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.

Tietoliikennetekniikka oli ennen kurssia jokseenkin tuttu aihe aiemmista opiskeluista ja työkokemuksesta johtuen. Puhelintekniikka ja varsinkin puhelinkeskukset tulivat tutuksi 80-luvun alussa ollessani kesäharjoittelijana Telellä. Tosin protokollat ja syvempi tekniikka jäi silloin hämärän peittoon. Tietokoneet tulivat tutuksi myös 80-luvulla ollessa pariin otteeseen harjoittelijana Nokia Datalla pankkitietokonehuollossa. Silloin olivat käytössä Mikko- ja Mikromikko-tietokoneet ja tiedonsiirto tapahtui modeemeilla joiden nopeudet olivat 300 baudin luokkaa jopa 1200. Autossa oli käytössä ARP-puhelin eli toimittiin “keskusneiti”välitteisen keskuksen kautta. Automaatiojärjestelmien kanssa työskennellessä tutuksi ovat tulleet paksu- ja ohut Ethernet, parikaapelit, hubit, kytkimet ja reitittimet. Protokollista on tutuimpia esim. sarjaväylissä käytettävät Modbus-protokollat sekä ns. kentäväylissä Profibus, joka perustuu OSI-malliin. Jokapäiväisessä elämässä tietoliikenne on läsnä kuten GSM-puhelimet, GPS-paikannus, ADSL-modeemi, wlan-yhteys ja televisio signaali antennista.

Luentoyhteenvedot Luentopäivä 1:

Mitä opin:

-Kommunikointimalli eli kahden laitteen välillä pitää olla lähetin/ vastaanotin joiden välissä toteutetaan jollain tekniikalla tiedon siirto→siirtotie

- kommunikointi pitää synkronoida eli vastaan ottimen pitää tietää koska aloitetaan.

- liikenteen valvonta eli lähetin ei saa lähettää liian nopeasti että vastaan otin ei hukkaa tietoa–>virheenkorjaus→virheistä toipuminen

- signaali on datan fyysinen esitystapa, data on kommunikointiin sopiva esitysmuoto, informaatio on se mita data sisältää

- tiedonsiirto on laitteiden välistä kommunikaatiota esim. verkkojen välityksellä. wan,man,lan,pan…

- piirikytkentä→puhelinverkko

- pakettikytkentä→tietokoneiden välillä

- ATM asychronous transfer mode→kiinteän kokoiset paketit

- asynkroninen→ ei ulkopuolista→ kellotusta→ lähettäjä ja vastaanottaja ovat ajasta ja paikasta riippumattomia→email,blogit…

- kerrosarkkitehtuuri eli kerrosmalli→ tehtävät jaettu eri kerroksille

- OSI 7-kerrosmalli

- TCP/IP 5-kerrosmalli→käytetyin esim. internet perustuu tähän

- ideaali tilanne: muutoksetyhdellä kerroksella eivät vaikuta toisiin kerroksiin

- kerrokset keskustelevat vastinkerrostensa kanssa omalla protokollallaan

- prokolla on säännöstö eli “kieli” jolla “oliot” tai laitteet keskustelevat keskenään→syntaksi, sementiikka ja ajoitus

-tiedonsiirtokerros→FTP

- kuljetuskerros→TCP

- verkkokerros→ethernet

-TCP/IP kerrokset: sovellus,kuljetus, verkko, linkki ja fyysinenkerros

                 application->sis. kunkin sovelluksen tarvitseman logiikan->FTP, SMTP,HTTP
                 TCP->tiedon siirto päästä päähän->TCP,UDP
                 IP->pakettien reititys ip-osoitteilla->routing
                 Network Access->päälaitteen ja verkon välinen siirto->linkkitason osoite
                 physical-->siirtotie,signaalit->nopeus->PPP,Ethernet

-

Luentopäivä 2:

Mitä opin.

Protokolla on yhteinen kieli jolla kahden olion välinen kommunikointi toteutetaan. Se kosstuu syntaksista, semantiikasta ja ajoituksesta. Syntaksi pitää sisällään sanaston ja tiedon muotoilun. Semantiikka sisältää toimintalogiikan eli mitä tehdään kun paketti saapuu. ( esim. virheen korjaus). Kaikki kerrokset eivät käsittele samakokoisa lohkoja joten niitä joudutaan pilkkomaan→ tätä sanotaan segmentoimiseksi. Kokoaminen on sitten vastatoimenpide. Datalohkot sisätävät datan lisäksi ohjausinformaatiota→ tätä sanotaan paketoinniksi Vuonvalvonta on toimenpide jolla vastaanottaja säätelee lähettäjän lähetysnopeutta. Virheenkorjaus→virheen havainnointi ja uudelleen lähetys Verkkotason osoitetta käytetään pakettien reitittämiseen verkossa, jolloin se on globaali koko verkon alueella (esim. IP) .Globaalin osoitteen oltava yksikäsitteinen ja kaikkialla käytettävissä.

Standardoinnin etuja: – Vahvistaa markkinat tuotteille Antaa edellytykset massatuotantoon ja sitä kautta laskee hintoja – Yhteensopivuus Mahdollistaa asiakkaan kannalta laitteiden valmistajien/tarjoajien todellisen kilpailuttamisen (laskee jälleen hintoja) Yhteensopivuus myös tulevaisuudessa

Siirtotiet: -johtimelliset

parikaapeli
koaksiaali
valokuitu

-johtimettomat

      Mikroaaltolinkit
      Satelliittilinkit
      Radiotie
      Infrapunalinkit

Luentopäivä 3:

Mitä opin: Kooodaus ja moduölointi NRZ-R (nontreturn to zero) vaihtaa tilaa nousevasta ja laskevasta reunasta NRZI (non return to zero inverted) käänteinen edell. verrattuna ja ei vaihda nollapulssin aikana tilaa vain “1” reunalla Käytetään magneettisissa tallenteissa ei niinkään signaalin siirrossa

Bipolar AMI käyttää useampaa kuin kahta tasoa. vaihtaa tilaa vain ”1” pulssin reunoilla Pseudoternary käänteinen verrattuna edelliseen. Manchester vaihtaa tilaa bitin puolessavälissä mutt ei nousevan tai laskevan reunan kohdalla. Kello ja data samalla. Käytetään LAN tekniikassa

Koodaustekniikat ASK(amplitude shift keying) amplitudi kooodaus, käytetään optisissa yhteyksissä FSK(frequence shift keying) taajuus koodaus, kaksi eri binääriä = kaksi eri taajuutta→Bluetooth PSK(phase shift keying) vaihesiitokoodaus. muuttaa kantoaallon vaihetta nousevalla reunalla QPSK(quadrature…) käyttää 90 asteen vaihe-erolla. voi käytt’ää 8 vaihekulmaa ja useampaa amplitudia QAM (Quadrature amplitude modulation) käyttö ADSL ja jotkut langattomat. ASK:n PASK kombinaatio

Anologi signaalin digitalisointi→ PCM(pulse code modulation) PAMin analogia arvo muutetaan binääriksi

Deltamodulaatio→ analoginen signaali muutetaan porrasfunktiolla digitaaliseksi

Analogiset moduloinnit AM FM PM

Asycroninen tiedonsiirto→siirretään yksi merkki kerralaan, halpa ja yksinkertainen. käy silloin kun merkkien välillä menee aikaa epäsäännällisen paljon→esim. näppäimistö Syncroninen→ bittilohkot lähetetään tasaisena virtana. Molempien päiden kellot pitää olla synkrooonissa

Virheenkorjaus Tarkastusbitit Pariteetti→ lisää bitin blokkiin niin että tulee joko parillinen tai pariton määrä ykkösiä riippuen siitä kumpi tiedonsiirto on valittu käytettäväksi. Odd/ Even. Even= syncronous, odd=asyncronous

Vuonvalvonta on toimenpide jolla vastaanottaja säätelee lähettäjän lähetysnopeutta. Stop and wait. odottaa hyväksynnän ennenkuin lähettää seuraavan paketin

Luentopäivä 4:

Kanavointi eli multipleksaus= monta syötettä kanavoidaan yhteen siirtotiehen ja vastaan ottopäässä puretaan taas usemmaksi. Kanavointi voidaan jakaa seuraaviin luokkiin: Taajuusjakokanavointi (FDMA, Frequency Division Multiple Access)→esim. TV-kanavat. ADSL

Aikajakokanavointi (TDMA, Time Division MultipleAccess)→puhe ja digitaalinen datakayttö

Koodijakokanavointi (CDMA, Code Division Multiple Access)→johtimettomlla siirtoteillä(radio),Bluetooth

Aallonpituusjakokanavointi (WDMA, Wavelength Division Multiple Access)→ kuitukaapeleissa

Kytkentäinen verkko koostuu toisiinsa kytketyistä solmupisteistä (node)

Verkkoa käyttäviä laitteita, esim. tietokoneita,kutsutaan asemiksi (station)
Solmut tarjoavat asemille tietoliikenneverkon palvelun ja siirtävät asemien dataa
data siirretään solmusta solmuun (kytkentä) kunnes saapuu vastaanottavan aseman 
liitäntäsolmuun, joka toimittaa datan perille

Teleliikenteessä puhe/ääni tarvitsee reaaliaikaisen kommunikointiväylän→ Piirikytkentä Datalle on tärkeämpää, että kommunikointiväyliä käytetään mahdollisimman tehokkaasti →Pakettikytkentä Reititys

paketit on yksilöity paketit menevät noden kailille naapureille useita samoja saapuu perille mutta ei haittaa

Ruuhka tapahtuu silloin kun lähetettyjen pakettien määrä ylittää verkon kapasiteetin. Ruuhkan hallinta yrittää pitää pekettien määrän alle ruuhkarajan. Yleensä 80% käyttöaste on jo kriittinen. Pitkä jonotus voi aiheuttaa pakettien menetyksiä. Jos node ruuhkaantuu se voi hiljentää tai estää pakettien tulon muilta nodeilta.

Luentopäivä 5:

3G verkot käyttää CDMA:ta 4G OFDMA:ta eli DMT( discrete multitone) LAN topologiat: puu,tähti,väylä ja rengas käytännössä LAN on yhdistetty aina toiseen verkkoon(LAN,WAN). Siltaus on yksinkertainen tapa yhdistaa kaksi samantyyppistä LANia joilla sama MAC, LLC. Reititys on monimutkaisempi tapa, jolla voidaan yhdistää eilaiset LANit ja WANit.

Fast Ethernet = >100Mbps yhteensopivat lähiverkot

Gigabit Ethernet→ käytetään 10 ja 100M verkkojen runkoverkkona 10Gbps Ethernet→runkoverkot,” kampusverkot”

LAN IEEE802 MAC(Media access control) ja LLC(logical link control) molemmat

Kotitehtävä1: Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista kososten_kotiverkko.pdf

Kotitehtävät 2. luennon jälkeen:

Oppimispäiväkirjan täyttö jälleen luennoilla opituista asioista (tai jos ette olleet luennoilla, niin lukekaa ko. alue ja mitä oppia / kysymyksiä aihealue herätti. 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. Tutustukaa WLAN artikkeliin (wikissä pääsivulla kohdassa muuta materiaalia) ja pohtikaa mikä on kurssin kannalta tärkeää, millaisia kysymyksiä, epäselvyyksiä artikkeli herättää ?

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) on verkkoprotokolla, jonka tehtävä on mm. antaa lähiverkon käyttäjille ip-osoite sekä hallinnoida niiden käyttöaikaa ym. Se voi myös jakaa myös nimipalvelimen (DNS) ip-osoitteen, aliverkon maskin (subnet mask) ja oletusyhdyskäytävän (default gateway) osoitteen. Helpottaa kytkeytymistä samalla laitteella kotiverkkoon, työverkkoon sekä julkisiin verkkoihin kun ei tarvitse välittää ip-osoitteista. http://support.microsoft.com/kb/169289

TCP (Transmission Control Protocol) on tietoliikenneprotokolla, jonka tehtävänä on luoda yhteyksiä tietokoneiden välille. TCP:n avulla koneet lähettävät toisilleen tavujonoja. TCP-protokolla pitää myös huolta, että paketit saapuvat perille oikeassa järjestyksessä. TCP-protokollaan on kehitetty erilaisia vuonvalvonta- ja ruuhkanhallintamekanismeja että tarvittaessa kadonnut paketti voidaan lähettää uudestaan. Suurin osa Internetin liikenteestä perustuu TCP-protokollaan. WWW-sivujen hakeminen toimii niin, että selaimen ja palvelimen välille muodostetaan TCP-yhteys, jolloin selain lähettää tavujonoja palvelimelle ja palvelin tavujonoja selaimelle. http://en.kioskea.net/contents/internet/tcp.php3

HTTP (Hyper Text Transmission Protocol) on hypertekstin siirtoprotokolla, jota selaimet ja www-palvelimet käyttävät tiedonsiirtoon. Protokolla perustuu siihen, että internetselain tai esim. hakurobotti avaa TCP-yhteyden palvelimelle ja lähettää kyselyn. Palvelin vastaa lähettämällä sopivan vastauksen, esimerkiksi HTML-sivun tai dataa kuten kuvia tai ääntä. http://www.jmarshall.com/easy/http/#whatis

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

Kurssin aiheistahan siinä puhuttiin, niinkuin siirtoteistä ja -nopeuksista, kaistanleveyksistä,moduloinnista sekä koodauksesta. Hyvä että nopudet kasvaa ja asiat kehittyy, mutta niinkuin artikkelissakin mainittiin, niin kotitalouksien kannalta nuo nopeudet eivät vielä ole ajankohtaisia. Itselläkin kotiin tulee rautalanka jolla ei saa kuin 8 MB:n teoreettisen nopeuden, käytännössä en juurikaan yli 3MB:n vastaanottonopeuteen pääse ja lähtevä jää alle 1 Megan. Tuo sadan gigabitin nopeudella toimiva puhelimella elokuvien vuokraus kuulosti hyvältä visiolta.

Kotitehtävät 3. luennon jälkeen:

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.

WLAN yhteys ADSL-modemin ja PC:n välillä. Modeemi on Zyxel p-661hnu-f1 jonka wlan on IEE802.11n mukainen ja toimii 2,4GHz taajuuudella. Koodauksena käytetään QPSK:ta (Quadrature Phase Shift Keying), jossa on neljä signaalielementtiä 90 asteen vaiheessa toisiinsa nähden. Digiboksi muuttaa digitaalisen signaalin analogiseksi televisiota varten. Koaksiaalikaapeli antennilta boksille eli johtimellinen siirtotie ja HDMI-kaapeli boksista televisioon. Bluetooth-yhteys esim. kännykän ja pc:n välillä. Siirtotie on ilma ja modulointitapa on FSK (Frequency Shift Keying) mutta myös DQPSK ja 8DPSK on käytössä wikipedian mukaan. Taajuusalue on 2400–2480 MHz.

Kotitehtävät 4. luennon jälkeen:

Oppimispäiväkirjan täyttö jälleen luennoilla opituista asioista. 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.

WLAN: Zyxel modeemini on IEEE802.11n standardin mukainen, jossa on tuki MIMO-tekniikalle(multiple input- multiple output) eli useamman antennin käytölle. Se käyttää kanavointiin OFDM tekniikkaa(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), jossa data koodataan useammalle kantoaallolle. Etuna on häiriöttömyys verrattu yhden kanavan koodaukseen. Taajuuksina ovat 2,4 GHz tai 5GHz. Kaistanleveys 20MHz ja 40MHz. MIMO käyttää neljää eri lähetystä.

Kotitehtävät 5. luennon jälkeen:

Oppimispäiväkirjan täyttö jälleen luennoilla opituista asioista. 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. Kukin kotitehtävä tehdään ainaennen seuraavaa luentokertaa.

Esim. halutaan siirtää tekstieditorilla tehty kotisivu palvelun tarjoajan palvelimelle. Käynnistetään komentopromptista ftp-ohjelma, jonka on TCP/IP-kerrosmallin sovelluskerroksessa. Annetaan käyttäjätunnus ja salasana. Kuljetuskerroksen TCP hoitaa liikennöinnin ja verkkokerros reitittää lähetttäjän ip-osoitteen vastaan ottajan ip-osoitteeseen. Linkkikerros hoitaa kytkeytymisen esim. Ethernet-kaapelin välityksellä ym. Fyysinen kerros tuuppaa bitit pakettilähetyksenä (packet switch) siirtotielle. Sammutetaan FTP-yhteys ja käynnistetään Internetselain. Kirjoitetaan oman kotisivun osoite, jolloin HTTP-protokolla kutsuu kys. osoitetta ja jos se saa myönteisen vastauksen, niin sivu aukeaa katseltavaksi.

Tietoturva koostuu kolmesta pääasiasta: - luottamus

       o	Data: Luottamuksellinen tieto ei saa näkyä muille
       o	Yksityisyys: Henkilö voi päättää mitä tietoja hänestä kerätään ja/ tai talletetaan ja julkaistaan

- käytettävyys/ saatavuus

       o	laitteet ja ohjelmat ovat käytettävissä silloin kun niitä tarvitaan. 

- eheys

       o	informaatio ja ohjelmat muuttuvat vain hallitulla tavalla
       o	järjestelmät vahingoittumattomasti ja niin ettei niihin pääse luvattomasti käsiksi
       

Tietoturva käytännössä: Kotona on työnantajan Zyxel wlan modemi, jossa WPA/WPA2 salaus langattomalle yhteydelle. Palomuuri josta auki vain ne portit jotka tarvitsee. Reitittimessä NAT (Network Address Translation) eli ”keskusneiti”, joka vaihtaa ulospäin näkyvän ip-osoitteen modeemin DHCP alueen ositteeseen. Kannettavassa pc:ssä työnantajan Symantec antivirusohjelma pakollisilla automaattisilla päivityksillä. Käyttäjällä ei administrator-oikeuksia eli ohjelmien asennus ei onnistu. Käytännössä ihminen on suurin tietoturvariski. Esim. ”epäilyttävillä” sivuilla käynti, ulkoiset tarkastamattomat massamuistit ja piraattiohjelmat tartuttavat koneen helposti. Roskapostin liitetiedostojen aukaiseminen saattaa saastuttaa koneen jne.

■Luentoviikko 1 Lähiopetus: 6 h kotona 3h

■Luentoviikko 2 kotitehtäviä 3h ■Luentoviikko 3 kotitehtäviä 3h ■Luentoviikko 4 kotitehtäviä 3h Luentoviikko 5 lähiopetus 6h kotehtäviä 3h tenttiin valmistautuminen 10h