Laitteet generoivat salasanan automaattisesti ja yhteys muodostetaan esim. laitteiden nimien perusteella.
  • A valitsee kuvan ja yrittää lähettää sitä B:lle
  • B varmistaa että lähetys otetaan vastaan
  • Kuva lähetetään. Riippuen bluetooth versiosta, nopeus voi olla 1Mbps (BT 1.0) tai jopa 3Mbps (BT2.0→).
  • BT suljetaan haluttaessa

Lähteet: http://electronics.howstuffworks.com/bluetooth.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth

Ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus 7h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0h
    • Kotitehtävien tekoa 4h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus 7h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0h
    • Kotitehtävien tekoa 3h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus 7h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0h
    • Kotitehtävien tekoa 3h
  • Luentoviikko 4
    • Lähiopetus 7h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 1h
    • Kotitehtävien tekoa 2h
  • Luentoviikko 5
    • Lähiopetus 7h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 1h
    • Kotitehtävien tekoa 2h
  • Tenttiin valmistautuminen Xh