meta data for this page
  •  

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. Opiskelin ammattikorkeakoulussa joitakin kursseja tietoliikennetekniikkaa, mutta asiana se ei ole minulle koskaan erityisesti kirkastunut ja en sitä työssänikään yleissivistystä enempää ole tarvinnut. Mitä tietoliikennetekniikasta tulee mieleen, on se ettei sitä juuri koskaan ajattele, mutta jos se lakkaa toimimasta eri laitteiden ja sovellusten alla meinaa tulla itku :). Tätä kautta voi johtaa, että tietoliikennetekniikkaa edustavat tänä päivänä tavalliset jokapäiväiset asiat joiden alla se lepää. Työssäni viimeaikoina aiheen saralla esille noussut palvelimien kuormitus, ja kuormitustestaustyökalut. Nämä eivät onneksi kuulu täysin omalle tontilleni, joten minun ei nyt tarvitse käydä aiheesta pikakurssia. Avainsanoja, jotka kaipaavat tarkennusta ovat: OSI-malli - mitkäs ne kerrokset nyt olikaan? Entäs mites se TCP/IP meni? Muita termejä: topologiat, protokollat, ack, reititin, palvelin, voip.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1 - 23.9.2011: Mitä opin, mikä oli päivän tärkein sanoma, … Päivän aikana käytiin läpi kommunikointimallia, ja todettiin, että siirtotiejärjestelmät eivät ole täydellisiä - virheitä tapahtuu. Kommunikointi ei sähköisestikään poikkea ihmisten välisestä, toisaalta kun sähköinenkommunikointi onnistuu järjestelmät ymmärtävät toisiaan “täydellisesti” - tulkinnan varaa jää siis harvoin. Tämä on siis toisin kuin ihmisten välisessä kommunikoinnissa, jonka voisi todeta olevan pelkästään tulkinnanvaraista. (Termit: Lähde-, siirto- ja kohdejärjestelmät). Lisäksi käytiin läpi erilaisia verkkoja: LAN, MAN, WAN, WLAN jne. Tiedonsiirtoprotokollista tarkasteltiin erityisesti FTP:tä ja sivuttiin SFTP:tä. Luennoilla aloitettiin myös kerrosmallien läpikäynti ja tehtiin vertailut Stallingsin kolmen kerroksen mallin sekä OSI- (7 kerrosta) ja TCP/IP (5 kerrosta) mallien välillä. UDP:stä todettiin sen olevan epäluotettava, sitä kuitenkin käytetään verkonhallintaan. HUOM: IP-osoite on laitteen osoite ja sovelluksen osoitettava vastaa portti.

Luentopäivä 2 - 7.10.2011: Toisena luentopäivänä päästiin omiin avainsanoihini, jotka kaipasivat tarkennusta: OSI-malliin ja TCP/IP-malliin eli siis kerrosarkkitehtuureihin. Lisäksi käsiteltiin protokollien toimintoja. Protokollat muodostuvat: syntaksista, semantiikasta ja ajoituksesta ja niillä on yhdeksän perustoimintoa: 1. segmentointi ja kokoaminen, 2. paketointi, 3. yhteydenhallinta, 4. toimitus, 5. vuonvalvonta, 6. virheenkäsittely, 7. osoitteet, 8. kanavointi(multiplexing) ja 9. kuljetuspalvelut. Näiden ohella käsiteltiin tiedonsiirtoa, joka voidaan jakaa johtimellisiin (piuhaa pitkin) ja johtimettomiin (ilman piuhaa). Siirtoteissä keskeistä on signaalin laatu sekä siirtotien ominaisuudet, molempiin näistä vaikuttaa ja erilaisia vaatimuksia tulee riippuen käytetäänkö johtimellisia vai johtimettomia siirtoteitä. Lisäksi toisena luentopäivänä oli myös pistarit, jotka menivät osaltani täysin penkinalle (kirjaimellisesti).

Luentopäivä 3- 28.10.2011: Kolmantena luentopäivänä jatkettiin ja syvennettiin siirtoteihin liittyviä asioita. Johtimellisia siirtoteitä ovat erilaiset kaapelit ja kuidut (pari- ja koaksaalikaapeli, valokuitu ja sähköjohto) ja johtimettomia ovat erilaiset linkit ja tiet (mikroaalto-, satelliitti- ja infrapunalinkit sekä radiotiet). Datan nopeuteen ja etäisyyteen vaikuttavia tekijöitä ovat kaistanleveys, siirtoteiden häiriöt sekä siirrossa tapahtuvat signaalien vaimenemiset. Vaimenemista pyritään vahvistamaan analogisilla signaaleilla ja tahdistamaan digitaalisilla signaaleilla. Erityisesti radioaaltojen etenemiseen vaikuttaa vaimenemisen ohella muitakin esteitä: sironta, häipyminen, monitie-eteneminen jne. Johtimettomassa siirtotiessä signaalit etenevät yleensä ilmassa, etenemiseen vaikuttavat etenemisreitit. Johtimettomissa siirtoteissä on kolme perustaajuusaluetta: 30MHz-1GHz radioaallot, 1-40GHz mikroaallot sekä 300GHz-200THz Infrapuna-alue.

Luentopäivä 4 - 4.11.2011: Neljäs luentopäivä alkoi kanavoinnilla eli multipleksoinnilla, jolla tarkoitetaan siirtokapasiteetin jakoa useamman siirrttävän signaalin kesken. Kanavointia voidaan jakaa seuraavasti:

  • Taajuusjakokanavointi (FDMA), jolla tarkoitetaan esim. radiotaajuuksia ja koaksaalikaapelia - signaali on aina analoginen
  • Aikajakokanavointi (TDMA), joka voidaan jaotella edelleen synkroniseen ja tilastolliseen, ja jota hyödynnetään GSM-verkossa - signaali digitaalinen, mutta myös analoginen signaali voidaan muuttaa digitaaliseksi. Aikajakokanavoinnissa signaloinnin avulla esim. ohjataan puhelua (puhelu a:n ja b:n välillä) sekä valvotaan puhelun kestoa
  • Koodijakokanavointi CDMA - käytetään paljon digitaalisten signaalien yhteydessä. Tähän liittyy hajaspektritekniikka ja taajuushyppely, nämä edesauttavat salausta sekä erityisesti nopeilla yhteyksillä tiedonsiirron luotettavuus paranee, kun yksittäiset bitit ovat “pienempiä” ja niiden puuttuminen ei kaada koko viestin välitystä ja ymmärrettävyyttä.
  • Aallonpituuskanavointi WDMA, jota käytetään optisille kuiduille. Samassa piuhassa voidaan kuljettaa useita signaaleja, signaalit eri taajuksilla eli valon tapauksessa taajuudet ovat eri värejä.

Lisäksi käsiteltiin teleliikennettä eli piirikytkentäistä tietoliikennettä ja dataliikennettä, joka puolestaan on pakettikytkentäistä tietoliikennettä. Teleliikenne on kehitetty erityisesti puheensiirtoon ja nykyiselläänkin noudattaa ns. vanhaa puhelinkeskusta sentraalisantroineen, tosin sähköistettynä. Dataliikenteessä tarkoituksena on kommunikointiväylän tehokkuus, joka tulee pakettikytkennän myötä. Dataliikenne muodostuu dataverkoissa, joiden sovelluksia ovat: lähiverkot, internet ja GPRS. Luentojen lopuksi siirryttiin käsittelemään reititystä.

Luentopäivä 5 - 18.11.2011: Viimeisellä luentokerralla käytiin läpi matkaviestiverkkoja, lähiverkkoja sekä Internetworking-arkkitehtuuria. Lisäksi tiivistettiin kurssin sisältö ja käytiin läpi tentti tärpit. Ensimmäisen kahvitauon jälkeen pidettiin myös pistarit siirtoteistä. Itsellä varsinainen luento meni hieman ohi, kun ajatukset seikkailivat illan tentissä ja tulevassa tietoliikennetekniikan tentissä. Lähiverkkoja käytiin läpi melko laajasti sekä langallisen että langattoman LAN:in kannalta. Ja viimeisenä asiana varsinaisella kurssilla oli tuo internetworking, tämä tarkoittaa Internettiä, johon on yhdistetty useita verkkoja.

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista. Kirjaa näkyville kolme mielestäsi tärkeintä kysymystä, jotka haluat selvittää.

Kysymys: Kuka nämä rojut on meille roudannut? Ja minne ne on piilotettu?! - aivot varmaan käristyy tällä säteilytyksen määrällä?! 1. Kysymys: Teoreettiset siirtonopeudet? Erot langattoman ja langallisen välillä käytännössä? Esim. miksi langattomalla (300mbit/s) ei päästä yhtä nopeaan tiedonsiirtoon kuin pienemmällä langallisella (100 mbit/s)? 2. Kysymys: Mitä “tekniikoita” (protokollia yms.) käytetään tiedonsiirrossa erilaisten laitteiden välillä? 3. Kysymys: Kotiverkon tietoturva?

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: Selvittäkää 3 eri protokollaa joita omassa ympäristössänne on käytössä ja etsikää protokollan standardi/määritelmä ja liittäkää kotitehtäväänne linkki ko. protokollaan. Tietoliikenteessä protokollat ovat yhteyskäytäntöjä kahden tietoliikenneyhteyden välityksellä toimivan ohjelman välillä. Protokollan voidaan sanoa olevan menettelytapasopimus, jossa määritellään mm. tiedonsiirron aloittamisesta ja lopettamisesta, sekä mitä tietoja siirretään ja missä vaiheessa, varautuminen virhetilanteisiin ja toimintamenettely virhetilanteessa sekä sanomien muodon yksityiskohtainen määrittely. Omassa ympäristössämme on seuraavia protokollia:

  • Reititysprotokolla (Internet - Router/NAT) - tämä protokolla määrittelee, kuinka reitittimet keskustelevat keskenään. Lisäksi on olemassa erilaisia reititysprotokollia näistä esimerkkeinä: BGP, IGRP, RIP. Reititysprotokolla sijaitsee OSI-mallissa network-kerroksella (3.kerros) ja TCP/IP -mallissa internetkerroksella (3. kerros). Lisätietoja reititysprotokollista löytyy: http://www.cisco.com/public/technotes/tech_protocol.shtml sekä standardi: http://tools.ietf.org/html/rfc1264.
  • DHCP -protokolla sisäverkossa. Reititin (Router/NAT) jakaa kaikille clienteille IP-osoitteet, lisäksi Airport express Base luodessaan oman verkon jakaa omille clienteilleen IP-osoitteet. Standardija löytyy mm. DHCP: http://tools.ietf.org/html/rfc1531 sekä DHCPv6: http://tools.ietf.org/html/rfc3315. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocal) on verkkoprotokolla, ja sen tehtävänä on jakaa IP-osoitteet lähiverkon clienteille, lisäksi DHCP voi jakaa myös muita asetuksia (esim. nimipalvelimen ja oletusyhdyskäytävän). DHCP sijaitsee OSI-mallissa (7. kerros) ja TCP/IP-mallissa (4. kerros) sovelluskerroksella.
  • Bluetooth (iMac - kännykät) - on standardi suhteellisen lähellä olevien laitteiden kommunikaatioon liittyvä yhteys. Sen standardin on määritellyt IEEE: http://ieee802.org/15/pub/TG1.html. Bluetooth kattaa useita alueita OSI-mallista.

Kotitehtävä 3

Tehtäväkuvaus:Kolmannessa kotitehtävässä tarkastallaan laitteiden ja palveluiden hyödyntämiä siirtoteitä ja tiedon koodausta. Eli jälleen käsitellään 3 eri tapausta ja niistä käytetty siirtotie ja sillä käytetty koodaus. Jos käytetään ilmatietä niin olisi hyvä selvittää taajuusalue jolla toimitaan.

  • Internet (taloyhtiön valokuitu) - jaetaan CAT6-ethernetkaapelilla asuntoihin. Yhteyden teoreettinen nopeus on 100 mbit/s (digitaalinen signaali).
  • WLAN (sisäverkossa) - radiotie, jonka taajuus on 2.4 GHz. Sisäverkossa langattomien yhteyksien teoreettinen nopeus on 300 mbit/s (digitaalinen signaali).
  • GPS - satelliitti, jonka siirtotienä toimii ilma. Taajuus siviilikäytössä: 4200MHz.

Kotitehtävä 4

Tehtäväkuvaus: Tarkastallaan siirtotien/verkon hyödyntämiseen ja tehokkuuteen liittyviä asioita. Riippuen kunkin tarkastelemista laitteista/sovelluksista/teknologioista pohtikaa hieman kuinka valituissa lähestymistavoissa siirtotien/siirtoverkon tehokas käyttö on huomioitu. Onko kyse kanavoinnista vaiko verkkotekniikoista joilla tehokkuus ja yhtäaikainen käyttö saadaan aikaiseksi.

  • Aikajakokanavointi (TDMA) - Kaapelitelevisio, johtimellinen siirtotie, jossa käytetään koaksaalikaapelia. Siirrettävä data on digitaalista, myös signaali on digitaalinen.
  • Aikajakokanavointi (TDMA) - GSM-verkko, johtimeton siirtotie.
  • Aallonpituusjakokanavointi (WDM) - Johtimellinen siirtotie: optinen kuitu, runkoverkko. Siirrettävä data digitaalista.

Kotitehtävä 5

Kokonaiskuva sovelluksen käyttäytymisestä eli pohtikaa yksittäisen sovelluksen (oma valinta) toimintaa aina sovellustasosta varsinaiseen bittien siirtoon. Pyrkikää luomaan kokonaiskuva, jossa kurssilla käydyt asiat nivoutuvat yhteen. Tietoturva eli tutustukaa tietoturva-asioihin kappaleen 23 (ja 24) mukaisesti ja liittäkää tietoturva aiemmin käsiteltyihin konteksteihin.

Tehtävä olisi kannattanut hoidella pois alta ennen tenttiä, mutta käyhän tämä näinkin eli valitsin FTP:n - tiedonsiirtoprotokollan ja TCP/IP-kerrosmallin.

  • Sovelluskerros - Tiedonsiirtosovellusta käytetään sovelluskerroksen kautta, eli FTP-sovelluksen käyttö esim. SSH. Tältä kerrokselta lähtevät FTP-komennot.
  • Kuljetuskerros - Kuljetuskerroksella hoidetaan mekanismit tiedon välittämiseksi. Esimerkin mukaisesti tällä kerroksella käytetään TCP-protokollaa.
  • Internetkerros - Mahdollistaa yhteenkytkettyjen verkkojen välisen datasiirron. IP-protokolla mahdollistaa pakettien reitityksen IP-osoitteiden avulla, jotka lisätään datapakettiin tällä kerroksella.
  • Verkkokerros - Verkkokerros huolehtii reitityksestä sekä tarjoaa verkkotyypistä riippumattoman liitynnän ylemmille kerroksille eli päätelaitteen ja verkon välisestä siirrosta.
  • Fyysinen kerros - on nimensä mukaisesti fyysinen siirtotie (langaton tai langallinen). Fyysinen kerros huolehtii siis siirtotiestä ja sen ominaisuuksien hyödyntämisestä, lisäksi se ottaa lähetettävän datan ja välittää sen eteenpäin signaaleina.

Tietoturva Edellä kuvatussa esimerkissä käytetään FTP-protokollaa, joka ei välttämättä ole erityisen tietoturvallinen siirtomenetelmä. FTP:ssä tiedot sekä salasanat lähetetään salaamattomina verkon yli. Tämän vuoksi onkin kehitetty SFTP (secure file transfer protocol), joka puolestaan lähettää tiedot salattuina verkon yli.

Ajankäytön arviointi

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus 6 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0 h
    • Kotitehtävien tekoa 2 h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus 6 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0 h
    • Kotitehtävien tekoa 1,5 h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus 6 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 0 h
    • Kotitehtävien tekoa 2 h
  • Luentoviikko 4
    • Lähiopetus 6 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 2 h
    • Kotitehtävien tekoa 0,75 h
  • Luentoviikko 5
    • Lähiopetus 6 h
    • Valmistautumista lähiopetukseen 2 h
    • Kotitehtävien tekoa 1h

Pääsivulle