meta data for this page

Tommi Sisson kurssisivu

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Ennakkotehtävä 1. Ennakkotiedot tietoliikenteestä.

Tietoliikenne on nykyään keskeinen osa arkipäivää. Erilaisia verkkoja ja yhteyksiä tulee käytettyä lähes huomaamatta. Kuitenkin tietämykseni tietoliikenteestä ja siihen liittyvästä tekniikasta on melko vähäistä. Olen kuitenkin hyvin kiinnostunut asiasta ja haluan selvittää itselleni kuinka tietoliikenne lopulta toimii. Termejä joita nousee mieleen sanasta tietoliikenne: GSM, 3G,HSDPA, GPRS, WLAN, LAN, sähköposti, internet, WWW, http, ftp.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Tietoliiikenteen kehityssyklit ja eri aikakaudet kuuluivat alku puheisiin mutta ovat itsessäänkin jo varsin mielenkiintoiset. Kommunikaatio malli komponentteineen ja osatehtävineen on keskeistä tietoliikenteen ymmärtämiseksi. Sanaan protokolla tulee kyllä törmättyä monesti mutta nyt tiedän myös mitä se tarkoittaa. FTP:tä tulee käytettyä melko paljon, joten oli hienoa oppia kuinka se käytännössä toimii(käytiin hyvin läpi). Samalla käytiin läpi TCP/IP “keskustelu” jota tapahtuu tiedon siirtyessä. TCP/IP:tä raapaistiin vain pintapuolisesti, seuraavalla luennolla on siis tulosssa paljon mielenkiintoista tietoa. TCP/IP headerit käytiin läpi selventävillä kaaviokuvilla.

Luentopäivä 2:

OSI on mallina varsin mielenkiintoinen ja selventää kyllä kerrosrakennetta ja kerrosmallia ja sen ideaa. Ilmeisesti sitä ei käytännössä käytetä juuri missään yhteydessä tai raktkaisussa. OSI mallihan jakautaa peräti 7 osaan. Sovellus-, Esitystapa-, Istunto-, Kuljetus-, Verkko-, Linkki- ja Fyysisen yhteyden kerroksiin. TCP/IP ovat nousseet suosituimaksi protokollaksi/protokolliksi. On varsin mielenkiintoista että puhutaan TCP/IP protokollasta vaikka molemmat ovat eri protokollia ja ne kattavat vain 2 kerrosta viidestä. TCP ja IP eivät myöskään kerrosperiaatteen mukaisesti ole riippuvaisia toisistaan vaan IP:n kanssa voitaisiin käyttää myös esim. UDP:tä. Tilakone oli aluksi varsin epäselvä käsite. Lopulta sain kuitenkin selitettyä tilakoneen periaatteen itselleni. Kyseessähän on kuvata protokollan sen funktioiden toiminta eri tilanteissa. Protokollassa tulee kuvata syntaksi, semantiikka ja ajoitus(MITÄ,KUINKA,KOSKA). Yleensäkin protokolla käsit selvisi toisella luentopäivällä huomattavasti lisää. Esimerkiksi protokollan perustoiminnot(segmentointi ja kokoaminen,paketointi,yhteyden hallinta,pakettien numerointi,vuon valvonta,virheen korjaus,osoitteet,yhteystunnisteet,osoitustila,kanavointi ja kuljetuspalvelut. Kaistanleveys ja signaali sekä sen laatuun vaikuttavat tekijät jäivät vielä itselleni varsin epäselviksi mutta aion selvittää ne itselleni peruteellisesti.

Luentopäivä 3:

Luentopäivä alkoi eri siirtoteiden esittelyllä ja niiden ominaisuuksilla. Asia kiinnostaa itseäni ehkä kurssin asoista kaikkein eniten. Siirtoteitä on johtimellisia ja johtimettomia. Johtimellisia ovat esimerkiksi parikaapeli, koaksaalikaapeli,sähköjohto ja valokaapeli. Johtimettomia taas mirkoaaltolinkki, infrapunalinkkia ja radiolinkki.

Iltapäivällä salin vaihdon jälkeen siirryttiin signaalin koodaus tekniikoihin. Asiat alkoivat mennä hieman “ylihilseen” ja esimerkit käsiteltiin varsin nopeasti eikä niiden henkilökohtaiseen pohdintaan, joka itselläni on tärkein oppimisen keino, jäänyt juuri aikaa. Menetelmiä on useita mutta koska yleensä data on digitaalista ja siirtotie vaatii analogisen signaalin ovat seuraavat menetelmät mielestäni tärkeimpiä: ASK,FSK,PSK,QAM. Joista varsinkin QAM on varsin laajassa käytössä eri sovelluksissa. PCM menetelmää käytetään kun analoginen signaali muunnetaan digitaaliseen muotoon. Se perustuu tietyin väliajoin signaalista otettaviin näytteisiin. Keskeinen käytön kohde on esim puheen muuntaminen digitaaliseen muotoon. Analogisen signaalin moduloimiseksi analogiseksi signaaliksi, joka soveltuu siirtotielle paremmin, käytetään amplitudi-, taajuus-, tai vaihemodulaatiota.

Luentopäivä 4:

Tulin luennolle myöhässä ja ehkä hieman väsyneenä. Kanavointi näytti aluksi mahdottomalta ymmärtää. Varsinkaan aikajakokanvointi ei selvinnyt. Asia osoittautui lopulta varsin mielenkiintoiseksi. Onhan kummallista että siirtotiellä voi liikkua niinkin paljon dataa samanaikaisesti ja data päätyy vielä oikealle vastaanottajalle. Varsinkin taajuushypintä on mielenkiintoista (ehkä koska sotilaalliset/sotilaskäytössä olevat sovellukset kiinnostavat). Paketti- ja piirikytkentä olivat varsin selkeät ja niiden omaksuminen ei ollut kovin vaikeaa. Piirikytkentä oli varsin helppo käsittää ajattelemalla puhelinverkkoa (POTS) ja pakettikytkentäisen verkon toimintaa helpotti aikaisemmat luennot protokollien toiminnasta jne. Reititys oli hyvin kiinnostava, onhan mielenkiintoista mitä reittiä yhteys syntyy esim maailman toiselle puolelle. Sain myös tietää että DOS:ssa on ohjelma jolla reitityksen tietylle palvelimelle voi selvittää. Ruuhkaa käsiteltiin jotenkin pinnallisesti ja kiireisesti, johtuisiko lähentyvästä viikonlopusta ja kiireestä.

Luentopäivä 5:

En ollut paikalla luennoilla, joten asioiden opiskelu ja sisäistäminen oli itseopiskelun varassa. Matkapuhelinverkko, joka muodostuu soluista, on rakenteeltaan ja toiminnaltaan varsin mielenkiintoinen. Soluilla on oma taajuus ja tukiasemansa. Mitä lähempänä olet tukiasemaa, Suomessa siis varsin harvoin, sitä nopemmin dataa voidaan siirtää, eli hieman kuin WLAN, jossa signalointi tapa muuttuu etäisyyden kasvaessa.

Lähiverkot eli LANit ovat vimme vuosina kehittyneet nopeasti. Nykyään tarvitaan toimistojen ja toimitilojen sisällä nopeita yhteyksiä koneiden, palvelimien ja esimerkiksi tulostimien välille. Lähiverkot perustuvat fyysisesti koaksaali- tai parikaapeliin tai valokuituun. WLAN perustuun langattomana lähiverkkona radiotiehen. Yksittäisellä LAN:lla ei tee juuri mitään vaan yleensä ne on yhdistetty johonkin WAN verkkoon.

Tietoturvassa 3 keskeistä asiaa ovat:

  1. Luottamuksellisuus
  2. Saatavuus
  3. Eheys

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista.

tehtaevae1_tommi_sisso.pdf

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: Ensimmäisten luentojen kotitehtävissä selvititte laitteita ja palveluita. Tässä kotitehtävässä selvitetään laitteiden ja palveluiden käyttämiä protokollia. Selvittäkää 3 eri protokollaa joita omassa ympäristössänne on käytössä ja etsikää protokollan standardi/määritelmä ja liittäkää kotitehtäväänne linkki ko. protokollaan.

Valitsemani kolme protokollaa ovat TCP,IP ja FTP. Ensimmäiset kaksi liittyvät keskeisesti nykyään varsin suosittuun internettiin. TCP on kujetuskerroksen protokolla ja IP verkkokerroksen protokolla. FTP:tä käytetään tiedostojen siirtoon.

1. TCP eli Transmission Control Protocol. http://tools.ietf.org/html/rfc793

2. IP eli Internet Protocol http://tools.ietf.org/html/rfc791

3. FTP eli File Transfer Protocol http://www.ietf.org/rfc/rfc959.txt

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.

1. WLAN (IEEE 802.11): käyttää nimensä (Wireless Local Area Network) mukaisesti siirtotienä ilmaa. Liikenne tapahtuu radiotaajuuksilla (noin 2.4 GHz, joidenkin määritelmien mukaan mikroaaltotaajuus). Radioaaltona signaali on luonnollisesti analoginen. Data koodataan joko BSPK, QPSK, 16-QAM tai 64-QAM menetelmällä. Menetelmän valinta vaikuttaa tiedonsiirto nopeuteen. 64-QAM:lla voidaan päästä jopa 54 Mbit/s nopeuteen.

2. Matkapuhelin: matkapuhelimeni on ns. 3G-puhelin joten se käyttää UMTS verkkoa. Tietoliikenne tapahtuu ilmateitse radiotaajuuksilla. Taajuusalueita on useita mutta yleisin on 2100MHz. Eri puolilla maailmaa on otettu käyttöön eri taajuusalueita, Suomessa esimerkiksi 900MHz(johtuen halvemmasta rakentamiskustannuksista ja olemassa olevista 900MHz GSM-verkolle tarkoitetuista mastoista). Tiedon siirtoon on eri standardeja, jotka mahdollistavat eri tiedonsiirtonopeudet. Ne käyttävät myös eri koodaustekniikoita. Esim HSDPA käyttää QSPK tai 16-QAM ja WCDMA edellisten lisäksi myös 64-QAM.

3. ADSL modeemi: siirtotienä on puhelinkaapeli. Taajuus päätelaitteesta poispäin on 26 - 138 kHz ja päätelaitteeseen päin 138 kHz – 1104kHz. Modulointi tapahtuu QAM menetelmällä.

Kotitehtävä 4

Tehtäväkuvaus: Tarkastallaan 4. kotitehtävässä 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.

Jos puhelin toimii GSM-tilassa, käyttään silloin aikajakokanavointia (TDM).UMTS verkossa (uudemmat 3G puhelimet) käytetään kuitenkin koodijakokanavointia (CDMA). ADSL:ssä käytetään taajuusjakokanavointia. Siirtotienä on puhelinkaapeli, joka kuitenkin soveltuu paljon laajempi kaistaiseen signaalin siirtoon. 25 kHz on varattu puheliikenteelle(alkuperäinen kaapelin tarkoitus), n. 25kHz - 200 kHz on varattu liikenteelle päätelaitteelta ISP:hen päin. Laajin osuus eli 250kHz-1000kHz on varattu liikenteelle kohti päätelaitetta. ADSL käyttää DMT tekniikkaa, jossa monta kantosignaalia on eri taajuuksilla (bitit ovat 4kHz alikanavilla). Myös WLAN käyttää taajusjakokanavointia(OFDM).

Kotitehtävä 5

Tehtäväkuvaus: 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.

Sovelluskerroksen protokolla, jota käytetään paljon ja jonka merkitys on valtavan suuri. HTTP:n (Hypertext Transfer Protocol) välityksellä WWW-sivut ja niiden sisältö, kuten kuvat ja tiedostot, siirretään palvelimelta tilaajan tietokoneeseen, jossa selain tulkitsee ne muotoon, jonka tunnistamme WWW-sivuksi.

HTTP:ssä selain avaa TCP yhteyden palvelimelle. Sivun lataamiseksi palvelimelle lähetetään GET-pyyntö. GET-pyyntöön sisältyy muun muassa tieto haettavasta sivusta, sivu, jolta on päädytty ko. sivulle, käyttäjän toivoma kieli ja selaimen nimi sekä versio. Muita pyyntöjä ovat mm. POST, jolla voidaan lähettää palveluun esimerkiksi täytetyn lomakkeen tiedot, HEAD, jolla pyydetään vain sivuston otsikkotiedot ja OPTIONS. Kaikkia standardin mahdollistavia kyselyjä ei käytetä kovinkaan usein.

HTTP palvelin vastaa kyselyyn viestillä, joka sisältää mm. aikaleiman, tiedon pyynnön onnistumisesta ja tiedon lähetetyn tiedon laadusta. Viesti, alkaa onnistumisesta kertovalla osuudella. Alku voisi olla esimerkiksi seuraava “HTTP/1.1 404 Not Found”. Viestistä ilmenee HTTP:n versio, joka on 1.1, virhekoodi 404 eli palvelin ei löydä pyynnössä esitettyä sivua. Lopussa on virhekoodi vielä selväkielisenä.

HTTP on siis sovelluskerroksen protokolla. Kuljetuskerroksella käytetään TCP:tä. Selain avaa siis TCP yhteyden palvelimeen käyttäen porttia 80. Myös porttia 8080 voidaan käyttää. Verkkokerroksella käytetään IP:tä ja tulevaisuudessa siis IPv6:ta.

Mentäessä alaspäin kerrosmallissa tullaan fyysisen yhteyden toteuttamiseen. Otetaan esimerkki tapaukseksi tietokone, joka hakee googlen suomenkielisen sivun, ja on yhdistetty verkkoon ADSL-modeemilla. Selain esimerkisi Mozilla Firefox tekee HTTP-pyynnön esim “GET http://www.google.fi”. Pyyntö menee TCP-kerrokselle, joka lisää siihen omat tietonso(otsikkotiedot) ja siirtää paketin edelleen IP-kerrokselle. IP-kerros lisää myös omat tietonsa, mm. lähtö- ja kohde osoitteet. Seuraavaksi paketin bitit tulee saada siirtotielle, joka on siis perinteinen puhelinkaapeli, kelpaavaan analogiseen muotoon. ASDL-modeemi moduloi datan signaaliksi QAM menetelmällä. Seuraavaksi modeemi multipleksoi signaalit siirtotielle käyttämällä taajuusjakokanavointia (DMT). Näin sovelluskerrokselta lähtenyt pyyntö on muutettu siirtotiellä siirretäviksi biteiksi, jotka on lähetetty eteenpäin. Kun HTTP-palvelimelta tulee vastaus, kaikki tapahtuu päin vastoin ja vastakkaisessa järjestyksessä.

HTTP:ssä tietoturvariskin muodostaa istunnon toteuttaminen. Käyttäjän istunto voidaan luoda evästeillä (cookies). Monet käyttäjistä kuitenkin estävät evästeiden käytön ja niiden kerääntyminen muistiin täyttää muistia ja hidastaa koneen toimintaa. Istunto yksilöinti voidaan perustaa myös käyttäjän IP-osoitteeseen. Kuitenkin useampi käyttäjä voi tehdä pyyntöjä palvelimelle samalta IP-osoitteelta.

Ajankäytön arviointi

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus x h
    • Valmistautumista lähiopetukseen y h
    • Kotitehtävien tekoa z h
  • Luentoviikko 2
  • Luentoviikko 3
  • Luentoviikko 4

Pääsivulle