meta data for this page

Oppimispäiväkirjan, kotitehtävien vastausten ja ajankäytön arvioinnin sisällöt täydennetty ja tarkistettu loppuarviointia varten.

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.

Tietoliikenne perustuu tietotekniikkalaitteistojen (hardware) ja niihin suunniteltujen ohjelmistojen (software) hyödyntämiseen. Hyödynnettävyys riippuu siirrettävän datamäärän nopeudesta (tiedon siirron kapasiteetti bitteinä) ja laitteiden kyvystä tallentaa ja käsitellä datamääriä. Tietoliikenne mahdollistaa ajasta ja paikasta irroittautumisen ja säästää paperinkulutusta sekä virheiden määrää, kun itse loppukäyttäjä syöttää tiedot, eikä tarvita välikäsiä. Sitä en ole vielä täysin ymmärtänyt, miksi täällä haja-asutusalueella joskus langaton verkko samassa paikassa toimii nopeasti ja joskus ei ollenkaan. Vaikuttaa tukiasemien lähettämien signaalien laatuu kuinka säätila, maastonesteet vai käytettävissä oleva siirtotekniikka lähetys- ja vastaanottopäässä. Tietoliikenne on suhteellisen uusi alue, jonka vuoksi sen asiantuntijat käyttävät omaa “kieltään” ja lyhenteitään, jolloin ulkopuolinen käyttäjä tuntee olonsa epävarmaksi, kun ei ymmärrä täysin, mistä puhutaan.

Termejä: konfiguraatio, katvealue, tietoliikenteen siirtonopeus

VALMIS!

Luentoyhteenvedot

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

Tietoliikenne on oma maailmansa, johon liittyy oma termistönsä lyhenteineen. TCP/IP on avainasia, joka käsittää oma tietoliikennekorttinsa, jossa verrataan kentissä lähettävän ja vastaanotettavan tiedon yhteensopivuutta. Aikoinaan opetettiin, että ei tietokoneet nimensä mukaisesti mitään tiedä, vaan vertaavat nollien ja ykkösten määrää ja järjestystä. Näinhän se on!

Mielestäni kurssin kokonaisuus on hyvin suunniteltu antamalla opiskelijalle “porkkanoita”, vähemmän keppiä. En ole ennen tällaiseen opiskelumetodiin törmännyt. Lähtökohta vaikuttaa hyvältä!

Tulisi oppia perustermejä ymmärtääkseen niiden välisiä yhteyksiä ja riippuvuuksia.

- Sovelluksia (application) käyttävät kaikki tietokoneita näpyttelevät henkilöt. - Verkko toimii “pilvenä”. - Konfigurointi tarkoittaa, että tietotekninen laite täytyy koodata perusasetuksiltaan uudelleen, mikäli sen käyttöympäristö muuttuu. Esimerkiksi puhelin kanssa liikuttaessa toiseen maahan. - Tietoliikenteen kommunikointimalli perustuu tiedon lähteen (source), siirtojärjestelmän (transmission system) ja vastaanottojärjestelmän (receiving system) saumattomaan toimivuuteen. - Signaalien tulee olla siirtotielle sopivia ja vastaanottajan ymmärrettävissä. - Virheen havainnointi on tietoliikenteessä helppoa verrattuna sen korjaamiseen eli ennakointi säästää kustannuksia!

Mulle kävi niin, että yhteys katkesi sinä aikana, kun kirjoitin tätä kohtaa ja valtaosa tekstistä hävisi, mutta päätin kirjoittaa tekstiä uudelleen. Konkreettinen esimerkki langattoman tietosiirron kompastuskivistä haja-asutusalueella.

Protokollan yksi tehtävistä on vuon (liikenteen) valvonta (flow control).

Tietoturvan peruselementtejä ovat security (suomenkielinen käännös epäselvä), yksityisyys (privacy) eli kaikki tieto ei tarkoitettu kaikille ja luottamus (trust) eli mihin voidaan tallentaa.

Käytettävä siirtotie tuo omat häiriönsä signaaliin. Tämä voisi luentosalin olosuhteissa tarkoittaa, että liian lähellä oleva kuuntelija kärsii luennoitsijan liian voimakkaasta äänenkäytöstä ja perällä istuva kuuntelija ei kuule sanomaa kunnolla.

Kommunikointiverkko muodostuu eri etäisyyksillä toimivista verkoista, esimerkiksi etäverkko (WAN = wide area network), kaupunkiverkko (MAN = metropolitan area network) tai lähiverkko (LAN = local area network). Mitä lyhyempi etäisyys tiedonsiirrossa, sen suurempi tiedonsiirtonopeus.

Opintoryhmä 2011 keräsi seuraavat kymmenen tietoliikenneympäristön asiaa tärkeimmiksi asioiksi asiakokonaisuutta tarkasteltaessa:

WLAN = Wireless Local Area Network = langaton lähiverkko Data = perusbittijono nollia ja/tai ykkösiä Reititin = liittyi piiri- tai pakettikytkentään Palvelin = tiedonkäsittelyn “keskus” NFC/RFID = siruavain RPC = Remote Procedure Call (tämä jäi epäselväksi) ACK = Acknowledgement = hyväksyntä/kuittaus EDIFACT = sovittu sanoma, esimerkiksi standardoitu tapa tehdä laskutusta ARP = osoitteenselvitysprotokolla EMAIL = sähköposti VOIP = Voice Over Internet Protocol = äänen siirtyminen internetissä

VALMIS.

Luentopäivä 2: 7.10.2011

Aihe: Kerrosmallit ja protokollat:

Kerrosmalli muodostaa isokuvan toiminnasta. TCP/IP on esimerkki kerrosmallista. Kerrosmalli jaetaan kolmeen (3) osaan; sovellukseen, koneeseen ja verkkoon. Protokolla suorittaa reitillisen tehtävän ohjaten ja kytkien yhteyttä. Kerrosmalli mahdollistaa sen, että yksittäistä asiaa voidaan muuttaa ilman, että muita osia tarvitsee muuttaa. Protokolla toimii otsikoittain. Kerrosmalli voidaan rakentaa monella eri tavalla - siinä missä TCP/IP (transmission control protocol) rakentuu viidestä (5) kerroksesta, niin OSI-malli koostuu seitsemästä (7) kerroksesta. OSI = Open Systems Interconnection. Eri kerrokset muodostavat ylemmille kerroksille “ponnahduslaudan” (= service to N+1 layer). Eri kerroksille voi olla useita protokollia. Useat linkit muodostavat verkon. Linkkejä voivat olla Data Link, Network, Transport…Application. Protokolla koostuu seuraavasta rakenteesta: pyyntö (request) - osoitus (indication) - vastaus (response) - vahvistus (confirmation). Kerroksia ovat linkkikerros (virheiden havainnointi ja korjaukset), verkkokerros (yhteinen rajapinta), kuljetuskerros ja istuntokerros sekä esitystapa- ja sovelluskerros. UDP = User Datagram Protocol, IPv6 = uuden sukupolven internet (nykyisin IPv4), RSVP = reservation protocol, HTTP = hypertext transfer protocol. Kerrosmallin etuna on pienemmät hallittavammat osat. Ohjauskenttä toteuttaa protokollan. Protokollien toiminta tapahtuu funktiokutsuina ohjelmoinnissa; RRQ = reader right request; WRQ = writer right request. Protokolla käsittää syntaksin, semantiikan ja ajoituksen. Protokolla sisältää tarkastus- ja toipumispisteitä. Sillä hallitaan yhteyttä. Koodisana = codeword, dekoodaus = koodin purku. Tietoa siirretään taajuuksia käyttämällä, jota optimoidaan siniaallon vaiheita seuraamalla. Tiedonsiirtonopeuteen vaikuttaa kaistan leveys ja taajuus. Digitaaliset signaalit ovat halvempia, mutta vaativat suuremman taajuuden kuin analogiset. Laitteen herkkyys vaikuttaa siihen, millaisia sanomia voidaan vastaanottaa. Etäisyys, tiedonsiirtonopeus, signaalin voimakkuus ja kaistan leveys riippuvat toisistaan voimakkaasti.

Luentopäivä 3: 28.10.2011

Aihe: Tiedonsiirtotiet:

Konkreettisia teknisiä johtimia tai järjestelmiä tiedonkulkua varten: parikaapeli (twisted pair), valokuitu (optical fibre), koaksiaalikaapeli (coaxial cable) televisioantennissa ja ilmatietä varsinaisesti siirtotienä käyttävät bluetooth ja WLAN (Wireless Local Area Network). Koaksiaalikaapeli ei ole niin kehittynyt kuin parikaapeli. Valokuidun etuna on perinteisiin kaapeleihin verrattuna valtava tiedonsiirtokapasiteetti, eikä sähkömagneettisia häiriöitä ole. Valokuitu on rakenteeltaan kevyt ja pienikokoinen. Hintakysymys ei ole kuitenkaan helposti määriteltävissä, koska kaapelin päät ovat kalliita. Siirtotiellä signaalin vaimeneminen (attenuation) aiheuttaa ongelmia. Matkapuhelimet käyttävät korkeampia taajuuksia, koska siellä on enemmän käyttämätöntä kapasiteettia. Tämä aiheuttaa kuitenkin signaalin koon pienenemistä eli sen kantavuus pienenee, jolloin lähetystehoa on lisättävä.

Johtimettomat siirtotiet käyttävät kolmea perustaajuusaluetta. Niiden tehokkuuteen vaikuttavat antennien suuntakuviot. Päätelaite hyödyntää tukiasemia (downlink) ja satelliitit omia tukiasemiaan (uplink). Ilmakehän kaikki kerrokset eivät ole soveliaita satelliiteille. Optimaalisin korkeus on noin 35 000 km:n korkeudessa. Satelliittien kiertoradat poikkeavat myös toisistaan, kun esimerkiksi Venäjän TV:n käyttämä satelliitti kiertää ellipsinmuotoista rataa.

Tiedonsiirtoa häiritsevät erilaiset fysiikan ilmiöt ilmakehässä; heijastukset, taittumiset ja interferenssit sekä sironta. Interferenssissä samassa vaiheessa olevat signaaliaallot vahvistavat toisiaan ja vastakkaisissa vaiheissa olevat signaalit kumoavat toisensa.

Radiotie mahdollistaa mobiliteetin. Eri siirtotekniikoita voidaan yhdistellä.

Signaali tulee koodata, jotta se voidaan lähettää. Digitaalinen data vaatii digitaalisen signaalin. Bitit täytyy ajastaa, jotta tiedetään, milloin lähetys alkaa ja loppuu. Bitit täytyy myös koodata tietyllä järjestelmällä (esim. NRZ-L), jotta ne voidaan lähettää. Mitä tiheämpään signaalissa tapahtuu muutoksia, sitä suurempaa kaistaleveyttä tarvitaan. Sekotustekniikka (scrambling) tarkoittaa bittien vaihtamista siten, että jännite saadaan vakioiduksi. Avainnuksella (keying) koodit saadaan vastaanottopäässä purettua. Avainnus voi olla amplitudi-, taajuus- tai vaihepohjaista. Analogisen moduloinnin tekniikoita ovat AM (amplitude), FM (frequency) ja PM (phase) -tekniikat. Eri koodaustekniikoista voidaan mainita FSK, QAM, PSK, NRZ, PCM ja FM. Lähetys- ja vastaanottolaitteet purkavat viestejä koodisanojen (codeword) avulla, jotka koostuvat nollien ja ykkösten määrätystä järjestyksestä.

Luentopäivä 4: 4.11.2011

Aihe: Kanavointi (multiplexing):

Havainnekuva kokonaisuudesta, jossa pilveen on kuvattu laitteet, verkko ja linkki. Luennolla käsiteltiin kanavointia (engl. multiplexing), joka tarkoittaa yksittäisen laitteen pääsyä verkkoon siirtotietä jaettaessa sen käyttöön. Kanavointilaite (multiplexer) purkaa tiedon käyttöön eri kanavilta. Verkon käyttö tapahtuu “purskeisesti”, mikä tarkoittanee tiedon siirtymistä “aalloittain”. Kanavoinnin jakoperusteena voidaan käyttää taajuutta, aikaa, koodia tai aallonpituutta. Signaalit etenevät taajuuskaistalla. ADSL = Asymmetric Digital Subscribe Line, jossa nopeus eri suuntiin vaihtelee. Ethernet toimii modeemin ja tietokoneen välillä. CDMA = koodijakoon perustuva kanavointitekniikka. WDM = aallonpituuskanavointitekniikka. Signalointi (merkinanto) on tarpeen verkossa, jotta käyttäjät tietävät, mitä verkossa tapahtuu. Ruuhka tietoverkoissa (Congestion Control) on todennäköinen, kun 80 % kapasiteetista on käytössä, jolloin viiveet kasvavat ja tietoa voi hävitä. Kun saavutetaan kriittinen piste, liikenne tukkeutuu.

Luentopäivä 5: 18.11.2011

Aihe: Mobiili- ja lähiverkot:

Näin puolen yön jälkeen on helpompi oleskella täällä netissä, kun verkko ei ole niin kuormittunut, joten saa rivakammin tehtyä näitä muistiinpanojakin. Viime perjantain luento oli viimeinen kerta ja tähän kirjaan muistiinpanoihin jääneitä asioita. Luento käsitti aiheita matkaviestin- ja lähiverkoista ja mainintoja muutamalla ajatuksella verkkojen turvallisuudesta. Stallingsin kirjan 14 kappale käsittelee näitä aiheita. Puhutaan langattomista verkoista ja solukkoverkoista (cell). Tietoliikennealan ammattilehden mukana luennoitsija näytti esitettä, johon oli koottu perustiedot noin 20 erilaisesta langattoman kommunikoinnin standardista. Vaikuttaa asiaan vihkiytymättömältä haasteelliselta kokonaisuudelta, mutta pannaan tiedoksi, että sellaisiakin on olemassa ja pohdittu standardeiksi asti. Mitähän jos ei olisi standardisoitu, niin ottaisikin tästä “vyyhdestä” kukaan selvää? Taitaisi olla kaikki verkot sekaisin!

Verkon rakentelun perusperiaate nojautuu solukkoverkkoihin (cellular networks), joiden muotoa optimoimalla voidaan saada kuuluvuus mahdollisimman tehokkaaksi huomioiden sekä maaston, kasvillisuuden että rakennusten aiheuttamat esteet. Näistä fyysisistä esteistä syntyy häipymä (engl. fading), joka voi olla nopeaa tai hidasta, tasaista tai valikoivaa. Solukkoverkoilla saadaan luotua mahdollisimman suuri kapasiteetti. Kännykkä operoi aina alueellisessa solussa. Kännykän antenni etsii lähimmän tukiaseman maastosta. Radiotien käyttöä hallitaan tukiaseman kautta. Etäisyyttä antennilta antennille pyritään optimoimaan niin, että se olisi joka paikasta yhtä pitkä, jolloin katvealueet saadaan minimoitua. Heksagonaalinen antenniverkkomalli luo tasaetäisyydet tukiasemien välille. Kiinteä verkko on aina langattoman verkon taustalla. Vain viimeisimmät verkon päät toimivat langattomasti. Tukiasemat ovat aina langallisen yhteyden tuessa. Matkaviestin kuuntelee aina lähintä tukiasemaa. Verkon tietoliikenne on riippuvainen seuraavista teknisistä seikoista; solun säde, lähetysteho, keskimääräinen viive ja maksimitavumäärä. Lähetysteho on maksimissaan solun rajalla, jolloin akku kuluu nopeammin loppuun. Kun siirrytään toiselle operaattorille, puhutaan “roaming” -tapahtumasta.

Suomessa lähiverkon maksimiteho on 100 mW. Käytettävien taajuuksien välillä tulee olla riittävästi eroa, joka tulee muistaa uusia kanavia lisättäessä. Esimerkkinä käytiin ajatus kännykkäkapasiteetin tarpeen siirtymisestä pääkaupunkiseudulla lähiöistä ydinkeskustaan arkipäivisin. Mitä pienempään peittoalueeseen päästään, sitä enemmän kapasiteettia saadaan aikaiseksi. Maaseudulla käytetään vanhempaa tekniikkaa ja harvan asutuksen vuoksi suurempia soluja. Kun etäisyys kasvaa, niin siirtonopeus pienenee. Uusi neljännen sukupolven verkko (4G = fourth generation) on käyttöottovaiheessa suurimmissa kaupungeissa, mm. Tampereella. 4G yhdistää puhelin- ja dataliikenteen. Eri sukupolven matkaviestintekniikka voidaan ajoittaa seuraavasti; 1G → 1970, 2G → 1980, 2,5G → 1985, 3G → 1990 ja 4G → 2010.

Toisessa pistokokeessa ajatuksena oli, että opiskelijalle on jäänyt mahdollisimman hyvä kuva isoista kokonaisuudesta. Kysymyksissä käsiteltiin linkin ja verkon olemusta. Oikeassa pohdinnassa linkin osalta oli hyvä käydä seuraavat asiat lävitse; siirtotie, kaistanleveys, häiriöt ja signalointi. Verkon pohdinnassa sen rakenteeseen liitetään solmut ja linkit, toimintaan piiri- ja pakettikytkennät ja tehtäviin reititys ja ruuhkanhallinta.

Stallingsin kirjan 15. kappaleessa käsitellään lähiverkkoja (LAN = Local Area Network). Lähiverkko yhdistää pienellä alueella (yrityksen toimitilat) olevia laitteita yhdeksi verkoksi. Tallennus- (SAN = Storage Area Network), prosessointi- ja siirtokapasiteettien on oltava riittäviä eli tämän kolmiyhteyden on toimittava. Lähiverkoissa on neljä vaikuttavaa asiaa: siirtotie ja siihen liittyvä topologia eli minkämuotoiseksi verkko on rakennettu (väylä, puu, rengas tai tähti). Siirtotielle pääsyn hallinta (medium access control = MAC) ohjaa käyttöoikeuksia (kuka saa käyttää mitä?). Väylän toiminta perustuu esimerkiksi rengastopologiassa siihen ajatukseen, että “jokainen on vuorollaan vessassa ja antaa avaimen seuraavalle”. Topologiaan vaikuttaa siirtotie (esim. parikaapeli), layout ja pääsynvalvonta.

Lähiverkkoarkkitehtuurissa erotellaan fyysinen kerros ja linkkikerros (LLC = Logical Link Control Layer). Pääsynhallinnan (MAC) protokollaa tarvitaan siirtotien kapasiteetin tehokkaaseen jakamiseen. Tähän liittyi käsitemalli “round robin”, jonka ajatus tuli luonnosta, jossa “punarinnat (robin) ruokailevat lintulaudalla vuorotellen”. Puhuttiin myös kilpailumenetelmästä, jossa nopein varaa itselleen kapasiteettia. Carrier Sense Multiple Access (CSMA) pääsynhallinnassa tarkkaillaan ensin, onko joku linjalla ja jos on hiljaista, niin sitten suoritetaan lähetystoiminto. Mahdollisissa törmäystilanteissa syntyy signaali. Nopean Ethernetin käytössä ylletään 100 megatavun (MB) sekunttinopeuteen (per sec).

Stallingsin kirjan 17 lukukappale käsittelee langattomia lähiverkkoja (wireless LANs). Langaton verkko on käytössä aina verkon latvoilla eli tukiasemalle asti tulee kaapeli ja sen ympärille yhteydet muodostetaan langattomasti. Käytössä on liikkuva pääsynhallinta (nomadic access). Laite haluaa assosisoitua tietyn tukiaseman kanssa. Lähiverkkostandardi IEEE 802.11 ohjaa toimintaa.

Internet-työskentely tapahtuu internetprotokollan (IP) mukaisesti. Tähän asti käytössä (käyttöönotto vuonna 1974) on ollut versio neljä (IPv4), joissa osoitteet ovat 32-bittisiä. Uusin versio (IPv6) eli kuutosversio tuo tullessaan suuremmat osoitteet, joka perustuu multicast-ryhmittelyyn (IGMP). Internet toimii reititysprotokollien avulla (Routing Protocols). Sähköposti käyttää SMTP-protokollaa (Simple Mail Transfer Protocol).

Stallingsin kirjan 23. lukukappaleessa käsitellään tietoturvaa (Computer and Network Security Threats). Avaintavoitteina tietoturvassa on saatavuus, eheys ja luottamuksellisuus. Tietoturvauhat voivat olla aktiivisia tai passiivisia. Viimeinen kotitehtävä liittyy tähän aiheeseen.

Tentissä on neljä tehtävää: virheelliset väittämät, lyhyet määritelmät, yhdistä termit ja esseetehtävät. Vihjeeksi tenttiä varten annettiin ison kokonaiskuvan hallitseminen, jota varten asiasta piirrettiin kuva. Ison kuvan aiheita: tietokone, WLAN, RFID, ADSL, ethernet, puhelin, kännykkä, 3G, PSTN (Public Stewardship Telephone Network), piirikytkentä, reititys, Internet, ISP, televisioverkko (broadcast), palvelin, kerrosmalli (fyysinen/verkko), siirtotiet, signaalit ja kanavointi.

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

Kuva kodin tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja yhteenlinkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista.

Yleistilanne: Asun Lappeenrannan itäpuolisella maaseutualueella, jossa yhden kylän talot (7 taloa) sijaitsevat omana ryppäänään metsän keskellä. Matkaa seuraaviin “suurempiin” kyliin on 3-4 km linnunteitse. Verkon ylläpitäjä mainostaa langattomien vaihtoehtojen käyttämistä, mutta koska olemme “syrjässä”, niin langattomat verkot toimivat kovin hitaasti. Tästä syystä olemme säilyttäneet lankaverkollisen puhelinyhteyden. Verkon ylläpitäjä lähetti juuri alkusyksyllä kirjeen, jossa lankapuhelimen minuuttitaksat kohoavat, koska verkon käyttäjämäärät ovat laskeneet rajusti. Sama ongelma koskee myös nettiyhteyttä. Saimme ADSL-yhteyden avattua juuri marraskuussa pitkällisen väännön seurauksena senkin. Kun verkkoyhtiö (Sonera) ilmoitti 12.10.2011, että linja on avattu, niin todellisuudessa tarvittiin Relacomin miehen käyntiä paikan päällä, joka kertoi vian olleen paikallisessa keskuksessa (maitokopin takana oleva harmaa laatikko). Yhteys alkoi pelaamaan A-Linkin (A-Link ADSL2+4port & 54 MB WLAN RR24AP(i+)) kautta 1.11.2011. Puhelinpistokkeen yhteyteen lisättiin “häiriönvaimennin”, jotta puhelinlinja ei surise nettiä samanaikaisesti käytettäessä.

Minulla on kodissani käytössä kannettava tietokone (vm. 2008), kännykkä (vm. 2006) ja televisio tallentavalla digiboksilla (vm. 2007) varustettuna. Näissä käytössä olevia palveluita ovat tietokoneessa internet, puhelimesta puhelut ja tekstiviestit ja digi-tv:ssä Joutsenon maston kautta nähtävät TV-kanavat (kymmenkunta).

Tehtäväkuvaus:

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

Voisin ajatella, että asiani olisi kolme ympyrää, joista uloimman muodostaa siirtonopeus, keskimmäisen hardware ja sisimmän software ja keskipisteenä olisi itse tietotekniikan käyttäjä kaikkien näiden ympyröiden origossa.

Mulla on kotona kannettava tietokone, johon voidaan eri portteihin kytkeä nettitikku, muistitikku, siirrettävä levyasema ja kamera. Näiden välillä voin siirtää tiedostoja ja maksaa netin kautta laskuja. Langaton yhteys on paikoin harmittavan hidas ja tapahtuu tekstin katoamista, kun en ehtinyt tallettaa.

VALMIS!

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus:

Selvitetään laitteiden ja palveluiden käyttämiä protokollia. Selvitetään kolme (3) eri protokollaa, joita laiteympäristössä on käytössä ja etsitään protokollien standardi/määritelmä (linkki lähteeseen).

Internet perustuu http:hen eli Hypertext Transfer Protocol eli selaimen osoitekenttään kirjoitetaan osoitetieto, jolla web-selain (WWW = World Wide Web) hakee halutun sivun. HTTP kuuluu sovelluskerrokseen, jossa tukee verkkosovelluksia. HTTP tarjoaa standardin webin käyttäjille ja palvelimille viestintään. HTPP:n määritelmä on tekninen kuvaus verkkoprotokollalle, joka ohjelmistojen (software) tulee toteuttaa. Linkki lähteeseen: compnetworking.about.com/od/networkprotocols/g/bldef_http.htm.

TCP (= Transmission Control Protocol) tarjoaa luotettavan tiedonsiirron sovellusten ja järjestelmien välillä, on erittäin käytetty kuljetuskerroksessa. TCP on perusviestintäkieli tai internetin protokolla. Linkki lähteeseen: searchnetworking.techtarget.com/definition/TCP-IP

IP (= Internet Protocol) mahdollistaa verkkojen välisen pakettien reitityksen lisäämiensä IP-osoitteiden avulla verkkokerroksessa. IP on osa TCP/IP -perhettä ja sen tehtävänä on tarjota verkkoliikenteen tietopakettien siirrossa tarvittavat peruspalvelut, joiden varaan TCP/IP -verkot rakentuvat. Internet protokollan tehtävä on välittää paketteja verkon solmujen välillä riippumatta tiedon siirron fyysisestä toteuttamisesta. Linkki lähteeseen: Kurssin Wiki-sivut → määritelmät.

Kotitehtävä 3

Tehtäväkuvaus:

Tarkastellaan laitteiden ja palveluiden hyödyntämiä siirtoteitä ja tiedon koodausta. Käsitellään kolme (3) eri tapausta, niiden siirtoteitä ja tiedon koodausta. Jos käytetään ilmatietä, niin millä taajuusalueella toimitaan?

Kannettavassa tietokoneessa oleva langallinen nettiyhteys hyödyntää olemassaolevaa puhelinlinjaa, jossa teknisenä ratkaisuna on parikaapeli. ADSL-linja käyttää koodauksessa 8-QAM/PSK -järjestelmää.

Kännykkä käyttää ilmatietä (radiotie), jossa käytettävät taajuudet ovat ELF (extremely low frequency) → 10^2 Hertsiä, VF (voice frequency) → 10^3 Hertsiä ja VLF (very low frequency) → 10^4 Hertsiä. Koodausjärjestelmänä NRZ-L (Non-Returned Zero-Level), jossa analogista dataa eli tässä tapauksessa ääntä, muunnetaan digitaaliseen muotoon.

Televisio käyttää antennia lähetysten vastaanottamiseen, jossa data kulkee ilmatietä (radiotie) taajuuksilla VHF (very high frequency) → 10^8 Hertsiä ja UHF (ultrahigh frequency) → 10^9 Hertsiä. Käytettäväksi koodausjärjestelmäksi soveltuu Q-PSK.

Kotitehtävä 4

Tehtäväkuvaus:

Tarkastellaan siirtotien/verkon hyödyntämiseen ja tehokkuuteen liittyviä asioita. Riippuen laitteista/sovelluksista/teknologioista pohditaan, kuinka valituissa lähestymistavoissa siirtotien/verkon tehokas käyttö on huomioitu. Onko kyse kanavoinnista vaiko verkkotekniikoista, joilla tehokkuus ja yhtäaikainen käyttö saadaan aikaiseksi?

Verkon tehokkaan käytön ongelmat tulevat lähinnä esille internetin käytössä ja kännykän puhelinyhteyksien ohjaamisessa pistemäisten kuormitushuippujen aikana. Tietoliikenteessä asiaa ratkaistaan pakettikytkennällä, jolloin ruuhkatilanteessa viestejä voidaan lähettää perille vaihtoehtoisia reittejä pitkin, kun perinteisessä puhelinliikenteessä käytössä on vain yksi linja (piirikytkentä) ja muut joutuvat odottamaan linjan vapautumista. Matkapuhelinliikenteessä voidaan ottaa käyttöön myös korkeampia taajuuksia, jolloin ruuhkia voidaan lievittää. Tästä aiheutuu kuitenkin muita ongelmia ylläpidon kustannuksissa esimerkiksi korkeamman lähetystehon muodossa. Verkon ylikuormittumisesta voidaan puhua, kun yli 80 % sen kapasiteetista on käytössä. Ruuhkanhallintaa (congestion control) voidaan toteuttaa eri menetelmillä (backpressure, choke packet).

Kanavoinnilla (multiplexing) tarkoitetaan yksittäisen laitteen (kannettava tietokone yhteydessä nettiin) pääsyä verkkoon siirtotietä jaettaessa sen käyttöön. Kanavointilaite (multiplexer) purkaa tiedon käyttöön eri kanavilta. Kanavoinnin jakoperusteena voidaan käyttää taajuutta, aikaa, koodia tai aallonpituutta.

Kotitehtävä 5

Tehtäväkuvaus:

Kokonaiskuva sovelluksen käyttäytymisestä eli yksittäisen sovelluksen toiminta sovellustasosta varsinaiseen bittien siirtoon. Kokonaiskuva kurssilla käydyistä asioista yhteen nivottuna.

Kannettavalta tietokoneelta syntyy yhteys johtimellista siirtotietä (ADSL/parikaapeli) myöten globaaliin internetverkkoon. Koska käytössä on haja-asutusalueen puhelinverkosta kyseeseen tulee piirikytkentäinen linjayhteys. Lankapuhelimen käyttö on kuitenkin samanaikaisesti mahdollista, kun sen seinäpistoke on varustettu “häiriösuotimella”. Internet-yhteys syntyy paikallisten internetin palveluprotokollien (ISP) avulla. Tieto siirtyy linjoilla “purskeisesti”, mikä näkyy ajoittaisena hitautena sen käytössä. Kun syntyy pistemäistä ylikuormitusta, tulisi olla liikaa näppäilemättä lisäkäskyjä, jottei järjestelmän täysin tukkeudu. Ruuhkanhallintaa varten on monia vaihtoehtoja. Laajakaistalla tietoa siirretään taajuusvaihtelua hyväksikäyttäen.

TCP/IP on kerrosmalli, johon internetin tietoliikenne perustuu. Kullekin osatekijälle (sovellus, kone ja verkko) on määritelty oma protokollansa. Useat linkit muodostavat verkon. Tietoa siirretään taajuuksia käyttämällä, jota optimoidaan siniaallon vaiheita seuraamalla. Tiedonsiirtonopeuteen vaikuttavat kaistan leveys ja taajuus.

Tietoturva kappaleiden 23 ja 24 mukaisesti ja tietoturvan liittäminen aiemmin käsiteltyihin konteksteihin.

Tietoturvan avaintavoitteita ovat saatavuus, eheys ja luottamuksellisuus. Tietoturvauhat voivat olla aktiivisia (ulkopuoliset luvattomat käyttäjät muuttavat/tuhoavat tietoja) tai passiivisia (saavat tietoja tietoonsa ilman, että asianomainen siitä tietää tai on antanut siihen luvan).

Luottamuksellisuudella tarkoitetaan sitä, että yksityinen tai luottamuksellinen tieto ei ole asiaankuulumattomien henkilöiden saatavilla ja julkaistavissa. Yksityisyys varmistaa, että yksilöt voivat valvoa tai vaikuttaa siihen, mitä heihin liittyvää tietoa voidaan kerätä tai tallettaa kenenkin toimesta ja kenelle sitä voidaan saattaa tiedoksi. Eheydellä ymmärretään tiedon ja järjestelmien eheyttä. Tiedon eheydellä varmistetaan, että tietoa ja ohjelmia voidaan muuttaa ainoastaan spesifioidulla ja vahvistetulla tavalla. Järjestelmien eheydellä varmistetaan, että järjestelmä toimii ilman ulkopuolista manipulointia. Saatavuus varmistaa, että järjestelmä toimii kunnolla ja palvelun käyttöön on pääsy siihen oikeutetuilla käyttäjillä. Tietoturva on uhattuna, mikäli tietoa julkaistaan luvatta, tietoa muunnetaan tai tuhotaan luvatta tai tiedon tai tietojärjestelmien käyttö tai pääsy niihin on estetty.

Tietoturvan avainasia on käyttöoikeudet, jotka varmistetaan käyttäjätunnus- ja salasanayhdistelmillä kirjauduttaessa verkkoon tai avattaessa kännykkäyhteyttä (SIM-kortti). Viime aikoina eri palvelinten kautta on kalasteltu käyttäjien salasanoja pyytämällä niitä uusimaan ja yhteensovittamaan eri sovellusten välillä samoiksi. Jotta tämä estettäisiin, on sovellusten ylläpitäjät pyytäneet käyttäjiä muodostamaan salasanansa riittävän monimutkaiseksi, jottei salasanojen kalastelu olisi liian helppoa. Yliopiston verkko vaatii tätä nykyä jo 12-merkkistä jonoa entisen 8-merkin sijasta ja siinä tulee olla kirjaimia, numeroita ja erikoismerkkejä tietyssä suhteessa. Salasanaa tulee käyttäjän vaihtaa säännöllisesti (3 kuukauden välein). Järjestelmä huomauttaa tästä käyttäjää automaattisesti.

Mikäli hallussani olevat laitteet varastetaan (kännykkä, kannettava tietokone, televisio) on riski, että niistä luetaan tietoja tai tuhotaan sitä. Tämä voi tapahtua konkreettisesti tai salasanojeni luvattoman käytön kautta. Minun tulee välittömästi tästä tiedon saatuani, ilmoittaa palvelujen tarjoajille tunnusteni lukitsemisesta.

Kaikista tiedostoista tulee ylläpitää varmuuskopioita. Palvelinten fyysiset toimintatilat tulee olla lukittuja ja kulkuoikeudet niihin rajattuja.

Erilaiset virukset uhkaavat omia sisäisiä järjestelmiä internetyhteyden kautta, jolloin kiinnitettävä huomiota varmentamattomien tiedostojen aukaisuun tai lataamiseen erityisesti, mikäli ne on lähetetty sähköpostiin tuntemattomista osoitteista.

Ajankäytön arviointi

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 2 h
    • Kotitehtävien tekoa 3 h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 2 h
    • Kotitehtävien tekoa 3 h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 2 h
    • Kotitehtävien tekoa 3 h
  • Luentoviikko 4
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 2 h
    • Kotitehtävien tekoa 3 h
  • Luentoviikko 5
    • Lähiopetus 7 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 2 h
    • Kotitehtävien tekoa 3 h

—-

Pääsivulle