meta data for this page
  •  

**Riikka Pitkälän kurssisivu**

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. Tietoliikenne on jokapäiväinen asia kännyköiden, televisioiden, tietokoneiden ym. muodossa. Käytän sitä jollain tasolla jokapäivä sen enempiä asiaa ajattelematta. Tiedän joidenkin laitteiden toimintaperiaatteen jollain hyvin yleisellä tasolla.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1: Tutustuimme tietoliikenteeseen käsitteenä, sekä tietoliikennetekniikkaan liittyviin käsitteisiin. Mietimme, mitä jo tiedämme tietoliikennetekniikasta.Kävimme läpi kuvallisia malliesimerkkejä tiedon siirtymisestä erilaisila tasoilla. Opin, että tieto liikkuu aina “alimman kerroksen” kautta datapaketteina. Tieto liikkuu erisuuruisilla alueilla, kuten LAN tai PAN. Opin myös FTP-tiedonsiirrosta, eli miten voi siirtää isoja määriä tietoa.

Luentopäivä 2: Päivän materiaali käsitteli protokollia ja standardeja. Protokollalla tarkoitetaan lyhyesti sitä, että kahden “keskustelijan” vaikkapa tietokoneen välillä on tietty tapa kommunikoida, jotta viesti tulee ymmärretyksi. Tärkeintä on tietää mitä, miten ja milloin, eli koneiden välillä liikkuvan datan ohjaamiseen ja tulkitsemiseen tarvittavat tiedot. Eri protokollilla on eri tehtäviä. Esimerkiksi osoitteet ja virheiden havannointi. Standardit ovat sovittuja malleja. Standardoinnin tarkoituksena on varmistaa yhteensopivuus kahden “keskustelijan” välillä. Eri laitteille ja sovelluksille on omat standardit.

Luentopäivä 3: Oppimispäiväkirja: Luennot käsittelivät signaalien siirtymistä. Käsiteltiin eri reittejä siirtää eri signaaleja. Karkeasti jaettuna reittejä on kaksi, johtimellinen ja johtimeton reitti. Johtimellisia ovat kaikki fyysiset reitit kuten sähköverkon (sähköjohdon) kautta tapahtuva signaalin siirto ja optista kuitua Pitkin tapahtuva siirto. Johtimettomia ovat esimerkiksi radioaaltojen tai infrapunan kautta tapatuva siirtyminen. Käsiteltiin eri johtimien fyysisiä ominaisuuksia. (Muistan kuulleeni näistä samoista asioista joskus lukion fysiikan tunnilla v.2002). Se, millainen siirtotie signaalilla on vaikuttaa signaalin laatuun. Signaalia voidaan tarvittaessa vahvistaa, jotta se pystyy siirtymään koko reitin läpi. Käsiteltiin myös signaalien (analoginen, digitaalinen) ominaisuuksia. Mielestäni tärkein asia oli se, että kun signaalia luetaan nollina ja ykkösinä, niin nollaa ja ykköstä signaalissa kuvaa erilainen fyysinen impulssi ja täten on mahdollista tulkita signaali nollina ja ykkösinä ja sitä kautta muodostaaa haluttu viesti.

Luentopäivä 4:Kanavointi eli multipleksointi tarkoittaa sitä, että tiedonsiirtokanavaa jaetaan useamman eri käyttäjän/laitteen välillä. Tämä on mahdollista, koska yksi laitepari ei tarvitse koko siirtotien kapasiteettia. Käsitin, että kanavoinnissa “kanava” on yksi pikku osa koko siirtotietä kahden laitteen välillä. Laitteissa on lähetävä ja vastaanottava osa. Kanavia on erilaisia: aikaan, taajuuteen ja koodaukseen ja aallonpituuteet perustuvaa jaottelua.

Luentomateriaali käsitteli erilaisia kytkentöjä liittyen verkkoihin. Verkko syntyy solmuista, jotka ovat kytkettynä toisiinsa. Asemat, eli tietokoneet, käyttävät verkkoa. Data, joka on peräisin asemista, siirtyy solmujen välillä. Jotkut solmut voivat olla vaan verkkoa ylläpitäviä solmuja, jotkut taas lähettävät ja vastaanottavat dataa. Solmujen välillä on linkkejä, joiden alue on jaettu edellä selostetun kanavoinnin avulla. Solmut eivät välttämättä ole suoraan kytköksissä toisiinsa vaan kahden solmun välinen datan siirto voi kulkea montaa eri reittiä (joka on hyvä asia, jos joku tie onkin poikki)

Tietoliikenne voidaan jakaa teleliikenteeseen (piirikytkentäinen) ja dataliikenteeseen (pakettikytkentäinen). Eri sovellukset tarvitsevat erilaisen väylän. Ääni, eli puhelin, tarvitsee reaaliaikaisen teleliikenneväylän. Data, eli vaikka kännykän internetsovellus, tarvitsee sen sijaan mahdollisimmat tehokkaan väylän.

Puheen siirtämiseksi tarvitaan piirikytkentä. Piiri syntyy kahden laitteen välille solmujen avulla polkuna solmusta solmuun. Kun puhelu alkaa, piiri kytkeytyy päälle (syntyy) ja kun puhelu lopetetaan, piiri purkaantuu. Yhteyden päästä päähän pitää muodostua ennen datan siirtoa. Kanava on koko sen olemassa olon ajan varattu tälle yhteydelle ja data siirtyy reaaliaikaisesti.

Pakettikytkennässä data voidaan jakaa osiin, eli paketteihin. Jokainen paketti sisältää jotain tietoa (dataa) ja osoitteen eli tiedon siitä, mihin se on menossa. Paketit kulkevat verkon solmuissa ja ne voivat viipyä solmuissa. Solmun pitää tietää mitä reittiä paketti kannattaa lähettää. Pakettikytkentä on tehokas. Se voi siirtää samassa kanavassa useista eri läheistä tulevia tietoja. (toisin kuin piiri, jonka kanava on koko ajan varattu yhden laiteparin tiedonsiirrolle, niin kauan kuin piiri on olemassa). Pakettikytkennässä paketit voi kulkea siten, että niissä on tieto vastaanottajasta ja ne vaan lähetetään kanavaan (datagrammi) tai sitten ennen datan siirtoa kanava varmistetaan vastaanottajalta (virtuaalipiiri). Tällöin paketit käyttävät samaa reitia kokoajan. Virtuaalipiirissä paketit liikkuvat varmasti oikeassa järjestyksessä. Kytkennöissä voi esiintyä viivettä.

Liikenteen reititykseen valitaan sopiva reitti. Valintaan vaikuttaa liikenteen määrä. Datapakettien kulkemista reitillä tarkistetaan. Paketteja voi hävitä (ne voivat olla “tyhjiä”). Jos on paljon tyhjiä, tietoa häviää. Tarkistaminen tapahtuu solmuissa. Reititys tapahtuu algoritmien avulla. Algoritmeja on erilaisia riippuen mikä reititysstrategia halutaan valita. Eri algoritmit siirtävät dataa eritavoin solmujen välillä.

Luentopäivä 5:Luentomateriaalissa käsiteltiin kännyköiden langattomia internetsovelluksia. Ne ovat versioita kannettavista radioista, joiden ominaisuudet ovat kehittyneet. Tällaisia ominaisuuksia ovat esimerkiksi kanavien määrä ja toimintaetäisyys. Nykyisissä kännyköissä jokaisessa antenni ja niillä on oma toimintataajuus. Kännykällä on yhteys “perusasemaan” (base station), jonka avulla se vastaanottaa tietoa. Kännykän ja base stationin välillä on kaksi erilaista kanavaa. Toinen on control channel, joka muodostaa ja ylläpitää puheluita ja muodostaa yhteyden puhelimen ja base stationin välille. Toinen kanavamuoto on traffic channel, joka kuljettaa itse ääntä eli puhelua.

3G- ja 4G-verkot ovat kehittyneempiä tiedonsiirtokanavia, joissa tietoa voi siirtää paljon ja laajasti. Materiaalissa käsiteltiin myös lähiverkkojen (LAN) siirtoteitä ja niihin käytettyjä laitteita, esim. hubeja ja erilaisia kaapeleita. Kuten aiemminkin tällä kurssilla, LANin yhteydessä oli jälleen esillä kerrosmallit (OSI), nyt tarkasteltiin lähemmin tiedonsiirtokerrosta (linkkikerros) ja siellä tapahtuvia toimintoja. LAN- verkkoa “sillataan” eli se on aina yhteydessä johonkin laajempaan verkkoon. Se käyttää tiedonsiirtämiseen jotain topologiaa, eli tiedonsiirron rakennetta (mieleen jäi bus ja tree) LAN ja MAN (lania laajempi verkkoalue) –verkkojen yhteydessä oli esillä MAC-protokolla, jonka tehtävä on jakaa siirtotien kapasitettia eri käyttäjien kesken kolmen eri menetemän avulla (kanavaan, vuorotteluun tai satunnaisuuteen perustuen). Luentomateriaalissa käsiteltiin myös Ethernet- ja High Speed-LAN teemoja kaistojen tiedonsiirtonopeuksien kautta. LAN on jonkin tietyn alueen verkko, esimerkiksi jossain tietyssä rakennuksessa olevat ihmiset voivat kaikki päästä tähän verkkoon. Tällöin on otettava huomioon turvallisuus verkkoa käytettäessä.

Materiaalin loppuosa käsitteli aihetta Internetworking, joka oli itselleni terminä ennestään vieras, mutta käsitin, että sillä tarkoitetaankin kaikkia sovelluksia ja laitteita, jotka pystyvät jotakin kautta olemaan yhteydessä toisiinsa, eli Internetiä. Internet on verkko. Se koostuu muista verkoista, joiden välillä on linkkejä ja niiden välillä siirretään dataa. Kerrosmallin eri kerroksilla on omat tehtävänsä, kuten yksittäisten laitteidenkin välillä tarkasteltuna, mutta tehtävät voivat olla myös eri verkkojen välisiä (data tulee muista verkoista)

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.

Kuva kotitehtävään 1:

Kolme kysymystä, jotka pitää selvittää: - Miten gps mittaa ja tallentaa lenkin tiedot - Miten tieto kulkee, kun tieto siirretään kännykästä tietokoneelle - Miten tietokoneen w-lan toimii

Kotitehtävä 2

Tässä kotitehtävässä selvitetään laitteiden ja palveluiden käyttämiä protokollia. Selvittäkää 3 eri protokollaa joita omassa ympäristössänne on käytössä ja etsikää protokollan standardi/määritelmä ja liittäkää kotitehtäväänne linkki ko. protokollaan.

Kännykkä: Kännykän GSM-verkkoo liittyen on useanlaisia protokollia, eli jokaisella toiminnolla (puhe, data, sms-viestit) on oma protokolla. Sms-viestien protokolla on SS7. (Puheen ja datan protokollia en löytänyt, lisään ne tänne myöhemmin kunhan löydän ne)

Tietokone: Tietokoneverkon protokolla on TCP/IP , jotka ovat erillisiä protokollia siten, että TCP toimii IP:n päällä.

W-lan: W-lan käyttää protokollaa IEEE 802.11. Protokollatunnuksen perään tulee vielä kaistan nopeutta kuvaava tunniste (esim. b,g,n).

Kotitehtävä 3

Kännykkä: GSM:n siirtotienä johtimeton siirtotie eli ilma. GSM perustuu ISDN-verkkoon. Signaali on digitaalinen. Taajuuksia on useampia riippuen siitä missä päin maailmaa on, mutta 1800 MHz on yleinen. Muita on ainakin 1900 MHz ja 850 MHz.

Tietokone: Tietokoneessa voi olla molempia siirtoteitä: johtimellista ja johtimetonta (johtimellinen tiedonsiirtokaapeli ja w-lan). W-lanin taajuus on esitetty seuraavassa.

W-lan: Siirtotie on ilma, eli johtimeton siirtotie. Taajuus, jolla w-lan toimii on 2.4 GHz. W-lanin 802.11-protokolla käyttää seuraavia tekniikoita: BPSK (Binary Phase shift keying),QPSK (Quadratude Phase shift keying), FSK (frequency shift keying).

Kotitehtävä 4

Tässä kotitehtävässä selviteään miten valitut laitteet hyödyntävät siirtotietä ja miten siirtoteiden tehokkuutta käytetään.

Kännykkä: Puhelin käyttää siirtotienä televerkkoa, joka on siis piirikytkentäinen. Puhe on reaaliaikaista. Piiri syntyy kun puhelu aloitetaan, tiedonsiirto varaa kanavaa puhelun ajan, ja piiri lakkaa olemasta kun puhelu lopetetaan.

Tietokone: Tietokone siirtää data paketteina. Ne siirtyvät tehokkaasti solmujen avulla laitteesta laitteeseen (esim. Tietokoneesta reitittimeen) eri reittejä solmujen välillä.

W-LAN: Sama kuin edellä.

Kotitehtävä 5

Tässä tehtävässä tarkastellaan jonkin sovelluksen kautta eri kerroksia (OSI) bittien liikkumisen (2.taso alhaalta, tämän alapuolelle jää vain fyysinen taso, eli kaapelit ym.) ja näkyvän sovelluksen (yli kerros, vaikka Facebook) välillä ja mietitään niihin liittyviä tietoturvaongelmia.

Bitit eli tieto siirtyy tasolla 2. Tällä tasolla tieto paketoidaan. Väliin voi päästä vääriä tai tyhjiä paketteja. Paketteja voidaan kaapata. Tällä tasolla siis vaikkapa Facebookissa oleva data pakataan siirtoa varten.

Reititys tapahtuu tasolla 3. Täällä tapahtuu reitin valinta, eli mitä kautta paketit siirtyvät eri verkkojen yli. Tällä tasolla on ongelmia tietoturva suhteen, johtuen juuri liikkumisesta. Tieto menee väärään paikkaan, jos sen osoite ei ole oikein. Reitti voi olla hidas tai paketti voi jotenkin muokkautua tai tuplautua matkalla. Facebookin tietoja sisältävät datapaketit ohjataan haluttuun osoitteeseen. Niissä on tietoa ja osoite, jonka perusteella niiden pitäisi päätyä oikeaan paikkaan.

4. kerros on kuljetuskerros. Tässä kerroksessa tieto siirtyy. Eli se tieto, joka on ensin pakattu paketteihin, niissä on osoittet ja reitti on päätetty. Tietoturvaongemana voi olla siirtovirhe, eli tieto ei mene oikeaan paikkaan. Syynä voi olla heikko siirtotie.

5. taso muodostaa yhteydet sovellusten välille, eli jos vaikka tarkastellan jonkin toisen Facebook-käyttäjän tiliä, tässä kerroksessa sovellukset ovat yhteydessä keskenään. Yhteys voi syntyä väärin, eri väärien sovellusten välille, se on siis tietoturvariski

6. kerros on esitystapakerros, joka määrittelee tiedonsiirron aikaisen esitystavan. Tässäkin kerroksessa yhteys voi syntyä väärin.

7. kerros on itse sovellus, eli tässä tapauksessa Facebookin käyttäjälle näkyvä sovellus. Käyttäjät itse voivat aiheuttaa tietoturvauhkia tässä sovelluksessa. Esimerkiksi voidaan päästä käsiksi tietoihin, joita toinen käyttäjä ei ole sallinut nähtäväksi. Tämä voi tapahtua jotain toista sovellusta käyttämällä. Tässä kerroksessa uhka ei ole enää fyysinen, kuten esim. pakettien väärät osoitteet, vaan käyttäjän toiminnasta johtuva. Verkkoon voi kohdistua tahallisia, käyttäjien tekemiä hyökkäyksiä.

Viikoittainen ajankäyttö

  Luentoviikko 1

Lähiopetus: 6 h

  Luentoviikko 2
  Luentoviikko 3
  Luentoviikko 4