meta data for this page
  •  

Tuula Pöyhiä

Oppimispäiväkirja

Oppimispäiväkirjaan kirjataan omalta osin omaan oppimiseen vaikuttavia tekijöitä.

Ennakkonäkemys aihealueesta

Etätyössäni tarvitsen jatkuvasti tietoliikennettä. Sen avulla saan työsähköpostit (joita tulee valitettavasti melko paljon), saan yhteyden käytettäviin sovelluksiin ja palvelinmuutosprojektin jälkeen myös VPN-yhteyden toimistomme levyasemiin. Tietoliikenteen ja etenkin verkkoyhteyden toimiminen on hyvin tärkeää. Yhteyskatkoksia on kuitenkin melko usein. Muutaman kerran on ollut suurempi yhteyskatkos ja vasta tuolloin huomaa miten tärkeä se on. Tuolloin ei ole voinut tehdä muuta kuin siivota koneelta turhia tiedostoja. GSM-puhelin on myös ahkerassa käytössä. Kännykkä tarjoaa myös sovelluksia kuten esimerkiksi navigoinnin. Navigointi on tarpeen vieraassa kaupungissa ajellessani. Myös sosiaalisen median tarjoamia palveluja tulee käytettyä kännykän kautta. Kotona Digi-TV ja etenkin Canal Digitalin kautta tulee katsoa paljon satelliittikanavien lähettämiä ohjelmia. Häiriöitä saattaa esiintyä kesällä ukkosilmalla tai talvella erittäin rankan lumisateen aikana. Tietoliikenneverkon perustaminen on jäänyt vain kotiverkon ja kilpailupaikoilla oman verkon rakentamiseen.

Tunnistettavia lyhenteitä mm. WLAN, LAN, VPN, FTP, ADSL, Digi-TV, GPS, HTTP ja SSH.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Luennon seuraamista olisi helpottanut tulostetut luentomateriaalit joihin olisin voinut lisätä merkintöjä. Nyt merkinnät ovat kyllä ruutupaperilla, mutta selvitettäväksi jää, että saanko merkinnät oikeisiin dioihin.

Muutoin tunnilla tuli hyvin esitettyä eri kerrosmallit hyvin havainnollistaen johtaja – sihteeri – lähetti -tasolla. Vaikka edellisissä opinnoissakin oli tietoliikenteen opintoja, niin asian kertaaminen ei tullut pahitteeksi. Tiedon liikkuminen bittiavaruudessa oli hyvin esitetty, esimerkkinä oli GPS-paikannin. En ollut aiemmin tietoinen maata kiertävien satelliittien määrästä.

Tietoliikennetekniikka tuntuu olevan täynnä lyhenteitä. Toivottavasti lyhenteet tulee ymmärretyksi ja kohdistettua ne tiettyyn toimintoon ja kokonaiskuvaan. Protokollia on myös moneen lähtöön. Tunnetuin tai ainakin kuulluin protokolla lienee TCP/IP, jossa OSI-mallin mukaisesti on 7 kerrosta: fyysinen, siirto, verkko, kuljetus, istunto, esitystapa ja sovelluskerros.

Luentopäivä 2:

Luennolla käytiin tarkkaan OSI-kerrosten välinen toiminto sekä TCP/IP arkkitehtuuri. OSI-kerrosmalli koostuu protokollamäärittelystä, palvelumäärittelystä ja osoitteistuksesta.

OSI-mallin kerrokset ovat: 1.Fyysinen kerros (Physical layer), joka määrittelee tiedonsiirron fyysisen median, kuten sähkökaapelin, valokuidun tai radioaaltojen yli, “siirtää yhden bitin”. Pääpiirteitä ovat mekaaniset, sähköiset ja toiminnalliset tapahtumat 2.Linkkikerros tai siirtokerros (Data Link layer), joka kehystää ylempien kerrosten tietoliikennepaketin fyysisen kerroksen siirtoa varten. Virheiden havannointi ja korjaus. 3.Verkkokerros (Network layer), joka välittää ylempien kerrosten tietoliikennepaketteja tietokoneiden välillä, tarjoten päästä päähän yhteyden erilaisten verkkoratkaisujen ylitse. 4.Kuljetuskerros (Transport layer), joka huolehtii siitä, että paketit tulevat perille ja että ne järjestetään oikeaan järjestykseen. Myös vuonhallinta on kuljetuskerroksen tehtävä. 5.Istuntokerros (yhteysjakso, Session layer), joka huolehtii useiden yhdessä yhteydessä kulkevien istuntojen multipleksoinnista. 6.Esitystapakerros (Presentation layer), joka vastaa muun muassa eri merkistökoodauksien yhteensovittamisesta. 7.Sovelluskerros (Application layer), jota (käyttäjälle näkyvät) sovellukset käyttävät viestintään.

TCP/IP (Transmisskon control protocol / Internet protocol) Fyysinen kerros - fyysinen siirtotien liityntä Verkkokerros - huolehtii päätelaitteen ja verkon välisestä siirrosta Internet-kerros - mahdollistaa useiden yhteen kytkettyjen verkkojen käytön siirrossa Kujetuskerros - tiedonsiirto järjestelmien välillä

IPv6 IPv6 korvaa IPv4:n, koska IP-osoitteet ovat loppumassa. IPv6:ssa käytetään 128-bittisiä osoitteita ja näiden osoitteiden määrän on arveltu riittävän “hamaan tappiin asti”.

Protokolla muodostuu syntaksista (tiedon muoto, viestit mitä välitetään), semantiikasta (toimintalogiikka, virheenkorjaus, mitä seuraa mistäkin) ja ajoitus (siirtonopeus ja järjestys, missä järjestyksessä tapahtuu). OSI-malli kerroksien avulla ongelma pilkotaan piennemmiksi. Kerroksien standardointi antaa mahdollisuuden kehittää protkollia yhtäaikaan ja rajapinnat helpottaa kehitystä.

Standardointi Standardeja tarvitaan huolehtimaan fyysisestä, sähköisestä ja toiminnallisesta yhteensopivuudesta eri järjestelmien välillä Standardoinnnin etuja: vahvistaa markkinat tuotteille ja yhteensopivuus Standardoinnin haittoja: hidastuttavat teknologiaa, useita standardeja samalle asialle ja kompromissit Standardiorganisaatioita: Internet Society, ISO, ITU-T, ATM Forum ja IEEE.

Tiedonsiirto Kaistanleveys sanana oli tuttu asia, mutta sen takana olevat aallot ja pituudet olivat uutta. Oma ADSL-liittymä on 24M, mutta nopeustesti antoi tällä hetkellä vain 12,93 Mbit/s. Langallinen verkko antaa n. 13,7 Mbit/s. Datanomin opinnoista muistan, että n. 70 %:a nopeudesta yleensä tulee läpi. Uutena asiana tuli esille, että mihin tuo puuttuva osuus katoaa - etäisyys ja häiriöntekijät. Luennolla opittiin, että etäisyys, tieodnsiirtonopeus ja signaalit riippuvat toisistaan. Nopeus tulee hidastumaan, jos kaistannopeutta ei voida lisätä.

Luentopäivä 3:

Aamu alkoi edelliskerran pistareiden vastauksien läpikäynnillä. Vastaukset olisi kiva saada vaikka Noppaan tenttiin kertaamisen avuksi ;)

Kalvosulkeiset jatkuivat siirtoteistä, jotka jaetaan kahteen kategoriaan - johtimelliset (parikaapeli, koaksiaalikaapeli, valokuitu ja sähköjohto) ja johtimettomat (miksroaallot, satelliittilinkit, radiotie ja infrapunalinkit). Siirtotiet olivat jo ennestään tuttua, mutta koskaanhan kertaus ei ole pahitteeksi. Etenkin etuihin ja haittoihin täytyy vielä panostaa. Vaimeneminen, hajonta ja sironta olivat tavallaan tuttuja, mutta niihin ei tule käytännössä kiinnitettyä huomiota.

Seuraavana paketissa oli signaalien koodaus tekniikoita. Aihealue oli täysin vierasta. Sanoina jäi mieleen amplitudi, taajuus, ajastaminen. Tästä luento jatkui perehtymällä kommunikointiin. Kalvoissa perehdyttiin asynkroniseen ja synkronoituun tiedonsiirtoon. Data siirretään yhdessä kharaketissa, jonka pituus on 5-8 bittiä. Lisäksi käsiteltiin virheen tunnistamista ja korjausta.

Viimeisessä osassa käsiteltiin linkkien prokollia. Pakettien lähettämisessä tarkistetaan, että onko paketit tulleet oikeassa järjestyksessä. Stop and Wait mallissa tieto lähetetään uudelleen ja jos vastausta ei ole tullut. Go Back N mallissa virheen jälkeen tulleet paketit siirretään hetkeksi syrjään ja lähetetään uudelleen. Selective-Reject mallissa vain hylätyt framit lähetetään uudelleen.

Luentopäivä 4:

Sveitsin Lausanneen työmatka voitti luentopäivän :D vaikka sielläkin käsiteltiin tietotekniikkaa ja tiedonsiirtoa. Joten oppimmispäiväkirja jää itseopiskelun varaan. Ensimmäinen slaidisarja alkaa kanavoinnista (multipleksointi), joka on kommunikointia kahden järjestelmän välillä.

FDMA, Frequency Division Multiple Access, taajuusjakokanavointi jossa jokainen signaali keskittyy omalle taajuusalueelle. Tätä käytetään esim. TV-kanavien välittämiseen. FDMAssa syötettävä data voi olla joko analogista tai digitaalista; signaali on aina analogista johtuen moduloinnista.

ADSL, Asymmetric Digital Subscriber Line, käyttää olemassa olevaa puhelinlinjaa. Sopii hyvin tyypilliseen Internetin kotikäyttöön, jossa pääpaino on sisällön siirtäminen verkosta kotiin.

DMT-modulointi (Discrete Multitone) perustuu tiedon siirtoon lukuisilla toisiaan häiritsemättömillä taajuuskanavilla yhtä aikaa.

TDMA (lyhenne sanoista Time Division Multiple Access) eli aikajakokanavointi on muun muassa GSM-verkoissa käytetty radiotien kanavanvaraustekniikka. Se perustuu eri signaalien viipalointiin eli aikajakoon, jossa jokainen lähetys jaetaan palasiin (kehys) ja palaset lähetetään tietyin väliajoin. Sitä käyttämällä voidaan siirtää ääntä ja dataa (mahdollistaa muun muassa multimediaviestien lähetyksen). Siirtokapasiteetin lisääminen on suhteellisen helppoa ja taloudellista. TDMA:n huonona puolena on se, että jos kaikki aikavälit ovat käytössä, yhteyttä ei voida muodostaa. Solua vaihdettaessa yhteys voi myös katketa, jos uuden solun kaikki aikajaksot on varattu. TDMA on herkkä monitie-etenemisen häiriöille. Ratkaisuna tähän on kehitetty järjestelmän aikarajoitus. TDMA jaetaan kahteen osaan, synkroninen ja asynkroninen TDMA.

CDMA (lyhenne sanoista Code Division Multiple Access) eli koodijakokanavointi on yksi radiotien kanavanvaraustekniikoista. Koodijakokanavointia käytetään laajakaistaisissa järjestelmissä. Kytkennäiset verkot ovat tuttua ja tässä tuli hieman syvennyttyä verkkoihin lisää. Myös reitittäminen oli jo tuttua.

Ruuhkaa lähiverkoissa Ruuhkaa tapahtuu kun paketteja siirretään verkon kautta ja paketin käsittely lähestyy verkon kapasiteettia. Verkko ruuhkautuu kun linkki tai solmu kuljettaa paljon tietoa. Vaikutukset näkyvät jonotusviiveenä, pakettien katoamisena tai estää uuden yhteyden.

Luentopäivä 5:

Solukkoverkko Alue jaetaan pienempiin soluihin, joissa jokaisella on oma antenni. Patternissa etäisyys d on aina sama. GSM-verkossa käytetään 7 solun patternia. Soluilla pitää olla eri tajuudet, jotta ei tule häiriöitä. Helpon tapa lisätä kapasiteettia on lisätä kanavia, joko siirtämällä tai ei aloita niin, että kaikki kanavat ovat käytössä. Soluverkon rakenteessa vain viimeinen askel on langaton. Ilmatila on aina langaton, muu on kiinteää verkkoa. Matkapuhelin vaihtaa liikkuessa tukiasemasta toiseen. Operaattori hoitaa, että puhelu jatkuu vaikka tukiasema vaihtuu. Tukiasema tietää missä solussa laite sijaitsee. Verkko ei ole kuitenkaan täysin aukoton. Signaali voi hajota, heijastua tai sirota. Häipymä voi olla joko hidasta tai nopeaa.Ympäristö ja maasto vaikuttavat signaalin voimakkuuteen, tätä kutsutaan nopeaan häipymään. 3G verkossa CDMA tarjoaa erilaisia loogisia kanavia. 4G verkossa on tarkoitus, että kaikki data on samaa dataa. Syynä kehittämiseen on, että yhä enenevissä määrin mobiilibiestimillä luetaan sähköposteja. Verkko on kehittynyt n. 10 vuoden välein ja datanopeus on noussut ajan saatossa huomatavasti. Mitä pidemmälle tukiasemasta siirrytään, niin signaali heikkenee (kuvittele viinilasin jalka, pysty- ja vaaka-akseli - lasin kaareva pinta on signaalin teho).

LAN-lähiverkot Lähiverkkojen tarkoitus on yhdistää pienellä alueella useita koneita yhteen. Lähiverkko on halpa ja helposti saatavilla. Kone on yhteydessä niin lähellä tai kaukana olevan koneen kesken, esim. koti tai työpaikka. PC-LAN:in kriteeri on edullisuus ja laitteiden liittämisen helppous esim. kotitietokone ja tulostin. LAN topologioita voi olla väylä, puu, rengas ja tähti, jota käytetään nykyisin. Topologian valintaa vaikuttavat siirtotie, kaapeloinnin layout ja pääsyn kontrollointi. Linkkikerros kokoaa dataa , purkaa vastaanotettaessa, vastaa, vuonvalvonta ja virheenkorjaus ja yhtenäinenrajapinta verkoille.MAC protokollaa tarvitaan siirtotien kapasiteetin tehokkaaseen jakamiseen ja hallintaan.

High Speed LANs Carrier Sense Multiple Access (CSMA) on parempi kuin ALOHA, koska se ei sotke lähetystä eli odotetaan, että edellinen lähetys suoritetaan loppuun. Törmäys havaitaan nopeammin ja voidaan verrata kanavan signaalin voimakkuutta (CDMA/CD, jossa CD Collision Detection). Nopeassa Ethernet verkossa on useita vaihtoehtoja siirtoteille. Tänä päivänä hallitseva tekniikka on Gigabit Ethernet ja on lähiverkkojen ja runkoverkkojen osuus. Gigabittisessa Etehernetissä kehyksen on oltava riittävän pitkä, jotta törmäys havaitaan. Kehitys jatkuu ja tulossa on 10 Gigabitin Ethernet.

Langattomat lähiverkot Langaton lähiverkko laajentaa käyttömahdollisuutta, mahdollistaa liikkua rakennuksen sisällä ja tiettyyn tilaan voidaan rakentaa oma ad hoc läheiverkko ilman tukiasemaa. Vaatimuksia ovat mm. läpäisy, laitteiden suuren määrän tuenta, alue, nukkumismoodi, turvallisuus, lisenssisuoja ja dynaaminen konfiguraatio. Kolme asiaa jota MAC (Medium Access Controll) kerroksen tulee tehdä: luotettava datan lähetys, pääsyn kontrollointi ja turvallisuus. 802.11g:ssa in yhdenmukaisuus vanhojen standardien kanssa. Käytettävä taajuusalue on 2.4 GHz ja Euroopassa on käytössä 13 kanavaa. Mitä pidemmälle menee, niin sitä hitaammaksi yhteys muuttuu.

Internetworking Vaatimuksina ovat linkit verkkojen välillä, reititys ja datan siirto verkkojen välillä, tietojen ylläpito eri verkoissa ja ei muutoksia olemassa oleviin verkkoihin. Protokollan muodostavat fyysinen, linkki, verkko, kuljetus ja sovelluskerrokset. Keskeisiä protokollia ovat IP, TCP ja UDP. Verkkokerroksen tärkeimmät kohdat ovat reititys ja IP-osoite. Multicasting voidaan lohkaista tai lähettää kokonaisena (?).

Reititys protkolla Autonominen järjestelmä on yrityksen sisäinen reititys. Ulkoinen reititys eri yrityksien välillä.

DNS (Domain name system) eli nimipalvelu on sovelluskerroksen protkolla, joka tarjoaa muunnoksen verkkoaseman tunnuksen ja IP-osoitteen välillä.

Kotitehtävä 1

Tehtäväkuvaus: Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista. Valitse selkeästi erillisiä laitteita tyyliin tietokone, puhelin, sykemittari, gps, televisio, … ja erilaisista palveluista tyyliin urho-tv, facebook, …. Ajatuksena on, että tässä vaiheessa luodaan kuva tietoliikennetarpeista ja sovelluksista ilman, että vielä pohditaan alla olevia teknologioita. Tämän kuvan olisi hyvä herättää ajatuksia ja kysymyksiä siitä kuinka kaikki toimiikaan. Kirjaa näkyville kolme mielestäsi tärkeintä kysymystä, jotka haluat selvittää. Kurssin edetessä tätä kuvaa laajennetaan sitä mukaan kun uusia osia malliin ilmenee ja lopulta saamme alussa asetettuihin kysymyksiin vastaukset.

kotitehtava1_poyhia_uusi.pdf

Kotitehtävä 2

Tehtäväkuvaus: Ensimmäisten luentojen kotitehtävissä selvititte laitteita ja palveluita. 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.

kotitehtava2_poyhia.pdf

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.

kotitehtava3_poyhiatuula.pdf

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.

kotitehtava4_poyhiatuula.pdf

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

kotitehtava5_poyhiatuula.pdf

Viikoittainen ajankäyttö

  • Luentoviikko 1: Lähiopetus: 6 h, Kotitehtävien teko 2 h, Valmistautuminen seuraavaan luentoon 1 h
  • Luentoviikko 2: Lähiopetus 6 h, Kotitehtävän teko 3 h
  • Luentoviikko 3: Lähiopetus 6 h, kotitehtävän teko 4 h
  • Luentoviikko 4: Poissa luennoilta, kotitehtävän teko 2 h
  • Luentoviikko 5: Lähiopetus 6 h, kotitehtävän teko 3 h, tenttiin valmistautuminen - toivottavasti aika riittää m(

Pääsivulle