Oppimispäiväkirja

Ennakkonäkemys aihealueesta

Ennakkotehtävä:

-Tietoliikennetekniikka on tiedon siirtämistä eri laitteiden välillä.

-Tieto voi olla minkälaista tahansa kuten ääntä, kuvia, tekstiä jne.

-Tietoa siirretään esimerkiksi verkoissa tai väylissä.

-Verkossa voi olla erilaisia sovelluksia.

-Aiheeseen liittyy esimerkiksi seuraavat käsitteet:

  • protokolla
  • kerrosmalli
  • verkkokerros
  • kuljetuskerros
  • sovelluskerros
  • TCP
  • IP
  • Internet
  • IRC
  • ISP

Luentoyhteenvedot

Opiskelen itsenäisesti enkä pysty olemaan luennoilla töitteni takia. Näin ollen oppimispäiväkirja voi erota paljonkin sellaisista oppimispäiväkirjoita, jotka on tehty täysin luentojen pohjalta.

Luentoviikko 1: Sain tietoa yleisesti tietoliikennetekniikasta ja sen termistöstä. Myös yleiskuva hahmottui asiasta. Tärkeimpinä asiointa pidän juurikin ennakkotehtävässä mainitsemaani kerrosmallia. Kerrosmalli on yleinen malli, jolla voidaan esimerkiksi Internetin toiminta pilkkoa pienempiin osiin(protokoliin). Mielenkiintoisena tietona otin myös selvää kuinka mannerten välinen yhteys on hoidettu Internetin osalta. Tähän on käytetty merenalaisia kaapeleita, joissa voidaan valokuitujen avulla siirtää suuria määriä tietoa nopeasti. Kaapeleihin liittyy myös mielenkiintoisia kaupallisia ja poliittisia ulottuvuuksia, mutta ne asiat ei liene tämän kurssin ydinsisältöä.Luentokalvoja katsottuani tärkeinä asioina esiin nousevat tietoverkkojen rakenteet ja syvällisemmin kerrosmallin idean tarkoitus.

Luentoviikko 2: Luentojen aiheena on kalvojen perusteella ollut protokollan tarkempi tarkastelu, tietoliikenteeseen liittyvät standardit ja standardointiprosessit sekä erilaisten siirtoteitten käsittelyä

Luentomateriaalin perusteella sain hyvn kuvan siitä mitä protokolla käytännössä tarkoittaa tietoliikennetekniikassa. Asiassa mielenkiintoinen asia on mielestäni ohjaustietojen välittäminen datan ohella. Olen miettinyt, että miten esimerkiksi Internetistä ladatut tiedostot voi vaan ladata koneelle. Näinhän siis ei oikeasti tapahdu, vaan mukana siirretään myös ohjaustietoja joilla voidaan hallita itse siirtoprosessia mm. virheenkorjauksien muodossa.

Luentomateriaalin perusteella tiedän nyt mitkä tahot vastaavat tiedonsiirtoon liittyvistä standardeista. Asiassa mielenkiintoni herätti teollisoikeuksien vaikutukset standardointiprosessiin. Ongelmia mahdollisesti voisi aiheuttaa mikäli jollain toimijalla on esimerkiksi patentti johonkin tiettyyn tekniikkaan. Patentin arvo nousisi huomattavasti mikäli standardin mukainen teknologia kuuluisi patentin suojan piiriin. Selvitin vähän asiaa ja löysin esimerkiksi Euroopan komission tiedonannon Euroopan parlamentille, Neuvostolle ja Euroopan talous- ja sosiaalikomitealle, jossa käsiteltiin asiaa ja asiassa nähtiin mahdollisia ongelmia. Dokumentista myös selvisi, että jotkin standardoinnista vastaavat organisaatiot vaativat asiaan mahdollisesti vaikuttavien aineettomien oikeuksien esilletuomista ennen standardointia.

Siirtoteitä käsittelevät luennot olivat selvästi vaikeaselkoisimpia johtuen todennäköisesti teknillisestä lähestymisestä asiaan. Sain asiasta kuitenkin mielestäni kohtuu selkeän kuvan kuinka tietoa siirretään siirtoteitten kautta. Mukavaa oli myös huomata yliopiston fysiikan kurssien kaavojen esiintyvän myös muissa kuin fysiikan kursseissa. Erityisen mielenkiintoisena asiassa pidin mahdollisuutta siirtää tietoa eri taajuuksilla samaan siirtotietä pitkin yhtäaikaisesti. Mielenkiinnosta otin selvää miten ensimmäisen päiväkirjanmerkkinnän yhteydessä mainitsemassani mannerten välisessä kaapelissa asia on hoidettu. Asiaan en saanut kunnollista vastausta ja asia jäi vielä toistaiseksi hieman epäselväksi. Huomaan samalla myös etten ole vielä täysin ymmärtänyt taajuuksien (ja siten myös aallonpituuden) merkitystä tiedonsiirrossa. Sain kuitenkin selville, että yksi syy miksi mannertenvälisessä kommunikoinnissa käytetään merenalaisia kaapeleita liittyy nimenomaan valon aallonpituuden mahdollistamaan parempaan tiedonsiirtoon.

EDIT1 [12.10.1012]

Kurssin Noppa-sivuille oli tullut muutoksia kurssin osalta ja myös vaikeaselkoiseksi osoittautuneet luentomateriaalit olikin tarkoitus olla vasta ensi kerran luennolla. Tämä selittänee osittain miksi asiat jäivät epäselväksi. Lisäksi muutosten jälkeen en ole enää aivan varma olenko tehnyt kotitehtävät ohjeiden mukaisesti. Omatoiminen opiskelu omaan tahtiin aiheuttaa joskus tällaisia ongelmia.

Katsoin oikeat luentopäivän kalvot ja asia selkeytyi jonkin verran. Lisäksi sain paljon tietoa erilaisista kaapeleista ja langattomasta tiedonsiirrosta. Huomasin esimerkiksi, että anteennien suuntakuviot muistuttivat paljon musiikki- ja bändikäytössä olevien mikrofonien suuntakuvioita. Kuitenkaan en koe vielä täysin ymmärtäneeni nimenomaan kaistanleveyteen liittyviä asioita. Etsin asioista tiedot ennen seuraavaa asiakokonaisuutta.

Luentoviikko 3 ja 4:

Kurssin suorittaminen on mennyt jotenkin epämääräiseksi vailla kunnollista järjestystä ainakin omalla kohdallani. Noppaa seuraamalla huomasin, että kotitehtäviä on enemmän mitä olen tehnyt. Vakoilin vähän myös muiden wiki-sivuja ja enkä näyttäisi todellakaan olevan ainut, jolla on kotitehtävien osalta hieman epämääräinen sisältö sivuilla. Jotenkin tuntuu vaikealta lähestyä kurssin asioita kokonaisuudessaan tällä hetkellä.

Sain kuitenkin käsiini kurssin oppikirjan ja sitä lukemalla uskon voivani valmistautua tenttiin hyvin ja opiskella asiat järkevästi. Päätin, että kirja on tällä hetkellä ensimmäisenä prioriteettina kurssin materiaaleissa. Luen siis kirjan ensin ja sitten kerratessa tenttiin palaan luentomateriaaliin ja tutustun siellä oleviin asioihin, jotka toivottavasti ovat jo siinä vaiheessa kirjan ansioista tuttuja.

Oppiminen on ollut näillä viikoilla erittäin vähäistä ja tämä tietää loppua kohden kiihtyvää opiskelutahtia, jotta tentistä saisin hyvät pisteet. Motivaatio on alkusyksyn aikana suoritettujen n. 40 opintopisteen jälkeen matala, mutta jostain pitäisi nyt kaivaa into tehdä kotitehtävät näiltä viikoilta.

[EDIT]

Tein kurssin kotitehtäviä, jotka olivat nopassa ja huomaan etten ymmärrä asioista enää mitään. Ymmärrän siirtotien käsitteenä yleisesti, mutta kun pitäisi kertoa tarkemmin, että mitä siirtotietä tai koodausta käytetään, niin en ymmärrä edes kysymystä. Riittääkö tieto, että signaali kulkee jännitteen muuttumisina esimerkiksi johtimessa vai pitääkö asiaan perehtyä vielä tarkemmin?

En löytänyt asiasta oikein helpompaa tietoa mistään. Usko alkaa horjua kurssin asioiden oppimista kohtaan.

Katsoin vähän entisiä tenttikysymyksiä ja onneksi ne ovat mielestäni helpommin lähestyttäviä ja ymmärettäviä kuin viikkojen 3 ja 4 kotitehtävät.

Luentoviikon 5 jälkeen:

Aloitin tenttiinlukemisen lukemalla kurssin kirjaa ja asiat alkavat selkiintymään pikkuhiljaa. Bandwith käsite on myös nyt paljon selkämpi kirjan esityksen jälkeen. En kuitenkaan edelleenkään ole aivan täysin perillä asian teknisestä puolesta (tarkoittaen matemaattisia kaavoja laskentaan ym.). Ymmärrän kuitenkin nyt periaatteessa kuinka kaistanleveys ja siirtonopeus liittyvät toisiinsa.

Kirjaa lukemalla aiemmin luetut luentomateriaalit aukeavat paremmin ja aion palata niihin vielä myöhemmin.

Kirjassa on asiaa todella paljon ja kirja on laaja, joten joutunen jättämään osan kirjasta lukematta ja jättää opiskelut luentomateriaalin varaan.

[EDIT]

Hyppäsin kirjassa alkukappaleiden jälkeen tietoturvaosioon, jotta voisin tehdä viimeisen kotitehtävän ennen ensimmäistä tenttiä. Tämä asia on kurssian asioista ehkä itselleni kaikista parhaiten entuudestaan selvillä. Kirjassa käytetään paljon aikaa termien selostamiseen ja määrittelemiseen. Itse tietoturvallisuuten vaikuttavat asiat ovat vasta kappaleessa 24.

[EDIT] Mitä opin?

Tällä hetkellä asiat ovat mielessäni melkoisen sekaisin ja selkeä kokonaiskuva puuttuu. Termien tarkoituksia ja joitain teoreettisia viitekehyksiä ymmärrän paremmin, kuitenkin näiden ollessa irrallaan toisistaan vielä toistaiseksi. Lopullinen oppimistulos on nähtävillä vasta tentin jälkeen, koska seuraavat päivät aion opiskella asioita intensiivisesti, tai ainakin niin paljon kuin töiltäni kerkeän. Riippuen seuraavista päivistä päätän teenkö tentin nyt ennen joulua vai vasta paremmalla ajalla myöhemmin. Päätän kuitenkin päiväkirjan nyt tähän, koska palautus täytyy olla valmiina.

[EDIT 26.3.2013] Tentin jälkeiset tunnelmat

Luku-urakan ja tentin jälkeen monet asiat ovat selkeytyneet kurssissa ja kokonaisuus viimein hahmottunut. Alussa epäselvät asiat selviintyivät itselleni vasta kun olin kunnolla perehtynyt myös kurssin jälkipuoliskolla oleviin asioihin. Erityisen pelkitsevana koin hetken kun ymmärsin siirtotiehen liittyvien moduloinnin ja kanavoinnin olevan eri asioita. Nämä asit olivat alkukurssista erittäin sekavia, mutta uskon nyt ymmärtäväni molemmat asiat. Tämän yksittäisen asian ymmärtäminen tuntui loksauttavan koko kurssin asiat yhtäkkiä järkeenkäyviksi ja selkeiksi.

Jos kävisin kurssin nyt uudestaan, niin pystyisin tekemään varmasti asiat paljon paremmin. Luulen, että asioiden tajuaminen vasta tässä vaiheessa johtui suureksi osaksi siitä, että jouduin opiskelemaan kurssin omatoimisesti. Luennoilta olisi varmaankin saanut selkeämmän kuvan heti alussa ja kurssi olisi ollut paljon helpompi. Toinen vaihtoehto olisi ollut alkaa lukemaan esimerkiksi kurssin kirjaa heti alusta alkaen sivulta yksi lähtien ja edetä loogisesti eteenpäin. Nyt asit pomppivat opiskeluissani epäloogisesti eteenpäin. Kurssin saldona opin kuitenkin lopulta mielestäni paljon ja kurssin pohjalta on hyvä lähteä tarvittaessa syventämään tietoa kurssiin kuuluvista aihepiireistä.

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa.

Kotitehtävä 2

MIDI

MIDI (Musical Instrument Digital Interface) on itseasiassa kokonainen tiedonsiirtojärjestelmä, jonka tarkoituksena on mahdollistaa musiikkitiedon siirtäminen laitteiden välillä. Tehtävässä on kuitenkin tarkoitusena käsitellä vain protokollaa, joten tarkastelen tässä kuinka MIDI-käsitteeseen kuuluva “midi-protkolla” toimii. Nimenomaan juuri tämä osa on tärkein MIDI:in liittyvä osa-alue.

MIDI-protkollassa lähettäjä “käskyttää” vastaanottajaa soittamaan tietyn äänen. Tämä toteutetaan lähettämällä digitaalisia viestejä vastaanottajalle protkollan mukaisesti. Viesti voi sisältää esimerkiksi tiedon

  • mikä nuotti soitetaan,
  • millä voimakkuudella nuotti soitetaan,
  • millä äänellä(soittimella) nuotti soitetaan,
  • mahdollinen pedaalin painaminen,
  • ym.

Mielenkiintoista viikon luentoon liittyen protokollassa on virheenkäsittely MIDI-viestien yhteydessä. MIDI-protokollan mukaan virheen hallintaa ei käytetä lainkaan! Tämä johtuu siitä, että midiviestit ovat aina vain yhdensuuntaisia, eikä vastaanottaja voi siis lähettää minkäänlaista tietoa esimerkiksi siitä onko tieto tullut perille. Viestin vastaanottaja toteuttaa annetun käskyn (eli lähettäjän tietopaketin) niin hyvin kun pystyy tai jättää viestin huomioimatta. Mikäli lähettäjä siis lähettää sellaista tietoa mitä vastaanottaja ei tue, minkäänlaista virheilmoitusta ei lähettäjälle annetta ja vastaanottaja vain jättää viestin huomioimatta.

Nettisivu ja lähde: http://www.midi.org/

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.

MIDI

Edellisessä tehtävässä esitelty midi käyttää siirtotienä johtmia. Midikaapelissa on viisi erillistä johdinta, joista standardin mukaan käytössä on kolme: maadoitus ja balansoitu signaalipari (+5V).

Midin tarkoituksena on koodata soitettu analoginen tieto digitaaliseksi dataksi ja siirtää se toiselle laitteelle, joka mahdollisesti muuttaa sen kuultavaksi ääneksi. Tämän avulla alkuperäisesti soitetulla signaalilla ei välttämättä ole ollenkaan ääniluonnetta vaan pelkästään tieto siitä miten sävel soitetaan. Äänen luonne tai soundi voidaan saada aikaan vastaanottavalla laitteella joka dekoodaa signaalin ja mahdollisesti tuottaa kuultavan äänen analogisessa muodossa.

Midissä jännite ohjaa binääriarvoa.

Auton kaukosäätöinen avain

Auton kaukosäätöiset avaimet toimivat ilmateitse ja signaalit ovat taajuusvälillä 275-450Mhz USA:ssa ja Euroopassa toimitaan taajuuksilla 434Mhz/868Mhz. Kaikki auton avaimet toimivat siis samoilla taajuuksilla, mutta jokaisella autolla on oma uniikki koodinsa jolla se aukaisee ovensa. Tämä koodi lähetetään avaimesta autoon ilmateitse.

Bluetooth

Bluetooth on pääasiassa matkapuhelimen ja jonkin oheislaitteen välisen kommunikoinnin mahdollistava tekniikka. Bluetooth on protkollapino, joka tarkoittaa, että siinä hyödynnetään useaa protokollaa. Tässä tapauksessa protokollat ovat sekä yleisiä, että vain bluetoothiin suunniteltuja.

Bluetooth toimii 2.45Ghz taajuudella.

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. Onko kyse kanavoinnista vaiko verkkotekniikoista joilla tehokkuus ja yhtäaikainen käyttö saadaan aikaiseksi.

MIDI

Midin tehokkuus perustuu sen kokonaisvaltaiseen luonteeseen. MIDI-teknologia ei ole pelkästään tiedonsiirtoa tai protokolla vaan laitteet toimivat erittäin hyvin yhteen.

Auton avain

Modulointi

Bluetooth

Bluetoothin tehokkuus perustuu tekniikan jakautumiseen kolmeen osaan:

  1. Radio-osa, joka lähettää dataa
  2. Radion hallinnasta ja
  3. Yhteyden hallinnasta

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.

IRC

IRC (Internet relay chat) on viestintään tarkoitettu palvelu, jota käytetään pääsääntöisesti asiakasohjelmilla (kuten mIRC).

IRC sijoittuu kerrosmallissa sovelluskerrokseen ja käyttää hyväkseen TCP:tä tiedonsiirrossa Internet-verkossa. IRC toimii siis TCP/IP -protokollien päällä. Käytännössä yhteydet muodostetaan asiakasohjelmalta IRC-palvelimelle käyttäen TCP-protokollaa. Palvelimet muodostavat yhdessä eri IRC-verkkoja.

Viestit välitetään yleisesti selkokielisenä, mutta nykyisin myös suojaaminen on mahdollista tietoturvan parantamiseksi.

Tietoturva

Tietoturvallisuuteen liittyvät seuraavat käsitteet: luottamuksellisuus, eheys (integrity) ja saatavuus.

Näillä tarkoitetaan, että tieto oltava saatavilla oikeassa muodossa ja vain sellaisille henkilöille kenellä on oikeus tietoa käyttää. Kurssin asioihin liitettynä tämä tarkoittaa, että tiedot on voitava välittää paikasta A paikkaan B turvallisesti.

Tietoturvallisuutta toteutetaan käytännössä automaattisella valvonnalla niin signaalin siirrossa kuin “paikan päälläkin” (esimerkiksi käyttäjän tietokoneella). Tietoliikenteessä yksi eniten käytetyistä menetelmistä on hyödyntää SSL-suojausta. Suojaus toimii IP/TCP:n päällä kerrosmallissa ja sisältää useamman protokollan. Kuvassa asia selvennetty tarkemmin kerrosmallin mukaisesti:

Virusten ja muiden haittaohjelmien saapuminen koneelle estetään yleisesti palomuurilla ja jollain sovelluksella, joka valvoo automaattisesti tapahtumia, jotka antavat viitteitä mahdollisesta haitallisesta ohjelmasta. Sovellukset osaavat silloin “sandboxata” mahdollisesti haitallisen ohjelman, jonka jälkeen käyttäjä voi päättää ajetaanko ohjelma vai tuhotaanko se.

Palomuurilla erotetaan kaksi verkkoa tai verkko ja kone toisistaan. Tarkoituksena on estää sellainen tietoliikenne vaaralliseen verkkoon, jota ei ole tarkoitettu.

Viikoittainen ajankäyttö

Luentoviikko 1

  • Lähiopetus: 0 h
  • Kurssin sisällön ja käytännönasioiden tarkastaminen: 1h
  • Wiki ja kotitehtävät: 3h
  • Materiaaliin tutustuminen: 2h
  • Asioiden itsenäinen selvittäminen: 4h

YHT. 10h

Luentoviikko 2

  • Lähiopetus: 0h
  • Luentomateriaaliin tutustuminen: 4h+2h
  • Asioiden selvittäminen muista lähteistä: 4h
  • Wiki ja kotitehtävät: 2h

YHT. 12h

Luentoviikko 3 ja 4

  • Lähiopetus: 0h
  • Yleinen kurssiin liittyvä säätö: 2h
  • Luentomateriaalit: 4h
  • Muut lähteet: 10h
  • Wiki ja kotitehtävät: 4h

YHT. 20h

Luentoviikon 5 jälkeen

  • Lähiopetus: 0h
  • Yleinen kurssiin liittyvä säätö: 1h
  • Luentomateriaalit:
  • Muut lähteet: 2h
  • Wiki ja kotitehtävät: 6h
  • Tenttiinvalmistautuminen: 3h

YHT. 12h

Tenttiin valmistautuminen:

  • Tenttiin valmistautuminen: 40h
  • Tentti: 3h

KAIKKI YHTEENSÄ: 97h