Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenne on kommunikaation ja verkostoitumisen mahdollistaja, nykyaikaisen tiedonkulun, -jaon ja luomisen perusta, alati kasvava ja laajentuva kokonaisuus.Sen toiminta on käyttäjälle näkymätöntä, virhetoimintatiloissa käyttäjä kokee tuskaa. Teknisesti se on bittejä ja erilaisia pakkauksia dataa. Ensin mieleen tulevia termejä: LTE, cloud, kotiverkko, langaton viestintä, augmented reality, RFID, sensor based functionality, satelliittipuhelut.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

  • Päivän aihe: Päivän aikana käsiteltiin tietoliikennetekniikan kehitystä ja trendejä, verkon elementtejä ja rakennetta, kommunikointimalleja ja tiedonsiirtomalleja, kerrosmallit
  • Päivän tärkeimmät asiat:Kerrosmallit, Stallingsin malli,
  • Mitä opin tällä kertaa: Kerrosarkkitehtuuri perustuu järjestelmän paloitteluun hallittavuuden parantamiseksi. Kerrosten määrittelyt tulisi suunnitella siten, että yhdessä kerroksessa tehdyt muutokset eivät vaikuta muiden kerrosten määrittelyihin. Kommunikointi kerrosten välillä tapahtuu U-tyyppisesti siten, että ylempien kerroksien kommunikointi tapahtuu aina alempien kerrosten kautta. Teoreettisessa mallissa on verkko, kommunikointi ja sovelluskerros. Kommunikointimalli perustuu siihen, että alemmat kerrokset sisältävät osoitteet minne ja mistä kommunikointi lähtee. Kommunikointi tapahtuu ennalta sovittujen protokollien avulla.
  • Protokollista esitettiin OSI - ja TCP/IP mallit. OSI-mallissa on 7 modulaarista kerrosta. Jokainen kerros tekee jotain toimintoa ja tarjoaa palvelua ylemmille kerroksille. OSI-mallin protokollamäärittely kuvaa tietyn kerroksen välisen keskustelun “säännöt”. Palvelumäärittely kuvaa alemman kerroksen palvelun käytön ja palvelut ylemmille kerroksille. Osoitteistus kuvaa pisteet joiden kautta palvelut välitetään. OSI-mallissa kaikki liikenne kulkee kolmen alimman kerroksen kautta. Kerrokset ovat Fyysinen, Linkki, Verkko, Kuljetus, Istunto, Esitystapa ja Sovellus.
  • TCP/IP malli on laajemmin käytetty malli. TCP/IP mallissa on 5 kerrosta; fyysinen, verkko, internet, kuljetus ja sovelluskerros.
  • Jäi epäselväksi: Haasteellisinta on muistaa kaikki lyhenteet ja käsitteet. Toiminta sinällänsä on kohtuullisen selväpiirteinen.

Luentopäivä 2: Protokollat muodostavat kommunikointijärjestelmiä - niiden tehtävänä on kuljettaa datavirtoja kahden kommunikoivan olion välillä. Protokollien perustoimintoja on segmentointi ja kokoaminen, paketointi, yhteyden hallinta, toimitus, vuon valvonta, virheiden havannointi, osoitteet, kanavointi, kuljetuspalvelut. Eri kerrokset voivat kuljettaa erikokoisia datalohkoja, joten kerrokset joutuvat pilkkomaan ja kokoomaan dataa käyttämäänsä kokoihin. Paketeissa kulkee datan lisäksi ohjaustietoja kuka lähettää, kenelle ja mihin osoitteeseen - aivan kuten “vanhanaikaisessa” kirjeessä. Tyypillisesti yhteyden hallintaosa pitää sisällään yhteyden muodostamisen, tiedonsiirron ja yhteyden purkamisen. Lähetettävä data ja ohjausinformaatio numeroidaan, jotta palaset voidaan koota vastaanottajalla oikeaan järjestykseen. Vuon valvontaan on olemassa erilaisia menetelmiä joilla dataa voidaan bufferoida lähettävässä tai vastaanottavassa päässä tai ns liukuvan ikkunan menetelmällä. Datapaketeissa saattaa tapahtua virheitä. Tätä varten järjestelmässä on virheen tarkkailua; virheitä havannoidaan, paketit vahvistetaan saapuneeksi tai virheelliseksi ja mikäli vastaanottoa ei kuitata saapuneeksi tietyn ajan kuluessa, lähetetään paketti uudelleen. Jotta data lähtee ja saapuu oikeaan paikkaan on osoitteisto oltava oikein määritelty. Osoitteita on eri tasoille kuten kirjeessä maa, kaupunki, katu, talo ja kerros sekä asunto. Osoite voi olla yhdelle tai useammalle oliolle. Protokollat tarjoavat myös kuljetuspalveluja joihin sisältyy peruspalveluiden lisäksi mm prioriteetin, palvelutason/laadun ja turvallisuuden palveluita.

Standardit määrittelevät eri järjestelmien ominaisuuksia siten että yhteensopivuus näiden välillä on mutkatonta. Standardointi varmistaa tuotteille markkinoita, ja näin tukevat sekä massatuotantoa että kustannustenhallintaa, mikä johtaa käyttäjälle alhaisempaan hintaan. Standardointi mahdollistaa myös käyttäjille usean eri valmistajan tuotteiden käytön yhteensopivana. Toisaalta standardoinnin hitaus saattaa vaikuttaa teknologioiden käyttöönoton hitauteen. Standardointiorganisaatioita on useita ja useille eri aihealueille.

Datan siirtoon käytetään johtimellisia tai johtimettomia siirtoteitä. Siirtotien ja signaalin ominaisuudet vaikuttavat tiedonsiirron laatuun ja ominaisuuksiin. Esim kaistanleveys vaikuttaa nopeuteen, nopeus taas siirtotien vahvistimien etäisyyksiin. Parikaapeli on yleisimmin käytetty johtimellinen siirtotie. Muita johtimellisia siirtoteitä on koaksiaalikaapeli ja valokuitu. Johtimittomissa siirtoteissä signaali etenee väliaineessa antennien välityksellä. Antenneja on lähettäviä ja vastaanottavia. Johtimittomia siirtoteitä ovat mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie ja infrapuna. Siirtotiehen voi vaikuttaa monia erilaisia häiriötekijöitä.

Luentopäivä 3:

Oppimispäiväkirja: Luennolla käsiteltiin signaalin koodausta. Digitaalisen datan signalointi voi olla digitaalinen tai analoginen siirtotiestä riippuen, myös analogisen datan voi signalloida digitaalisesti, mutta data muutetaan modulaation avulla digitaalisen muotoon. Erilaisia koodausjärjestelmiä on useita. Datan modulaatiotekniikoita ovat amplitudi, taajuus ja vaihemodulaatio. Signaalien tulkinnassa pitää tietää bittien ajoitus sekä signaalitaso. Tulkintaan vaikuttavat kohinan vaikutus, datanopeus, taajuuskaista ja koodausjärjestelmä.

Tiedonsiirron onnistuminen riippuu lähetetyn signaalin laadusta ja siirtotien tyypistä. Kaikilla siirtoteillä on rajoitettu alue taajuuksia käytössään. Tämä rajoittaa lähetetyn datan määrää siirtotiessä. Ensimmäiset siirtokomponentit ovat tehokkaampia - data kannattaa keskittää niihin.

Vaimennus, kohina ja viive aiheuttavat virheitä tiedonsiirrossa. Vaimennusta hallitaan käyttämällä vahvistimia - signaalin on oltava riittävän voimakas kaikkialla ylittääkseen kohinan ja ylipäätänsä jotta se on kuuluvissa. Siirtotien pituus ja laatu vaikuttaa vaimenemisen voimakkuuteen. Viiveiden aiheuttamat ongelmat muodostuvat kun eri komponentit saapuvat eri aikaisesti ja bitit päällekkäin. Kohina johtuu esim lämmöstä kun elektronien liike kiihtyy tai useiden signaalien jakaessa samaa siirtotietä niiden vaimentaessa ja vahvistaessa toisiaan. Virheiden löytämiseksi tehdään havannointia esimerkiksi pariteettibittiä käyttämällä. Lähetin liittää dataan tarkistusbitit jotka vastaanotin laskee ja tarkistaa bitit. Synkronisessa datassa parillinen 1:sten määrä ja asynkronisessa pariton 1:sten määrä lasketaan ja verrataan alkuperäiseen määrään. Virheenkorjaukselle on monta erilaista tapaa (vrt luento 2).

Tiedot alkavat mennä jo niin yksityiskohtaiseksi, että oppimisen kannalta olisi hyvä katsoa esim kuvien avulla esimerkkejä missä kohtaa siirtotie on käytännössä - mitkä siirtotiet käyttävät mitä modulaatioita tai koodauksia - onko tälle jotain sääntöä? Tai onko eri siirtoteillä aina tietyt tekniikat mitä ne käyttävät (netistä hakiessani tietoja sain käsityksen että voivat käyttää eri tekniikoitakin - mihin tekniikan valinta perustuu?)? Miksi käymme asioita niin yksityiskohtaisesti - esim eri kaapelien lajit ?

Luentopäivä 4: Kahden järjestelmän välisessä kommunikoinnissa siirtotiessä jää yleensä ylimääräistä kapasiteettia – kanavointia käytetään tämän kapasiteetin hyödyntämiseen toisille järjestelmille. Toisesta päästä lähtevä data yhdistetään syötteeksi lähtöpäässä ja puretaan vastaanottopäässä. Näin voidaan parantaa siirtonopeutta, käyttöastetta ja kustannustehokkuutta. Kanavointeja on useita eri lajeja: FDMA – taajuusjako-, TDMA – aikajako-, CDMA – koodijako ja WDMA – aallonpituusjakokanavointi. FDMA – taajuusalue jaetaan osiin, joista käyttäjä saa yhden kommunikoinnin ajaksi. Data voi olla analogista tai digitalista, signaali on aina analoginen. Negatiivinen ominaisuus on kanavan varaus vaikka dataa ei liikkuisikaan eli tehokkuus kärsii. Esimerkiksi television radio- ja kaapelilähetys toimii FDMA’lla. Myös ADSL käyttää FDMA’ta. ADSL on yksi nopeista tilaajaliikennetekniikoista. TDMA –taajuusalue jaetaan viipaleisiin, joissa lähetys on jaettu palasiin ja nämä lähetetään tietyin väliajoin. TDMA -kanavointia on synkronista tai asynkronista. Synkronista TDMA’a voidaan käyttää digitaalisille signaaleille tai digitaalista dataa kuvaaville analogisille signaaleille. Siirtotie on koko ajan käytössä, mikä hukkaa kapasiteettia, koska aikajaksot saattavat olla tyhjiä. Asynkronisessa TDMA’ssa ei käytetä vakioaikavälejä vaan aikaväli varataan tarpeen mukaan. Tällöin tarvitaan kuitenkin osoitetietoja kertomaan minkä linjan aikavälistä on kysymys. Synkronisointiin käytetään kehyksiä, ensimmäinen bitti on kehysbitti, joka kanavan kahdeksas bitti signalointibitti. SONET määrittelee digitaalisen siirron optisen kuidun yli . CDMA on langattoman kommunikoinnin koodaustapa. Siinä voidaan kuljettaa analogista tai digitaalista data analogisella signaloinnilla. Se jakaa datan yli taajuusalueen, mikä parantaa laatua, koska yhden taajuuden ongelmat vaikuttaa vain muutamiin bitteihin. Taajuuksien käyttö on joustavaa ja useat järjestelmät voivat toimia samalla alueella, mikä helpottaa verkkosuunnittelua. Laitteet kuluttavat vähemmän tehoa. CDMA toteutetaan taajuushyppelynä tai suorasekventointina. Koodausavaimena on yksillöllinen tieto, joka mahdollistaa turvallisen tiedon lähetyksen. Aallonpituuskanavointia käytetään yksimuotokuidussa – eri taajuiset valonlähteet muodostavat oman kanavansa. TELE ja DATAVERKOT tele- piirikytkentä – reaaliaikaisuus. Point-to-point yhteys. Kanava varattu koko yhteyden ajan. Vain etenemisviivettä. Signalointi puheen kanssa samalla kanavalla (kaistansisäisesti tai kaistan ulkopuolella) tai omalla kanavallaan. data – pakettiverkko – tehokkuus. Data pilkotaan paketteihin siirtoa varten. paketeissa ohjaustietoa ja dataa. Solmuissa paketit varastoidaan hetkeksi ja lähetetään eteenpäin. Etuja piirikytkentäiseen nähden ovat tehokkuus ja eri datanopeuksien dynaaminen käyttö. Negatiivinen puoli suurempi viive jos liikenne suuri (solmuviive, etenemisviive, siirtoviive). Voidaan priorisoida, esim hätäpuhelut. Kaksi eri kytkentätapaa.

Luentopäivä 5: Langaton tiedonsiirto Langaton tiedonsiirto tapahtuu verkoissa, jotka muodostuvat useista matala-tehoisista lähettimistä. Ne muodostavat soluja, joille kullekin on määrätty oma taajuutensa ja jonka toimintaa ylläpitää tukiasema, jossa on lähetin, vastaanotin ja control unit. Solujen rakenne suunnitellaan verkkosuunnittelun yhteydessä siten, että kohdealue saadaan mahdollisimman laadukkaasti (ei interferenssiä) ja kustannustehokkaasti (taajuusalue mahdollisimman monen käyttäjän ja usean solun käytössä) käyttöön. Solujen koko vaihtelee käyttöalueen ja kuormituksen mukaan: kaupungeissa ja tiheissä keskuksissa käytetään pienempiä solukokoja jolloin taajuusalue voidaan jakaa useammalle henkilölle pienemmällä teholla, kun taas maaseudulla ja harvemman käytön alueella solukoot voivat olla kilometrejä. Tällöin tehon pitää myös olla suurempi, samoin viive lisääntyy ja lähetysnopeus laskee. MTSO Mobile Telecommunications Switching Office. Yksittäiset tukiasemat (Base Station) ovat yhdistyneet (yleensä) kaapeliteitse MTSO’hon, joka välittää puheluja perinteisen lankaverkon ja mobiiliverkon välillä ja sisällä. MTSO jakaa puhelukanavat, vastaa yhteydestä ja monitoroi liikennettä laskutusta varten. Tukiaseman ja mobiilin välillä on kahdenlaisia kanavia:kontrollikanavia ja liikennekanavia. Kontrollikanavat vaihtavat tietoa, jota tarvitaan puheluiden luomiseen ja päättämiseen sekä puhelujen siirtoon tukiasemalta toiselle. Liikennekanavat kuljettavat ääntä tai dataa. Puhelu perustetaan seuraavien vaiheiden kautta: mobiili tarkkailee kanavia ja valitsee niistä vahvimman. MTSO’n ja tukiaseman avulla käyttäjä ja hänen sijaintinsa rekisteröidään . Mobiili aloittaa puhelun ja lähettää numeron johon haluaa soittaa. MTSO lähettää hakupyynnön tietyn alueen tukiasemille joiden alueella kohde on viimeksi oleskellut. Mobiili tunnistaa tietonsa ja vastaa MTSO’lle hyväksynnän tai hylkäyksen puhelusta. MTSO perustaa tukiasemien välille piirin, valitsee kommunikointikanavan ja tiedottaa siitä tukiasemia, jotka edelleen ovat yhteydessä alueellansa oleviin mobiileihin. Tämä yhteys pysyy puhelun ajan, kunnes mobiili vaihtaa sijaintiaan toisen tukiaseman alueelle ja liikennekanava vaihtuu uuden tukiaseman ja solun kanavaan. Puhelu päättyy kun toinen käyttäjistä lopettaa puhelun. MTSO saa tiedon ja vapauttaa liikennöintikanavat. Signaalin etenemiseen vaikuttaa mobiilissa verkossa signaalin voimakkuus ja vaimeneminen. Heijastuminen, taittuminen ja hajaantuminen vaikuttavat etenemiseen. Varsinkin kaupunkiympäristöissä on monia häiriöitä, jotka vaikuttavat. Mobiiliteknologioita on useita. Tällä hetkellä käytettyimpiä 3G teknologioita ovat eurooppalainen W-CDMA ja amerikkalainen cdma-2000. Se käyttää 5 MHz taajuuskaistaa, joka tukee tavoitenopeuksia 144 kbps ja 384 kbps yksittäisille käyttäjille. Uusi 4G käyttää orthogonaalista kanavajakoa. Siitä on speksattu 2 eri ehdokasta, joista LTE (Long Term Evolution) on eurooppalaisten, amerikkalaisten ja aasialaisten telecom organisaatioiden yhteistyön tulos ja tullee olemaan maailmanlaajuisesti käytetty standardi. Samalla kun nopeudet 4G verkoissa tavoittelevat 200Mbps koko verkko pohjautuu IP-pohjaiselle teknologialle ja palveluille. OFDMA multipleksointi vaikuttaa merkittävästi puhelun laatuun, koska vaimennus vaikuttaa vain osaan signaalista ja keskinäishäiriö on selätetty uudella tavalla OFDM avulla. Myös taajuuskorjaukselle ei ole tarvetta. QFDMA käyttää QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modulointitekniikkaa. Tämä mahdollistaa keskinäishäiriöstä eroon pääsemisen, koska purskeiden mukana käytetään etuliitettä, joka käytännössä vaimentaa monitie-etenemisen aiheuttaman häiriön. Positiivinen seikka on myös alakanavien käyttö, koska BS voi käyttää erilaista tehoa eri SNR (Signal-to-Noise-Ratio) omaaville päätelaitteille ja lisätehoa esim sisätiloissa. Päätelaitteiden virrankulutus voi pienentyä. LAN – lähiverkot on suunniteltu tukemaan esimerkiksi yhden yrityksen sisällä tapahtuvaa kommunikaatiota; tietyt laitteet kommunikoivat tilastollisesti enemmän tiettyjen samojen laitteiden kanssa, jotka sijaitsevat todennäköisesti lähellä ja tämän tukemiseksi on voitu rakentaa vähemmän kapasitettia ja hinnaltaan edullisia lähiverkkoratkaisuja. LAN-verkkoja käytetään yleisesti PC-lähiverkkona, missä pc’t ja yhteiset resurssit yhdistetään. Uudempi sovellusalue on taustaverkot, joissa hyvä luotettavuus ja suuri tehokkuus ovat kriteereinä. Näitä kohteita ovat esim keskustietokoneiden, supertietokoneiden järjestelmien yhdistäminen. Toimistoihin uuskäyttönä on tullut myös tehokkuutta korostavat LAN verkot nopeita verkkoja vaativiin toimintoihin. Eri rakennusten välinen LAN runkoverkko mahdollistaa korkeakapasiteettisen yhteyden rakennusten ja osastojen välillä etuina skaalattavuus, hinta ja luotettavuus. LAN verkkojen elementit: topologia, siirtotie, layout, medium access control. Nämä yhdessä määrittävät LANin kustannukset ja kapasiteetin sekä sen millaista dataa voidaan siirtää. Topologioina voi olla väylä, puu, rengas, tähti. Topologialla tarkoitetaan päätelaitteiden liittymistapaa verkkoon ja toisiinsa. Väylä on puun yksi muoto. Kaikki lähetykset voidaan vastaanottaa kaikissa asemissa – siksi on oltava osoite kenelle lähetys on menossa ja toisaalta säännöstely milloin kukin asema voi lähettää. Väylän siirtotienä voi olla parikaapeli, kantataajuus- tai laajakaistakoaksiaalikaapeli, valokuitu . Rengastopologia on suljettu rinki, jossa toistimet liitettynä toisiinsa. Data lähetetään yhdestä linkistä ja vastaanotetaan toisella. Data lähetetään frameissä jokaisen aseman kautta. MAC (medium access control) hallitsee datan lähetystä. Tähtitopologiassa jokainen asema yhdistyy keskussolmuun. Solmu voi toimia broadcast menetelmällä (hub)tai frame-switching laitteena. Topologian valintaan vaikuttaa luotettavuus, laajennettavuus, tehokkuus. Näihin puolestaan vaikuttavat siirtotie, layout ja access control. LAN protokolla arkitehtuuri määrittelee fyysisen ja linkkikerroksen, jossa MAC ja LLC (Logical Link Control). Fyysisessä kerroksessa määritelty signaalien koodaus ja purku, synkronointi, bittien siirto sekä siirtotie ja topologia. Linkkikerros purkaa datan kehyksiksi osoitteiden ja virheenkorjauksen kanssa, purkaa kehykset vastaanotettaessa, vastaa siirtotien käyttövuoroista, tekee vuon valvontaa ja virheenkorjausta (MAC), toimii yhtenäisenä rajapintana erilaisille verkoille ja yhteytenä ylemmälle kerrokselle (LLC). MAC protokolla hallinnoi käyttövuoroja, LLC:lle voi olla useita mahdollisia MAC protokollia. MAC protokollan tärkeimmät erot kysymyksillä missä ja kuinka. Se voi toimia keksitetysti tai hajautetusti, jolloin kaikki asemat toteuttavat hallintaprotokollaa. Keskitetyn hallinan etuja ovat prioriteetin ja kapasiteetin varaus, yksinkertaisuus asemissa, haittoja ”kaikki munat samassa korissa” – hallintapiste voi olla mahdollinen pullonkaula. MAC protokolla toteutetaan topologian mukaan. Se on kompromissi suorituskyvyn, kustannusten ja verkon monimutkaisuuden kesken. Protokolla voi olla synkroninen tai asynkroninen, missä kapasiteetin varaus on dynaaminen. Asynkronisen protokollan tyyppejä ovat round robin, varaus,kilpailu. Round robin on käyttökelpoinen usean aseman pitkäkestoisessa tiedonsiirrossa – tällöin se on tehokas. Streaming data tyyppisessä tiettyjen asemien liikenteessä voi käyttää varaus tekniikkaa. Siirtotie jaetaan osiin, joita asemat varaavat. Kilpailumenetelmä sopii purskeiselle liikenteelle – asemat lähettävät aikansa ilman kontrollia. Tällainen järjestelmä on edullinen rakentaa, muttei kovin kestävä kovan liikenteen yhteydessä. MAC protokollien lajit: kanavan jako, satunnaispääsy, vuorottelu. Kanavajako jakaantuu aika, taajuus tai koodijakoon. Satunnaisjako (dynaaminen) – ALOHA, CSMA/CD (Ethernet), vuorottelu – keskusasemalta tarkkailu, token ring, BT. LAN verkkojen laajennus siltauksella tai reitityksellä. Siltauksen etuja luotettavuus, suorituskyky, tietoturva, aluejako.

Mitä opin kurssin aikana

Opin miten puhe ja data kulkevat erilaisissa verkoissa ja miten verkkoa suunnitellaan siten että se toimisi luotettavasti, joustavasti ja turvallisesti.

Luulin jo hetken ymmärtäväni kohtuullisesti verkkojen toimintaa, mutta tätä kerratessani olen aivan päästä pyörällä. En enää saanut oikein selkoa mitä kuuluu MAC protokollaan ja mikä on jotain muuta. Englanninkieliset ja suomenkieliset sivut pomppivat hieman epäjärjestyksessä ja punainen lanka katosi taivaan tuuliin. Jospa ehtisin lukea kokonaisuuden yhteen putkeen, mutta sivuja on tuhansia. Viimeistään pohdinta siitä miten skypen videokeskustelu toimii aiheuttaa sekasortoa - onko kanavoinnit samoja puheessa ja äänessä - ei? ja ne käyttävät eri protokollaa vaikka lähtevät samanaikaisesti samasta kohteesta? Toivon, ette minun tarvitse koskaan tarkastella bittijonoa ja määritellä mitähän modulaatiota se edustaa.

Tietoliikennetekniikka on minusta äärimmäisen kiinnostava aihealue, sen epäkonkreettisuus on haasteellista - tarvitsen oppiakseni kuvia ja kokonaisuuksia - nyt tuntuu että minulla on lukematon joukko palasia. Ja lyhenteitä jotka sekoittuvat toisiinsa. Help? Anybody?

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

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

Kysymykset: Miten tieto kulkee näkymättömänä (jopa taivaalta lentokoneesta maahan tai maasta Marsiin)? Miten puhe voi kuulua puheena toisessa päässä jos se muokataan datastringeiksi lähetyksessä miten data voi sisältää äänensävyn jne? Miten pilvessä voi säilyä mitkään tiedot – missä ne oikeasti ovat?

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.

Aihealue: Skype-puhelut Protokolla : TCP(/IP) Skypen protokolla on suojattu internet protokolla . Aplikaatiot toimivat API-rajapinnan kautta – niistäkin viralliset ovat suljetun lähdekoodin aplikaatioita. Tämä tarkoittaa, että Skype hallinnoi lisenssien avulla protokollaa. Protokollaa on kauan yritetty avata reversed engineering kautta, mutta vasta heinäkuussa 2012 tällainen konseptimalli pystyttiin esittämään (http://www.oklabs.net/category/skype-reverse) . Protokollaa on myös muutoin analysoitu asiantuntijoiden toimesta (http://arxiv.org/abs/cs/0412017v1). Puheluissa – puheen siirrossa - käytettään TCP protokollaa. Yhteys muodostetaan kolmitiekättelyllä, tiedonsiirrossa käytetään useita mekanismeja datan varmistamiseksi, yhteys päätetään kummankin pään lopetus ja vahvistus viesteillä. TCP kuljettaa puheen käyttäjältä toiselle. Se on olennainen osa palvelun muodostumisessa. TCP ”päättää” milloin puhetta siirretään ja milloin ei. TCP hallinnoi järjestysnumeroilla siirrettävää dataa. Näin se tietää missä kohtaa mikäkin pala on lähetetty. Jos tämä ominaisuus puuttuisi, kuulisi vastaanottaja todennäköisesti siansaksaa. TCP tekee myös virheenkorjausta ja lähettää esimerkiksi puuttuneet tai vialliset datapaketit uudelleen vastaanottavalle TCP:lle. Protokollan www-osoite: http://tools.ietf.org/html/rfc793

WLAN käyttää tietoturvamäärityksessään omien suojaustensa lisäksi IPsec EAP protokollaa käyttäjien tunnistamiseen. Nämä toimivat tyypillisesti data link (Point-to-point) tasolla eivätkä käytä IP:tä. http://tools.ietf.org/html/rfc3748. EAP protokollan mukaisia suojausprotokollia on useita.

Digi-tv käyttää dvtb-iptv ip multicasting protokollaa. http://tools.ietf.org/html/rfc1112. Tämä on suositeltu standardi ip multicastingille. Multicasting täysi tuki vaatii lisäksi internet group management protokollan käyttöä.

WLAN -artikkeli Usean standardin päällekkäinen toiminta ja nopea käyttöönotto vaativat laitteilta ja verkoilta monipuolista tukea. Tämä lisänee kuluttajan kannalta näiden hintaa, ja toisaalta myös riskejä. Useiden eri standardien testaus saattaa olla puutteellista, ja erityisesti jos standardia ei ole verkkopuolella implementoitu useampiin kohteisiin tai myös laitteissa jos uusia komponentteja ja niiden käyttäytyminen yhdessä on vähemmin tutkittua. Myös laitteiden koko saattaa kasvaa. Eri verkkojen ja protokollien välinen keskustelu tulisi toimia moitteettomasti, mutta jos tämä kyetään tekemään vain laboratorio-olosuhteissa, ei tosielämän tilanteita voida kokeilla. Lisäksi voisi ajatella että tietoturvallisuusriski kasvaa, kun on mahdollista löytää rajapintojen välisiä porsaanreikiä. Eri taajuuksien vaatimat etäisyydet verkkoelementeille vaikeuttaa verkkosuunnittelua ja näin palvelujen laatua. Käytännössä toistaiseksi vain harvat sovellukset tai palvelut voivat oikeasti hyödyntää maksiminopeuksia, mikä luo kuluttajan oikeusturvalle kyseenalaisen tilan. Palvelujen tuottajien pitää jatkuvasti investoida uuteen pysyäkseen ajan tasalla, mikä saattaa vaikeuttaa ns vanhan teknologian ylläpitoa ja laadun parantamista siellä missä pääosa käyttäjistä laitteineen on.

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.

Skype. Siirtotienä riippuen onko kyseessä pöytätietokone, kannettava tai ehkä puhelin tai tabletti on joko johtimellinen tai johtimeton siirtotie. Tietokoneelta voi lähteä parikaapeli joka yhdistää sen ADSL:n (23 000–1 100 000 hertsin taajuusalueella) kautta 8-QAM/PSK moduloinnin avulla seuraaviin tiedonsiirtoteihin esim valokaapeliin, joka kuljettaa datan runkoverkon ja kaupunkiverkon kautta vastaanottajalle, joka voi olla WLAN yhteydessä omaan kotiverkkoonsa 802.11a BPSK/QPSK/16-QAM/64-QAM moduloinnin avulla. Ensimmäiset WLAN standardi 802.11 toimii 2,4–2,4835 GHz:n vapaalla ISM-taajuusalueella ja se määrittelee välitystekniikoiksi infrapunan ja radiotien. 802.11a toimii taajuusalueella 5,150–5,350 ja 5,475–5,725 GHz. Kahden älypuhelimen välinen siirtotie on ilmateitse tapahtuvaa ja voi tapahtua esimerkiksi 890 - 915 MHz taajuusalueella (GSM 900) ja 800 MHz uudella 4g alueella. Digitv taajuudet vaihtelevat kanavien mukaan: http://www.digita.fi/files/175/Kanavat_ja_taajuudet_taulukko.pdf.

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.

Kotitehtävät 4. luennon jälkeen: 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.

Skype: käyttäjällä tietokone kytkettynä WLAN ylitse verkkoon. Analoginen data (puhe) muunnetaan analogiseksi signaaliksi QAM modulaatiolla ilmatien ylitse tietokoneelta WLAN:lle. WLAN access point on Ethernet parikaapelin kautta yhteydessä internetiin. Analoginen signaali moduloidaan digitaaliseksi signaaliksi ja parikaapeli käyttää FDMA kanavointia. Yhtäaikainen käyttö ja sen tehokkuuden arviointi riippuu minkälaisessa tilassa on ja mitä WLAN purkin ”takana” on – onko se kytketty toiseen lähiverkkoon vai internettiin. Yhteys WLAN:iin on kanavoinnilla jaettu yhtäaikaiseen käyttöön, siitä eteenpäin fyysisen verkon alueella pitkälti verkkotekniikasta.

Kotitehtävä 5

Skypessä liikkuu sekä puhe että mahdollisesti kuva, joten sen käyttämä data on sekä analogista että digitaalista. Toisaalta skype on IP pohjainen, joten onkohan kaikki data kuitenkin digitaalista? Tuntuu, että luento 5 materiaalien lukemisen jälkeen en ymmärrä enää koko jutusta mitään, ja viimeisen luennon viimeisen tunnin graafinen kuvaus, joka silloin selkeytti rakennetta ja toimintaa on täysin sekainen päässäni. kuvittelen että olen skype-yhteydessä työpaikan verkosta työtoverini koneelle samaisessa verkossa toisessa maassa. koneeni on yhdistetty langattomasti VPN verkkoon, joka on useiden maailmanlaajuisten LAN verkkojen seitin ”accesspoint” - tässä tapahtuu authentication ja verkko varmentaa, että minulla on oikeus käyttää tätä verkkoa ja palvelua (tietoturva). FTP –TCP-IP-ETHERNET –ja sitten MAC määrittää käyttöoikeuden. Kanava jaetaan puheen ja datan (kuvan) kesken (FDMA). Reitittimet vastaanottavat paketit ja lähettävät ne edelleen reititysprotokollan ja ruuhkanhallinnan tietojen perusteella.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h Kertausta: 2 h Tehtävien teko: 1,5 h

  • Luentoviikko 2

Lähiopetus: 6h Kertausta: 2 h Tehtävien teko 2 h

  • Luentoviikko 3

Lähiopetus 6h Kertaus ja tehtävien teko 3 h

  • Luentoviikko 4

Lähiopetus 6h Kertaus ja tehtävien teko 10 h


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