Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Ennakkotehtävä 1.

Tietoliikenteestä tulee ennakkokäsityksenä erilaisten yhteyksien mm. internet- ja LAN-yhteyksien ylläpito ja parantaminen. Kaikkea sitä mistä pienemmistä osasista toimiva tietoliikennejärjestelmä on rakennettu. Lisäksi mieleen tulee erilaisia aiemmin kuultuja käsitteitä ja termejä, joita ei ole aikaisemmin tajunnut esim protokollat, jotka on tiennyt liittyvän tietoliikennetekniikkaan, mutta ei ole osannut selittää mitä ne ovat. Uutisissa, mediassa ja kotona esillä ovat olleet mm. internetyhteyksien parantaminen valokuitukaapelein, eri palveluiden tarjoajat ja muut internetyhteyksiin kohdistuvat uutiset. Lisäksi mieleen ovat painuneet uutiset tietoturvauhkista ja muista virus- tai haittaohjelmahyökkyksistä.

Luentoyhteenvedot

21.09.2012 Luentopäivä 1:

  • Päivän aiheet:
  1. Perusteet
  2. Yleiskuva tietoliikenteestä
  3. Yleiskuva kerrosmalleista
  • Päivän tärkeimmät asiat:
  1. Kommunikointimalli
  2. Kerrosarkkitehtuuri ja Stallingsin 3:n kerroksen malli
  3. Kerrosmallit: OSI ja TCP/IP
  4. Protokollat ja niiden avaintoiminnot
  5. Palvelut kerrosten välillä
  • Mitä opin tällä kertaa:

Ensimmäisellä luentokeralla opin kommunikointimallin ja tajusin siitä miten tietoliikennetekniset systeemit ja kommunikointi yksinkertaisimmillaan toimivat. Sähköpostin lähetys oli hyvä esimerkki asian tajuamiseksi. Lisäksi tajusin järjestelmien välisen kommunikoinnin ja protokolliarkkitehtuurin toiminnat teoreettisen 3-kerroksisen mallin avulla, johon sisältyvät kaikki tarpeelliset yksinkertaisimman mallin perustoiminnot. Tutuiksi tulivat käytännön kerrosmallit OSI ja TCP/IP ja kerrosten välillä olevat palvelut. Toivottavasti tulee lisää hyviä esimerkkejä, sillä muuten tämän asian olisi tajunnut hitaammin, mikä paljon opetusainoeistoa sisältävillä tunneilla voi olla haitaksi. Kun koittaa pohtia ensimmäista asiaa jälkikäteen, toinen ehtii jo mennä ohi korvien.

  • Jäi epäselväksi:

Mitään ei jäänyt epäselväksi tällä kerralla. Kiitos esimerkkien.

05.10.2012 Luentopäivä 2:

  • Päivän aiheet:
  1. Protokollat ja niiden yleisimmät toiminnot
  2. Tietoliikenteen standardointi, eri standardointiprosessit ja Internet-standardit
  3. Siirtotiet
  • Päivän tärkeimmät asiat:
  1. Protokollilla on useita erilaisia toimintoja ja tehtäviä esim. segmentointi ja kokoaminen.
  2. Miksi standardeja tehdään? Mitä hyötyä ja haittaa niistä on? Mitä standardeja on?
  3. Erilaiset siirtotiet ja niiden tiedot: johtimelliset ja johtimettomat.
    1. Kaapelit, mastot, satelliitit
    2. Ongelmat ja häiriöt: esim. vaimennus
  • Mitä opin tällä kertaa:

Toisella luentokerralla opin protokollan tyypillisimmät toiminnot ja mitä niillä tehdään. Lisäksi sain tietää miksi tietoliikenteessä tehdään standardeja esim. eri Internet-standardit ja niiden hyötyjä ja haittoja. Kolmas asia oli erilaisten siirtoteiden oppiminen. Esim. millä käytännön tavoilla eri yhteydet hoidetaan. Johtimellisilla vai johtimettomilla tavoilla? Mitä etuja ja haittoja jokaisessa eri yhteydessä on ja mitkä ilmiöt haittaavat yhteyden ylläpitoa.

  • Jäi epäselväksi:

Mitään ei jäänyt epäselväksi.

28.10.2012 Luentopäivä 3:

  • Päivän aiheet:
  1. Signaalien koodaustekniikat
  2. Digitaalisen datan lähetystekniikat ja tiedonsiirrot
  3. Datayhteyksien hallintaprotokollat
  • Päivän tärkeimmät aiheet:
  1. Erilaiset koodaustekniikat ja -tavat mm. NRZ-L, NRZI, Manchester
    1. Digitaalisen datan muuttaminen digitaaliseksi signaaliksi
    2. Digitaalisen datan muuttaminen analogiseksi signaaliksi
    3. Analogisen datan muuttaminen digitaaliseksi signaaliksi
    4. Analogisen datan muuttaminen analogiseksi signaaliksi
  2. Asynkroninen ja synkroninen tiedonsiirto
    1. Erilaiset virheet, niiden havainnointi, korjaus ja toiminta niissä
    2. PPP (point-to-point) datayhteys kontrolli
  3. Datayhteyksien hallintaprotokollat
    1. datan vaihdon hallinta linkkien välillä: mm. vuon hallinta, virheiden hallinta, stop-and-wait
  • Mitä opin tällä kertaa:

Kolmannella luentokerralla opin miten muutetaan eri muodoissa olevaa dataa signaaleiksi. Digitaalista tai analogista. Miten tällainen on tehty mahdolliseksi? Asynkroninen ja synkroninen tiedonsiirto, sekä tiedonsiirrossa syntyvät virheet. Miten havaita ja toimia niissä. Lisäksi erilaiset datayhteyksien protokollat tulivat tutuiksi.

  • Mitä jäi epäselväksi:

Mitään ei jäänyt epäselväksi.

02.11.2012 Luentopäivä 4:

  • Päivän aiheet:
  1. Kanavointi: FDMA, ADSL, TDMA
  2. Piirikytkenta ja pakettikytkentä, tele- ja dataliikenteen erot, verkot
  3. Reititys, erilaiset reititysstrategiat
  • Päivän tärkeimmät aiheet:
  1. Miksi tehdään kanavointia, mitä eri tapoja on kanavoida liikennettä
  2. Mitä etuja ja haittoja piiri- ja pakettikytkentään liittyy, mitä eroja tele- ja dataliikenteellä on ja erilaiset verkot
  3. Reitityksen merkitys ja erilaiset strategiat reititykseen
  • Mitä opin tällä kertaa:

Edellä mainittuja asioita yleisesti. Kanavointityypit pitää opetella vielä tarkemmin.

  • Mitä jäi epäselväksi:

Ruuhkan hoitaminen dataliikenteessä.

16.11.2012 Luentopäivä 5:

  • Päivän aiheet:
  1. Verkot: solumaiset verkot, 3G, 4G, LAN jne.
  2. Lähiverkojen siirtotiet ja protokollat
  3. Tietoturva
  • Päivän tärkeimmät aiheet:

Millaisia langattomia verkkoja on nyt ja tulevaisuudessa sekä lähiverkot ja niiden toiminta. Millaisia siiroteitä ja mitä protokollia lähiverkot tarvitsevat. Tietoturvasta asia, miksi sitä tarvitan ja mitä uhkia voi olla.

  • Mitä opin tällä kertaa:

Edellä mainittuja asioita.

  • Mitä jäi epäselväksi:

Kokonaiskuva koko kurssista pitää saada paremmin yhdistettyä ja kursittua kasaan, jotta ei mene sekaisin liian suuresta tietomäärästä tenttiin valmistautuessa.

Mitä opin kurssin aikana

Kaikkea hyödyllistä perustietoa tietoliikennetekniikasta. Sain selvän kuvan mitä kaikkea tietoliikennetekniikan ala sisältää, termejä ja asioita, joita en ennen kurssia osannut selittää sekä sen mistä Internet koostuu ja miten monella asialla se on saatu aikaan. Hyödylliset perusasiat, joita tarvitaan aina kun mietitään parantaa yhteyksiä kaikkien ihmisten kesken globaalisaa maailmassa.

Harjoitustehtävät

Kotitehtävä 1

Omassa kämpässäni on läppäri, televisio sekä kännykkä. Mitään muita tietoliikenteeseen liittyviä laitteita minulla ei ole. Kännykkääni ei ole suunniteltu nopeaan netin käyttämisen, mutta sillä voi käyttää GPS:ää ja nettiä halutessaan. Tosin maksamani puhelinliittymään ominaisuuksiin ei sisälly internetyhteyttä, koska kännykän hitauden takia en tarvitse sitä. Tämän vuoksi objektien lataaminen oman kännykän kautta maksaa paljon. Television voi kytkeä tietokoneeseen tarvittaessa, mutta en ole tarvinnut vielä sitä ominaisuutta. Tietokoneella käytän tavallisen internetin lisäksi Steam-pelipalvelua, jonka avulla voi pelata vaivattomammin yhteydessä kavereiden kanssa ja ladata maksullisia pelejä suoraan. Vaikka minulla on Facebook-tunnukset, en ole käyttänyt tätä palvelua kovin innokkaasti. Enimmäkseen virtuaalisen kanssakäymiseen käytän Skype-puheluohjelmaa, jolla on helppo käydä puhelin- ja videokeskusteluja ilmaiseksi internetin välityksellä esim. vanhempien ja sukulaisten kanssa. Videokuvan välityksellä on mukavampi jutella kuin pelkän puhelimen. Lisäksi olen juuri aloittanut IRC:in käyttämisen suomalaisen irssin avulla, jolla helppo olla yhteydessä opiskelutovereihin ja melkeinpä “ainoa” sähköinen tapa olla yhteydessä Clusterin muihin teekkareihin. Vaikka televisioon voi ostaa tv-kortteja ja muita palveluja, ei minulla ole sellaisia. Myös tv:n katselu netissä on mahdollista, mutta kun oman tv:n omistaa, ei siihen ole halua.

1. kysymys: Miten ja millä tavoin verkkopelaaminen on tehty mahdolliseksi?

2. kysymys: Miten tv:n suoran digilähetysten saaminen nettiin onnistuu?

3. kysymys: Miten Steam tai muut pelipalvelut esim. konsoleissa on saatu toimimaan?

Kotitehtävä 2

Selvittäkää 3 eri protokollaa joita omassa ympäristössänne on käytössä ja etsikää protokollan standardi/määritelmä ja liittäkää kotitehtäväänne linkki ko. protokollaan.

Sähköposti: Gmailin käyttämä IMAP-protokolla

http://networking.ringofsaturn.com/Protocols/imap.php

Skype: VoIP (Voice over Internet Protocol) koostuu useasta eri protokollasta mm. H.323 ja SIP. H.323:n käyttö vähenemässä.

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

1. kysymys: Miten tietoliikenneyhteyksiä kehitetään?

2. kysymys: Miten teorianopeudet voidaan muuttaa käytäntöön?

3. kysymys: Miten monia käytännön esteitä voidaan ratkaista?

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.

Ethernet

  • Valokuitukaapeli, kaistannopus 100Mb/s sisäverkossa ja 1Gb/s runkoverkossa, koodaus 8B/10B

Bluetooth

  • Langaton yhteys, taajuus 2,4 GHz:n ISM (Industry, Medical, Science), koodaus FSK

GSM

  • Langaton yhteys, taajuuksia 900 MHz ja 1800 MHz, koodaus GSM 06.60 EFR, GSM 06.10 FR

Kotitehtävä 4

Televisio

  • FDMA-kanavoiti TV-kanavien välittämiseen, käytetään digitaalista signaalia

GMS

  • Kuuluu teleliikenteeseen, käyttää verkkoja ja piirikytkentää

Internet

  • Kuuluu dataliikenteeseen ja käyttää verkkoja ja pakettikytkentää, joista joko tietosähke- tai virtuaalipiiriä

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.

Jotta toiminnan selittäminen olisi yksinkertaisempaa, käytän esimerkkinä sähköpostin lähettämistä henkilöltä A henkilölle B. Toiminto noudattaa viiden kerroksen TCP/IP-arkkitehtuuria. Ensiksi lähettäjä A kirjoittaa viestin näppäimistöllä, joka siirtyy sähköisinä signaaleina biteiksi sähköpostiohjelmaan. Sen jälkeen A lähettää viestinsä A:n postipalvelimelle, joka taas TCP-protokollalla ottaa yhteyden B:n postipalvelimelle.

Kolmannen kerroksen eli Internet-kerroksen IP-protokolla huolehtii siitä, että molemmilla palvelimilla on toistensa oikeat IP-osoitteet, joiden avulla tietokoneita yhdistetään maailmanlaajuisest ja joka on Internetin perusta. Verkkokerros huolehtiin päälaitteen ja verkon välisestä siirrosta sekä vastaanottavan laiteen linkkitason osoitteesta.

Viides kerros on fyysinen kerros, joka on fyysinen siirtotien liityntä ja huolehtii siirtotien ominaisuuksien hyödyntämisestä, signaaleista ja siirtonopeudestä. Esim. A:n ja B:n serverit käyttävät johtimellista valokaapelia useiden yhteyksen suureen hallintaan ja henkilöt A ja B parikaapelia saadakseen oman tarvittavan osansa yhteydestä.

Kun yhteys on luotu ja tarvittavat tiedot viestistä ja lähettäjästä on annettu, siirtää A:n postipalvelu viestin SMTP-protokollalla (Simple Mail Transfer Protocol) B:n postipalveluun. Tästä viesti siirretään B:n postilaatikkoon, josta B hakee viestin käyttämällä tiettyä postinnoutoprotokollaa esim. POP3, IMAP tai HTTP. Tämän jälkeen B voi lukea A:n lähettämän viestin.

Jotta A:n ja B:n postipalvelut voivat antaa muidenkin käyttää yhteyttä, ja postipalvelut suurempia yhteyksiä, ovat yhteydet kanavoitu ja käytetään pakettikytkentäistä verkkoa. Lisäksi lähetyksen aikana voi sattua monia virheitä, joiden vaikutusta protokollat pienentävät esim. lähettämällä kadonneita datapaketteja uudestaan.

_

Sähköpostia ja sen lähetystä vaivaavat monet uhat ja riesat. Esim. kaikille tuleva ja lisääntyvä roskaposti on aina ollut monelle kiusana yrittäessä lukea haluamiaan viestejä. Lisäksi tämä aiheuttaa rasitetta myös palveluntarjoajalle. Näissä viesteissä olevat haittaohjelmat esim. virukset, madot ja vakoiluohjelmat ovat aina tulleet esille monen kokemattoman sähköpostin käyttäjän keskuudessa. Kun uteliaisuudesta viestin avaa, ei huomaakaan kun koko kone on jumissa. Puhumattakaan henkilötietojen tai pankkitilien kalastelussa, joissa hyväuskoisia huijataan todella räikeästi. Koska ihmiset hoitavat yhä enemmän asioita Internetin välityksellä, on järjestäytynyt rikollisuus aina valmiina iskemään tuottoisaan kohteeseen. Olkoon se tietojen kalastelua tai hakkerointia.

Vaikka on olemassa myös monia tapoja hillitä roskapostin tulvaa ja suojata käyttäjiä tietomurroilta. On paljon “laillistakin” roskapostia esim. mainosviestit. Vaikka ne eivät sisältäisikään haittaohjelmia, ovat ne silti rasite servereille ja palveluntarjoajille. Monet ovat varmasti unohtaneet katsoa sähköpostinsa tilan jopa useaksi kuukaudeksi, jonka jälkeen vastassa odottaa kymmeniä mainosviestejä.

Viikottainen ajankäyttö

Luentopäivä 1.

  • Lähiopetus 6 h
  • Kotitehtävät 1,5 h

Luentopäivä 2.

  • Lähiopetus 6 h
  • Kotitehtävät 2 h

Luentopäivä 3.

  • Lähiopetus 6 h
  • Kotitehtävät 3 h

Luentopäivä 4.

  • Lähiopetus 6 h
  • Kotitehtävät 1,5 h

Luentopäivä 5.

  • Lähiopetus 6 h
  • Kotitehtävät 3 h