meta data for this page
  •  

TARJA PITKÄNEN 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 jokapäiväistä tiedonsiirtoa esim.puhelimen, tietokoneen ja tv:n välityksellä. Jotta voin käyttää erilaisia sovelluksia (esim. blackboard, pankkipalveluita, facebook, työpaikan intranet jne..)tarvitsen mm. käyttöoikeuksia sekä sovellukseen, että myös tietoliikenneyhteyden. Tietoliikenneyhteyden saan maksamalla toimittajalle laajakaistan verkkomaksua. Lisäksi tietysti tarvitsen sähkön ohella laitteen, tietokoneen, puhelimen, tv:n tai jonkin muun, jonka kautta sovellusta on mahdollista tarkastella sekä modeemin, jonka kautta saan käyttööni tietoliikenneverkon esim. laajakaistayhteyden WLANin. Tietoturvaa varten, esim tietomurtoja ja -hyökkäyksiä vastaan tietoliikennetoimittaja usein myös tarjoaa tietoturvapaketteja laajakaistan yhteydessä (esim.F-Secure,Symantec Norton) jolloin tietomurroilta pystytään välttymään. Tämä tietysti edellyttää ajanmukaisia tietoturvapäivityksiä ja että ne asentuu/asennetaan säännöllisesti.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Luentopäivästä jäi mieleeni kasa termejä tai lähinnä kirjainyhdistelmiä, joille minulla ei osallekaan ole vielä käytännössä merkityksiä ja jotka varmasti vähitellen selkeytyvät. Mielenkiintoista oli kuulla historiasta, erilaista sykleistä ja aikakausista ja katsauksesta WWRF:ään sekä miten ja millä tavoin nykyään tietotekniikkaa hyödynnetään ja että jokaisen ihmisen pöydällä on kuin “maapallo” pienoiskoossa. Kehitys on ollut todella nopeaa ja sen vuoksi se on asettanut erilaisia toimintamalleja ja perustavaa laatua olevia muutoksia tietotekniseen infrastruktuuriin. Tekninen ja yksityiskohtaisempi puoli asiassa on/oli haasteellista. Mieleeni jäi kuitenkin GPS navigointijärjestelmä ja (mm.marjanpaikka -navigointi) ja kontrolliasemat, jotka toimivat maapallon eri kolkissa. Satelliittisegmentit kiertävät ja kattavat koko maapallon ja jokaisella tasolla on 4-5 satelliittia. Lisäksi käsiteltiin DigiTV yleislähetysverkkoa ja antenni- ja kaapeliverkon eroja. Kommunikointimalleista ja siirtomalleista jäi mieleeni esimerkit savumerkeistä, lipunheilutuksista sekä kyyhkysenlennosta eli aina lähettäjän ja vastaanottajan välillä on ns.siirtojärjestelmä, joka toimii tai ei toimi, etäisyys vaikuttaa. Tarvitaan siis dataa, signaaleja, siirtoteitä, lähettäjää ja vastaanottajaa. Käsiteltiin kerrosarkkitehtuuria ja protokollia ja tiedonsiirtoa FTP:llä, joka itsessään on protokolla. Arkkitehtuurissa jokainen kerros rakennetaan erikseen eli jos tulee muutosta, se tehdään vain kyseiseen kerrokseen, muihin ei muutosta. Kolmikerrosmalli (Stallingsin malli) johtaja, kuriiri, sihteeri.Jokaisella tasolla,sovellus, siirto ja kommunikointi on omat protokollat. TCP=Transmission Control Protocol ja epäluotettava protokolla=UDP.

Luentopäivä 2:

Käsiteltiin OSI-mallia (Stallings) jota käytetään määrittelemään erilaisia protokollia.Tähän malliin kuuluu;linkkikerros, verkkokerros, kuljetuskerros, istuntokerros, esitystapa ja sovelluskerros. Jokaisella kerroksella on omat toiminnallisuudet. Kerroksilla on erilaisia tehtäviä, joita toteutetaan omilla protokollillaan. Protokolla voi käyttää alemman kerroksen palveluja ja tarjota palveluja ylemmälle kerrokselle eli protokolla tekee alemman ja ylemmän kerroksen välillä olevia tehtäviä.Protokollien toimintoja ovat segmentointi ja kokoaminen,paketointi, yhteyden hallinta, vuon valvonta, virheen korjaus ja virheen tarkkailu ja havainnointi. Kerrosmallien merkitys ja protokollan merkitys kerrosmalleissa → tomintojen toimittaminen. Protokollan käy tarkempaa lpikäytniä sovelluskerrokselle asti. Standardointitekntiikka ja organisaatiot - ne jotka nopeimpia, voivat saada standardeja.

Kommunikointijärjestelmä. Analogisen viestin muuttamistta digitaaliseen muotoon, koodaus -bittejä, modulointi, multipleksaus- kanavointi, tiedonsiirtonopeus, etäisyys, tiedosiirron rajoitteet ja kasitan leveys vaikuttavat siirtotiehen. Käsittelimme lisäksi taajuustasoja ja kaistan leveyksiä sekä analogisen ja digitaalisen signaalin eroja. Singaalin vääristymiä ja kanavakapasiteettia.

Luentopäivä 3:

Opittiin siirtoteitä, joita on siis johtimellisia (parikaapeli, valokuitu, koaksiaalikaapeli) ja johtimettomia(mikroaaltolinkit, satelliittilinkit, radiotie, infrapunalinkit). Johtimellisessa tiedonsiirtonopeus riippuu kaistanleveydestä. Näissä voidaan välittää sekä digitaalista, että analogisia signaaleita. Signaalin parantamiseksi suurilla etäisyyksillä pitää analogisia singnaaleita vahvistaa vahvistimella ja digitaalisia toistimilla. Yleisin ja halvin johtimillinen on parikaapeli,parikaapelista kaksi yleistä tyyppiä:suojattu (STP),suojaamaton (UTP)sekä foliosuojattu (FTP).

Koaksiaalikaapeli: kaksi johdinta sisäkkäin, käytetään TV-jakeluverkoissa,puhelinverkkojen runkoverkoissa (korvattu nykyisin kokonaan kuidulla ja lähiverkoissa (nykyisin hyvin olematonta)väylätyyppisiä. Voidaan käyttää parikaapelia korkeampia taajuuksia =suurempi teidonsiirtonopeus, ja häiriötekijöinä: lämpökohina, vaimennus ja keskeismodulaatiokohina.

Optinen kuitu: koostuu ytimestä, heijastuskerroksesta ja kuoresta, ja on läpäisevää materiaalia. Ytimessä siirretään valoaallot,heijastuskerros pitää valon ytimessä.ja kuori suojaa kuitua kosteudelta ja vaurioilta. Sitä käytetään, kaupunkiverkoissa, runkoverkoissa,lähiverkot ja tilaajajohdoissa.

Dataa voidaan siirtää sähköverkossa, missä on enemmän häiriötekijöitä,kohinaa heijastuksia ja sähkövirtapiikkejä, jotka häiritsevät signaaleja. Johtimeton siirtotie: suunnattu ja suuntaamaton. Etenemismekanismit:näköyhteysreitti, sironnan avulla, ionosfäärin kautta,maapinta-aaltona. Johtimetomat siirtotiet, perustaajuusalueet: 30 MHz - 1 GHz - käytetään ympärisäteilevissä sovelluksissa (radioaallot)/ 1 - 40 GHz mikroaallot,käytetään erittäin tarkasti suunnatuissa antenneissa / 300 GHz - 200 THz infrapuna-alue käytetäänesim. toimistoympäristöissä point-to-point kommunikointiin. -Antennit ; ympärisäteilevä, sektoriantenni, satelliittiantenni, eri tavoin suuntaavat antennit. Vaimeneminen Signaalin tehon väheneminen, Signaalin amplitudi (aallon korkeus) pienenee. vapaan tilan vaimeneminen;signaalin vaimeneminen ilmassa kun mitään esteitä ei ole. Heijastuminen, taipuminen, sironta. Virheen havaitseminen, virheen korjaus. stop and waite, go back N ja selected reject.

Luentopäivä 4: Opittiin erilaisia kanavointeja: Kanavointi voidaan jakaa seuraaviin luokkiin: TaajuusjakokanavointiFDMA, Koodijakokanavointi CDMA, Aallonpituusjakokanavointi WDMA

Aikajakokanavointi TDMA • Synkroninen • Asynkroninen (tilastollinen)

FDMA: Syötettävä data voi olla digitaalista tai analogista, ja se perustuu modulointiin, joten signaali on aina analoginen.Vastaanottopäässä käytetään kaistanpäästösuodattimia erottamaan oikea signaali. • Käytetään esim. TV-kanavien välittämiseen – Kanavat erotellaan toisistaan • 6 MHz taajuuskaista/kanava – musta-valko-kuva, värisignaali, ääni

Käyttötarkoitukset: Analogiset kuljetusjärjestelmät (analog carrier systems): puhekaistan siirtoon, 4 kHz:n kaistanleveys yhdessä kanavassa, hierarkkinen FDMA, muodostuu eri tason FDM-ryhmistä.Samankaltainen kansainvälinen ITU-T:n standardoimana ja alkuperäinen signaali saatetaan moduloida monta kertaa, jolloin data voi vääristyä.

ADSL: Jakelusuunta laajempi kuin paluusuunta. Tarjoaa nimensä mukaisesti ratkaisun tilaajan ja etäverkon välille ja käyttää olemassa olevaa puhelinkäyttöön (4 kHz) tarkoitettua parikaapelia.Kaapeleissa voidaan kuitenkin siirtää paljon laajempikaistaista signaalia (yli 1 MHz)Alun perin suunniteltu video-on-demand –palveluille.Sittemmin Internet-käyttö tullut pääasialliseksi palveluksi.kKiun poistossa lähetinpoistaa oman lähetyksenkaiun tulevasta signaalista.Kaiun poistoa käyttäessä upstream ja downstream limittyvät pienempi taajuus, pienempi vaimentuma, sujuvampi upstreamin kapasiteetin muutos.

Synkroninen TDMA: Siirrettävä data muodostaa kehyksiä (frame).Kehykset muodostuvat aikaviipaleista. Lähteet voivat varata itselleen useampia aikaviipaleita kehyksestä ja sitä kautta nopeuttaa kommunikointiaan.Nyt yhden lähteen varaamia aikaviipaleita kutsutaan kanavaksi. Vastaanottopäässä aikaviipaleet ohjataan oikealle vastaanottajalle.

Tilastollinen TDMA: Synkronisen TDMA:n ongelmana on kehyksen aikavälien tuhlaaminen.Suurimman osan ajasta joku/jotkut yhteydet ovat tyhjillään. Ratkaisuna tilastollinen l. asynkroninen l. älykäs Aikavälit varataan dynaamisesti tarpeen mukaan.

Kaapelimodeemin toiminta: Kaapelimodeemikäytössä palveluntarjoaja varaa 2 kanavaa (yksi molempiin suuntiin) datakäyttöä varten. Joka kanava on jaettu tilaajien kesken (yleensäasynkroninen TDMA) Vahvistinasema (headend scheduler) jakaa datat pieninä paketteina.jos useampi käyttäjä aktiivisena, murto-osa kaistasta käytössä,500kbps – 1,5 Mbps datanopeudet tyypillisiä jakelusuunnan (downstream) kaistaa käytetään myös upstream-kaistan varaamiseen (monta käyttäjää käyttää samaa upstream-kaistaa).

Luentopäivä 5: Oppimispäiväkirjan täyttö jälleen luennoilla opituista asioista.

Luennolla käsiteltiin 2G, 3G ja 4G verkkojen toimintaperiaatteita, jossa 2 G on aikajakoinen ja pakettidataa käyttävä verkko. 3Gon koodijakoinen-rakennettiin koodijakokanavointia, paketti ja piirikytkentäinen, tekniikka on CDMA, 5 Mhz tehokkuus/signaali.4G on taajuisjakoinen, joka yhdistää dataa puhelinverkkoon. Dataliikenne on räjähtänyt langattomissa, sähköpostit luetaan puhelimella jne.. Lähiverkot: yhdistää pienellä alueella olevia laitteita keskenään. lähiverkot on yleisin verkkotyyppi. niiden tärkeimmät elementit ovat:siirtotie, väylä,rengas, tyyppinen verkko topologia, mac-linkkitason protokolla ja siirtotien pääsyn hallinta.LAN-arkkitehtuuri, lähiverkkostandardi IEEE 802. Fyysisen kerroksen toimintaa , signaalien koodaus ja purku, synkronointi, bittien siirto, siirtotie+ topologia. mac-protokolla tekee eroja eri lähiverkkojen välillr ja jakaa siirtotien kapasiteettia käyttäjille.Aloha- asema voi lähettää signaalin koska tahansa, kanavan mx.käyttö 18%, lähetetään vain tiettyyn aikaan, 1,aikaviipaleen rajalla, max.käyttöaste tuplaantuu.CSMA:kuunnellaan lähettääkö joku toinen, jos ei lähetetäään ja odotetaan kuuittausta, jos ei tule.lähetetään uudelleen. CSMA/CD jos ei saada vastausta, ei lähetetä uudelleen. törmäyksen tilanteen hallinta back off. 100 base-T4 -gigabit ethernet tänä päivänä vallitseva tekniikka.Wireless lan langaton lähiverkko, käyttöoikeuksien toteuttamiseksi, voidaan eri paikkakunnilla olevat toimistot yhdistää verkot, jolloin näyttää samalle.WPA=tietoturvastandardi,

Kotitehtävät: Kotitehtävä 1: kuva0382404.ppt Kolme kysymystä kuvaan 0382404 liittyen: Miksi laajakaistan saatavuus ei ole täysimääräisen 24 mbit mukainen, miksi se on vähemmän? Voiko johtua monesta laajakaistan yhtäaikaisesta käyttäjästä?

Miksi johtuu ladattaessa elokuvia toisessa kannettavassa, pelaajalla peli ei kulje toisessa?

Miksi laitteiden synkronointi (esim.tietokoneen ja puhelimen välillä) ei aina toimi toivotulla tavalla?

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

Kotitehtävä 2:

Tehtäväkuvaus: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.

IETF-standardointiorganisaatio: TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol, Verkko ja kuljetuskerroksen protokolla TCP.)Se on usean Internet-liikennöinnissä käytettävän tietoverkkoprotokollan yhdistelmä ja luo yhteydet titokoneiden sovellusten välille käyttämällä ip-paketteja. IEEE-standartointiorganisaatio: IP-protokolla on alemman tason protokolla, joka vastaa reitityksistä ja osoitteistamisista. Kannettavalla tietokoneella, tarvitaan DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) protokolla, joka kysyy verkosta omaa ip-osoitetta. Tämä on välttämätöntä esimerkiksi kannettavissa tietokoneissa, joiden on saatava kulloiseenkin sijaintipaikkaansa soveltuva IP-osoite. DNS (Domain Name Service) on palvelu, jolla Internetin domain-nimet, muunnetaan IP-osoitteeksi.Ethernet-verkot käyttävät MAC-osoitteiden etsimiseen tarkoitettua protokollaa ARP (Address Resolution Protocol).

Kotitehtävä 3: Tehtäväkuvaus: 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.

Digitaalinen signaali ADSL -laajakaista. WLAN 802.11bg, 2,4 GHz, digitaalinen signaali. Tv:n ja pelikoneen välillä analoginen signaali, SCART-liittimellä. Matkapuhelimet, digitaalinen signaali 3G (900 MHz) ja GSM (890 - 915 MHz)

Kotitehtävä 4: Tehtäväkuvaus: 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.

Tyypilliseen Internet-käyttöön asymmetriset kaistat sopivia, http-pyynnöt palvelimelle (upstream). www-sivut palvelimelta (downstream). Käyttää taajuusjakokanavointia 25 kHz varattu puheelle (sis. suojakaistan).Kaiun poistolla tai taajuusjakokanavoinnilla upstream/downstream –jako käytetään FDM:ää vielä sisäisesti downstream- ja upstream –kanavilla .Pakettikytkennän etuja piirikytkentään verrattuna:Verkon tehokkuus on parempi solmusta solmuun –linkit voidaan jakaa dynaamisesti kaikilta asemilta tulevien pakettien kesken. Piirikytkennässä linkin kanava on koko ajan varattuna vain tietylle yhteydelle vaikka dataa ei liikkuisikaan. Pakettikytkentäinen verkko voi suorittaa datanopeuden muunnoksen siinä tapauksessa, jos kaksi asemalla on eri nopeuksiset yhteydet Piirikytkentäisessä verkossa liikenteen kasvaessa suureksi uudet yhteydet estetään kunnes liikennemäärä alenee kun taas pakettikytkentäisessä verkossa paketit hyväksytään välitysviiveen kasvun hinnalla .Pakettikytkentäisessä verkossa voidaan määrätä eri prioriteetteja paketeille. Korkeamman prioriteetin paketeille etuajo-oikeus.

Kytkentätekniikoiden suorituskykyä mitatessa,tulee ottaa huomioon 3 erilaista viivettä etenemisviive: kuinka kauan signaali etenee solmujen välillä. Siirtoviive: kuinka kauan menee lähettimeltä datalohkon lähetyksessä.Solmuviive / prosessointiviive: kuinka kauan solmu prosessoi kytkennän aikana. Seuraavan kalvon esim. vain ohjeellinen suorituskyvyn osalta, todellinen suorituskyky riippuu monista tekijöistä (verkon koko, topologia,ruuhkat, jne.)

Kotitehtävä5:

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.

Sähköpostisovellus:kirjoitetaan viesti vastaanottajalle sähköpostisovelluksen kautta. Viesti syötetään näppäimistöllä ja merkit varastoituvat bitteinä muistiin. Data siirretään jännitevaihteluina lähettimille. Lähetin muuntaa tulevan datan siirtotielle sopivaan signaalimuotoon. Signaali kärsii siirron aikana häiriöistä, jolloin vastaanoettu signaali voi erota alkuperäisestä. vastaanotetaan signaali ja talletetaan muistiin. Vastaanotettu data näytetään vastaanottajalle, jolloin data muuttuu vastaanottajalla informaatioksi. Sähköposteissa ja erityisesti liitetiedoissa voi kulkea mukana erilaisia viruksia, troijalaisia ja matoja. Niillä voi olla erilaisia toimintatapoja, aktivoitua esim. liitteen avaamisesta tai lähettää virusviestejä saastuneen koneen yhteysteitoihin ja sähköpostiosoitteisiin, koneen omistajan nimissä. Sähköpostin voi turvata tehokkaalla viruksentorjuntaohjelmalla, joka tarkistaa autom. liitteet ja siirtää saastuneet tiedostot tuhottaviksi. Se tarkistaa sekä saapuvan, että lähettävän liikenteen. Phimmat virukset voivat tuhota koneen kovalevyn ja tuhota näin tärkeitä tiedostoja. Suojaukset tulee päivittää säännöllisesti ja tulee kiinnittää huomiota koneen toiminnallisuuteen, jos on epäilystä viruksesta, tulee kone puhdistaa virustorjuntaohjelmalla, jos se on mahdollista.

Ajankäytön arviointi:

Luentoviikko 1 Lähiopetus 7h Valmistautumista lähiopetukseen 1 h Kotitehtävien tekoa 3 h

Luentoviikko 2 Lähiopetus 7h Valmistautumista lähiopetukseen 2 h Kotitehtävien tekoa 3 h

Luentoviikko 3 Lähiopetus 7h Valmistautumista lähiopetukseen 2 h Kotitehtävien tekoa 2 h

Luentoviikko 4 Lähiopetus 7h Valmistautumista lähiopetukseen 1h Kotitehtävien tekoa 2h

Luentoviikko 5 Lähiopetus 7h Valmistautumista lähiopetukseen ja tenttiin 15h Kotitehtävien tekoa 2h


Pääsivulle