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.

  1. tietoturva/suojaus/datansiirto
  2. nopeus
  3. kehitys
  4. langattomuus
  5. WLAN
  6. protokollat
  7. yhteensopivuus
  8. standardit

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

  • Päivän aihe: tietoliikennetekniikan perusteet, avausluento.
  • Päivän tärkeimmät asiat: kurssin siällön ja vaatimusten avaaminen opiskelijoille. Korrelaatio läsnäolon ja arvosanan välillä voisi olla mielenkiintoinen nähtävä kurssin päätyttyä.
  • Mitä opin tällä kertaa: USA-EU-Kiina-Korea-Japani protikollakilpailu ja miten Kiinan miljardiväestö tulee jatkossa sanomaan sanansa. Tulevaisuuden verkkointegroiti esim kannettavat tietokoneet ja kodin elektroniikan ohjaus. Sähköpostin toimintaperiaatteen.
  • Jäi epäselväksi: paljonkin, mutta lähtökohta kurssille on perusteiden oppiminen (kati aikuisopiskelijana).

Luentopäivä 2: en päässyt paikalle töiden takia

  • Päivän aihe: kerrosmalli ja tiedonsiirron perusteet
  • Päivän tärkeimmät asiat:
  • Mitä opin tällä kertaa: termin yhteydellinen kommunikointi, että elimet kuten IETF/IAB/IESG/ISOC ovat olemassa, parikaapelissa johtimen kiertäminen vähentää matalan taajuuden häiriöitä ja eri mittaiset kierteet pienentää ylikuulumista,
  • Jäi epäselväksi: onko pelkkä IP osoite riittävä ts. miten kone personoidaan verkossa? Onko koneen osoite IP + jotain muuta vai pelkkä IP, miten kone haetaan kaikista maaiman koneista? Mitä standardeja noudattaa esim MP3 tai MP4, ITU-T ?

Luentopäivä 3: en päässyt paikalle työkiireiden takia

  • Päivän aihe: linkit
  • Päivän tärkeimmät asiat:
  • Mitä opin tällä kertaa: NRZ-L negatiivisen ja postiivisen virran merkitys, frame transfer model & stop and wait, transmission technology esimerkit, mitä on white noise
  • Jäi epäselväksi: 75%, todella vaikeaa asiaa alueeseen perehtymättömälle, varsinkin toinen luennon .pdf kalvosarja

Luentopäivä 4:

  • Päivän aihe: tietoverkot
  • Päivän tärkeimmät asiat: CDMA
  • Mitä opin tällä kertaa: kerrattiin mitä tähän mennessä olimem kurssillä käyneet läpi, tehtiin pienryhmässä kooste sisällysluetelomaieeen muotoon ja avattiin otsikkotason kohti aparilal lauseella. Äänen ja datan ajaminen samaan kaapeliin mutta eri taajuuksilla. CDMA
  • Jäi epäselväksi: miten eroaa FDMA ja TDMA käytännössä, nopeus havaittavissa? DSSS?

Luentopäivä 5: en päässyt paikalle toisen kurssin päällekkäisyyden johdosta

  • Päivän aihe: verkot ja sovellukset
  • Päivän tärkeimmät asiat:
  • Mitä opin tällä kertaa: controll channels and traffic channels, WWRF tietoisku
  • Jäi epäselväksi: OFDMA

Mitä opin kurssin aikana

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

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

Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista. Valitse selkeästi erillisiä laitteita tyyliin tietokone, puhelin, sykemittari, gps, televisio, … ja erilaisista palveluista tyyliin urho-tv, facebook, …. Ajatuksena on, että tässä vaiheessa luodaan kuva tietoliikennetarpeista ja sovelluksista ilman, että vielä pohditaan alla olevia teknologioita. Tämän kuvan olisi hyvä herättää ajatuksia ja kysymyksiä siitä kuinka kaikki toimiikaan. Kirjaa näkyville kolme mielestäsi tärkeintä kysymystä, jotka haluat selvittää. Kurssin edetessä tätä kuvaa laajennetaan sitä mukaan kun uusia osia malliin ilmenee ja lopulta arvioimme saatiiko kysymyksiin vastaukset kurssin aikana

Kotona tietoliikenteeseen kuuluu kännykän lisäksi pöytätietokone ja kannettava tietokone, sekä nettiyhteydessä oleva PS3 ja etäluettava sähkömittari. Kännykällä käytän sähköpostin lisäksi www yhteyttä seä gps paikanninta karttapalveluiden hyödyntämisessä. Pöytätietokone on “työjuhtana” työhuoneesa ja läppäri matkaa eri huoneissa pääosin nettiselaamisen tarpeiden mukaan. PS3 on puhtaasti peelaamista varten. Nettiyhteys on päivityksiä varten, ei nettipelaamiseen. Titokoneilla netissä luen päivän lehdet sekä päivitän satunanisesti facebookin ja linkedin:in palveluita.

Kysymykset

  • karttapalvelun toiminta ja etäisyyden laskenta pisteiden A ja B välillä
  • miten sähköposti on suojattu ettei sitä voida kaapata matkalla
  • mitä protokollalla tarkoitetaan esim tiedonsiirrossa, miten ne eroavat eri osissa maailmaa

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.

Sähköpostiliikenteen suojaus www.wikipedia.fi sivuston mukaan “Sähköposti tarkoittaa digitaalisten, yleensä kirjallisessa muodossa olevien viestien välittämistä tietokoneilla tietyillä protokollilla. Viestit välitetään useimmiten joko saman koneen käyttäjien tai tietoverkkoon vähintään postin lähettämisen ja noutamisen ajaksi kytkeytyvien tietokoneiden käyttäjien välillä. Sähköposti lisää viestintävälineenä jatkuvasti suosiotaan. Yhä useammat tietokoneen käyttäjät siirtyvät lähettämään viestinsä tietoverkkojen kautta. Sähköposti on nopea ja helppo tapa tavoittaa vastaanottaja. Protokolla http://www.ietf.org/

Sähköpostia välitetään Internetissä yleensä SMTP-protokollan avulla. Sähköpostin lukemiseen yleisimmin käytetyt protokollat ovat POP3 ja IMAP, joita melkein kaikki sähköpostiohjelmat tukevat, sekä HTTP, kun sähköpostia luetaan www-selaimella”

IMAP

IMAP (lyhenne sanoista Internet Message Access Protocol) on sähköpostien lukemiseen tarkoitettu protokolla. IMAP säilyttää viestit palvelimella ja tukee palvelimella olevia hakemistoja, eli viestit voidaan järjestellä eri hakemistoihin. IMAP:n avulla palvelimella oleviin sähköpostiviesteihin voidaan päästä käsiksi useilta eri koneilta, kunhan vain käytetty sähköpostiohjelma tukee sitä.

IMAP-protokollan loi Mark Crispin vuonna 1986 vaihtoehdoksi POP-protokollalle.[1] IMAP:sta on myös mobiililaitteille tarkoitettu versio, Push-IMAP.

IMAP:in huonoja puolia ovat esimerkiksi se, että se aiheuttaa palvelimelle enemmän kuormitusta kuin POP, ja vaatii palvelimelta enemmän levytilaa.

POP3

POP3-protokolla (lyhenne sanoista Post Office Protocol version 3) on vanhin, yksinkertainen ja ehkä tunnetuin sähköpostin hakemiseen tarkoitettu protokolla. Se kopioi ensin kaikki viestit palvelimelta sille koneelle, josta yhteys on otettu. Samalla viestit hävitetään palvelimelta (ellei toisin määrätä). POP-protokollan etuna on, että siinä ei rasiteta palvelimen resursseja, eikä yhteyttä tarvitse pitää päällä viestien käsittelyssä.

Verkkopankki asiointi Sähköisessä asioinnissa on tarpeen suojata tiedonsiirto ja tunnistaa palvelun tarjoaja. SSL -protokolla (Secure Sockets Layer) mahdollistaa suojatun yhteyden asiakkaan koneen ja asiointipalvelimen välillä. Yhteyden suojaamisen lisäksi SSL mahdollistaa asioinnin osapuolien tunnistuksen. Palvelinvarmenteen avulla käyttäjä voi tunnistaa palvelun tarjoajan ja varmistua palvelun oikeellisuudesta. http://elearn.ncp.fi/materiaali/uimonenj/VirtAMK/easiointi3.html Wikipedian mukaan SSL oli alun perin Netscape-selaimeen kehitetty salausprotokolla HTTP-yhteyksien eli WWW-sivujen suojaamiseen. Protokollaa ei kuitenkaan rajoitettu vain HTTP-protokollaan, vaan sillä voidaan suojata mitä tahansa TCP-yhteyksiä. Nykyisin sitä käytetään myös esimerkiksi SMTP-, POP-, IMAP-, LDAP ja IRC-yhteyksien salaamiseen. Netscape luovutti kehityksen IETF-standardointiorganisaatiolle, joka sitten kehitti SSL-protokollasta oman versionsa ja antoi sille nimeksi TLS (Transport Layer Security). TLS 1.0 on SSL 3.0:n (julkaistu 1996) seuraaja. http://www.ietf.org/

WLAN IEEE http://www.ieee.org/index.html 802.1X Port Based Authentication, eli porttikohtainen todentaminen on IEEE:n 802.1X-standardi, jota käytetään IEEE 802 lähiverkoissa eli Ethernet-verkoissa ja WLAN-verkoissa. 802.1X:n tarkoituksena on estää luvattoman asiakaslaitteen kommunikointi lähiverkon liityntäpisteen kautta. IEEE 802.3 tai IEEE 802.5 verkoissa liityntäpiste on esimerkiksi kytkimen portti ja IEEE 802.11 verkoissa tukiaseman (Access Point) looginen portti. www.wikipedia.com

Tutustukaa WLAN artikkeliin (wikissä pääsivulla kohdassa muuta materiaalia) ja pohtikaa mikä on kurssin kannalta tärkeää, millaisia kysymyksiä, epäselvyyksiä artikkeli herättää ? Haluja ja kiinnostust on kasvattaa siirtonepuksia jatkuvasti mutta mikä on kotikäyttäjien vastaanottokyky, onko koska olemassa? Toki houkuttaa saada HDMI laatuista kuvaa liikkuvaan laitteeseen tai edes kotiin, kunhan saadaan sujuvasti liikkumaan ja kaistat varattua ennen kun joku muu vie kaiken johonkin uuteen sovellutukseen(?).

Kotitehtävä 3

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.

www.wikipedia.com mukaan ISM-taajuusalue (Industrial, Scientific and Medical) on maailmanlaajuinen radiotaajuuskaista, jonka käyttö ei vaadi erillistä lupaa ja on alun perin tarkoitettu teolliseen, tieteelliseen ja lääketieteelliseen käyttöön.

ISM-kaistoja on kolme. UHF-alueella 902 - 928 MHz ja 2,4000 - 2,4835 GHz sekä SHF-alueella 5,728 - 5,850 GHz. Muutama maa ei salli kaikkia ISM-taajuuksia.

Terminä ISM tarkoittaa tieteen, teollisuuden ja lääketieteen käyttämiä laitteita, joilla ei välttämättä viestitetä mitään, vaan laitteita käytetään niiden aiheuttaman voimakkaan paikallisen, usein laitteen sisään suljetun suurtaajuuskentän vaikutuksen kuten kuumennusvaikutuksen vuoksi. Esimerkkejä ovat suurtaajuuskuumentimet, UKW- eli Diatermia-hoitolaitteet jne. Näissä sovelluksissa RF-lähettimen teho voi olla wateista kilowattehin tai ylikinlähde?. Käytännössä yleisin ISM-kaistalla tähän tapaan toimiva laite on kotikäytössäkin tavallinen mikroaaltouuni, joka toimii 2,4 GHz:n taajuudella.

Lisenssivapauden vuoksi ISM-alueita käytetään paljon myös langattomaan tietoliikennekäyttöön. Tällöin näiden laitteiden on selvittävä muiden samalla taajuudella toimivien laitteiden - myös suuritehoisten teollisuuslaitteiden - aiheuttamista häiriöistä. Yleisiä ISM-kaistalla toimivia lyhyen kantaman tietoliikennelaitteita ovat mm Bluetooth- ja WLAN-laitteet. Tässä käytössä teho ja antennin suuntaavuus on rajoitettu niin, että kantama on sadan metrin luokkaalähde?. Nimestään huolimatta ISM-kaista on siis myös kodin elektroniikan ja tietoliikenteen käytössä.

Teollisuudessa ISM-kaistaa tietoliikenteeseen käyttävät mm. ZigBee-anturiverkot. Tiedekäyttöä alueella ei juurikaan ole, koska heillä on omat häiriöttömät taajuutensalähde?.

SRD-laitteet ovat milliwatti-teholuokan langattomia tietoliikenelaitteita, joille on allokoitu myös joitakin ISM-taajuuskaistoja ns. yhteiskäyttöön. ISM ja SRD eivät ole synonyymejä. ISM- ja SRD-kaistat ja niiden käyttötarkoitukset ja rajoitukset on luettavissa viestintäviraston sivuiltalähde?.

[muokkaa] ISM-taajuuskaistat

ITU-R:n määrittelemät ISM-kaistat ovat paikallisia poikkeuksia lukuun ottamatta seuraavat:

  • 6,765–6,795 MHz (keskitaajuus 6,780 MHz)
  • 13,553–13,567 MHz (keskitaajuus 13,560 MHz)
  • 26,957–27,283 MHz (keskitaajuus 27,120 MHz)
  • 40,66–40,70 MHz (keskitaajuus 40,68 MHz)
  • 433,05–434,79 MHz (keskitaajuus 433,92 MHz) Alue 1
  • 902–928 MHz (keskitaajuus 915 MHz) Alue 2
  • 2,400–2,500 GHz (keskitaajuus 2,450 GHz)
  • 5,725–5,875 GHz (keskitaajuus 5,800 GHz)
  • 24–24,25 GHz (keskitaajuus 24,125 GHz)
  • 61–61,5 GHz (keskitaajuus 61,25 GHz)
  • 122–123 GHz (keskitaajuus 122,5 GHz)
  • 244–246 GHz (keskitaajuus 245 GHz)

Digitaalianalogiamuunnoshttp://signal.hut.fi/digis/printtaa/luento1/luento1.html Siirron (tai talletuksen) jälkeen koodattu tieto muunnetaan yleensä taas analogiseksi. Tähän tarkoitukseen käytetään digitaalianalogiamuunninta (eli D/A-muunninta). D/A-muunnoksen vaiheet ovat seuraavat:

  • Koodattu tieto dekoodataan digitaalisiksi arvoiksi (luvuiksi)
  • Muodostetaan lukuja vastaavat analogiset signaaliarvot (esim. jännitteet)
  • Sijoitetaan analogiset signaaliarvot peräkkäin s.e. niiden aikaväli on yhtä pitkä kuin aikaisemmin A/D-muunnoksessa käytetty näytteenottoväli
  • Venytetään signaaliarvoa pitopiirillä täyttämään väli seuraavaan arvoon asti
  • Poistetaan saadun signaalin kulmikkuus suodattamalla

Mm. Koivisto kuvaa tiedon salausta seuraavasti http://publications.theseus.fi/bitstream/handle/10024/44642/Koivisto_Markus.pdf?sequence=1

”Symmetrisessä salauksessa viestin salauksen purkamiseen tarvittava avain on suoraan johdettavissa salausavaimesta.” Symmetrisessä salauksessa viesti salataan ja salaus puretaan samalla avaimella.

”Epäsymmetrisessä salauksessa käytetään avainparia, joista toinen avain on julki-nen (public key) ja toinen vastaavasti yksityinen (private key).” Avaimet ovat yhteensopivia siten, että julkisella avaimella salattu viesti voidaan purkaa yksityisellä avaimella ja päinvastoin. Epäsymmetristä salausta kutsutaan myös julkisen avaimen salaamiseksi.

Kotitehtävä 4

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.

Multipleksing pohdintaa ja käyttökohteita:

www.wikipedia.com mukaan: An example of FDMA systems were the first-generation (1G) cell-phone systems, where each phone call was assigned to a specific uplink frequency channel, and another downlink frequency channel. Each message signal (each phone call) is modulated on a specific carrier frequency. As an example, 2G cellular systems are based on a combination of TDMA and FDMA. Each frequency channel is divided into eight timeslots, of which seven are used for seven phone calls, and one for signalling data.

Hybrid channel access scheme application examples

Note that hybrids of these techniques can be - and frequently are - used. Some examples: The GSM cellular system combines the use of frequency division duplex (FDD) to prevent interference between outward and return signals, with FDMA and TDMA to allow multiple handsets to work in a single cell.

GSM with the GPRS packet switched service combines FDD and FDMA with slotted Aloha for reservation inquiries, and a Dynamic TDMA scheme for transferring the actual data.

Bluetooth packet mode communication combines frequency hopping (for shared channel access among several private area networks in the same room) with CSMA/CA (for shared channel access inside a medium).

IEEE 802.11b wireless local area networks (WLANs) are based on FDMA and DS-CDMA for avoiding interference among adjacent WLAN cells or access points. This is combined with CSMA/CA for multiple access within the cell.

HIPERLAN/2 wireless networks combine FDMA with dynamic TDMA, meaning that resource reservation is achieved by packet scheduling.

Kotitehtävä 5

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.

kurssillä käytiin hyvin läpi eri vinkkeleistä miten sähköpostin lähettämienn oikeastaan onnistuua aina kotipäätteeltä treitittimien ja multipleksoinnin kautta naapuritalon koneelle. Näitä asioita ei juurikaan tu muutoin kun tämänkaltaisen kurssin kautta mietittyä ja nyt on hiamn enemmän ietoa miten viesti saadaan kulkemaan ja miten seim- protokolla ja standardit tähän liittyvät. Termit WLAN ja Multipleksi tulivat vastaan ja kurssin kautta saivat lisäselvennystä, kuten myös eri tiedonsiirtomenetelmät ja miten “säde” voi sirota ja hajaantua ja aiheuttaa vastaanottmessa hankaluuksia.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h Kotitehtävät ja luentomateriaalin läpikäynti: 3h

  • Luentoviikko 2

Lähiopetus: 0 h, en päässyt paikalle työkiireiden johdosta Kotitehtävät ja luentomateriaalin läpikäynti: 4h, paljon taas uutta ja www auttoi taustojen selvittelyssä

  • Luentoviikko 3

Lähiopetus: 0h, en päässyt paikalle työkiireiden johdosta Kotitehtävät ja luentomateriaalin läpikäynti: 4h

  • Luentoviikko 4

Lähiopetus: 6h Kotitehtävät ja luentomateriaalin läpikäynti:3h

  • Luentoviikko 5

Lähiopetus: 0h, en päässyt paikalle toisen kurssin päällekkäisyyden johdosta Kotitehtävät ja luentomateriaalin läpikäynti:3h


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