Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenne on datan siirtämistä paikasta A paikkaan B. Siirto voi tapahtua piuhoja pitkin tai langattomasti. Muun muassa puhelut, sähköposti, internet, GPS, tekstiviestit ja radio tarvitsevat tietoliikennettä. Tiedon siirtämiseen tarvitaan lähettäjä (esim. reititin) ja vastaanottaja (esim. läppäri), mitä sinä välillä tapahtuu onkin mysteeri.

Tietämykseni tietoliikenteestä rajoittuu hyvin pitkälti tietoliikennettä tarvitseviin laitteisiin. Kaiken maailman protokollista ja servereistä olen kuullut puhuttavan, mutta näiden (ja monien muiden) termien sisältö on hämärän peitossa. Eiköhän siihen tule muutos tämän kurssin aikana

Tietoliikenteestä mieleen tulevia termejä on internet, tietokone ja muut laitteet, verkko, serveri, facebook

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

* Päivän aihe:

  • Käytännön asiat kurssilla, yleiskuvan luominen tietoliikenteestä
  • Päivän tärkeimmät asiat:
    • Käytiin läpi käytännön asiat kurssin suorittamisesta ja wikin käyttö. Luotiin lyhyehkö katsaus tietoliikenteen historiaan, josta kävi ilmi miten räjähdysmäisesti ala on kasvanut viime vuosikymmeninä. Puhuttiin hieman verkkojen jaottelusta (käyttöalueen, sovellusalueen, verkkotyypin mukaan), kommunikoinnin muodoista (kiinteä, nomadi, siirtyvä) ja kerrosmallista.
  • Mitä opin tällä kertaa:
    • Vaatimukset kurssin läpäisemiseksi. Periaatteen siitä, miten tieto liikkuu eri laitteiden välityksellä, esim. läppäristä reitittimeen ja sitä kautta “internettiin”.
  • Jäi epäselväksi:
    • Protokollista vähän puhuttiin, mutta miten ne oikeastaan toimivat? Miten eri protokollat eroavat toisistaan?

Luentopäivä 2:

  • Päivän aihe:
    • Kommunikiontimalli, kerrosmalli, protokollat
  • Päivän tärkeimmät asiat:
  • Kommunikointimalli on teoreettinen malli, joka kuvaa tiedonsiirtoa laitteiden välillä. Siihen sisältyy tarvittavat laitteet (tietokone, reitin, antenni), toiminnot näissä laitteissa ja niiden välillä, siirrettävän tiedon muoto ja siirrettävän tiedon eteneminen. Esimerkiksi, miten tieto saadaan välitettyä samana vaikkapa facebookin palvelimelta oman älypuhelimeni näytölle. IP-osoitteen avulla tieto osataan ohjata (reitittimien avulla) oikealle vastaanottajalle.
  • Tiedonsiirrosta: Yksinkertaisimillaan kahden toisiinsa kytketyn laitteen välistä kommunikointia (point-to-point). Usein välimatkat ovat kuitenkin pitkiä ja kommunikoivia laitteita on paljon, tällöin ratkaisuna on kommunikointiverkon käyttö. Kommunikointiverkkoja on esim. WAN, LAN JA PAN. Tällainen verkko koostuu yhteen kytketyistä verkon solmuista. Datan siirtäminen paikasta toiseen voidaan toteuttaa esimerkiksi piirikytkennällä tai pakettikytkennällä. Piirikytkennässä varataan kommunikointipolku asemien välillä verkon solmujen kautta, kun taas pakettikytkennässä ei erillistä polkua tarvitse varata, koska data lähetetään pieninä paketteina. Pakettitekniikka käytetään yleisesti tietokoneiden välisessä tiedonsiirrossa.
  • Kerrosmalli: Lähteen ja kohteen tehtävät jaetaan osakokonaisuuksiksi, jokaisella kerroksella on siis oma tehtävänsä. Stallingssin kolmikerrosmalli jakaa tehtävät sovellus-, kuljetus- ja verkkokerrokseen. Kommunikointi toisten laitteiden kanssa tapahtuu aina kerrosmallin alimman kerroksen kautta, ja kerrokset kommunikoivat keskenään omien protokolliensa välityksellä. Tunnilla käytiin kaksi kerrosmallia, OSI ja yleisemmin käytössä oleva TCP/IP. OSI jaetaan seitsemään kerrokseen ja TCP/IP viiteen kerrokseen. Nämä kerrokset ovat alhaalta ylös
    1. Fyysinen kerros
      • Fyysinen siirtotie liityntä
    2. Verkkokerros
      • Huolehtii päätelaitteen ja verkon välisestä siirrosta ja vastaanottavan laitten linkkitason osoitteesta.
    3. Internet-kerros
      • Mahdollistaa useiden yhteen liitettyjen verkkojen käytön datan siirrossa.
    4. Kuljetuskerros
      • Tarjoaa luotettavan tiedonsiirron laitteiden välillä.
    5. Sovelluskerros
      • Sisältää kunkin sovelluksen tarvitseman logiikan.
  • Protokolla on kerrosten välinen keskutelumalli. Sen tehtävä on datavirtojen välittäminen kahden kommunikoivan olion välillä. Protokolla koostuu syntaksista (sanasto, tiedon muotoilu), semantiikasta ja ajoituksesta(siirtonopeus, pakettien oikea järjestys). Protokollan toimintoja ovat mm.
  • Segmentointi (pilkkoo datan pienempiin osiin)
  • Paketointi (ohjausinformaation lisääminen)
  • Yhteyden hallinta
  • Vuon valvonta (säädellään pakettien lähetysnopeutta)
  • Kanavointi
  • Mitä opin tällä kertaa:
  • Miten tieto liikkuu laitteiden välillä, miksi tarvitaan protokollia, kerrosmallin periaatteen
  • Jäi epäselväksi:
  • Miten kanavointi toteutetaan?

Luentopäivä 3:

  • Päivän aihe:
    • Siirtotiet, standardisointi
  • Päivän tärkeimmät asiat:
  • Standardisointi. Sitä tarvitaan, jotta eri järjestelmät olisivat yhteensopivia toistena kanssa niin fyysisesti kuin toiminnallisestikin.
  • Johtimelliset siirtotiet: Johtimellisissa siirtoteissä signaalit kulkevat fyysistä reittiä pitkin. Johtimellisia siirtoteitä ovat mm. parikaapeli, koaksiaalikaapeli tai valokuitu. Siirtotien ominaisuudet vaikuttavat tiedonsiirron laatuun ja ominaisuuksiin. Esimerkiksi huonosti eristetty kaapli on alttiimpi häiriöille kuin paremmin eristetty. Pitkillä välimatkoilla signaalia täytyy parantaa (vahvistamalla/tahdistamalla). Suurta kapasiteettia vaativissa tiedonsiirroissa kuidut ovat parhaimmillaan.

Parikaapelilla ympäröivät sähkömagneettiset kentät voivat aiheuttaa häiriötä. Kaapelia suojaava folio tai metallipunos pienentää häiriöitä. Koaksiaalikaapelilla on luonnostaan parempi höiriönsieto kuin parikaapelilla. Suurimmat häiriötekijät ovat lämpö- ja keskeismodulaatiokohina ja luonnollisesti vaimennus joka kasvaa exponentiaalisesti etäisyyden suhteen. Tietyntyyppiset valokuidut (monimuotokuidut) kärsivät signaalipulssin levenemisestä eli dispersiosta, siksi näitä kuituja käytetään lähinnä lyhyillä matkoilla. Yksimuotokuidulla tätä dispersiota ei esiinny.

  • Johtimettomat siirtotiet: Johtimettomissa siirtoteissä signaali etenee ilmassa (tai muussa väliaineessa) antennien välityksellä. Kommunikointi voi olla suunnattua tai suuntaamatonta. Siirtotiet jaetaan kolmeen perustaajuusalueeseen:
    • 30 MHz - 1 GHz (radioaallot)
    • 1 - 40 GHz (mikroaallot)
    • 300 Ghz - 200 THz (infrapuna)

Radiotie on eniten käytetty siirtotie nykypäivän tietoliikenteessä. Radiotietä käyttää muun muassa matkapuhelinjärjestelmät, bluetooth, radio- ja TV-lähetykset, langattomat lähiverkot, …

Mikroaalloilla suurin häiriötekijä on signaalin vaimeneminen. Häiriötä aiheutuu myös päällekkäisistä taajuusalueista ja sääilmiöistä (esim. sade). Radioaalloilla vaimeneminen tapahtuu samalla tavalla, mutta vaimeneminen ei ole niin voimakasta (johtuen suuremmasta aallonpituudesta). Suurin häiriötekijä radioaalloilla on monitie-eteneminen. Koska signaali saapuu kohteeseensa useaa reittiä pitkin, voi sama signaali saapuu kohteeseensa eri aikaan. Erilaiset esteet aiheuttavat signaalin hajautumista.

  • Mitä opin tällä kertaa:
  • Mitä hyötyä on standardisoinnista, mitä eri reittejä pitkin tieto voi kulkea laitteiden välillä ja mitkä tekijät aiheuttavat häiriöitä signaaliin.
  • Jäi epäselväksi:

Luentopäivä 4:

  • Päivän aihe:
    • Analoginen ja digitaalinen signaali ja niiden enkoodaus, kanavointi
  • Päivän tärkeimmät asiat:
  • Analogisen tai digitaalisen datan muuntaminen analogiseksi tai digitaaliseksi signaaliksi.
  • Digitaalinen data digitaaliseksi signaaliksi:
    • Enkoodausmenetelmiä: mm. NRZ-L, NRZI, Manchester, differential manchester
    • Menetelmät perutuvat siihen, että bitit (0 ja 1) saavat eri jännitearvon tai jännitteen arvo muuttuu tietyn algoritmin mukaan joka bitin kohdalla tai kun 0 vaihtuu 1:ksi tai 1 0:ksi.
  • Digitaalinen data analogiseksi signaaliksi:
    • Enkoodausmenetelmät perustuvat siihen, että muutetaan jotakin analogisen signaalin ominaisuutta bittien perusteella tietyn kaavan mukaan. Menetelmiä on muun muassa:
      • ASK, Amplitude shift keying: Toisen bitin amplitudi on 0 ja toisen jokin jokin muu.
      • FSK, Frequency shift keying: Bitit saavat eri taajuuden analogisessa signaalissa.
      • PSK, Phase shift keying: Analogisen signaalin vaihe muuttuu bittien mukana.
      • QAM on ASK:n ja PSK:n yhdistelmä: Käytetään ADSL:ssä.
  • Analoginen data digitaaliseksi signaaliksi:
    • Toteutetaan digitalisoinnilla, PCM:llä tai Delta -modulaatiolla.
  • Analoginen data analogiseksi signaaliksi:
  • Kanavointi tarkoittaa siirtokapasiteetin jakamista useamman siirrettävän signaalin kesken. Kanavointi perustuu multipleksereiden käyttöön. Kanavoinnilla saavutetaan parempi kustannustehokkuus, kun useampia signaaleja voidaan lähettää kerralla (= suurempi datanopeus). Kanavointi jaetaan seuraaviin luokkiin:
    • Taajuusjakokanavointi: Kukin signaali lähetetään omalla taajuusalueellaan. Eri kanavien väliin jätetään riittävän suuri varmuusväli estämään kanavien väliset häiriöt. Esimerkiksi radio toimii tällä tavalla.
    • Aikajakokanavointi: Perustuu signaalien viipalointiin (bittitasolla, tavutasolla, ..). Aikajakokanavointi jaetaan synkroniseen ja tilastolliseen kanavointiin. Synkronisessa kanavoinnissa aikaviipaleet varataan kiinteästi koko yhteyden ajan. Tämä menetelmä hukkaa kapasiteettia, jos dataa ei joskus olekaan tarjolla. Tilastollisessa kanavoinnissa aikavälit varataan dynaamisesti tarpeen mukaan.
    • Koodijakokanavointi: Koodijakokanavoinnissa jokainen käyttäjä voi käyttää koko saatavilla olevaa taajuuskaistaa. Käyttäjät erotetaan toisistaan yksilöllisellä kooodilla. Lähettäjä sisällyttää vastaanottajan koodin signaaliinsa, jolloin vain koodin tunteva asema voi vastaanottaa sen.
    • Aallonpituusjakokanavointi: Aallonpituusjakokanavointia käytetään yksimuotokuidussa. Jokaisella valonsäteellä on oma aallonpituutensa eli oma kanavansa.
  • Mitä opin tällä kertaa:
  • Signaaleiden enkoodaukseen käytettyjä menetelmiä sekä eri kanavointimenetelmiä.
  • Jäi epäselväksi:

Luentopäivä 5:

  • Päivän aihe:
  • Tele- ja dataliikenteen erot, piiri- ja pakettikytkennän erot, reititysmenetelmät
  • Päivän tärkeimmät asiat:
  • Tietoliikenne jaetaan teleliikenteeseen (esim. PSTN, GSM) ja dataliikenteeseen (lähiverkot, internet, GPRS). Miksi? Koska eri sovelluksilla on eri vaatimuksia. Teleliikenteessä vaaditaan reaaliaikaisen kommunikointiväylän → käytetään piirikytkentää (varatut resurssit). Dataliikenteelle tärkeämpää on, että kommunikointiväyliä käytetään mahdollisimman tehokkaasti → pakettikytkentä.
  • Piirikytkentäiset verkot: Piirikytkentäisillä verkoilla kommunikointi edellyttää määriteltyä yhteyspolkua kahden aseman välillä. Viestinvälityksessä on seuraavat vaiheet: Yhteyden muodostus, datan siirto, yhteyden lopetus. Kun yhteys on muodostettu, kanava on varattu yhteydelle niin kauan, kunnes yhteys lopetetaan, vaikka dataa ei kulkisikaan. Ainoa viive siirron aikana on linkkien välinen etenemisviive.
  • Pakettikytkentäiset verkot: Pakettikytkentäisissä verkoissa data pilkotaan pieniin paketteihin. Jokaisessa paketissa on siirrettävän datan lisäksi kontrolli-informaatiota. Reitin solmuissa paketit varastoidaan lyhyeksi aikaa ja lähetetään seuraavalle solmulle. Erona piirikytkentäisiin verkkoihin on se, että kanavan kapasiteetti ei ole varattu koko yhteyden ajan. Pakettikytkentäisissä verkoissa on käytössä kaksi eri kytkentätapaa: Tietosähke (datagram) ja virtuaalipiiri (virtual circuit).
  • Tietosähke: Paketit lähetetään itsenäisinä paketteina ilman viittausta muihin paketteihin. Tämä tarkoittaa sitä, että paketit voivat saapua kohteeseensa eri reittejä pitkin ja mielivaltaisessa järjestyksessä. Vastaanottajan tehtävä on järjestää paketit oikeaan järjestykseen. Se onnistuu esimerkiksi pakettien järjestysnumeroiden avulla. Tietosähke-kytkentätapa on varmempi kuin virtuaalipiiri, koska jos jokin solmu kaatuu, etsitään uusi reitti. Samalla logiikalla voidaan mukautua ruuhkatilanteisiin.
  • Virtuaalipiiri: Lähettäjä lähettää pakettinsa vastaanottajalle vakioreittiä pitkin. Yhteydenmuodostus on samankaltainen kuin piirikytkennässä. Virtuaalipiirissä on nopeampi datan siirto, mutta se on herkkä häiriöille määritellyn yhteyspolun takia. Jos yksikin yhteyden solmu kaatuu, yhteys menee poikki. Vrt. tietosähke, jossa vain etsitään uusi reitti.
  • Reititysmenetelmiä: Kiinteät taulut, ylivuoto, satunnainen, mukautuva reititys. Mukautuva reititys on yleisin reititysstrategia. Siinä voidaan käyttää eri algoritmeja reittien määrittämiseen.
  • Mitä opin tällä kertaa:
  • Mikä ero on tele- ja dataliikenteellä, miten piiri- ja pakettikytkennät eroavat toisistaan, pakettikytkennän kytkentätavat ja eri reititysmenetelmiä
  • Jäi epäselväksi:
  • Ruuhkan hallinta

Luentopäivä 6:

  • Päivän aihe:
    • Matkapuhelinberkot, lähiverkot
  • Päivän tärkeimmät asiat:
    • Matkapuhelinverkokko on soluista muodostuva tietoliikenneverkko. Jokaisessa solussa on runkoverkkoon kiinteästi kytketty tukiasema, joka muodostaa radioyhteyden solun alueella liikkuviin matkapuhelimiin. Vierekkäiset solut käyttävät eri taajuuksia, jotta vältetään ylikuuluminen. Tarpeeksi kaukana toisistaan olevat solut voivat kuitenkin käyttää samaa taajuuskaistaa. Tällaisen soluverkon etuja ovat esimerkiksi:
      • Suurempi kapasiteetti kuin yhdellä suurella lähettimellä, koska samaa taajuutta voidaan hyödyntää useissa linkeissä.
      • Verkkoa käyttävät mobiililaitteet käyttävät vähemmän virtaa, koska tukiasemat ovat lähempänä.
      • Suuri toimintasäde verrattuna yhteen isoon maanpäälliseen lähettimeen, koska uusia soluja voidaan lisätä rajattomasti eikä maapallon kaarevuus haittaa näköyhteyttä.
    • Tiheästi asutuilla alueilla, missä vaaditaan suurempaa kapasiteettia, voidaan solu jakaa pienempiin soluihin
      1. Makrosolut (säde 1 - 20 km)
      2. Mikrosolut (säde 0.1 - 1 km)
    • Mobiililaitteen ja tukiaseman välillä kulkee kaksi kanavaa
      • “Control channel”, joka avaa ja ylläpitää yhteyttä
      • “Traffic channel”, joka kuljettaa dataa ja ääntä
  • 3G: 3G on lyhenne kolmannen sukupolven matkapuhelinteknologiasta. Se tarjoaa nopeaa, langatonta tiedonsiirtoa, joka kuljettaa äänen lisäksi dataa ja videota.
    • Yleisin kanavointimenetelmä on CDMA
    • Tiedonsiirtonopeus vähintään 2 Mbps
  • 4G: Tarjoaa 3G:n ominaisuuksien lisäksi mobiililaitteille laajakaistaisen internetyhteyden.
    • Kanavointi OFDMA -menetelmällä
    • Tiedonsiirtonopeus 100-kertainen 3G:hen verrattuna.
  • Lähiverkot (LAN): LAN on nykyään yleisin käytetty verkkotyyppi. Lähiverkon topologia voi olla esimerkiksi joku seuraavista: väylä, puu, rengas, tähti. Verkon fyysinen topologia voi erota verkon loogisesta topologiasta. Topologian valintaan vaikuttavat muun muassa verkolta vaadittu kapasiteetti ja luotettavuus.
    • LAN:ien arkkitehtuuri määritellään kerrosmallin mukaisesti kattaen 2 alinta OSI:n kerrosta.
      • Fyysinen kerros
      • Linkkikerros
    • Ylemmät kerrokset ovat riippumattomia lähiverkosta.
  • Mitä opin tällä kertaa:
  • Matkapuhelinverkon eron 'tavalliseen' verkkoon, 3G:stä ja 4G:stä ja hieman lähiverkoista

Mitä opin kurssin aikana

Oikeastaan juuri sen, mikä ensimmäisen ennakkotehtävän perusteella oli minulle epäselvää. Eli sen, mitä tapahtuu kahden laitteen välillä. Mitä reittiä tieto voi mennä laitteelta A laitteelle B, missä muodossa se menee, miten tieto löytää oikeaan osoitteeseen, ym …

Kotitehtävät

Kotitehtävä 1

Kotitehtävässä 1 määriteltiin oma näkemys tietoliikenteestä (löytyy tämän sivun alusta).

Kotitehtävä 2

Tehtävänanto: Luo kuva oman kodin tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista.

Ennakkotehtävä viikolle 41

Tehtävänanto: Pohdin oman kotiverkkosi laitteiden välisiä yhteyksiä. Millaisia siirtoteitä laitteiden välillä käytetään? Syntyykö kotona useiden yhteyksien ketjuja?

Kotoa löytyy niin johtimellisia kuin langattomiakin siirtoteitä, kuten kotitehtävän 2 kuvasta huomaa. Johtimellisia siirtoteitä on seuraavien laitteiden välillä:

  • Reititin - pöytäkone (Ethernet)
  • Pöytäkone - TV (HDMI)
  • TV - XBox (HDMI)
  • TV - PS3 (HDMI)

Langattomia siirtoteitä onkin enemmän. Konsolien (XBox & PS3) ohjaimet toimivat langattomasto bluetoothilla. Myös pöytäkoneeseen kuuluvat hiiri ja näppis on korvattu perinteisten langallisten sijasta bluetoothilla toimiviksi.

Tabletti ja läppäri ottavat yhteyden reitittimeen ja sitä kautta verkkoon Wi-Fi:n avulla. Lisäksi älypuhelimet käyytävät 3G:tä, mutta voivat ottaa yhteyden myös Wi-Fin kautta.

Infrapunaa hyödyntäviä laitteita taitaa olla lähinnä TV:n kaukosäädin.

Yhteysketjuja ei tule kauheasti mieleen, mitä nyt internetti tulee seinästä reitittimeen, josta se välitetään langattomasti tahi kaapelilla pöytäkoneeseen/tablettiin/läppäriin/älypuhelimeen…

Kotitehtävä 3 & 4

Tehtävänanto: Toisen viikon kotitehtävässä on tarkoitus etsiä omassa kotiverkossa/laitteistossa käytettyjä

  • Siirtoteitä ja taajuuksia (ennakkotehtävä)
  • Siirtonopeuksia
  • Protokollia
  • Koodaus- ja kanavointimenetelmiä

Ethernet: Siirtonopeus: 100 Mbps (rajoitettu) Protokolla: TCP/IP Koodaus- / kanavointimenetelmä: 1000BASE-TX & 1000BASE-T

HDMI (2.0): Siirtonopeus: 18 Gbps

Bluetooth (2.0): Taajuus: 2.45 Ghz (keskimääräinen) Siirtonopeus: 3.0 Mbps Protokolla: Bluetooth Koodaus- / kanavointimenetelmä: FSK

Wi-Fi: Taajuus: 2.4 Ghz Siirtonopeus: 600 Mbps Protokolla: IEEE 802.11n Koodaus- / kanavointimenetelmä: BPSK/QPSK/FSK

3G: Taajuus: 900 Mhz Siirtonopeus: 2 Mbps Protokolla: TCP/IP Koodaus- / kanavointimenetelmä: W-CDMA, QAM

Infrapuna: Taajuus: 30-300 THz Siirtonopeus: 2400- 115 200 bps (IrDA-standardi) Protokolla: IrDA

Ennakkotehtävä viikolle 42

Tehtävänanto: Etsikää verkosta (Internet) erilaisia verkkoratkaisuja ja pohtikaa niiden taustalla olevia rakenteita (miten linkit yhdistyvät isommaksi kokonaisuudeksi etc.)

Tehtävänanto jäi itselleni hieman epäselväksi, mitä 'verkkoratkaisuja' tässä haetaan? Itse olen tutkinut tässä tehtävässä verkkotopologioita, joten niistä seuraavassa:

Verkon topologialla tarkoitetaan tietokoneverkon rakennetta, eli sitä, miten tietokoneet ja laitteet on verkotettu toisiinsa. Perustopologioita on ainakin seuraavat: väylä, tähti, rengas ja mesh-verkko. Yhdistämällä näitä perustopologioita saadaan lukematon määrä erilaisia ratkaisuja verkon rakenteeksi. Verkon fyysinen topologia (eli miten piuhat kulkee laitteiden välillä) voi erota verkon loogisesta topologiasta (tapa, jolla verkko kuljettaa signaalia verkon kaapeleissa). Alla on käyty lyhyesti läpi mainittujen perustopologioiden periaatteet.

  • Väylä: Tietokoneet on yhdistetty toisiinsa yhden runkokaapelin varrelle. Verkkoa voi käyttää vain yksi laite kerrallaan. Jos jokin muu laite yrittää käyttää verkkoa samaan aikaan, on sen odotettava verkon vapautumista. Mitä enemmän verkossa on koneita, sitä kauemmin kone joutuu odottamaan päästäkseen lähettämään tai vastaanottamaan dataa. Kun tieto tai sähköinen signaali lähetetään koko verkolle, se kulkee runkokaapelin päästä toiseen. Jos signaalin sallitaan jatkaa keskeytymättömästi, se kulkisi kaapelissa edestakaisin kaapelinpäistä heijastuen, jolloin muiden työasemien tiedon lähettäminen estyisi. Tämän estämiseksi signaali on pysäytettävä kun se on saavuttanut oikean osoitteensa. Runkokaapelin molemmissa päissä on ns. päätevastus, joka estää signaalin heijastumisen takaisin. Väylätopologian heikkous on se, että jos runkokaapeli on poikki yhdestäkään kohtaa, koko verkko lakkaa toimimasta.
  • Tähti: Tähtitopologia on yksi yleisimmin käytetty verkkorakenne nykypäivänä. Siinä signaali kulkee lähetettävästä tietokoneesta kytkimen kautta kaikkiin verkon tietokoneisiin. Hyvänä esimerkkinä vaikka tyypillinen kotiverkko, jossa kaikki laitteet on reitittimen/modeemin kautta yhteydessä muihin laitteisiin. Tähtirakenteen huomattava etu on ettei yhden kaapelin rikkoutuminen vaikuta muun verkon käyttöön. Lisäksi laitteiden lisääminen verkkoon tai poistaminen verkosta ei häiritse tietoliikennettä verkossa (toisin kuin väylätopologiaan perustuvassa verkossa).
  • Rengas: Rengastopologiassa verkosta on muodostettu fyysinen rengas, jonka jokaisessa solmussa on verkkolaite. Rengastopologia on periaatteessa väylätopologia, jossa runkokaapeli on silmukka eikä sillä siten ole alku- tai loppupäätä. Lisäksi toisin kuin väylätopologiassa, kukin tietokone toimii toistimen tapaan eli vahvistaa signaalia ja lähettää sen eteenpäin seuraavalle koneelle. Esimerkki rengastopologiasta on IBM:n Token ring -verkko, jossa verkko on fyysisesti tähtimäinen, mutta loogisesti rengas.
  • Mesh: Mesh-topologiassa kaikki asemat ovat suorassa yhteydessä toisiinsa. Sanomattakin selvää, että tämä topologia on usein käytännöllisempi langattomissa verkoissa. Esimerkiksi P2P toimii mesh-verkon periaatteella.

Kotitehtävä 5 & 6

Tehtävänanto: Pohtikaa omien laitteiden muodostamaa kokonaisuutta erityisesti kokonaisuuden eli verkon kannalta. Kuvatkaa kuinka tieto liikkuu laitteelta toiselle (kerrosmallin keinoin, protokollat huomioiden).

Käyn tässä läpi yhden esimerkin, kuinka tieto liikkuu laitteelta toiselle. Tietohan liikkuu minkä tahansa laitteiden välillä periaatteessa samalla tavalla, kerrosmallin ja protokollat huomioiden. Kerrosmallina käytän Stallingsin kolmikerrosmallia. Otetaan tilanne, jossa haluan läppärilläni ladata jonkun tiedoston pöytäkoneeltani. Tieto siitä, että haluan ladata tiedoston x, kulkee seuraavanlaista reittiä :

Tiedonsiirtosovellus lähettää komentonsa oman protokollansa (FTP) kautta alemmalle kerrokselle. Kuljetuskerros muuttaa tiedon oman protokollan (TCP) mukaiseen muotoon ja lisää pakettiin muun muassa pääteaseman IP-osoitteen ja virheenkorjauskoodin. Verkkokerros lisää pakettiin vielä omaa ohjausinformaatiota esimerkiksi seuraavan solmun osoitteen ja lähettää datapaketin oman protokollan mukaisessa muodossa (IEEE 802.11n). Datapaketti saapuu reitittimelle, jonka verkkokerros katsoo, mihin osoitteeseen datapaketti pitää lähettää ja osoitteen perusteella päättää, mille laitteelle data lähetetään. Verkkokerros muuttaa tiedon oikeaan protokollaan (ethernet) ja lähettää datapaketin pöytäkoneelle. Pöytäkoneella verkkokerros tarkistaa, että ohjausinformaatiossa ilmoitettu sijaiti vastaa pöytäkoneen osoitetta. Kuljetuskerros tarkistaa, mille sovellukselle tiedon pitää mennä. Sovelluskerros toteuttaa omat tehtävänsä protokollansa mukaisesti, lähettää kuljetuskerrokselle tiedon, että tämä tiedosto x pitää lähettää tähän IP-osoitteeseen y. Ja tieto kulkee takaisin läppärille samaa kaavaa noudattaen.

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1
    • Lähiopetus: 4 h
    • Kotitehtävät ja kotitenttitehtävät: 3 h
  • Luentoviikko 2
    • Lähiopetus: 0 h
    • Kotitehtävät ja kotitenttitehtävät: 6 h
  • Luentoviikko 3
    • Lähiopetus: 0 h
    • Kotitehtävät ja kotitenttitehtävät: 16h

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