meta data for this page
  •  

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.

Ennakkotehtävä 1. Omaa pohdiskelua ensimmäisellä luennolla: “Mitä tietoliikenne sinulla merkitsee kurssin alussa?”

Tietoliikenne on nykypäivänä universaali tiedon välittäjä järjestelmien ja ihmisten/yhdistysten/yrityksien välillä. Tietoliikenteen avulla liitetään yhteen tietojärjestelmien tuottamat tietomassat ja tuodaan tieto tarvitsevien saataville. Tietoliikenne näkyy sovelluksina kodin laitteissa kuten kännykät, digi-tv, tietokone internettiin ja vaikka GPS-navigaattorit. Yritysmaailman tietojärjestelmät ja niiden välinen tietoliikenne mahdollistavat alati tehokkaamman tiedon välittämisen paikasta toiseen ja sitä kautta tuottavampi liiketoimintakin on mahdollista. Nykyiset puolustusvoimat eri maissa hyödyntävät laajasti tietoliikennettä “laitteissaan”.

Käsitteitä joita (äkikseen) tulee mieleen:

  • WLAN
  • protokollat (TCP/IP …)
  • ADSL
  • VPN
  • HTTP, HTTPS
  • MAC
  • SOA
  • pilvipalvelut, SOA

Lehdistön käsittelemät asiat:

  • VR:n järjestelmän uusinta
  • internet
  • pilvipalvelut
  • email
  • tietorurva
  • yksityisyyden suoja

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Mitä opin, mikä oli päivän tärkein sanoma, …

Ensimmäinen luentopäivä kuvasi mainiosti sitä, että kuinka haasteellista on Tietoliikennetekniikan perusteiden opettaminen varsin heterogeeniselle opiskelijakunnalle. Haastetta varmasti tulee opiskelijoille, joilla perusteet aiheesta eivät ole pintahipaisua syvempiä.

Protokollista TCP/IP nykypäivän vallitsevana protokollana antaa hyvän lähestymistavan tietoliikenteeseen, onhan kommunikointi Internet-palveluihinkin TCP/IP:n varassa, siis tietokoneet, järjestelmät ja sovellukset tarvitsevat yhteisen tavan keskinäiseen kommunikointiin. Varsinainen siirtotie tarjoaa palveluille nopeamman tai hitaamman väylän kommunikoinnille.

Tietoliikennettä hyödyntävinä tuttuina sovellutuksina tälle kurssille on valittu teemoiksi GPS ja Digi-TV. Hyvää näissä on se, että ainakin Digi-TV on lähes kaikille tuttu jokapäiväinen tavallisen kuluttajan laite, kuten myös GPS ainakin monelle autoilijalle. Kuinka näistä saa loihdittua monelle työelämässä tietoliikennettä hyödyntävälle käytännön läheisen esimerkin - jää nähtäväksi.

Tietoliikenteestä yleisesti omaan kokemukseen perustuva tieto laajeni ja vaikuttaa siltä, että kurssi tulee syventämään (kirjaimellisesti) tietämystä.

Kerrosarkkitehtuuri: Kolmen kerroksen teoreettinen kerrosmalli alussa antoi hyvän yleiskäsityksen tiedonsiirrosta, jossa selkeästi tuli esille osatekijät l. sovellukset, laitteet ja verkot. Protokollista yleinen katsaus, mikä niiden tehtävä on ja kuinka ne näkyvät kerrosarkkitehtuurissa selkeytti protkollien roolia. OSI ja TCP/IP kerrosmallien eroavaisuudet: OSI hienojakoisessa kerrosmallissa seitsemän kerrosta, kun taas vastaavasti TCP/IP kerrosmalli kuvataan viidellä kerroksella. TCP/IP mallissa yhdistetään OSI:n alimmat “physical” ja “data-link” kerrokset yhdeksi “host-to-network” kerrokseksi sekä OSI:n “session” ja “presentation” kerroksia ei TCP/IP kerrosmallista löydy ollenkaan. Omakohtaisesti OSI on muinaisilta ajoilta iskostunut mieleen ja vaati hetken mieltää TCP/IP mallin yksinkertaistettu esitys.

Luentopäivä 2:

Tiedonsiirto, tai pikemminkin tehokas tiedonsiirto ei olisi mahdollista ilman kehittyneitä tekniikoita joiden avulla pystytään hallitsemaan siirtotiessä kulkeva liikenne. Yhteyden hallinta, pakettien toimitus oikeassa järjestyksessä, vuon valvonta, virheenkorjaus, osoitteiden merkitys ja kanavointi nivottuna yhteen kuvastaa tietoliikenteen monimutkaisuutta. Jokapäiväisissä tekemisissään oma tietokone on lähin laite, jonka kautta yrittää heijastella ja hahmotella vaikkapa suorituskykyä. Tietoliikenteen osalta suorituskykyä ei erikseen juurikaan tarvitse pohdiskella, silti se on alue jolla on merkittävä rooli tietoverkossa kommunikoivien laitteiden toiminnallisuuden kannalta.

Luentopäivä 3:

Siirtotiet kun käsitellään signaali ja koodaustasolla, alkaa valitettavasti mielenkiinto hiipua (ei kuitenkaan ymmärrys kokonaan). Aihealue menee jo niin yksityiskohtaisiin tekijöihin, että on vaikea löytää varsinaista yhtymäkohtaa käytännön tasolle. Itse “rautalanka” -tekniikka eli johtimelliset siirtotiet kongreettisesti havaittavina osatekijöinä hoitaa käytännön tason onnistuneesti, ja samoin langattomat siirtotiet - näitähän on melkein kaikilla nykyään kotonakin käytössä. En ole vakuuttunut, että pohdiskelisin jatkossa eri siirtoteiden tai tietoliikennelaitteiden koodausta ja toteuttaako ne kanavointia. Tässä kohtaa sanonta “tieto lisää tuskaa” jotenkin kongretisoitui.

Luentopäivä 4: (luentokalvojen pohjalta) Kanavointi l. multipleksointi yllättäen tuntuivat mielenkiintoiselta, onhan kyseinen tekniikka keskeissä roolissa mahdollistamaan useita nopeita yhteyksiä rajatussa määrässä siirtoteitä. Se, että sovellukset käyttävät vain osan siirtotien kaistasta auttaa hahmottamaan hyvin tietoliikenteen mahdollisuuksia, tai pikemminkin kapasiteettia - onhan yhdellä siirtotiellä valtavakin määrä sovelluksia ottamassa oman osansa kaistasta.

Kanvavoinnin jako: taajuuskavavointiin (FDMA l. Frequence Divsion Multiple Access) ja aikajakokanavointiin (TDMA l . Time Division Multiple Access), koodijakokanavointiin (CDMA, Code Division Multiple Access) ja aallonpituuskanavointiin (WDMA l. Wave Division Multiple Access). Yksityiskohtaista tietoa, jonka mieltäminen taas kerran käytäntöön on hankalaa. Eri asia jos jatkaisi tietoliikenteen parissa opintoja pidemmällekin.

Tele- ja dataliikenteen jako ja niiden näkyminen käytännössä on kurssin osalta aiheena parhaimmasta päästä. Selkeästi jaotellaan, ja helposti vielä käytännön esimerkkien kautta, kuinka ja minkälainen liikenne kulkee missäkin verkossa. Piiri- ja pakettikytkentäisten verkkojen periaattelinen ero tuli selkeästi esille.

Luentopäivä 5: (luentokalvojen pohjalta) Jaettu luentomateriaali ja extrat vastaavat sitä mitä kurssin alussa odotin. Perinpohjainen katsaus yleiskuvaan ja vähän tarkemmallekin tasolle eri verkoista ja protkollista. Siis juuri niistä asioista joiden kanssa yleensä työelämässä ja muuallakin ollaan tekemisissä, vaikkei ehkä suoraan tiedostetakaan. Itse luennot jäi valitettavasti käymättä.

Kotitehtävä 1

Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista.

Kotoinen laitteisto tuottaa Internet-palvelun palveluntarjoajan ADSL-yhteyden läpi, johon kotikoneet kytkeytyvät joko parikaapeliverkon tai WLAN:n kautta. Internetin yli on pääsy yliopiston eri järjestelmiin, kuten sähköposti, Noppa, Web-Oodi. Erikseen on nostettava LUT:n palveluista esiin VPN-yhteys, joka mahdollistaa mm. Nelli-tiedonhakupalvelun käytön.

Kotitehtävä 2

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

TCP/IP, kaiken perusta - niin kotona kuin puutarhassakin … http://www.faqs.org/rfcs/rfc793.html

SMTP, Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) siirtää ja toimittaa sähköpostit luotettavasti ja tehokkaasti perille.

RPC/HTTPS, liittyy Outlook sähköposti-clientin tapaan kommunikoida Internetin yli LUT:n Microsoft Exchange sähköpostijärjestelmän kanssa. Pelkkä HTTPS toimii kun sähköpostia käyttää pelkällä selain käyttöliittymällä, tai vaikkapa Internet-pankkia käytettäessä. Olennaista tässä on S l. secure HTTP, joka tarjoaa luottamuksellisen/autenttisen, eheän ja alkuperältään kiistämättömän yhteyden/kommunikoinnin.

HTTPS ja RPC erikseen:

Ja yhdessä … linkin sivulla mainio periaatekuva … http://www.msexchange.org/articles_tutorials/exchange-server-2007/planning-architecture/uncovering-new-rpc-client-access-service-exchange-2010-part1.html

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.

Siirtotiet kotikäytössä

Johtimelliset siirtotiet Siirtotiet, joissa signaali kulkee fyysistä reittiä pitkin ohjatussa siirtotiessä.

Koti ADSL-yhteys maailmalle (internet) kytkeytyy perinteisen “kuparin” eli puhelinverkon (PSTN, Public Switched Telephone Network) kautta teleoperaattorin lähimpään DSLAM-kytkimeen (Digital Subscriber Line Access Multiplexer).

ADSL-modem, joka on talon yläkerrassa on kytketty puhelinkaapelilla talon “jakamoon” (patch panel, ristikytkentä paneeli), josta yhteys edellä mainittuun teleoperaattorin verkkoon. Ristikytkentään päättyy myös talon sisäinen CAT5 kaapelointi. ADSL-modem (modulator-demodulator) hoitaa muunnoksen digitaalisesta datasta analogiseksi signaaliksi, sekä myös päinvastaisen muunnoksen. Koodaustekniikat: ASK (Amplitude shift keying)

Pöytäkone ja kannettava talon alakerrassa, jonne WLAN signaali ei ulotu, kytkeytyvät 5-porttisen HUB:in (dual speed 10/100 Mbps) ja ristikytkentäpaneelin kautta ADSL-modeemiin CAT5-parikaapelilla (twisted pair). Paikallisverkossa tietokoneen ja ADSL-modeemin välillä kulkee digitaalinen signaali. Parikaapeli/HUB:n koodaus:

TV:n digiboxi on kytketty koaksiaalikaapelilla (coaxial cable) maanpäälliseeen (terrestial) antenniin.

Johtimettomat siirtotiet Langattomassa siirtotiessä signaali siirtyy ohjaamattomasti.

Talon yläkerrassa ADSL-modemin WLAN signaali riittää tuottamaan kelpo yhteyden yläkerrassa käytettäviin laitteisiin, kuten läppäri ja muut pienemmät WLAN-yhteydellä varustetut rekkulat. Digitaalinen signaali taajuudella 2,4 GHz. WLAN signaali ulottuu hyvin myös autotalliin tai vaikka tontin reunalle. WLAN ei mainosta itseään naapurustolle vaan on piilotettu ja lisäksi suojattu WEP-salauksella.

Kotitehtävä 4

Kotitehtävät 4. luennon jälkeen: 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.

Mobiiliverkko ja 3G

Tarjoaa verrattain hyvän langattoman siirtotien kun muita verkkopalveluita kelvolliselle data-liikenteelle ei ole saatavilla. Kaupunkialueella ja taajamissa on yleensä saatavilla 3G-palvelut, jotka mahdollistavat TCP/IP-protokollaa käyttävän nopeahkon internet-selailun ja tai esimerkiksi sähköpostipalvelun hyödyntämisen mobiilisti. Kaupunkien ja taajamien ulkopuolellakin mobiiliverkon nopeus alkaa pikkuhiljaa parantua, tosin teleoperaattorista riippuen. Data-liikenteen nopeus 3G-verkossa mahdollistaa siis käyttökelpoisen langattoman siirtotien liikkuvalle käyttäjälle.

Mobiiliverkon teknologiaa lyhyesti lähde http://tools.ietf.org/html/rfc3481#section-2.2 TCP over Second (2.5G) and Third (3G) Generation Wireless Networks, kappaleet 3.1 ja 3.2. Ajatellen nimenomaan data-liikenteen hyödyntämisen näkökulmaa.

  • 3G:tä edeltävänä oli GSM:n laajennukset: High Speed Circuit-Switched Data (HSCSD) ja General Packet Radio Service (GPRS) = 2G ja 2.5G
  • GSM:ssä kanavointi TDMA (time division multiple access) eli aikajakokanavointi

3G pähkinän kuoressa lähde http://tools.ietf.org/html/rfc3481#section-2.2 Kappale 2.2 Data Rates

  • datan siirtonopeus lähtökohtaisesti 64 kbps, nykyisin 144 kbps (uplink, eli liikenne mobiililaite → tukiasema)
  • ja 384 kbps (downlink, eli liikenne tukiasema → mobiilaite)
  • siirtonopeus on dynaaminen, vaikuttavia tekijöitä ovat verkon muut käyttäjät
  • myös etäisyys tukiasemaan (BS = base station) vaikuttaa
  • pidempi matka tukiasemaan vähentää linkin kaistanleveyttä heikentyneen linkin laadun takia
  • siirryttäessä toisen tukiaseman kantavuusalueelle, voi myös nopeus/kaistanleveys muuttua
  • CDMA kanavointi (code division multiple acccess) eli koodijakokanavointi
  • 3G melko laajalle levinnyt (Suomessa suurimmissa kaupungeissa operaattorit tarjoavat jo seuraavan sukupolven 4G:tä)

Langaton lähiverkko WLAN 802.11 Lähde http://www.ieee.li/pdf/viewgraphs/introduction_orthogonal_frequency_division_multiplex.pdf

  • langattomat lähiverkot perustuvat OFDM eli Orthogonal Frequency Division Multiplex teknologiaan
  • ODFM käytössä IEEE 802.11a, g, j, n -mukaisissa langattomissa lähiverkoissa (WiFi, Wireless LANs)
  • ODFM etuja mm. korkea spektrinen suorituskyky, mahdollistaa laajemmat data palvelut
  • häriönsietokyky radiotaajuuksille, hyvä suoritusky säännöstellyillä ja säännöstelemättömillä taajuus alueilla (suosituimmat kuluttajapalveluiden taajuudet: 915MHz, 2.45GHz, 5.8GHz)
  • alhainen monitie vääristyminen, toimii kompleksisissä sisätiloissa yhtä lailla kuin myös ajoneuvoissa

 Kuvassa eri langattomien tekniikoiden vertailua. Kuva yllä mainitusta lähteestä sivulta 6.

Kotitehtävä 5

Kotitehtävät 5. luennon jälkeen: 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.

Virtual Private Network - VPN

Käytännön esimerkkinä LUT:n opiskelijoillakin käytössä oleva VPN-yhteys.

LUT VPN Mahdollistaa sijainnista riippumattoman (koti, hotelli, auto, juna etc.) suojatun etä-yhteyden Internet-selaimella julkisen internetin kautta yliopiston verkossa oleviin palveluihin.

Yliopiston VPN-palvelu lyhyesti:

  • F5 Firepass SSL VPN, lähde http://www.f5.com/products/firepass/
  • mm. Nelli -kirjaston tietokannat, opiskelijan oma kotihakemisto LUT:n sisäverkosta
  • SSL VPN perustuu IPsec standardiin
  • IPsec mahdollistaa yhteydelle korkeatasoisen, salaustekniikkaan perustuvan tietoturvan
  • SSL VPN palvelut käsittää IP kerroksen päällä ajettaville protokollille mm. tietoturvallisen pääsynhallinnan, tiedon eheyden, autentikoinnin, luotettavuuden etc. (lähde: http://tools.ietf.org/html/rfc4301

Vastaavia VPN rakaisuja on laajasti käytössä myös yritysmaailmassa, mahdollistaen esim. eri toimipisteiden paikallisverkkojen yhdistämisen hyödyntäen julkista internetiä tietoturvallisesti.

Yhtälailla käytännöllisiä ja käyttäjän kannalta vaivattomia, tietoturvallisia rakaisuja ovat esim. LUT:n sähköpostipalvelun käyttäminen selaimella hyödyntäen suojattua tiedon siirtoa https:ää (Hypertext Transfer Protocol Secure) eli http protokollan ja SSL/TLS (Secure Socket Layer/Transport Layer Security) protokollan yhdistelmää.

Ajankäyttö kurssilla

  • oppimispäiväkirja 20-30 min per luento
  • kotitehtävät vaihtelevasti 1-2 h per tehtävä
  • luennoista 1. ja 2. paikalla kokonaan, 3. osittain ja 4. ja 5. en päässyt paikalle
  • luentomateriaalien läpikäynti noin tunti per luentokalvosetti ( välillä vähemmän kuin tunti välillä enemmän)
  • tenttiin valmistautuminen 2-3 h

Yhteensä aikaa luentoja lukuunottamatta käytetty noin 26 tuntia.