Tiina Miettinen

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenne sanana tuo minulle mieleen tiedonsiirron, bittivirran eri tietokoneiden välillä. Ala on hyvin tekninen, sisältää paljon vaikeita termejä. Tiedonsiirtoa hyödynnetään nykyisin lähes kaikessa toiminnassa niin työelämässä kuin kotona. Töissä käytössä sisäverkko, kannettava kone ja lukuisia sovellusohjelmistoja. Kotona toinen kone shoppailua ja surffailua varten. Tietoliikenteestä tulee mieleen myös tietoturva, riskit identiteetin menetykseen, tiedon vääristäminen ja väärinkäyttö. Tietoliikenne siis ihanuus ja kamaluus samanaikaisesti. Mikään ei toimi ilman sitä, mutta uhat ja vaarat myös suuret.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Tietoliikennetekniikan perusteet 21.9.

  • Päivän aihe: Tietoliikenne yleisesti
  • Päivän tärkeimmät asiat: kerrosmalli ja protokolla
  • Mitä opin tällä kertaa: tietoliikenteen historiaa käytiin lyhyesti läpi, vahvisti omia kokemuksia ja uskomuksia tietoliikenteen merkityksen jatkuvasta kasvusta. Protokollaan olen aikaisemmin törmännyt terminä useastikin, aina miettinyt mitä se oikein tarkoittaa tässä yhteydessä. Nyt ymmärsin sen joten kuten= yhteyskäytäntö, kuinka eri koneet “juttelevat” keskenään. Kerrosmalli vaatii vielä “sulattamista”, ymmärsin peruskuvion: on lähde ja vastaanottaja, välissä siirtotie. Lähteellä ja kohteella eri kerrokset, jotka toteuttavat eri tehtäviä.

Luentopäivä 2: Protokollien yleiset toiminnot 5.10.

  • Päivän aihe: Eri protokollat ja niiden toiminnot, tietoliikenteen standardointi sekä tietoliikenteen siirtotiet
  • Päivän tärkeimmät asiat: protokollien toiminnot kuten yhteyden hallinta, toimitus oikeassa järjestyksessä, vuon valvonta, virheen havainnointi, kanavointi tai segmentointi eli datan jakaminen pienempiin paketteihin. Lisäksi käytiin läpi tietoliikenteen eri siirtoteitä.
  • Mitä opin tällä kertaa: eri siirtoteiden perustoimintoja: millaisia kaapeleita on käytössä, miten toisaalta radioaallot etenenevät. Henkilökohtaisessa elämässä sain pienen ahaa-elämyksen liittyen modeemien toimintaan ja siihen kuinka ne toimivat samalla taajuusalueella ja voivat häiritä toisiaan. Meidän taloyhtiössä on vaikka kuinka monta langatonta verkkoa, useampi samassa kerroksessakin ja netti pätkii todella usein. Syynä ehkä liian monta Welhon modeemia? Ai niin, protokollien toiminta selkiintyi entisestään. Standardointi oli ihan perusasiaa ja jotenkin jo entisestäänkin tiedossa, oli kuitenkin uutta nuo internetin RFC:t.

Luentopäivä 3: Linkit 26.10.

  • Päivän aihe: linkkikerros ja siirtotiet, koodaus
  • Päivän tärkeimmät asiat: signaalit, analoginen/digitaalinen, taajuus, spektri, kaistan leveys, tiedonsiirto ja kaistanleveys, signaalit koodaus
  • Mitä opin tällä kertaa: Tänään olikin haastatavampi luento. Signaalien koodausjutut tuntuivat kovin vaikealta. Ymmärsin kuitenkin, että tyypillisesti tiedonsiirron onnistuminen onnistuu kahdesta asiasta: signaalista ja sen laadusta sekä siirtotien ominaisuuksista. Siirtotiehen emme voi paljon itse vaikuttaa, joten meidän pitää vaikuttaa signaaliin. Meillä on aina rajallinen määrä kaistaa. Kun taajuuksia lisätään, sen lähemmäksi siirrytään kanttiaaltoa, jos halutaan aivan täydelliseen kanttiaaltoon, pitää olla ääretön määrä taajuuksia, mitä enemmän taajuuksia, sitä enemmän kasvatettu kaistan leveyttä.
  • jäi epäselväksi: koodauksen skeemat

Luentopäivä 4: Tietoverkot 2.11.

  • Päivän aihe: siirtoteiden jakaminen usean käyttäjän kesken = multipleksointi.
  • Päivän tärkeimmät asiat: kanavointi, tietoverkot ja niiden kytkeytyminen toisiinsa, piirikytkentäiset ja pakettikytkentäiset verkot
  • Mitä opin tällä kertaa: Toisaalta opin kanavoinnista: multiple access, useampi käyttäjä käyttää samanaikaisesti siirtotietä. Broadcast-tyyppiset linkit, esim. kaapeloitu ethernet, jaettu WiFi, tv- ja radioasemat, ihmiset cocktail-partyssä (miten saada puheenvuoro, tietyt käyttäytymissäännöt). Yhtä lailla kuinka ihmiset tietää miten käyttäytyä, yhtä lailla tekniikan puolella piää määrittää säännöt, kuka “puhuu” milloinkin. Toisaalta opin siitä kuinka tietoverkkoja on kytketään yhteen. Maailma on kehittynyt toisaalta teleliikenteen (puhelimen, äänen siirron) ja toisaalta dataliikenteen ehdoilla. Näitä varten on kehitetty eri verkkoja. Teleliikenteen puolella puhutaan piirikytkennöistä ja dataliikenteen puolella pakettikytkennöistä. Käytiin läpi näiden ominaisuuksia.

Luentopäivä 5: verkot ja sovellukset 16.11.

  • Päivän aihe: reititys, ruuhkan hallintaa, verkkoja, tietoturvaa
  • Päivän tärkeimmät asiat: eri verkkotyypit ja niiden käyttö, ominaisuudet, tietoturva
  • Mitä opin tällä kertaa: luento oli melko sillisalaatti, käytiin läpi hurja määrä slidejä jotka oli vielä käymättä kurssilla. Tuli suorastaan ähky olo ja vähän tunne että ei jaksa omaksua enää. Onneksi päivän pelasti aivan loistava loppukoonti eli kurssin kokonaisuuden hahmottaminen yhtenä piirroksena. Tietoliikenne vilisee termilyhenteitä joita on vaikea muistaa. Mutta opettaja kokosi hienosti yhteen kuinka kotikone on ADSL-yhteydellä kiinni verkossa ja mitä kaikkia toimintoja tapahtuu, kun kotikoneelta otetaan yhteys internetiin. Tuli tunne että on oppinnut jotain!!! Nyt kun katselen piirrosta, pitää vielä kerrata uudelleen ja etsiä mitä tarkoittikaan FDMA, PSK, SNR, PcM? Luettavaa ja kerrattavaa siis vielä riittää.

Mitä opin kurssin aikana

Kaiken kaikkiaan opin kurssin aikana paljon eri siirtoteistä, niiden ominaisuuksista ja miten tietoa siirretään eri verkoissa. Opin kuinka tietokoneet ovat yhteyksissä toisiinsa, kerrosmalli tuli tutuksi, samoin lukuisat protokollat. Kaikki siis vielä hyvin yleisellä tasolla, mutta perusperiaatteet ja termit tulivat tutuiksi, samoin se miten eri laitteet ovat yhteydessä toisiinsa. Erityisen tyytyväinen olen siihen, että työympäristössäni olen havainnut osaavaani aivan uusia asioita. Ymmärrän kun toimistomme sähköinsinöörit puhuvat voimajohtojen yhteydessä olevien valokaapeleiden käytöstä tiedonssiirrossa, osaan kysyä asioista paremmin ja hahmotan kokonaisuuden paremmin.

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa. Nopassa: Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista. Aihepiireinä olivat SoMe, internet, sähköinen maksaminen, e-business, etätyö, matkapuhelinverkko, tietoturva, sovellus, GPS sekä etäluettava sähkömittari. Näistä kaikki termit ovat tavalla tai toisella yhdistettynä kuvassa lukuunottamatta sähkömittaria, mutta kaikki laitteet vaativat toimiakseen sähköä ja taloyhtiöömme on juuri asennettu etäluettava sähkömittari. Se ei kuitenkaan ole huoneistokohtainen, joten siten se ei ole välittömässä elinpiirissä. Kuvassa on tavallaan olohuoneeni laitteistoja, joita käytän kaikkia lähes joka ilta.

Mitä haluan selvittää? Humanistina en ole hirvittävän kiinnostunut tekniikan yksityiskohdista mutta tietoliikenteen perusperiaatteet haluan oppia ja siksi odotan paljon tältä kurssilta.

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: Valitse haluamasi aihealue ja etsi siihen liittyvä protokolla. Tutustu protokollaan ja mieti kuinka protokolla vaikuttaa valitsemasi aihepiirin toimintaan. Esitä www-osoite käyttämääsi protokollaan.

1) SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) on protokolla, jota käytetään viestien välittämiseen sähköpostipalvelimien kesken.

Määritelty RFC 821:ssa. Lähettäjän palvelin ottaa yhteyttä suoraan vastaanottajan palvelimeen, ja säilyttää lähetetyn viestin, kunnes viesti on vastaanotettu.

http://tools.ietf.org/html/rfc821

2) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) on protokolla, jota selaimet ja WWW-palvelimet käyttävät tiedonsiirtoon. Määritelty RFC 2616:ssa http://tools.ietf.org/html/rfc2616

3)FTP (File Transfer Protocol) on tiedostonsiirtomenetelmä kahden tietokoneen välillä ja se mahdollistaa tiedostojen siirron kahden koneen välillä. Määritelty RFC 959:ssä. http://tools.ietf.org/html/rfc959

Tutustukaa WLAN artikkeliin ja pohtikaa mikä on kurssin kannalta tärkeää, millaisia kysymyksiä, epäselvyyksiä artikkeli herättää ? Artikkelissa käsitellään monitie-etenemistä, signaali etenee ilmateitse eri reittejä, heijastuu eri pinnoista. Tietyllä tavalla ongelma, sillä se hajottaa signaalia. Mutta siitä voidaan tehdä myös vahvuus hyödyntämällä MIMO-tekniikkaa hyödyntäviä antenneja Epäselväksi jäi monikin kohta koska hyvin tekninen ja alan ammattilaisille suunnattu kirjoitus. MIMO? 256-QAM?

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.

Kotikoneeni on langattomasti yhteydessä kaapeli-tv-verkon modeemiin.

Siirtotienä siis koneelta modeemiin ilma ja kyseessä langaton lähiverkko. IEEE 802.11 on IEEE:n standardi langattomille WLAN-lähiverkoille.802.11 toimii 2,4–2,4835 GHz:n taajuusalueella.

Modeemi, tukiasema on kiinni koaksiaalisen antennikaapelin kautta kaapeliverkossa. Kaapeli on siten haaroitettu modeemille ja televisiolle. Kaapelimodeemin toiminnasta lisää löytyy lisätietoja: http://fi.wikipedia.org/wiki/Kaapelimodeemi

Kaapeliverkko käyttää televisiokuvan lähettämiseen DVB-C (Digital Video Broadcasting - Cable)standardiaja lähdekoodaukseen käytetään MPEG-2-koodausta.Käytän kotona myös GSM puhelinverkkoa. GSM-verkkoja on eri taajuusalueille: 800, 900, 1800 tai 1900 MHz. Eri puhelimet toimivat eri taajuusalueilla, oma puhelimeni Nokia E72, pystyy käyttämään kaikkia neljää taajuusaluetta.

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.

Otetaan ensin käsittelyyn langaton lähiverkkomme, joka valitettavan usein toimii erittäin huonosti. Lähiverkoissa on tyypillistä, että kanava varataan vain hetkellisesti ja mahdollisia varaajia on suuri määrä. CSMA/CA on perinteinen IEEE 802.11 -verkkojen (WLAN) tapa jakaa verkko. Käytännössä ainakin omassa kodissani on varmasti ongelmia tässä langattoman verkon jakamisessa. Taloyhtiössämme on useita modeemeita ja internet-yhteys ei toimikaan aina. Selvästikin liian moni käyttäjä pyrkii yhtä aikaa käyttämään samaa taajuusaluetta.

Kaapelitv-verkosta en ainakaan helposti löydä tietoja. DNA:n sivuilta löytyi kaapeli-tv:n tekniset speksit englannin kielellä ja siellä oli mainita vain että multiplexing information: TSID. Kun googletin tämän TSIDin, kävi ilmi että se on tv-streamin lähetystekniikan nimi. Transmission Signal Indentifier. Luentoaineistossa sen sijaan todetaan, että television radio- ja kaapelilähetys toimii FDMA-periaatteella. Kukin signaali keskittyy omalle taajuusalueelle eli kanavalle. Kaapelitelevisiovrkko on alun perin luotu yksisuuntaisia televisiolähetyksiä varten ja ymmärtääkseni FDM-tekniikkaa käytetään juuri tähän kanavien jakoon. Kuitenkin kun verkkoon lisätään datan siirto, sitä varten tehdään kanavanvaraukset sekä alavirtaan verkosta käyttäjälle että ylävirtaan käyttäjältä verkon suuntaan.

Itse kaapelimodeemi käyttää luentoaineistojen perusteella TDMA tekniikkaa. Kaapelimodeemilla ei päästä välttämättä päästä maksiminopeuteen, sillä jos useampi käyttäjä on aktiivisena samaan aikaan, ainoastaan murto-osa kaistasta on yhden käyttäjän käytössä.

Kännykän käyttämä GSM puhelinverkko hyödyntää TDMA:ta eli aikajakokanavointia radiotien kanavanvaraustekniikkana. Se perustuu eri signaalien viipalointiin eli aikajakoon, jossa jokainen lähetys jaetaan palasiin (kehys) ja palaset lähetetään tietyin väliajoin. Sitä käyttämällä voidaan siirtää ääntä ja dataa (mahdollistaa muun muassa multimediaviestien lähetyksen).

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 liittäkää tietoturva aiemmin käsiteltyihin konstekteihin.

Tarkastelen tässä sähköpostisovellusta ja SMTP-protokollaa viestin lähettämiseksi. Sähköpostin lähettämisessä SMTP-protokolla hyödyntää TCP-protokollaa varmistaen luotettavan tiedonsiirron. Yhteys muodostetaan lähettäjän serveriltä vastaanottajan serverille SMTP-protokollan mukaisesti. Kommunikaatiossa on kolme osaa: kättely eli tervehtiminen, sanomien siirto ja yhteyden päättäminen.

Viestin lähettämisessä lähettäjä muodostaa user agentilla (käyttäjäohjelmalla kuten Outlookilla tai Eudoralla) sähköpostiviestin ja lähettää sen tiettyyn osoitteeseen esim. etunimi.sukunimi@yritys.fi. Lähettäjän käyttäjäohjelma lähettää viestin lähettäjän postiserverille, jossa viesti menee postijonoon. Lähettäjän serveri avaa TCP yhteyden vastaanottajan postiserverille ja lähettää viestin vastaanottajan postiserveriin. Vastaanottajan ohjelmistosovellus lukee viestin. Viestien lukemisessa hyödynnetään toista protokollaa: joko POP (Post Office Protocol) tai IMAP (Internet Access Protocol) tai HTTP-protokollaa (esim. hotmail).

Tietoturva on laaja aihe ja luennoilla käsiteltiin tietoturvasuojauksen perustavoitteita kun tiedon eheyden, luottamuksellisuuden ja saavutettavuuden säilyttämistä. Luottamuksellisuudessa on kyse siitä, että tietoon ei pääse käsiksi - sitä ei voi lukea tai kopioida - kuin ne, joille asia kuuluu. Tiedon eheyden tavoitteessa on pyrkiä estämään informaation vääristäminen ja saavutettavuuden tavoitteena suojata järjestelmän ja tiedostojen käyttö asiattomilta käyttäjiltä. Tietoturva on otettava huomioon tiedonsiirron kaikissa vaiheissa. Lähettäjän kone on suojattava asiattomilta hyöykkäyksiltä, itse siirtotie on turvattava ja pidettävä luotettavana, samoin kuin tiedon vastaanotto. Tietoturva on aiheena hyvin mielenkiintoinen ja olisi ollut kiva jos luennoilla olisi ehditty syvemmin perehtymään siihen. Itselläni on ollut kotona karvaita kokemuksia haittaohjelmien pesiytymisestä koneeseen palomuurista ja tietoturvaohjelmistoista huolimatta. Tietoturva on sikälikin mielenkiintoinen aihe että siihen liittyy hakkereiden eräänlainen vallantahto, halu näyttää pystyvänsä murtautumaan suojattuihin sisäisiin verkkoihin. Nykyään ovat yleistyneet myös hyökkäykset yritysten internetsivustoja vastaan. Edelleen myös sähköpostiini tulee paljon viestejä, joiden avaaminen toisi mukaan haittaohjelmia tai viruksia.

Ajankäyttö

En ole kirjannut käyttämiäni tunteja ylös, mutta voin todeta käyttäneeni hyvin paljon aikaa kurssin aineistojen omaksumiseen ja yleensäkin aihealueeseen. Tietoliikenteen perusteissa lähdin suorastaan tyhjästä liikkeelle ja aihealue tuntui kiinnostavalta vaikkakin samalla hyvin vaikealta. Kurssikirja oli erityisen vaikea, yritinkin löytää aiheesta mahdollisimman paljon suomenkielistä materiaalia mm. internetistä ja kirjastoista. Työn ohella opiskelu asettaa kuitenkin rajoitteet eli aihealueen vahva hallinta vaatii paljon. Olen viikottain käyttänyt lukemiseen ja tiedonhakuun aikaa joitakin tunteja, viimeisenä viikkona toki huomattavasti enemmän. Kokonaiskuva syntyi ja kipinä aiheeseen. Tärkeä ja yleissivistävä kurssi.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h

  • Luentoviikko 2
  • Luentoviikko 3
  • Luentoviikko 4

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