meta data for this page
  •  

Sannan oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Tietoliikenne on asia, joka on koko ajan läsnä, mutta jonka käytännön tekniikasta minulla on ihan liian vähän tietoa. Kuinka tieto siirtyy paikasta toiseen, kuinka se salataan, missä tieto on välimuistissa, kuka pääsee tietoihin käsiksi ja mistä? Tietoliikenne on suuri osa arkipäivääni. Käytän tietoliikennettä puhelimen, tietokoneen, television ja monen muun laitteen kanssa. Tällä hetkellä olen opintovapaalla, jolloin tietoliikenne on läsnä kotona, junassa ja yliopistolla. Niin ja tietenkin kaikkialla, missä liikun. Työssäni käytän tietoliikennettä laajemmin: sähköpostit, ftp-palvelimet, puhelimet, langattomat verkot ja työkalut jne.

Eli varsin arkipäiväinen asia saa toivottavasti lisää faktaa taakseen: on mielenkiintoista päästä tutustumaan, kuinka kaikki oikeasti toimii, mihin tekniikoihin tietoliikennemuodot perustuvat ja mitä kanavia pitkin. Ilmateitse, kaapeleita pitkin, mikä käytännön ero näillä on, mitkä tekijät määräävät päätökset siitä, mitä tekniikkaa kannattaa käyttää.

KOTITEHTÄVÄ 1: kotitehtaevae1_sannamutka0276710.pdf

Meitä pyydettiin miettimään kolme tärkeintä kysymystä, jotka aiheesta nousevat esiin näin kurssin alussa 1. Kuinka eri tekniikat elävät rinnakkain - mikä yksilöi tekniikat ja saa tiedon siirtymään turvallisesti oikeiden lähteen ja kohteen välillä. 2. Millaisia “säteilytasoja” langattomat tekniikat esim. minun esittämässäni kodissa, tuottavat? Langaton tekniikka on läsnä 24/7, kuinka paljon sitä on tutkittu ja missä sitä tutkitaan (esim. SAR-arvot, joita matkapuhelimissa on, onko muilla tekniikoilla muita arvoja?) 3. Tulevaisuuden mahdollisuudet: olisiko kodin “älykeskus” mahdollinen: monta tekniikkaa rinnakkain, paljon ylläpidettävää ja päivitettävää. Olisiko mahdollista hallinoida kaikkea yhdestä paikkaa, esim. tietokonesovelluksesta?

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Mitkä tekijät ovat viimeisten vuosikymmenten aikana ohjanneet tietoliikennetekniikan käyttöä? Näitä ovat mm. mobiliteetin lisääntyminen, internetin yleistyminen, verkkoliikenteen kasvu, palveluiden lisääntyminen sekä erilaisten verkkojen yhdistyminen. Mielenkiintoista oli kuulla innovaatioden sykleistä: lyhyimmät (palvelut, <1 v.), lyhyet (päätteet, ~<2v.) oli yllättävää, että päätteillä on näin lyhyt ”elinaika”), keskipitkät (verkkoteknologiat, ~<7v.) sekä pitkät (säännöt (Policies), periaatteet). Jos miettii aikaa taaksepäin, oli laitteiden hankintahinnat huomattavasti suurempia: nykyään esim. tietokoneen näyttöpäätteet tai muistikapasiteetti ovat vain murto-osan niistä hinnosita, mitä ne vielä parikymmentä tai kymmenenkään vuotta sitten olivat. Voisi kuvitella, että nämä ajat lyhenevät koko ajan – vain pitkät syklit, eli periaatteet ja säännöt tietoliikennetekniikassa, on oltava pitkäjänteisiä: kun kehitystä tapahtuu monessa paikassa yhtä aikaa, on joku ohjenuora oltava, mistä pitää kiinni.

Yllätyksenä ei tullut, että tietoliikennetekniikat on jakautunut käytännössa maanosittain (ja tekniikat on viety siirtomaihin, vrt. esim. Afrikka/Eurooppa). Japani kulkee omia polkujaan ja Kiinalla on riittävästi käyttäjiä ihan omia (riittävän salattavia) tekniikoita varten.

Kurssin aiheet vaikuttavat kovin yleissivistäviltä. On mielenkiintoista päästä tutustumaan käyttämiini tekniikoihin tarkemmin, ymmärtää, kuinka ne toimivat.

Luentopäivä 2:

Jahas, mitäs sitä sitten opittiin: no ainakin se, että kyllä pitää tenttiin lukea. Vaikka nämä asiat ovat kovin “arkipäiviäsiä”, ei näin pitkän ajan jälkeen luennoista muista enää kyllä kovinkaan montaa juttua. Pitää palata muistiinpanoihin. Käsiteltyjä asioita: TCP/IP-kerrosmalli (se 5-kerroksinen, OSI-mallissa oli 7 kerrosta), tiedonsiirron perusteita sekä erilaisia siirtoteitä Tärkeää tenttiin:

Mikä on protokolla? - yhteinen kieli, jonka avulla eri järjestelmissä sijaitsevat oliot keskustelevat keskenään

Protokollan rakenne: +Syntaksi (Syntax) =mm. sanaston, tiedon muotoilun (pakettien kentät) ja signaalitasot + Semantiikka (Semantics) =toimintalogiikka (mitä tehdään kun jokin paketti saapuu, esim. virheenkorjaus) + Ajoitus (Timing) =Pitää sisällään mm. siirtonopeuden, pakettien oikean järjestyksen ja muut siirron ajoitukseen liittyvät toimenpiteet

Miksi standardeja? +toimenpiteiden määrä vähenee murto-osaan standardien avulla -

Ja miksi ihmeessä on protokollia, mitä hyötyä niistä on tai mitä ne tekevät:

Erilaisten protokollien perustoimintoja (kaikki toiminnot eivät tietenkään sisälly kaikkiin protokolliin) (tämä suoraan luentokalvoista muistutukseksi tenttiä varten): – Segmentointi ja kokoaminen (segmentation and reassembly) – Paketointi (encapsulation) – Yhteyden hallinta (Connection control) – Toimitus oikeassa järjestyksessä (ordered delivery) – Vuon valvonta (flow control) – Virheen havainnointi (Error control) – Osoitteet (Addressing) – Kanavointi (Multiplexing) – Kuljetuspalvelut (Transmission services) Jep, tätä ne tekevät. Mutta mitä se tarkoittaa?

Tästä luen tenttiin sitten luentokalvoista, on hyvin selitetty.

Muista: protokollan kerroksissa kerrokset käyttävät edellisen kerroksen “palveluita”, eli riippuen siitä, mitä edellisellä kerroksella on tarjota, on protokollan toimittava: se pääsee helpolla tai sitten pitää pinnistellä. Riippuu ihan

Luentopäivä 3:

Ja sitten taas luentomatskujen kimppuun: en päässyt luennoille toisen kurssin päällekkäisyyden takia. Opiskelukavereiden kanssa juteltiin siitä, mitä oli. Kovasti ykkösiä ja nollia, tieto muuttui jonkin verran (käyrät) jos osa tiedosta ei saapunut perille. Mutta tähän varaan ei varmaan tietoaan kannata jättää, opiskellaanpa luentomatskuista, mitä siellä käsiteltiin!

Aihe 1: Siirtotiet -voidaan jakaa kahteen kategoriaan:

johtimellisessa (ohjatussa) siirtotiessä signaalit kulkevat fyysistä reittiä pitkin (siirtotiellä suurempi vaikutus) - johtimellisia siirtoteitä: parikaapeli, koaksaalikaapeli, optinen kuitu (valokaapeli) sekä sähköjohto)

johtimettomalla (ohjaamattomalla) siirtotiellä tieto siirtyy langattomasti (tärkeimmät ominaisuudet tiedonsiirron kannalta: kaistanleveys ja antennin ominaisuudet) - johdottomia siirtoteitä: mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie, infrapunalinkit Kuinkas ne signaalit sitten etenevät johtimettoissa siirtoteissä? Signaali etenee ilmassa (tai muussa väliaineessa) antennien välityksellä ja signaali jaetaan joko suunnatusti tai suuntaamattomasti. Suunnatussa (directional)antennit on suunnattava tarkasti toisiaan kohden ja suuntaamattomassa (omnidirectional) aallot etenevät kaikkiin suuntiin.

Tärkeimmät etenemismekanismit langattomassa siirtotiessä: 1. Eteneminen näköyhteysreittiä pitkin (line-of-sight propagation) 2. Eteneminen ilmakehän heterogeenisuuksista tapahtuvan sironnan (scattering) avulla 3. Eteneminen ionosfäärin kautta (sky wave propagation) 4. Eteneminen maanpinta-aaltona (ground wave propagation)

Ja vielä taajuuksista, joilla liikutaan: Kolme perustaajuusaluetta: – 30 MHz - 1 GHz - käytetään ympärisäteilevissä sovelluksissa (radioaallot) – 1 - 40 GHz mikroaallot - käytetään erittäin tarkasti suunnatuissa antenneissa – 300 GHz - 200 THz infrapuna-alue - käytetään esim. toimistoympäristöissä yhden huoneen sisällä point-to-point kommunikointiin

Sitten vielä pari sanaa vaimenemisesta eli signaalin tehon vähenemisestä: kun aalto etenee, se vaimenee. Johtimellisela siirtotiellä (kaapeli) lasku voidaan ilmoittaa desibeleinä etäisyyden suhteen (lasku logaritmista). JOhtimettoman siirtotien vaimeneminen on sen sijaan moninaisempaa ja riippuu useammasta tekijästä: vaimeneminen vaihtelee taajuuden ja käytetyn siirtotien tekijöiden mukaan. Signaalin eri taajuuskomponentit vaimenevat eri tavalla, jolloin signaali vääristyy (korkeilla enemmän kuin matalilla taajuuksilla)

Tiedonsiirto voi olla synkronista tai asynkronista eli tilastollista.

Siinäpä tärkeimmät. Kyllä on minulle ihan uusia asioita, on ihan mielenkiintoista hieman jo ymmärtää, miten tieto liikkuu. On saanut ihan eri näkökulman kännykän katvealueisiin ja junaradan katvealueisiin: nyt tiedän, miksi kaikenkattava 3G-verkko ei aina olekaan ihan kaiken kattava! Esimerkiksi tieto, että mobiiliverkko tukee nopeutta 200km/h saakka on saanut ymmärtämään, että kun se Pendolino joskus kulkee yli tuon ja on aikataulussa (harvoin), niin ei se kännykkä sen takia välttämättä kuulu!

Luentopäivä 4:

Ja sitten taas pohdintaa, mitä siellä luennoilla opimmekaan. Otetaanpa aluksi vaikka kanavointi, multiplexing: se voidaan jakaa kahteen kategoriaan, point-to-point ja broadcast. Miksi sitten kanavoidaan: yleensä siirtotietä ei vie vain yksi kommunikoija, vaan tilaa on muillekin. Jotta kanavasta otetaan kaikki irti, se voidaan jakaa useamman signaalin kesken. Tekniikkaa voidaan käyttää kuituihin, koaksaalikaapeleihin tai mikroaaltolinkkeihin perustuvissa runkoverkoissa, mutta myös radiotiellä, kuten matkaviestinverkossa.

Jakaminen on järkevää, koska sillä voidaan saada kustannussäästöjä/luoda kustannustehokkuutta. Ja kun kanava on käytössä, miksi siitä ei otettaisi kaikkea mahdollista hyötyä irti?

Kanavointiahan on sitten erilaista:

  • taajuuskanavointi
  • aikajakokanavointi
  • koodikanavointi
  • aallonpituusjakokanavointi

Sitten asiaa TDMA:sta. TDMA on lyhenne sanoista Time Division Multiple Access ja sillä tarkoitetaan aikajakokanavointia. Tämän kanavoinnin ongelmana on kehyksen aikavälien tuhlaaminen: joku/jotkut yhteydet ovat suurimman osan ajasta tyhjillään. Tätä vastaan taistellaan tilastollisen eli asynkronisen eli älykkään TDMA:n turvin! Tässä aAikavälit varataan dynaamisesti tarpeen mukaan eikä “varalla pitäminen” hukkaa olemassa olevia resursseja. Yhdistetään jälleen useita lähteitä useisiin kohteisiin ja koska TDMA käyttää hyväkseen siirtojen taukoja, siirtotien kapasiteetti voi olla pienempi kuin lähteiden nopeuksien summa. Tilastollinen TDMA tarvitsee ohjausinformaatiota (aikajaksot) datan yhteyteen, jotta tiedetään, mihin väleihin data ajoitetaan.

Ja sitten lyhennehirviö WCDMA. Sehän tarkoittaa laajakaistaista koodijakokanavointia (englanniksi Wideband Code Division Multiple Access), jossa kaikki datanopeudet käyttävät samaa kaistanleveyttä, pienemmille nopeuksille käytetään vain suurempaa signaalinvahvistusta.

Loppuun vielä pari sanaa kanavointitekniikoiden ongelmista ja haitoista:

FDMA:ssa on 2 yleistä ongelmaa, eli kanavien ylikuuluminen kantoaaltojen taajuuksien ollessa liian lähellä tisiaan, ja pitkien matkojen signaalia vahvistettaessa toisen kanavan vahvistus voi luoda taajuuskomponentteja myös toisiin kanaviin, eli häiritä niitä. Synkroninen TDMA soveltuu huonosti tietokonekäyttöön, sillä lähetykset ovat tähän tarkoitukseen liian epäsäännöllisiä.

Luentopäivä 5: Sitten viimeisten luentojen kimppuun. Innolla odotin mm. tenttitärppejä, mukavaa oli nähdä vielä kerran kokonaiskuva, kuinka kaikki oikeasti liittyy toisiinsa:) Kaikenkaikkiaan kurssi on ollut varsin yleissivistävä: kuten kurssin alussa mietin, on mielenkiintoista ymmärtää, miten tieto liikkuu. Osa kurssin asioista meni vähän yli ymmärryksen, mutta kurssivaatimuksina ei nähty mm. Luennoilla oli puhetta mm. soluverkosta: soluverkon peittävyys on yksinkertaistetusti sanottuna parempi kuin “ruudullisen verkon”.

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Pyri kuvaamaan ennakkotehtävässä määrittelemäsi termit/aihepiirit/kokonaisuudet yhdessä kuvassa. Tehtävä löytyy oppimispäiväkirjan 1. päivän kohdalta.

Kotitehtävä 2

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.

Valitsen kolme laitetta, jotka ovat:

Langaton Epson stylus -väritulostin Kyseinen tulostin käyttää Wifi-tekniikkaa ja on ns. verkkotulostin: laitteelle voi tulostaa taloutemme langattomista laitteista, kuten tietokoneilta sekä iPadilta. Käytetty taajuus löytyy täältä http://fi.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11 ja tämä meidän kyseinen Epson näyttää käyttävän standardia 802.11n ja se toimii 2.4 GHz taajuusalueella.

Wii-pelikonsoli Wiihän käyttää langotonta yhteyttä internetiin (Wlan-yhteys, toimii 2.4 GHz taajuusalueella) sekä ohjaimissa itse laitteeseen (Wii remote -ohjaimet (kapulat) ja mm. tasapainolauta). Wii Remote -ohjaimen ja Wii:n välille on luotu langaton, molempiin suuntiin toimiva nopea yhteys käyttämällä Bluetooth -teknologiaa 2.4 GHz:in taajuudella.

Sivuhuomautus: nyt kun katson, niin nuohan käyttävät samaa taajuutta: onko tämä syy, että internet tökkii? Pitääpä vaihtaa asetuksia ja luoda tuo internetyhteys toista kautta!

iPad käyttää Wlanin, standardia 802.11n ja se toimii tuolla 2.4 GHz taajuusalueella http://wirelesslanprofessionals.com/apple-ipad-wi-fi-detailed-analysis/

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.

Minun valitsemani laitteet käyttävät pääasiassa kaapelimodeemia. Eli käytännössä runkoverkosta on vedetty meille oma piuha, jakokeskukseen saakka kanava on jaettu eli multipleksoitu useammille omakotitaloalueen talouksille ja lähellä olevasta jakokeskuksesta kaikille talouksille on vedetty oma kaapeli. Itse talossa on sitten http://www.elisa.fi/asiakaspalvelu/699.4/elisa-laajakaista-heti-kaapelimodeemi/6024/elisa-kaapelimodeemi-ja-langaton-yhteys/ päätelaite ja yhteys talomme langattomiin laitteisiin tapahtuu radioaalloilla, edellisen tehtävän mainitulla pääasiassa 2.4 Ghz:n taajuusalueella. Kanavat televisioon viritetään eri taajuuksille, jolloin ne eivät häiritse toisiaan (ja nehän ovat siis määritetty näkymään tietyillä taajuuksilla ohjelmantarjoajan toimesta, digiboksi hakee kanavataajuudet automaattisesti tai jos taajuuden tietää, voi ne hakea myös manuaalisesti).

Yhtäaikaista käyttöä talossa on aika paljon: vähintään kaksi langatonta yhteyttä on illalla rinnakkain päällä, kun minä surffaain iPhonella ja mieheni iPadilla. Huomaa kyllä, että yhteys hidastuu jonkin verran, eli kovin tehokkaasti ei teknologiaa ole talon sisällä käytetty:)

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.

Otan esimerkiksi sen tutun ja turvallisen sähköpostin, jos se vaikka jäisi esimerkiksi takaraivoon tulevaisuuttakin varten: Eli tästä se lähtee:

  • käyttäjä kirjoittaa viestin PC:llä toiselle henkilölle, viesti syötetään tietokoneelle näppäimistöllä. Tässä käyttäjän informaatio muuntuu näppäimistön kautta dataksi.
  • viesti tallentuu/varastoituu muistiin (joko tietokoneen omaan tai ulkoiselle palvelimelle) bitteinä
  • tallennettu data siirretään jännitevaihteluina lähettimelle (Wiki-huom: lähetiin on elektroninen laite, joka lähettää kantoaaltoon koodattua signaalia antennin kautta eetteriin kts http://http://fi.wiktionary.org/wiki/l%C3%A4hetin. Wiki-huom: eetteri on se tila missä radioaaltojen sanotaan etenevän http://fi.wiktionary.org/wiki/eetteri
  • lähettimen tehtävä on muuntaa tuleva data siirtotielle sopivaan signaalimuotoon (täältä löytyy eri siirtoteiden käyttämät signaalit aika sopivassa muodossa http://www.angelfire.com/alt2/tietoliikenne/viikko04.htm
  • signaali kärsii siirron aikana häiriöistä, jolloin signaali on erilainen vastaanotettaessa (häiriöitä aiheuttavat eri siirtoteissä eri asiat)
  • vastaanotin arvioi alkuperäisen tiedon vastaanotetun tiedon perusteella ja luo viestin
  • tieto tallennetaan muistiin
  • vastaanotettu data näytetään vastapuolelle (henkilö/kone)
  • vastaanottaja muuntaa datan informaatioksi

Tietoturva eli tutustukaa tietoturva-asioihin kappaleen 23 (ja 24) mukaisesti ja liittäkää tietoturva aiemmin käsiteltyihin konteksteihin.

Tietoturva on tärkeä osa koko tiedonsiirtoa. Kuten jo luennoilla opimme, koostuu tietoturva kolmesta avaintekijästä:

  • confidentiality (luottamuksellisuus) pitää sisällään datan ja yksityisyyden
  • integrity (koskemattomuus) datan ja järjestelmän koskemattomuus - vain sallitut henkilöt pääsevät muuttamaan näitä
  • availability (saatavuus) takaa, että järjestelmät toimivat odotetulla tavalla eikä sinne pääse kukaan ilman lupaa

Turvata voidaan: laitteet, ohjelmistot, data ja tiedonsiirto. Tietoa voi joutua vääriin käsiin kaikissa vaiheissa tiedonsiirtoa: vika voi olla käyttäjässä (riittämättömät salasanat tai ei salasanoja ollenkaan, huolimaton salasanojen tallentaminen, tietokoneen tai puhelimen lukitsematta jättäminen, kun sitä ei käytetä tms.) tai siirtotiet voivat olla suojaamatta (riittämättömät palomuurit omaan verkkoon).

Tässäpä tärkeimmät, muistakaa suojata kaikki salasanoilla (riittävän pitkillä sellaisilla) ja käyttäkää niitä!

Viikoittainen ajankäyttö Luentoviikko 1 Lähiopetus x 8 Valmistautumista lähiopetukseen 0 h Kotitehtävien tekoa 0,5 h

Luentoviikko 2 Lähiopetus x 8 Valmistautumista lähiopetukseen 1 h Kotitehtävien tekoa 2,5 h

Luentoviikko 3 Lähiopetus x 0 (Kustannusjohtamisen laskuharjoitukset päällekkäin) Valmistautumista lähiopetukseen 3 h (junassa kun en ollut luennoilla) Kotitehtävien tekoa 1,5 h

Luentoviikko 4 Lähiopetus x 0 (seminaaripäivä toisella kurssilla) Valmistautumista lähiopetukseen 2 h (junassa kun en ollut luennoilla) Kotitehtävien tekoa 2 h

Luentoviikko 51 Lähiopetus x 8 Valmistautumista lähiopetukseen 1 h Kotitehtävien tekoa 2 h