Riikka Korhosen (0397017) tehtäväsivu

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Kirjoitin seuraavanlaisesti tunnilla, kun pyydettiin paperille kirjoittamaan ennakkonäkemys aihealueesta:

“Sanasta tietoliikenne tulee ensimmäisenä mieleen tietokoneet, internet ja muutenkin kaikki tietokoneen käyttöön liittyvät asiat, esim. chattailu, tiedostojen tallentaminen ja siirtäminen, valokuvien muokkaaminen, lataaminen ja lähettäminen, Microsoft Office - ohjelmien käyttäminen jne. Toisaalta mieleen tulee myös erilaiset koodarit, nörtit ja hakkerit, mutta myös nykypäivän liikemiehet salkkuineen ja läppäreineen (ehkä myös tabletteineen). Itse tiedän tietoliikenteeen termistöstä ja aihealueesta hyvin vähän etukäteen, joten minulle se on lähinnä jonkinlainen mielikuva edellä luetelluista asioista. Luultavasti todellisuudessa se on paljon muuta kuin mitä itse oletan. Tämän vuoksi termejä en erityisesti tiedä, mutta seuraavia tulee mieleen: web, verkostot, arkkitehtuurit, WLAN, data, Internet, tietojärjestelmät, pilvipalvelut, GPS… Nykyisin uutisissa tulee esille asioita liittyen tietoturvallisuuteen ja erilaisiin tietomurtoihin. Uutisointi korostaa tietoliikenteen ongelmia ja uhkia.”

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Päivän aihe:

Ensimmäisen luentopäivän aiheena oli odotetusti johdatus aiheeseen ja ylipäätään lähdettiin perusasioista liikkeelle. Omasta mielestäni menimme kyllä jo aika syvälle tälläkin luennolla - luultavasti siksi, että opetuskertoja ei kovin montaa ole, joten on päästävä ripeästi eteenpäin joka kerralla. Aihe on minulle hyvin vieras entuudestaan - olen ollut lähinnä se sähköpostiviestien lähettäjä ja vastaanottaja, joka on pitänyt itsestään selvänä, että sähköposteja lähetetään, ne löytävät perille eikä siinä ole sen kummempaa asiaa takana. Luennon aikana kävi kuitenkin selväksi, ettei tämä aivan pidä paikkaansa. Tunnilla käydyt aihe alueet sisälsivät perusteita seuraavista asioista: kommunikointimalli, kerrosarkkitehtuuri, protokolla sekä OSI ja TCP/IP.

Päivän tärkeimmät asiat:

Päivässä oli monia tärkeitä asioita, sillä perusteet on se, mistä lähdetään. Jos niitä ei ole opetellut hyvin, on todella vaikeaa päästä eteenpäin ja syvemmälle aiheeseen. Eli tärkeimpänä ensimmäisellä luennolla pidin kattavan yleiskuvan saamista aiheesta.

Mitä opin tällä kertaa:

  • “Tietoliikenteen tarkoitus on näyttää toisessa paikassa luotu viesti toisessa paikassa.”
  • Käyttäjänäkökulma: käyttäjän tulisi olla keskiössä - häntä ei kiinnosta muu kuin sovellusten toimivuus, ei se mitä pinnan alla tapahtuu
  • Tietoliikenne koostuu aina jonkinlaisista kerroksista
  • Stallingsin malli on luentojen peruskuva, johon aina palataan - opettele hyvin!
  • Kommunikointimallin komponentit ovat: lähde, lähetin, siirtojärjestelmä, vastaanotin ja kohde.
  • Yleisimmät kerrosarkkitehtuurit ovat Stallingsin kolmen kerroksen malli, OSI ja TCP/IP.
  • Tieto kulkee AINA alimman kerroksen kautta!
  • Portti = sovelluksen osoite
  • Tieto kulkee ensin ylimmästä alimpaan kerrokseen, sitten alimman kerroksen kautta toiselle puolelle ja siellä alimmasta ylimpään kerrokseen.
  • IP-osoite sijaitsee verkkokerroksella. Siksi data puretaan kolmannelle kerrokselle asti siirtovaiheessa (OSI-arkkitehtuurissa) –> tiedetään, mihin paketti on matkalla!

Jäi epäselväksi:

Mielestäni sain ihan hyvän yleiskuvan aiheesta ensimmäisillä luennoilla, vaikka lähtötaso oli lähellä nollaa. Lopussa meinasi kyllä jo keskittyminen herpaantua ja viimeiset FTP-diat menivät jo aika lailla puolivaloilla läpi. Luulen, että tärkeimmät asiat onnistuin kuitenkin nappaamaan, joten eikun seuraavaa luentoa odottamaan.

Luentopäivä 2:

Päivän aihe:

Päivän aiheina olivat protokollat, standardointi ja erilaiset siirtotiet. Erityisesti siirtotiet oli aiheena oikein mielenkiintoinen ja vastasi jo yhteen kotitehtävä ykkösessä muodostamaani kysymykseen. Havaitsin myös heti tunnin aluksi, kun kävimme ensimmäistä kotitehtävää hieman läpi, että oli ymmärtänyt tehtävänannon väärin. Tarkoitus oli todella ollut piirtää jonkilainen kuva niistä kodin laitteista. Itse olin ymmärtänyt ohjeen “Luokaa kuva…” hieman eri tavalla ja vain kuvaillut sanallisesti ne kodin laitteet. Luulen kuitenkin, että tehtävien tarkoitus on auttaa oppimisessa ja asioiden hahmottamisessa ja ymmärtämisessä. Tämä nyt tapahtuu sekä kirjoittaessa että kuvaa piirtäessä, joten en näe kuvan piirtämistä näin jälkikäteen mitenkään erityisen tarpeellisena.

Päivän tärkeimmät asiat:

Päivän tärkein asia oli varmasti muodostaa yleiskuva siitä, mitä protokollat tarkoittavat ja miten ne käytännössä toimivat. Samoin luennon jälkeen jokaisella tulisi olla käsitys siitä, mitä standardointi tarkoittaa ja miksi sitä tehdään. Erilaiset siirtotievaihtoehdot ja niiden plussat, miinukset ja eroavaisuudet käytiin läpi. Aikalailla näitä perusasioita käytiin läpi, jotta tulevilla luennoilla päästää syvemmälle aiheeseen, eikä tarvitse enää kerrata, että mikä se protokolla nyt olikaan. Itselle oli ihan uusia esimerkiksi nämä erilaiset siirtotiet. Tiesin kyllä minkä näköinen on koaksaalikaapeli, mutta siihen se tieto sitten jäikin. Oli oikein mielenkiintoista oppia, että niissäkin on niin paljon eroja ja että miksi joku toimii toista paremmin.

Mitä opin tällä kertaa:

  • Protokolla = sopimus siitä, miten jotakin tehdään –> Mahdollistaa eri ihmisten rakentamien kokonaisuuksien kommunikoinnin keskenään
  • UDP on epäluotettava protokolla, joka ei kerro menikö viesti perille vai ei (vähän kuin postikortin lähettäminen)
  • TCP on luotettava protokolla, joka kertoo heti menikö viesti perille (niinkuin puhelinkeskustelu)
  • Protokollilla on erilaisia perustoimintoja, kuten segmentointi ja kokoaminen, paketointi, yhteyden hallinta, toimitus oikeassa järjestyksessä ja vuon valvonta
  • Protokolla toteuttaa kerroksen toiminnot ja ohjausinformaatio toteuttaa protokollan
  • Kanavoinnilla voidaan tehostaa yhteyksien/siirtoteiden käyttöä
  • Standardointi yrittää mahdollistaa sen, että eri valmistajien ja kehittäjien koneilla ja ohjelmilla voidaan käyttää samoja sovelluksia yms. –> yhteensopivuus
  • Bad timing = ongelmana milloin standardisoida: milloin ollaan saavutettu se tutkimuksen taso, ettei uutta tietoa aiheesta enää paljonkaan saada
  • Kaikki standardointiorganisaatiot jakautuvat pienempiin osiin, joista kukin keskittyy yhteen alueeseen
  • Johtimelliset vs. johtimettomat (langattomat) siirtotiet
  • Mitä pidempi matka, sitä hitaampi nopeus ja toisin päin
  • Dispersio = signaalipulssin leveneminen
  • Uplink = maanpäältä satelliittiin, downlink= satelliitista maassa sijaitsevalle vastaanottimelle
  • Monitie-eteneminen aiheuttaa eniten ongelmia radioaaltojen etenemisessä

Jäi epäselväksi:

Miten se data oikein voidaan muuttaa sellaiseen muotoon, että se kulkee esimerkiksi valokuitua pitkin tai toisaalta parikaapelia pitkin? Outoa.. Miten liikkuva valo voi sisältää dataa? On myös hassua, että parikaapelissa sillä kierrolla on merkitystä esimerkiksi häiriöiden esiintyvyydelle.

Luentopäivä 3:

Päivän aihe:

Kolmannella luennolla käsiteltiin siirtoteitä edellistä luentoa syvemmällä tasolla (tosin tajusin sen, että millä kohtaa Stallingsin kuvaa ollaan, vasta ensimmäisen tauon jälkeen) sekä hieman myös koodausta. Täytyy sanoa, että jos edellisillä luennoilla olen luullut olevani pihalla, niin olin aikaisemmin itse asiassa aika hyvin kartalla. Ainakin, jos tähän luentoon vertaa. Silti olen tyytyväinen, että ylipäätään pääsin luennoille kuuntelemaan, sillä jos näitä asioita täytyisi yksin pohtia kirjasta lukemalla, niin eihän siitä saisi selvää edes sitä vähää, mitä luennoilta onnistui nappaamaan. Siksi harmittaakin, että viides ja viimeinen luento jää välistä, koska silloin on erään toisen kurssin ainoa luento, jolle on pakko osallistua, jos haluaa kurssin suorittaa. Olisi ollut kiva olla viimeisellä luennolla, jossa mahdollisesti saataisiin jotain yhteenvetoa (?) aiheesta. No, se nyt ei kuitenkaan liity tähän kolmannen luentopäivän aiheeseen millään tavalla. Päivän aihe oli haastava, mutta jos oikein muistan, opettaja sanoi tämän olevan kurssin haastavin aihe (tai jos ei ollut, niin on ehkä parempikin, että viimeinen luento jää kuulematta).

Päivän tärkeimmät asiat:

Itselle jäi jotenkin keskeisimmäksi luennoilta mieleen siniaallot. Eli varmasti siniaaltoihin liittyvien lainalaisuuksien oppiminen oli aika tärkeä osa luentojen antia. Myös kaistanleveys ja nämä koodauksen eri “tyylit” tulivat moneen kertaan esille. Kehykset, virheekorjaus sekä vielä vähän kertauksena protokollista datalinkkien kontrolliprotokollat (tai miten “Data link control protocols” ikinä suomennetaankaan) käytiin läpi.

Mitä opin tällä kertaa:

  • Siniaalto s(t) = A sin(2πft + Φ), jossa A=amplitudi, f=taajuus, t=aika, Φ=vaihe
  • Analoginen signaali on jaksoton, digitaalinen taas jaksollinen (siniaallot)
  • Aallonpituus on yhden siniaaltosyklin viemä matka
  • Signaali käsittää usein monia taajuusalueita (spektri kertoo kuinka monta taajuusaluetta signaali käsittää)
  • Mikä tahansa signaali koostuu useista siniaalloista
  • Kaistanleveys = spektrin leveys
  • Tasavirtakomponentti vaikuttaa niin, että signaali tarvitsee enemmän tiedonsiirtokaistaa –> ei hyvä
  • “There is a direct relationship between data rate and bandwidth.” –> Kaistanleveydellä ja tiedonsiirtonopeudella on suora yhteys.
  • Vaimeneminen = signaalin vahvuus heikkenee välimatkan pidentyessä
  • Vaimenemisen vääristymä = osa vaimenee enemmän kuin toiset
  • Viiveen vääristymä = bitit menevät päällekkäin
  • Kohina = ylimääräiset häiritsevät signaalit lähettäjän ja vastaanottajan välillä (muotoja: lämpökohina, intermodulaatiokohina, ylikuuluminen, impulssikohina)
  • Digitaalisen signaalin etu on se, että häiriöitä voidaan poistaa.
  • Siirtotien kapasiteetti = Maximinopeus, jolla dataa voidaan siirtää annettua kanavaa pitkin annetuissa olosuhteissa
  • Koodaustekniikoita, kun kyseessä digitaalinen data ja digitaalinen signaali: NRZ-L, NRZI, Bipolar-AMI, Pseudoternary, Manchester, Differential Machester
  • Koodaustekniikoita, kun kyseessä digitaalinen data ja analoginen signaali: ASK, FSK, PSK
  • Kun analogista dataa muutetaan digitaaliseksi, puhutaan digitalisoinnista
  • Kun kyseessä analoginen data ja analoginen signaali käytetään modulaatiota (amplitudi-, tajuus- tai vaihemodulaatio)
  • Kaksi tapaa samanaikaistaa lähettäjän ja vastanottajan kelloja: asynkronointi ja synkronointi
  • CRC on yleinen ja hyvä virheentarkistusmenentelmä
  • Virheenkorjaus, vuon valvonta ja datan uudelleenjärjestely siirretään ylemmille kerroksille.
  • Virheenkorjausmenetelmiä ovat Stop and Wait, Go back N ja ARQ

Jäi epäselväksi:

No aika paljonkin, mutta toivon, että kokeeessa kysytään vain perusasioita. Tähän vaikutti myös se, että kalvot olivat englanniksi, joten olin koko ajan sekaisin termeistä! Minusta pitäisi ehdottomasti kalvot olla suomeksi, jos luento on suomeksi. Eihän siitä muuten tule mitään, kun kokeeseen täytyy vastata suomeksi! Kirja on kuitenkin englanniksi, joten kalvojen täytyisi nimenomaan tarjota se termistö ja kieli, jota kokeessa tulee käyttää.

Luentopäivä 4:

Päivän aihe:

Luennot alkoivat kanavoinnin tarkemmasta käsittelystä. Olimme sivunneet aihetta jo aikaisemmin, mutta nyt tähän pureuduttiin yksityiskohtaisemmin. Sen jälkeen käytiin hieman läpi tele- ja dataliikenteen eroja sekä piiri- ja pakettikytkentöjä. Tämän jälkeen kävimme vielä lopuksi hyvin nopeasti läpi (aikataulun venymisen takia) Stallingsin kappaleet 12 ja 13, jotka käsittelivät reititystä ja “ruuhkautumista” tai mikä ikinä onkaan sanan “congestion” oikea termi suomeksi. Tämä luento oli hieman helpommin seurattavissa kuin edellinen ja kyllä edellisen luennonkin asiat alkoivat tässä pikkuhiljaa hieman hahmottua, kun niihin viitattiin monessa kohtaa. Tai ehkä ne hahmottuivat ainakin sen verran, että tentti on mahdollista läpäistä.

Päivän tärkeimmät asiat:

Ehkä keskeisenä asiana tuli tuo kanavointi ja syyt siihen, miksi sitä tehdään. Ainakin, kun olen tenttiarkistoa selaillut, niin etenkin FDMA eli taajuuskanavointi on ollut melko lailla suosittu aihe tenttikysymyksissä eli siinä kohtaa yritin erityisesti pysyä mukana. Veikkaisin myös, että näiden piiri- ja pakettikytkentien ymmärtäminen yleisellä tasolla on melko tärkeä asia. Kaksi viimeistä diasettiä käytiin niin nopeasti läpi, että hirveästi ei jäänyt mieleen niistä… Oli kuitenkin hyvä, että pidimme sen keskustelutuokion siinä luentojen aikana, sillä silloin niitä kysymyksiä nimenomaan herää, kun ehtii alkaa miettimään noita asioita. Luentoja kuunnellessa menee niin paljon energiaa mukana pysymiseen ja asioiden kirjaamiseen, että ei ehdi tavallaan ajatella niitä asioita konkreettisesti. Ei sitä silloin osaa eikä ymmärrä kysyä, kun ei ehdi ajatella niitä käytännön soveltamisessa.

Mitä opin tällä kertaa:

  • Kanavointi = keino, jolla saadaan yhtäaikaisia käyttäjiä siirtotielle (kanavoinnin avulla on jaettu solmujen väliset linkit)
  • Kanavoinnin luokkajako (eri kuin Stallingsin): taajuusjakokanavointi, aikajakokanavointi, koodijakokanavointi ja aallonpituusjakokanavointi
  • FDMA:ssa kanavien välille jätetään ns. varmuusväli, jotta kanavat eivät häiritse toisiaan
  • FDMA:ssa siirtotien kapasiteetin tulee ylittää signaalien kaistanleveysvaatimukset
  • Data voi olla digitaalista tai analogista, jos kyseessä FDMA, mutta signaali on aina analoginen
  • ADSL tarjoaa tarjoaa ratkaisun tilaajan ja etäverkon välille, sen jakelusuunta on laajempi kuin paluusuunta ja toimintamatka noin 5,5 km
  • ADSL-tekniikassa pyritään siirtämään dataa mahdollisimman tehokkaasti linjaa hyödyntäen eli “parempiin” kanaviin pistetään enemmän dataa
  • TDMA perustuu signaalien viipalointiin ja siinäkin siirtotien kapaisteetin on ylitettävä signaalien kapasiteettivaatimukset
  • TDMA:ta käytetään digitaalisille signaaleille tai digitaalista dataa kuvaaville analogisille signaaleille
  • On olemassa synkroninen TDMA ja tilastollinen TDMA
  • Synrkonisessa TDMA:ssa aikaviipale = 1 kanava, mutta koska aikaviipaleet varataan kiinteästi koko yhteyden ajaksi, se hukkaa kapasiteettia (muut eivät voi hyödyntää varattua kanavaa, vaikka se olisi vapaana)
  • Tilastollisessa TDMA:ssa taas aikavälit varataan dynaamisesti tarpeen mukaan, joten kapasiteettia ei mene hukkaan niin paljon
  • CDMA on lähtenyt sotilaallisista tarpeista, sillä tämä kanavointityyppi hankaloittaa häirintää ja salakuuntelua
  • On kaksi tapaa toteuttaa CDMA: taajuushyppely ja suorasekvenssi
  • CDMA sopii sekä analogiselle että digitaaliselle datalle ja käyttää analogista signaalia - sitä käytetään johtimettomilla siirtoteillä
  • Taajuushyppelyssä signaali levitetään pieniksi “paloiksi” useiden taajuuksien alueelle kun taas suorasekvenssissä yksittäinen bitti levitetään koko taajuusalueelle (mitä kapeampi signaali, sitä leveämmän taajuusalueen se vie)
  • Aallonpituusjakokanavointia käytetään optisen kuidun kohdalla: eri taajuiset valonsäteet muodostavat jokainen oman kanavansa
  • Yksinkertaisessa kytkentäisessä verkossa: päätelaitteet = siellä tieto tulkitaan ja verkon laiteet = tietoa ei tulkita, sitä siirretään eteenpäin
  • Mitä enemmän on mahdollisia polkuja solmujen välillä, sitä luotettavammaksi verkko muodostuu (sillä, jos yhdellä polulla ongelma, voidaan löytää vaihtoehtoinen reitti)
  • Tietoliikenne jaetaan perinteisesti teleliikenteeseen ja dataliikenteeseen, teleliikenteessä käytetään piirikytkentää (voidaan käyttää myös datalle) ja dataliikenteessä pakettikytkentää niiden erilaisten vaatimusten takia
  • Piirikytkennässä on oltava päästä-päähän yhteys ennen datan siirtoa ja kanavan kapasiteetti on varattuna koko yhteyden ajan
  • Pakettikytkennässä data pilkotaan paketteihin siirtoa varten ja linkit pystytään jakamaan kaikilta asemilta tulevien pakettien kesken (ei tarvitse “varata” yhteyttä varten)
  • Pakettikytkennästä olemassa kaksi tapaa: tietosähke ja virtuaalipiiri

Jäi epäselväksi:

No niinkuin tuolla jo mainitsinkin, reititys ja tämä “ruuhkautuminen” tms. eivät aivan jääneet mieleen aikataulun venymisen takia. Reitiyksestä nyt on ollut ainakin jo jotain puhetta aikaisemminkin, joten eiköhän noista selvitä lukemalla hyvin ja keskittymällä olennaisimpiin asioihin.

Luentopäivä 5:

Päivän aihe:

Päivän varsinaisena aiheena olivat Stallingsin kappaleet 14-19 sekä 23, jotka sisälsivät jos jonkinlaista aihetta - mm. langattomat matkapuhelinverkot, LAN, internetprotokollat ja tietoturva. Luentojen aluksi kävimme kuitenkin viime luennolla heikolle tarkastelulle jääneet kaksi viimeistä aihealuetta: reititys ja ruuhkautuminen. Itse jouduin olemaan noin pari tuntia poissa luennoilta (10-12) päällekkäisyyden takia, mutta päätin palata puolen päivän jälkeen takaisin, sillä toisen kurssin luennot eivät vaikuttaneet niin tärkeiltä oman oppimisen kannalta.

Päivän tärkeimmät asiat:

Luentojen loppupuolella kävimme vähän kuin yhteenvetona läpi koko kurssin annin ja omasta mielestäni se oli kyllä päivän ehdottomasti tärkein osio. Siellä piirretty kuva selkeytti valtavasti kokeeseen lukemista, sillä sieltä voi aina tarkistaa tavallaan, että “missä mennään” jokaisen aihealueen kohdalla. Toki päivän teemat olisi ollut hyvä myös painaa mieleen.

Mitä opin tällä kertaa:

  • On olemassa lyhyitä, nopeita reittejä ja sitten toisaalta halpoja reittejä –> Synnyttää pulmia reititykselle
  • Tulivimisreititysstrategiassa solmu lähettää paketin kaikille naapureille
  • TTL = time to live –> jos esim. TTL 5, paketti “elää” viiden linkin matkan
  • ACK = kuittaus (vielä kerran muistutuksena)
  • Kun solmun puskuri täyttyy, se ilmoittaa naapurisolmulle, että älä lähetä enempää –> naapurin puskurit alkavat täyttyä myös ja syntyy ruuhka, joka tarkoittaa tilannetta, jossa pakettien määrä ylittää kapasiteetin, jolla verkko voi niitä käsitellä
  • Noin 80 % kapasiteetti on maksimi, mitä verkko voi käsitellä
  • MAC = media access control
  • esimerkki tyypillisesta purskeisesta (bursty) tyylistä on web-selailu (klikkauksia silloin tällöin –> klikkaus = purske tässä tapauksessa)
  • CSMA = carrier sence multiple access, CD = collision detection, CA = collision avoidance
  • Jos toimitaan ethernet-tasolla, ei tarvita reititintä eli ei myöskään tarvitse välissä purkaa dataa “kolmannelle kerrokselle” asti IP-osoitteen selvittämiseksi
  • WLANia ei ole suunniteltu niin, että liikutaan paikasta toiseen käytön aikana
  • Tietoturva on ennemminkin estämistä/ennaltaehkäisyä kuin reagointia johonkin jo tapahtuneeseen
  • Kaikille asioille (datalle, laitteille jne.) on samat turvallisuusvaatimukset

Jäi epäselväksi:

Matkapuhelinverkot ja LANia käsittelevä ensimmäinen Stallingsin kappale jäivät heikolle opiskelulle parin tunnin poissaolon takia. Ne diat täytyy lukea vielä oikein ajan kanssa kokeisiin kerratessa.

Mitä opin kurssin aikana

Opin mielestäni kurssin aikana hyvin paljon. Täytyy sanoa, etten tiennyt paljon mitään paljon mistään liittyen tietoliikennetekniikkaan ennen tätä kurssia. Jopa IP-osoite ja HTTP olivat aikalailla hämärän peitossa saati sitten se, että verkko koostuu kerroksista. Eli opin kyllä paljon asioita, mutta tuskin onnistuin kovin syvälle pääsemään, sillä monet tavallaan jo kurssin konkreettisimmistakin asioista olivat minulle entuudestaan tuntemattomia asioita. Toivon kuitenkin, että osaamiseni riittää kokeessa, sillä olen kuitenkin tehnyt töitä kurssin aikana esimerkiksi tämän oppimispäiväkirjan ja tehtävien kanssa. Joka kerta oppimispäiväkirjaa kirjoittaessani olen selannut samalla läpi luennoilla käydyt diat ja kirjoittanut “mitä opin tällä kertaa” - osioon kaikki kirjoittamani muistiinpanot ja/tai suomentanut tärkeimpiä oppeja dioista. Olen nähnyt tämän hyödyllisenä oppimisen kannalta. Vielä olisi kokeeseen kertaamiset jäljellä, mutta kyllä varmasti opin hyödyllisiä asioita työelämän ja ihan jo jokapäiväisen elämän tarpeisiin.

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista. Valitse selkeästi erillisiä laitteita tyyliin tietokone, puhelin, sykemittari, gps, televisio, … ja erilaisista palveluista tyyliin urho-tv, facebook, …. Ajatuksena on, että tässä vaiheessa luodaan kuva tietoliikennetarpeista ja sovelluksista ilman, että vielä pohditaan alla olevia teknologioita. Tämän kuvan olisi hyvä herättää ajatuksia ja kysymyksiä siitä kuinka kaikki toimiikaan. Kirjaa näkyville kolme mielestäsi tärkeintä kysymystä, jotka haluat selvittää. Kurssin edetessä tätä kuvaa laajennetaan sitä mukaan kun uusia osia malliin ilmenee ja lopulta arvioimme saatiiko kysymyksiin vastaukset kurssin aikana.

Meidän kahden hengen taloudesta löytyy televisio, radio, kaksi kannettavaa tietokonetta, yksi älypuhelin ja toinen ei-niin-älykäs matkapuhelin, navigaattori, digiboksi, Wii-pelikonsoli, modeemi, langaton tulostin… Siinä taitaa olla ainakin valtaosa meidän tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista. Palveluita, joihin tuolla määrällä laitteita pääsee, on vaikka kuinka paljon. Jo pelkästään tietokoneilla pääsee käsiksi valtavaan määrään erilaisia palveluita, mutta meidän taloudessa eniten käytettyjä ovat varmasti sähköpostisovellukset (hotmail, gmail), facebook ja verkkolehdet (erityisesti iltalehti). Myös sääpalvelut ja television ohjelmatiedot ovat päivittäin tietokoneella käytettyjä palveluita. Aika lailla samoja palveluita käytetään myös talouden älypuhelimella. Eniten puhelimia toki käytetään soittamiseen ja tekstiviestittelyyn. Itse pistän paljon viestejä muilla paikkakunnilla asuville ystävilleni, kun taas tuo toinen soittelee vähän väliä toisella paikkakunnalla asuvalle äidilleen (tai no, äiti se useimmiten on, joka soittaa hänelle).

Televisio on iltaisin jatkuvasti taustamölinänä, mutta mitään maksukanavia ei ole nähty tarpeellisiksi. Radiota käytetään hyvin vähän, vaikka sellainen keittiössä onkin. Sitä pidetään päällä lähinnä kokkauksen aikana, mutta silloinkaan harvemmin edes kuulee, mitä sieltä tulee, kun ruoka sihisee pannulla. Olohuoneen Wii-pelikonsoli on hauska laite, joka on kohtuullisen säännöllisessä käytössä. Wii Fit - tasapainolauta toimii pelaamisen lisäksi vaakana ja Wiin kautta pääsee moniin hauskoihin sovelluksiin, kuten karttoihin, säätietoihin, uutispalveluihin ja erilaisiin veikkaus- ja arvontasovelluksiin. Navigaattori on talouden toisessa autossa lähes jatkuvasti käytössä, vaikka mentäisi tuttuja reittejä, sillä siitä on kätevä seurata nopeutta: se antaa nimittäin tarkemman lukeman kuin auton mittari.

Monet talouden laitteet käyttävät samaa langatonta modeemia. Kännykällä pääsee sitä kautta nettiin, molemmat tietokoneet käyttävät sitä ja langaton tulostin toimii myös sen välityksellä, joten on esimerkiksi todella kätevää tulostaa olohuoneesta käsin makuuhuoneessa sijaitsevalle tulostimelle asiakirjoja (kun eihän täällä 55 neliön kaksiossa jaksa kävellä huoneesta toiseen jatkuvasti). Meillä on sen verran vahna televisio, että ohjelmat näkyvät siinä digiboksin kautta. Digiboksi soveltuu sekä kaapeli- että antennitalouksiin siltä varalta, että joskus muutetaan (nyt meillä on kaapeliyhteys niinkuin kerrostaloissa yleensä).

Tämän perusteella pitäisi nyt sitten herätä ajatuksia ja kysymksiä siitä, miten tämä kaikki täällä oikein toimiikaan. Yleensä en ole välittänyt toimivuudesta millään lailla, kunhan kaikki vain toimii. Muutama viikko takaperin meillä ei näkynyt tv ollenkaan. Jouduin tekemään palveluntarjoajalle monta vikailmoitusta ja oli suorastaan kamalaa, kun ei tv näkynyt kolmeen päivään! Huomasi todella kuinka on tottunut siihen, että se on taustalla auki, vaikka harvemmin varsinaisesti sitä tulee seurattua muutamaa suosikkiohjelmaa lukuunottamatta. Joku vahvistin tällä alueella oli rikki, eikä televisio siksi toiminut. Siihen laitettiin uusi, mutta sekään ei toiminut. Viimein sinne saatiin sitten ehjä tilalle. Tuo oli ensimmäinen kerta, kun olin edes miettinyt miten tv oikeastaan näkyy meillä.. Eräs työkaveri kysyi, että mistä tiesit mihin soittaa, kun tv ei toimi. Hän ei olisi kuulemma tiennyt edes, että kanavat näkyvät jonkun palveluntarjoajan kautta (kun on kaapelitaloudesta kyse). Onneksi en ole ainoa, joka ei ole ihan perillä! Joka tapauksessa kolme kysymystä, jotka haluaisin selvittää ovat:

  • Mitä tarkoittaa digitaalinen televiosio, tai paremminkin digitaalinen signaali? Miten se eroaa analogisesta?
  • Miten valokuitutekniikka toimii?
  • Miksi järjestelmiin tulee virheitä ja kuinka noita virheitä oikein voidaan ratkaista? (Tämä toki riippuu aina tapauksesta ym., mutta haluaisin silti saada jonkinlaisen käsityksen.)

Kotitehtävä 2

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.

En nyt tiedä voidaanko tätä katsoa kuuluvaksi omaan ympäristööni, mutta en halunnut valita jo tunneilla esiteltyjä protokollia, joten etsintöjen jälkeen löysin semmoisen kuin ESP-protokollan. Se on tietoturvaan liittyvä protokolla, jotta usein tarvitaan vastaavissa tilanteissa kuin esimerkiksi koulumme tietokantojen käyttö VPN-yhteyden avulla. Joten kyllä tässä tapauksessa se voisi liittyä minun toimimiseeni ympäristössäni. Seuraavassa suora englanninkielinen lainaus protokollan määritelmästä: “…Security Payload (ESP) protocol, which is designed to provide a mix of security services in IPv4 and IPv6. ESP is used to provide confidentiality, data origin authentication, connectionless integrity, an anti-replay service (a form of partial sequence integrity), and limited traffic flow confidentiality.” Muun muassa edeltävä määritelmä ja paljon muuta ESP-protokollasta löytyy osoitteesta: http://tools.ietf.org/html/rfc4303.

Seuraavaksi onnistuin löytämään sellaisen protokollan kuin RIP. Se oli jo nimensä perusteella valittava tähän ja ymmärtääkseni sen peruseella reitittimet osaavat välittää tietoa keskenään. Jossain suomenkielisissä määritelmissä sitä kutsuttiin reititysprotokollaksi. Seuraavassa jälleen lainaus protokollan sivuilta (http://tools.ietf.org/rfc/rfc1058.txt): “…an existing protocol for exchanging routing information among gateways and other hosts. It is intended to be used as a basis for developing gateway software for use in the Internet community.”

Kolmanneksi protokollaksi monien joukosta päädyin valitsemaan LDAP-protokollan. Jos nyt oikein ymmärsin, se liittyy vahvasti käyttöoikeuksiin eli se pitää huolta käyttäjätunnuksien paikkansapitävyydestä ja kunkin käyttäjän käyttöoikeuksista. Sivujen mukaan LDAP-protokolla on: “The Lightweight Directory Access Protocol (LDAP) is an Internet protocol for accessing distributed directory services that act in accordance with X.500 data and service models.” Selailtuani protokollan “ohjeita” sain käsityksen, että LDAP on kehitetty jonkin aikaisemman rasksastekoisemman vastaavan protokollan tilalle. Linkki LDAP-protokollaan on http://tools.ietf.org/html/rfc4510.

Tutustukaa WLAN artikkeliin (wikissä pääsivulla kohdassa muuta materiaalia) ja pohtikaa mikä on kurssin kannalta tärkeää, millaisia kysymyksiä, epäselvyyksiä artikkeli herättää ?

Oli hauska huomata tunnistavansa sanoja ja jopa joitain suurempia kokonaisuuksia artikkelista näiden kahden luennon perusteella. Muuten olisi varmasti jäänyt täysin pimentoon koko homma. Tosin, ei siitä nyt vieläkään läheskään kaikkea tullut omaksuttua. Viimeisimpien luentojen aihepiireistä sieltä kävi ilmi esimerkiksi standardit, siirtonopeudet/siirtotiet, monitie-eteneminen, antennit, kaistanleveydet, taajuusalueet ja niiden rajallisuus jne. Artikkelista jäi myös monia epäselvyyksiä, kuten mimo ja spatiaalinen limitys. Nämä toki selvittää nopeasti googlettamalla, mutta ihan ei nyt auennut näiden merkitys täysin. Toisaalta myös jäi kaivelemaan paljon käytetty sana modulointialgoritmi. Muutenkin kaikki nämä gigahertsit, megabitit ym. tahtovat mennä sekaisin. Muutenkaan, kun ei ole nyt hirveästi taustatietoa näistä kahdesta kilpailevasta standardista, niin vähän jää epäselväksi koko homma. Pääasiana artikkelissa oli oman tulkintani pohjalta se, että langattomien verkkojen nopeus tulee edelleen kasvamaan, mutta kotioloissa todella suuriin nopeuksiin ei vielä hetkeen päästä. Siitä en tiedä oliko tämä oikein ymmärretty (?). Mitähän mahtaa tarkoittaa keilanmuodostus tässä yhteydessä? Tuskin mitään keilaukseen liittyvää kuitenkaan… Joka tapauksessa artikkeli oli varmasti monelta osin kurssin aihepiireihin hyvin sopiva ja antaa kuvan siitä, millaista tekstiä opiskelemastamme aihealueesta kirjoitetaan.

Kotitehtävä 3

Oppimispäiväkirjan täyttö jälleen luennoilla opituista asioista. 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.

Ensimmäiseksi käsiteltäväksi tapaukseksi päätin valita modeemin. Modeemihan on laite, joka muuntaa digitaalisen signaalin analogiselle siirtotielle (puhelinlinja) sopivaksi ja myös toisin päin. Modeemi/useampia modeemeja voi nykyään löytyä monista laitteesta (kuten esimerkiksi matkapuhelimista tai tietokoneista). Hyvin monessa kotitaloudessa on modeemi nettiyhteyttä varten, kun tietokoneen koodi täytyy muuntaa analogiseen puhelinlinjaan soveltuvaksi. Modeemin mallista riippuen se voi käyttää erilaisia modulointitekniikoita, joita tunneillakin esiteltiin: FSK, PSK, QAM. Tähän aiheeseen liittyen löysin niin hyvän pdf-tiedoston, että täytyy laittaa osoite myös tänne: http://www.ratol.fi/opensource/pctekniikka/1/Kirjat/modeemit_ja_koodekit.pdf.

Seuraavaksi halusin keskittyä jo perinteiseksi muodostuneeseen laitteeseen lähes jokaisessa suomalaiskodissa: televisioon. Tai oikeastaan rajasin tämän keskittymisen televisioon liittyvään laitteeseen, digiboksiin, joka on vielä monessa kodissa (meillä ainakin vielä on). Niillä, joilla on ollut varaa uuteen ja hienoon televisioon, on sisäänrakennettu vastaava tekniikka. Mutta se toimii kuitenkin samalla tyylillä kuin digiboksi laitteena, joten tämä on yleistettävissä suomalaisiin televisioihin tällä hetkellä. Suomessahan ei nimittäin enää näy kuin digitaalisia televisiolähetyksiä, vaikka koko maailmaa tarkasteltaessa analogiset lähetykset ovat vielä suositumpia. Kun digiboksi vastaanottaa digitaalisen signaalin, se muuntaa sen analogiseksi ja lähettää sen edelleen televisioon. Televisiolähetyshän voidaan siirtää vastaanottimiin ilmateitse radiomastojen ja satelliittien kautta tai sähköisenä signaalina kaapelia pitkin. Eli siirtoteitä on monia, mutta joka tapauksessahan koaksaalikaapeli on se viimeinen reitti, jota pitkin analoginen signaali siirtyy vastaanottimeen. Tässä tapauksessa kyseessä on digitaalisen signaalin muuntaminen analogiseen muotoon, kuten myös edellä, ja meidän kaapelitalouteen sopivassa digiboksissa modulointitekniikkana on 128QAM.

Viimeisenä laitteena otan tässä käsittelyyn radion, aivan tavallisen analogista signaalia hyödyntävän radion (nykyäänhän on myös digitaalisia radioita). Radio hyödyntää ilmatietä ja se käsittelee ainoastaan analogista dataa ja analogisia signaaleja. Suomessa radiolähetyksissä käytetään yleensä taajuusmodulaatiota (FM). Muualla maailmassa yleisradiolähetykset lähetetään usein AM-moduloituina.

Kotitehtävä 4

Tarkastellaan 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.

Tämän kotitehtävän tehtävänanto on kyllä melko abstrakti, enkä nyt ole ollenkaan varma, mitä tässä tulisi tehdä. Otan kuitenkin edellisen esimerkin kolme laitetta tarkasteluun: ADSL-modeemi, televisio ja radio, sillä tehtävänanto antaisi ymmärtää, että täytyy käyttää aikaisemmin jo tarkasteltuja laitteita. ADSL-modeemista oliki jo puhetta luennoilla siinä mielessä, että modeemin sanottiin tarkistavan alikanavien kohinasuhteen ennen datan jakamista, jolloin parempiin kanaviin tulee enemmän dataa. Näin dataa saadaan siirrettyä niin, että linjaa hyödynnetään mahdollisimman tehokkaasti. ADSL-modeemi käyttää tekniikkana siis juuri tuota taajuusjakokanavointia (FDMA). Ja nyt kun tarkemmin ajattelen, niin nuo valitsemani kolme esimerkkiä ovat siinä mielessä huonot, että jos olen oikein käsittänyt, niin ne kaikki käyttävät nimenomaan tätä taajuusjakokanavointia, sillä sehän on yleensä käytetty juuri ilmatiellä, mitä radio ja myös televisio hyödyntävät. Luennoilla esimerkkinä oli juuri TV-kanavien lähettäminen FDMA:ta käyttäen: kanavat erotellaan toisistaan (noin 6 MHz per kanava). Vastaanottopäässä on kaistanpäästösuodattimia, jotka erottelevat oikeat signaalit. Televisioissa siis radio- ja kaapelilähetykset toimivat FDMA-periaatteella. Myös radiokanavia käytettiin luennolla esimerkkinä taajuuskanavoinnista, kun piirretiin kuvaa siitä kuinka signaalien väliin on jätettävä varmuusväli, jotta ne eivät merkittävästi mene päällekkäin ja näin ollen häiritse toisiaan. Ei tässä nyt paljon päässyt vertailemaan, mutta toisaalta itselle jäi luennoilta sellainen kuva, että tuo FDMA on kyllä yleisimmin käytetty tekniikka näin omaa talouttani ja sen laitteita ajatellen. Perinteisen GSM:n muistelisin käyttäneen TDMA:ta, CDMA taas oli suunniteltu salaisia yhteyksiä varten ja WDM valokuituun.

Kotitehtävä 5

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

A) Jotta pystyn miettimään jonkin sovelluksen kokonaiskuvaa, valitun sovelluksen tulee olla hyvin yksinkertainen ja mahdollisesti jo tunneilla viitattu. Olisi hyvin hankalaa lähteä miettimään esimerkiksi jonkin Facebookin kokonaiskuvaa. Facebook on hyvin edistynyt sovellus, jolla on aivan liian monenlaisia toimintoja, jotta sitä olisi tässä mahdollista, ainakaan minun, analysoida. Siksi olen valinnut sovellukseksi sähköpostin, josta on jo tunneilla ollut esimerkkinä monessa kohtaa ja jonka kokonaisuus minun on ehkä mahdollista jollain tasolla lopulta hahmottaa. Sen käsittelystä on varmasti myös itselleni hyötyä, sillä yksinkertaisen esimerkin kautta on usein helpompi hahmottaa myös monimutkaisempia asioita. Seuraavassa listan muodossa sähköpostin toiminta, niin kuin minä olen sen ymmärtänyt luentojen ja pienen netissä surffailun jälkeen:

  • Yksinkertaistettuna henkilö X kirjoittaa sähköpostin jollakin ohjelmalla, ohjelma lähettää sen sähköpostipalvelimelle, palvelin lähettää sen eteenpäin sähköpostiosoitteen perusteella internetin kautta toiselle sähköpostipalvelimelle. Vastaanottava sähköpostipalvelin lähettää viestin henkilön Y sähköpostiohelmalle, jonka kautta hän voi lukea viestin. Mitä tässä välissä sitten tapahtuu?
  • Sähköpostin lähettämisessä käytetään aina SMTP-protokollaa (Simple Mail Transfer Protocol)
  • Sähköpostin lukemiseen taas on olemassa kaksi eri protokollaa: POP (Post Office Protocol) ja IMAP (Internet Message Access Protocol). POP on yksinkertainen protokolla, joka vain hakee viestit palvelimelta vastaanottajalle luettavaksi. IMAP taas on monipuolisempi ja sen avulla sähköpostit säilyvät pavelimella, joten ne voi lukea sieltä joko tietoneella tai esimerkiksi matkapuhelimella.
  • Jos sähköpostia luetaan www-selaimen kautta esimerkiksi Gmaililla tai Hotmaililla, käytetään HTTP-protokollaa.
  • Sitten jos mietitään esimerkiksi siirtoteitä, niin sehän riippuu ihan siitä, kuka lähettää ja millä laitteella lähettää. Jos minä lähetän sähköpostia kotikoneeltani, siirtotienä on puhelinkaapeli, jossa on analoginen signaali. Siispä jotta koneelta lähtevä sähköposti saadaan puhelinkaapelille sopivaan muotoon, ADLS-modeemini käyttää modulointia. Tekniikkana voisivat siis olla joko ASK, FSK tai PSK.
  • Löysin hyvä kuvan osoitteesta http://sarajarvi.org/tutoriaalit-email/, joka kuvaa hyvin koko sähköpostin toimintaa:

B) En nyt tiedä pitääkö tietoturva liittää tuohon sähköpostiin vai johonkin muuhun, mutta linkitän sen nyt sitten yhteen tämän sähköpostiaiheen kanssa, kun tästä on kerran jo otettu selvää. Sähköpostiin liittyy monia tietoturvaongelmia alkaen huonoista salasanoista ja suojauksesta roskapostiin. Huono salasanavalinta ja/tai salasanan kirjoittaminen ylös voi johtaa siihen, että pahaa tahtova hekilö pääsee käyttämään jonkun muun henkilökohtaista sähköpostiohjelmaa ilman lupaa. Vaikka kukaan ei pääsisi suoraan kirjautumaan sähköpostitilillesi, niin viestejä voidaan lukea ja seurata, jos niitä ei ole kunnolla salattu. Viestien salaukseen voidaan käyttää ns. avaimia,jotka varmistavat sen, ettei kukaan ulkopuolinen pääse lukemaan viestiä, vaikka se onnistuttaisi kaappaamaan. Erilainen roskaposti ja huijausviestit voivat olla myös suuri ongelma ja jos halutaan varmistua siitä, että viestin lähettäjä on se kuka väittää olevansa, digitaalinen allekirjoitus takaa sen. Roskapostit voivat tuoda mukanaan erilaisia viruksia ja haittaohjelmia, joita myös käytiin läpi luennoilla. Tietokoneen suojaohjelmat ja palomuuri tulee olla kunnossa, jotta virukset ym. eivät pääse koneeseen käsiksi. Sähköpostin liitteitä ei tule koskaan avata, jos lähettäjä on tuntematon ja muutenkin maalaisjärkeä näissä asioissa tulee käyttää. Harmi vain, että ihmismieli on huono väline riskin arviointiin, kuten Ryan West toteaa artikkelissaan The Psychology Of Security: “People tend to believe they are less vulnerable to risks than others. People also believe they are less likely to be harmed by consumer products compared to others. It stands to reason that any computer user has the preset belief that they are at less risk of a computer vulnerability than others.”

Viikoittainen ajankäyttö

Luentoviikko 1

  • Lähiopetus: 6 h
  • Oppimispäiväkirja: 45 min
  • Kotitehtävä: 1 h

Luentoviikko 2

  • Lähiopetus: 6 h
  • Oppimispäiväkirja: 50 min
  • Kotitehtävä: 1 h

Luentoviikko 3

  • Lähiopetus: 6 h
  • Oppimispäiväkirja: 1 h 15 min
  • Kotitehtävä: 1h 30 min

Luentoviikko 4

  • Lähiopetus: 6 h
  • Oppimispäiväkirja: 1 h 15 min
  • Kotitehtävä: 30 min

Luentoviikko 5

  • Lähiopetus: 4 h
  • Oppimispäiväkirja: 45 min
  • Kotitehtävä: 1 h 15 min

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