meta data for this page
  •  

Ilari Tanskasen 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.

Datasiirtoa erilaisten protokollien avulla. Tiedonsiirtohäviöiden minimointia ja virheentarkistusta. Yhteydenpito, internet-sovellukset.

Termejä

-modeemi -FTP -WLAN -portit -darknet -torrent -encryptaus -4G

Puheenaiheena mediassa: - Salaamattoman WLANin käyttö laittomuuksiin ulkopuolisten taholta on aiheuttanut ongelmia langattoman verkon omistajille, vaikka he eivät itse olisi tehneet mitään väärää.

Luentoyhteenvedot

Luentopäivä 1:

Termejä:

-Broadcast -Multicast -Point-to-point -WAN -portti

Protokollien toimintatavat ja kerroksellisuus. Opin ymmärtämään paremmin sitä, kuinka verkot ja laitteet kytkeytyvät toisiinsa ja mitkä asiat mahdollistavat tietoliikenteen suuressa mittakaavassa.

Luentopäivä 2:

Protokolla: Laitteiden välinen yhteinen kieli; *mitä*, *kuinka* ja *milloin*

  • Syntaksi: sisältää sanaston
  • Semantiikka: sisältää toimintamallit
  • Ajoitus: pakettien siirtonopeus ja ajoitus

Protokollien standardointi vähentää tarvittavien protokollien määrää, joten yhtä protokollaa voidaan käyttää useissa samankaltaisissa tilanteissa eikä jokaisen laitteen välille tarvitse kehittää omaa protokollaansa.

Opin tällä luennolla paljon uutta, mm. millaisista palikoista protokollat koostuvat sekä mitkä asiat vaikuttavat tiedonsiirron laatuun ja nopeuteen. Aiheena protokollat olivat oikein mielenkiintoisia.

Luentopäivä 3:

Siirtoteiden eroavaisuuksia ja mitkä asiat vaikuttavat tiedonsiirron laatuun: johtimellisessa siirtotien vaikutus tärkeä ja johtimettomassa antennin ominaisuudet ja signaalin kaistanleveys ovat tärkeitä, esim. suurempi kaistanleveys, nopeampi tiedonsiirto. Eri siirtotiet olivat tuttuja jo sähkön kursseilta ja sähkömagnetismipuoli (vaimeneminen) olikin jo tuttua tavaraa, mutta tässä paneudutaan myös niiden vaikutuksiin datan laadussa. Virheen tarkastus olikin tuttua digithttp:www2.it.lut.fi/wiki/doku.php/courses/ct30a2001/opiskelijat/2011/tanskanenilariaalitekniikan kurssilta, mutta tässä sitä käsitellään syvällisemmin. Virheentarkistus ja koodaukset ja modulointi meni suurelta osin yli ymmärryksen, mutta yleiskuva jäi kuitenkin. Luentopäivä 4: *Kanavointi* eli multipleksointi: * Usein kahden järjestelmän välinen kommunikointi ei vie koko siirtojärjestelmän kapasiteettia, jolloin siirtokapasiteettia voidaan jakaa useamman siirrettävän signaalin kesken, yhdellä linjalla monta kanavaa käytössä Luento toi parista arjen asiasta ahaa-elämyksen, joita ei ole tullut ajatelleeksi tarkemmin aiemmin. Luentopäivä 5: Kurssin tärkeimpiä asioita selvästi. Paljon uutta tietoa monipuolisesti eri tietoliikenneverkoista, WLAN, LAN, Ethernet, matkapuhelinverkko… Tämä osuus olisi ollut hyvä jakaa useammalle luennolle eikä rykäistä kerralla kaikkea. ===== Kotitehtävät ===== === Kotitehtävä 1 === Tehtäväkuvaus: Luo kuva työpaikan/kodin/kämpän/jonkin tutun paikan tietoliikenteeseen kuuluvista laitteista, niiden käytöstä ja jopa yhteen linkittymisestä sekä niissä käytetyistä palveluista. Kirjaa näkyville kolme mielestäsi tärkeintä kysymystä, jotka haluat selvittää. =Kysymykset= * Kuinka kuva jatkuu lnetin jälkeen? * Miten Bluetooth toimii? === Kotitehtävä 2 === Tehtäväkuvaus: 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. IMAP (Internet Message Access Protocol)ja POP (Post Office Protocol) ovat yleisimmät sähköpostiviestintäprotokollat. Yleensä POP ottaa yhteyden käyttäjän haluamaan sähköpostilaatikkoon, lataa kaikki viestit koneelle, poistaa ne palvelimelta ja sulkee yhteyden. IMAP on sovellustason protokolla ja mahdollistaa monimutkaisempien sähköpostitoimintojen suorittamisen. IMAPissa postit jäävät palvelimelle eikä käyttäjän tarvitse varastoida niitä siis omalle koneelleen. Lähteet: http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Message_Access_Protocol http://en.wikipedia.org/wiki/Post_Office_Protocol ICMP (Internet Control Message Protocol) käytetään pääasiassa antamaan käyttäjälle vikaviesti, jos verkkoon kytketty laite ei saa yhteyttä palveluntarjoajaan tai reitittimeen. Sitä ei yleensä käytetä datan siirtoon. Lähde: http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Control_Message_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. Koaksiaalikaapeli: * Taajuusalue 1 kHz - 500 MHz * Vaimennus n. 7 dB/km 10 MHz taajuudella * Viive n. 4 mikrosekuntia/km * Vahvistimia muutaman kilometrin välein (analoginen signaali) ja toistimia (digitaalinen signaali) n. kilometrin välein Koaksiaalikaapelissa on kaksi johdinta sisäkkäin ja tämän vuoksi sietää sähkömagneettisia häiriöitä hyvin. Sitä käytetään mm. TV-jakeluverkoissa sekä LAN-yhteyksissä. Sillä voidaan välittää sekä analogisia, että digitaalisia signaaleja. Suurimmat häiriötekijät ovat suuri vaimennus, lämpökohina sekä keskeismodulaatiokohina. Koodaus: Koodaukseen käytetään Binary Frequency Shift Keying (BFSK) -koodausta, jossa kaksi eri taajuutta vastaavat eri binääriarvoja. Ilmatie - Radiotie: * Taajuusalueena 3 kHz - 300 MHz, tehokkaimmillaan yli 30 MHz taajuuksilla, jolloin vaimeneminen ei ole niin voimakasta * Lähetetään erilaisilla antenneilla, joissa erilaisia suuntaavuuksia, esimerkiksi monopoliantenni lähettää toroidin muotoista aaltoa * Suurin häiriötekijä monitie-eteneminen (esim. heijastuminen maanpinnasta) * Käytetään mm. radio- ja TV-lähetyksissä, matkapuhelin yhteyksissä sekä WLANissa Parikaapeli (Twisted Pair): * Taajuusalue 0-1000 Mhz (luentokalvoissa ristiriitaista tietoa) * Vaimennus n. 0,7 dB/km 1 kHz taajuudella * Viive n. 5 mikrosekuntia/km * Vahvistimia ja toistimia n. parin kilometrin välein Halvin ja eniten käytetty johtimellinen siirtotie. Koostuu toistensa ympärille kiedoituista kahdesta kuparijohtimesta. Johtimien kiertäminen vähentää sähkömagneettisia häiriöitä. Johdinpari muodostaa yhden kommunikointilinkin ja niitä vodaan yhdistää suuremmaksi kaapeliksi. Yleinen puhelin- ja dataverkoissa. Dataverkoissa jopa Gbps nopeuksia lyhyillä etäisyyksillä ja vain muutamien laitteiden kanssa. Parikaapelin häiriösietoisuutta voidaan parantaa suojaavalla foliosukalla tai metallipunoksella. Koodaus: Käyttää usein ASK-koodausta (Amplitude Shift Keying), jossa signaalin eri amplitudit vastaavat bittejä. Yleensä toinen bitti laitetaan amplitudi nollaksi (eli amplitudin ollessa nolla, tulkitaan digitaalisesti bitti esim. nollaksi). HUOM Saatoin ymmärtää tehtävänannon väärin enkä oikein ymmärtänyt lukemaani, kun pläräsin luentokalvoja, varsinkaan koodauspuolta. Lähde: kurssin kolmannen luennon luentokalvot sekä aikaisemmat tiedot elektromagneettisesta yhteensopivuudesta. === Kotitehtävä 4 === Tehtäväkuvaus: Tarkastellaan 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. ADSL käyttää kanavointiin taajuusjakokanavointia (Frequency Division Multiple Access), jossa kukin signaali keskittyy omalle taajuusalueelle eli kanavalle, perustuu eri signaalien modulointiin eri taajuisille kantoaalloille. “FDMAssa syötettävä data voi olla joko analogista tai digitaalista; signaali on aina analogista johtuen moduloinnista. FDMAn haittapuolena on, että se tuhlaa kaistaa. Yhteydelle annettu kanava on varattu vaikka dataa ei liikkuisikaan.”(wikipedia: FDMA) GSM-yhteyksien kanssa käytetään kanavointitekniikkana aikajakokanavointia (Time Division Multiple Access). Analogista ja digitaalista dataa kuvaavaa analogista signaalia. Perustuu eri signaalien viipalointiin. “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.” (wikipedia: TDMA) Oletan, että kotinettini on *kaapelimodeemi* -tyyppinen. Siinä käytetään tyypillisesti asynkronista aikajakokanavointia. Kaapelimodeemi on kytketty asunnossa kaapelitelevisioverkon antennirasiaan (wikipedia: kaapelimodeemi). “Asynkronisessa TDMA:ssa siirtotiellä ei ole vakioaikavälejä, joten tarvitaan keino (osoite) kertomaan, minkä linjan dataa aikavälissä siirretään. Jokaisen kehyksen alkuun lisätään osoite kertomaan, mille linjalle kehys kuuluu. Aikavälit varataan dynaamisesti tarpeen mukaan. Huonona puolena on, että osoitetietojen välittäminen hukkaa jonkin verran kapasiteettia. Yhdistävän linjan nopeus voi olla pienempi kuin sisääntulolinjojen nopeuksien summa, joten suurilla käyttöasteilla saattaa seurata ruuhkaa.” (wikipedia: TDMA) === Kotitehtävä 5 === Tehtäväkuvaus: 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. Käytän esimerkkinä XChat-ohjelmaa, joka on IRC-client. IRC:iä voi käyttää ryhmä- ja yksityiskeskusteluun sekä tiedostojen jakamiseen. IRC on TCP/IP:n päällä toimiva sovelluskerroksen protokolla. Kun aloitan XChatin käyttämiseen, se ottaa yhteyden IRC-palvelimeen, tapauksessani irc.cs.hut.fi. Palvelimet muodostavat IRC-verkkoja, tapauksessani IRCnet. Viestieni vastaanottajan/vastaanottajien on oltava kytkeytyneenä samassa verkossa olevaan palvelimeen, jotta viestin lähettäminen onnistuu. Yleisesti IRC-clientit kuuntelevat porttia 6667/TCP. Client muuntaa viestini siirrettävään muotoon biteiksi. Verkkokerros (IP) huolehtii yhteyden muodostamisesta vastaanottajan koneen ja oman koneeni välillä. Kuljetuskerros (TCP-protokolla) luo yhteydet tietokoneiden sovellusten välille käyttäen IP-paketteja. Viesti kulkee verkossa useiden reitittimien kautta mahdollisesti monenlaisia eri siirtoteitä hyödyntäen ja viestin paikkaansapitävyys tarkastetaan vastaanottajan päässä virheentarkistusmenetelmien avulla ja vastaanottaja pääsee lukemaan viestin. Useimmat IRC-verkot eivät vaadi tai anna mahdollisuutta käyttäjien perustaa pysyvää tiliä, joten hyökkäyksiä on lähes vaivatonta suorittaa anonyymisti. Nimimerkitkään eivät ole yleensä pysyviä (poikkeuksena shell-tunnus ja bouncer-ohjelma), jolloin on helppoa esiintyä toisena henkilönä, jos muut käyttäjät eivät ole tarkkana hyökkääjän käyttäjätunnuksen kanssa. Näin on helppo saada luottamuksellisia tietoja irti muista käyttäjistä. IRC-yhteydet ovat myös yleensä suojakoodaamattomia (unencrypted), joten ne ovat helppoa saalista hakkereille. Jotkut IRC-palvelimet tukevat SSL-yhteyksiä tietoturvan parantamiseksi, mikä mm. auttaa estämään salasanojen varastamista käyttäjiltä. Tosin useimmiten IRC-kanavat ovat julkisia muutenkin, jolloin suojausta tähän ei tarvita. SSL yhteydet vaativat, että sekä IRC-clientilla ja palvelimella on SSL-suojaus asennettuna. IRC on toiminut monien internetin hyökkäysmuotojen testilaboratoriona. (Lähde: http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Relay_Chat ja http://fi.wikipedia.org/wiki/Irc) ===== Ajankäytön arviointi ===== * Luentoviikko 1 * Lähiopetus 7 h * Valmistautumista lähiopetukseen 1 h * Kotitehtävien tekoa 3 h (,josta 2,5 h tappelua kuvankäsittelyohjelmien kanssa) * Luentoviikko 2 * Lähiopetus 2 h * Luentojen lukeminen 2 h * Tehtävät 3 h * Luentoviikko 3 * Luentojen lukeminen 3 h * Tehtävät 3 h * Luentoviikko 4 * Luentojen lukeminen 2 h * Tehtävät 3 h * Luentoviikko 5 * Luentojen lukeminen 2 h * Tehtävät 3 h —- Pääsivulle