Katri Kemppisen Wiki-sivu

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Oma näkemykseni tietoliikenteestä on ollut ennen kurssia melko pinnallinen. Tietoliikenteen käsitän yksinkertaistettuna datan siirtämiseksi paikasta toiseen, lähettäjältä vastaanottajalle, esimerkiksi internetin kautta. Kokonaiskuvaa tietoliikenteen rakentumisesta ja toiminnasta ei kuitenkaan ole ollut.

Sana tietoliikenne toi mieleeni lähinnä tajunnanvirranomaisesti erillisiä sanoja: reititin, palvelin, modeemi, protokolla, datapaketti, wlan, lan, verkkopalvelu, internet, mobiiliverkot, mobiililaajakaista, tietoturva ym. Tietoliikenteeseen liittyvää uutisointia olen nähnyt esimerkiksi tietoverkon toimivuudesta ja kattavuudesta sekä esimerkiksi tietoturva-aukoista.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Ensimmäisen luennon aiheena oli kokonaiskuvan muodostaminen tietoliikenteestä sekä kerrosmallien ja protokollan toiminnan esittely. Päivän tärkeimmät asiat liittyivätkin tietoliikenneprosesseihin ja kerrosarkkitehtuuriin.

Koska käsitykseni tietoliikennetekniikasta on ollut hyvin alkeellisella tasolla, lähes kaikki luennolla käsitellyt asiat lisäsivät tietämystäni. Ennakkotehtävässä tajunnanvirtana tulleet tietoliikenteeseen liittämäni sanat alkoivat nyt hahmottua osana kokonaisuutta. Erityisesti kommunikaatiomalleja käsittelevässä luennon osassa oli paljon tärkeää perustietoa. Luennolla annettiin myös paljon käytännön esimerkkejä, jotka auttoivat ymmärtämään paremmin mistä on kyse. En ollut kovin syvällisesti pohtinyt esimerkiksi sähköpostin matkaa lähettäjältä vastaanottajalle.

Luentopäivä 2:

Luennolla tarkasteltiin protokollien yleisiä toimintoja, tietoliikenteen standardointia, ja erilaisia siirtoteitä.

En ollut luennolla, ja luentoslaideja selaillessani hyvin ymmärrän, miten paljon enemmän näistä oppisi, jos ehtisi luennot oikeasti kuuntelemaan. Kaikki asia on uutta, ja oppiminen olisi paljon syvempää perusteellisen selityksen tukemana. Olisi myös helpompaa reflektoida ja eritellä oppimaansa. Kokonaisuuden hahmottaisi takuulla myös paremmin.

Luentomateriaaleista selvisi kuitenkin taas lisää yhdestä avainsanasta, jonka ensimmäisessä pohdintatehtävässä liitin tietoliikenteeseen, mutta jonka sisällöstä ei ollut hajuakaan. Eri järjestelmissä sijaitsevat oliot kommunikoivat keskenään, ja protokollaksi siis kutsutaan yhteistä kieltä, joka mahdollistaa tämän kommunikoinnin. Protokollan tehtävänä on datavirtojen välittäminen kahden kommunikoivan olion välillä. Jo ensimmäisen luennon materiaaleissa mainitut osat joista protokolla koostuu; syntaksi, semantiikka ja ajoitus, avautuivat ehkä hiukan paremmin minulle. Nyt on jo käsitys protokollan ideasta.

Opin materiaaleista, että standardeja tarvitaan huolehtimaan kaikenlaisesta yhteensopivuudesta, niin fyysisestä, sähköisestä kuin toiminnallisesta, eri järjestelmien välillä. Hyvin ymmärrettävää. Yhteensopivuutta vaaditaan nykyään kaikilta. Opin myös, että standardointiin liittyy erilaisia standardointiorganisaatioita. Internetin standardoinnin kattojärjestönä on ISOC. Standardointiprosessit, esim. ISO:ssa, vaikuttavat olevan pitkiä ja tarkkoja prosesseja. Opin myös, että on olemassa ITU (International Telecommunication Union): YK:n alainen järjestö, joka tuottaa suosituksia telekommunikointialan ongelmiin..

Siirtotiet oli esitelty hyvin selkeästi ja perusteellisesti. Normaalisti ei johtimellisten eikä johtimettomien siirtoteiden toimintaa ole koskaan miettinyt kovin paljon, vaikka niiden ominaisuudet vaikuttavat esimerkiksi tiedonsiirron laatuun. Koaksaalikaapelista en ollut koskaan kuullut. Optinen kuitu oli vain nimellisesti tuttu, nyt tiedän, että sen ytimessä siirretään valoaallot, ja heijastuskerroksen tarkoituksena on pitää valo ytimessä.

Johtimettomista siirtoteistä jäi mieleeni, signaali voi edetä suunnatusti tai suuntaamattomasti. Mikroaaltolinkit ovat esimerkki suunnatusta kommunikoinnista, satelliittilinkit satelliittikommunikoinnista, radiotie suuntaamattomasta kommunikoinnista ja infrapuna lyhyen matkan ”point-to-point” -kommunikoinnista. Kaiken kaikkiaan annettiin aika hyvä kuva siitä, miten siirtotiet eroavat toisistaan, ja mitä etuja ja heikkouksia kullakin siirtotiellä on.

Luentopäivä 3:

Kolmannella luennolla käsiteltiin syvemmin tiedonsiirtoon liittyviä asioita. Keskeisiä asioita muun muassa kaistanleveys, tiedonsiirron häiriöt, kohina yms.

Opin, tai muistin uudelleen, että tietoliikenteen tiedonsiirto voi toimia direct link-, point-to-point - ja multipoint-periaatteella. Ensimmäisessä yhteys on suora, eikä välittäviä laitteita ole. Kaksipistemenetelmässä kaksi laitetta jakaa suoran yhteyden. Monipisteyhteydessä näitä laitteita on luonnollisesti enemmän.

Opin myös, että kohina aiheutuu muista ilmassa liikkuvista signaaleista, ja sitä on monenlaista: lämpökohinaa, intermodulaatiokohinaa, ylikuulumista ja impulssikohinaa. Ensimmäinen nimensä mukaisesti johtuu lämmöstä, tarkemmin se aiheuttamasta elektronien liikkeen kasvusta.Intermodulaatiokohinssa samaa siirtotietä käyttävät, mutta eri taajuudella olevat signaalit häiriköivät toisiaan. Ylikuulumisessa vastaanotin ottaa vastaan toisen linkin signaaleja, impulssikohina aiheutuu elektromagnettisista häiriöistä.

Jäi epäselväksi: okei, tietotekniikassa käytetään paljon englantia, eikä kaikille termeille varmaan edes ole suomessa vastinetta, ymmärrän. Ja ymmärrän englantiakin normaalisti. Mutta kun aihe on välillä yli hilseen menevä, olisi suomenkielisestä materiaalista ehkä enemmän apua. Tämän luennon materiaalien ymmärrys jäi muita luentoja pinnallisemmaksi, koska en poissaolleena osaa välttämättä yhdistää englanninkielisiä termejä suomenkielisiin (vaikka olihan niitä termejä oli myös käännetty). Poissaolo on toki omalla vastuullani, mutta ilmeisesti useilla muillakin, myös luennoilla olleilla, oli ollut vastaavia ongelmia.

Luentopäivä 4: Luennoilla käsiteltiin muun muassa kanavointia, eli multipleksointia sekä piiri- ja pakettikytkentää, dataliikennettä sekä teleliikennettä ja reititysstrategioita.

Opin, että kytkentäinen verkko koostuu toisiinsa kytketyistä solmupisteistä (node). Solmut tarjoavat asemille, eli verkkoa käyttäville koneille, tietoliikenneverkon palvelun ja siirtävät asemien dataa solmusta solmuun, kunnes saapuu vastaanottavan aseman liitäntäsolmuun. Solmujen väliset linkit taas on jaettu multipleksoinnin avulla. Lisäksi opin, että teleliikenteessä puhe/ääni tarvitsee reaaliaikaisen kommunikointiväylän, ja käyttää siten piirikytkentää. Datalle on tärkeämpää, että kommunikointiväyliä käytetään mahdollisimman tehokkaasti, siksi käyttää pakettikytkentää.

Kommunikaatio pitkin piirikytkentäistä verkkoa edellyttää määriteltyä yhteyspolkua kahden aseman välillä. Yhteyspolku on kytketty peräkkäisillä verkkosolmujen välisillä linkeillä. Viestinvälitys pitkin piirikytkentäistä verkkoa sisältää kolme vaihetta: yhteyden muodostus (piirin muodostus), datan siirto, yhteyden lopetus (piirin purku). Pakettikytkentäiset verkossa data pilkotaan pieniin paketteihin siirtoa varten. Reitin solmuissa paketit varastoidaan lyhyeksi aikaa ja lähetetään seuraavalle solmulle.

Luentopäivä 5: Päivän aikana käsiteltiin muun muassa WLANia, LANia, internetarkkitehtuuria ja tietoturvaa.

Päivässä keskeistä oli paitsi tärkeiden asioiden kertaaminen, myös esim. verkon topologiat. Opin, että on väylä-, tähti-, rengas- ja puutopologioita.

Lisäksi opin, että yleensä LAN yhdistetään johonkin toiseen verkkoon (WAN, toinen LAN) Siltaus on yksinkertainen tapa yhdistää samantyyppiset LAN:it.Reititys on puolestaan monimutkaisempi toimenpide, jolla voidaan yhdistää erilaiset LAN:t ja WAN:t

Teknologisen kehityksen myötä nopeita LAN-tekniikoita: nopea ja Gigabit Ethernet ja kuitukaapeli, ja nopeat WLANit.

Nopea Ethernet viittaa IEEE:n määrittelemiin 100 Mbps Ethernet-yhteensopiviin lähiverkkotekniikoihin. Käsitellään yhdessä otsikolla 100BASE-T. Gigabit Ethernetissä käytössä sama MAC-protokolla (CSMA/CD) ja Ethernet-formaatti kuin 10BASE-T ja 100BASE-T –tekniikoissakin. Sitä käytetään yleensä 100 ja 10 Mbps nopeudella toimivien lähiverkkojen runkoverkkoina.

Uusi asia oli myös termi Internetworking-arkkitehtuuri. Nimensä mukaisesti se on tekniikka useiden verkkojen yhdistämiseen yhdeksi suureksi verkoksi. Tekniikka sisältää laitteistollisia ja ohjelmistollisia osia, ja tuloksena on laajempi verkko, internet.

Mitä opin kurssin aikana

Kurssin aikana sai hyvää perustietoa näistä mystisistä tietoliikennetekniikan asioista, joskin osa jäi edelleen mysteereiksi… Ainakin kaikki ensimmäisellä luennolla tietoliikennetekniikkaan liittämäni asiat tulivat tutummuksi, ja luentomateriaaleista alkoi pikkuhiljaa hahmottua kokonaiskuva tietoliikenteen toiminnasta. Ensimmäisellä luennolla jäi positiivinen kuva opettajan kyvystä johdattaa selkeästi aiheetta tuntemattomatkin tietoliikenteen pariin. Kuten olen monta kertaa aiemminkin sanonut, kurssista olisikin takuulla saanut enemmän irti, jos olisi ollut mukana lähiopetuksessa ensimmäistä kertaa enemmän.

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

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

Meillä ei ole tv:tä, digiboksia, pelikonsolia tai tulostimia. Tietokoneita on sitäkin enemmän, aktiivisesti käytettäviä kuitenkin vain kolme. Tietokoneet ovat yhteydessä langattomaan reitittimeen, joka on yhteydessä kaapelimodeemin kautta internetiin. Meillä, kuten varmasti useimmilla muillakin, tietokoneilla tehdään internetissä monenlaisia asioita: käytetään Facebookia, sähköpostia, luetaan verkkolehtiä ja blogeja, käytetään verkkopankkia ja lukuisia muita verkkopalveluita, katsotaan elokuvia ja sarjoja, etsitään tietoa hakukoneilla, tallennetaan esim. valokuvia pilvipalveluihin, skypetetään jne. Talouden nörempi osapuoli on IRC-addikti. Netin välityksellä tehdään ajoittain myös kotoa käsin töitä.

Tietokoneiden lisäksi löytyy kaksi älypuhelinta. Kotona puhelimia käytetään lähinnä puheluihin, tekstiviesteilyyn ja kalenterimerkintöjen tekemiseen, muualla käytetään myös nettiä, yleisimmin 3G-verkon kautta. Puhelimella käyn verkossa lähinnä lukemassa uutisia, sähköposteja ja some-päivityksiä. Lisäksi silloin tällöin käytän karttasovelluksia.

Kysymyksiä: Miten reititin toimii? Miten tiedot salataan verkkopankissa? Miten tv-sarjat välittyvät internetistä, esim. Yle Areenalta, kotikoneelle?

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.

IP (Internet Protocol) on protokolla, joka huolehtii tietoliikennepakettien toimittamisesta perille pakettikytkentäisessä internetverkossa.

TCP (Transmission Control Protocol) -protokollalla luodaan yhteyksiä tietokoneiden välille. TCP:n avulla varmistetaan, että tietoliikennepaketit välittyvät luotettavasti ja järjestyksessä perille. TCP:hen perustuu suurin osa internetin liikenteestä, esimerkiksi sähköpostit. http://tools.ietf.org/html/rfc1122

Http (Hypertext Transfer Protocol) on protokolla, jota esim. selaimet käytettävät tiedonsiirtoon. http://tools.ietf.org/html/rfc2616

Kotitehtävä 3

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, langaton lähiverkko, käyttää radiotietä. Wlan käyttää standardia 802.11g, joka toimii 2,4 GHz taajuusalueella. Langattoman verkon salauksena käytetään WPA2 –salausta. 2. Kännykkä: siirtotie radiotie, taajuus 900, 1800 Mhz. Koodaus NRZ-L. 3. Ethernet, siirtotie parikaapeli. Standardi IEEE802.3 Koodaus Manchester.

Kotitehtävä 4

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.

Käsittelen vaihteeksi ADSL:aa. ADSL eli Asymmetric digital subscriber line on verkkokytkintekniikka, jossa jakelusuunta laajempi kuin paluusuunta. Se tarjoaa ratkaisun tilaajan ja etäverkon välillä ja käyttää olemassa olevaa puhelinkäyttöön tarkoitettua parikaapelia. Se käyttää taajuusjakokanavointia. ADSL käyttää Discrete multitone (DMT) –modulointitapaa. Eri taajuuksilla on monta kantosignaalia eri ja bitit jaetaan tasan 4 kHz alikanaville. Modeemi tarkistaa alikanavien signaalikohinasuhteen ennen datan jakamista, parempiin kanaviin jaetaan enemmän dataa.

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.

Käsittelen kotitehtävässä sähköpostin lähettämistä. Sähköpostia lähettäessä tärkeitä ovat sähköpostin lukijaohjelma (sovellus, jota käytetään postin kirjoittamiseen ja lukemiseen) sähköpostipalvelin sekä SMTP-protokolla (Simple Mail Transfer Protocol), joka on TCP-pohjainen protokolla.

Lähetys etenee niin, sähköpostisovellus lähettää viestin SMTP-palvelimelle, jonne viesti jää lähetysjonoon. Lähtevän viestin palvelin avaa TCP-yhteyden vastaanottajan SMTP-palvelimeen, ja lähettää postin TCP-yhteyden yli vastaanottajan SMTP-palvelimelle. TCP-protokolla toimii verkko- ja kuljetuskerroksessa, ja vastaa kahden laitteen välisestä tiedonsiirtoyhteydestä ja pakettien järjestämisestä. Vastaanottajan sähköpostipalvelin ohjaa viestin vastaanottajan postilaatikkoon, ja vastaanottajan sähköpostisovellus saa tiedon uudesta viestistä ja noutaa sen. Viestin lukemiseen käytetään POP- tai IMAP-protokollia, tai jos myös vastaanottaja käyttää webmail-sovelluksia, http:tä.

Tietoturvan kannalta tärkeitä ovat muun muassa luottamuksellisuus, pääsynvalvonta, osapuolien tunnistaminen, eheys sekä käytettävyys. Luottamuksellisuudella viitataan siihen, että tieto on vain sellaisten henkilöiden käytettävissä, joilla on siihen oikeus. Pääsynvalvonnalla tarkoitetaan, että tietoa tai tietojärjestelmää ei voi käyttää ilman lupaa. Tärkeää on myös henkilön tai järjestelmän luotettava tunnistaminen. Eheys liittyy puolestaan tiedon säilymiseen ja tiedon oikeellisuuteen. Tiedon pitää olla käytettävissä tietoon oikeutetuilla henkilöillä tarvittaessa.

Tietoturvaa voidaan parantaa esimerkiksi palomuureilla ja virustorjuntaohjelmistoilla. Tärkeintä on kuitenkin tietokoneen käyttäjän asenne ja riittävä huolellisuus, sillä suurin osa tietoturvahasardeista liittyy ihmisten oman toiminnan puutteisiin. Esimerkiksi sähköpostissa ei pidä avata outojen spam-viestien tiedostoja, vastata luottokorttitietoja kalasteleviin viesteihin, eikä käyttää samaa salasanaa kaikkiin palveluihin.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h Itseopiskelu 6 h

  • Luentoviikko 2

Itseopiskelu ja kotitehtävät 8 h

  • Luentoviikko 3

Itseopiskelu ja kotitehtävät 8 h

  • Luentoviikko 4

itseopiskelu ja kotitehtävät 8 h


http://www2.it.lut.fi/wiki/doku.php/courses/ct30a2001/start