CT30A2003 Tietoliikennetekniikan perusteet. Lappeenranta University of Technology / JP, PH, AH

Transkriptio

1 CT30A2003 Tietoliikennetekniikan perusteet 1

2 Luennoitsijasta Jari Porras MSc 1993 LUT & MTU DSc 1998 LUT Professori 1999 Osastonjohtaja , Kursseja > 100 Rinnakkaislaskenta & -simulointi, Langaton & ad hoc & p2p verkot, cloud computing Jari.Porras(at)lut.fi 2

3 CT30A2003 Tietoliikennetekniikan perusteet, 5 op Tavoitteet: Opiskelija hahmottaa tietoliikennealueen kokonaisuutena ja osaa yhdistää aihealueen asioita toisiinsa. Opiskelija tuntee tiedonsiirron peruskäsitteet, kuten erilaiset siirtotiet, protokollat ja verkkotyypit sekä verkkojen yleiset toiminnot, sekä tiedonsiirrossa tarvittavat protokollat. Opiskelija tuntee kerrosmallin signaloinnista aina sovellustasolle ja osaa soveltaa tietämystään. Sisältö: Yleiskatsaus tietoliikenteeseen sisältäen kerrosmallit, protokollat, siirtotiet, verkot ja verkon toiminnot. TCP/IP-mallin toiminta. Intensiivikurssi. Luentoja 24 h, kotitehtävät periodi. Tentti Tentti 100 %, kotitehtävät TAI kotitentti Kirjallisuutta: Luentokalvot. Stallings, W.: Data and Computer Communications, Ninth Edition, Pearson,

4 CT30A Kurssijärjestelyt Luennoitsija: Prof. Jari Porras vastaanottoaika SOVITTAVISSA, huone jari.porras(at)lut.fi Luennot (24 tuntia) 1. periodissa Vko to ja pe 4h/päivä Kurssimateriaali: kalvot www-sivuilta (NOPPA) opintojakso/ct30a2003/ Wiki sivusto (Opiskelijoiden työt) 4

5 CT30A Kirjallisuutta W. Stallings: Data and Computer Communications, International edition, (9 th edition) Pearson education (1-10,12-19, 22-24, appendixes)!! " Kurose J. & Ross K.: Computer networking: A Top-Down Approach, Addison-Wesley, 2010" F. Halsall: Computer Networking and the Internet, Addison- Wesley, 2005" " A.S Tanenbaum: Computer networks, Prentice-Hall,

6 CT30A Sisältö Yleiskuva Johdanto Kommunikointimalli Yleiskuva verkoista Protokollat kerrosarkkitehtuuri protokollien toimintoja Standardointi Tiedonsiirto Signaalit Siirtotiet johtimelliset johtimettomat Koodaus Tiedonsiirrossa tarvittavia toimintoja Virheen havainnointi Vuon valvonta Kanavointi Verkot Lähiverkkoteknologiat Topologiat Kytkentäiset verkot Langattomuus Solukkoverkot Tietoverkkojen tulevaisuus Sovellukset ja TCP/IP 6

7 Kurssin sisältö 7

8 CT30A2003 Kurssin arvioinnista Kurssin arvostelu Kurssin arvostelun tarkoituksena on selventää opiskelijalle kuinka kurssi tullaan arvostelemaan ja millaisista asioista kurssin arvosana koostuu. Muoto Osuus loppuarvosanasta Tentti 100% Kotitehtävät Muodoltaan tentti on ns. perinteinen tentti, jossa 4 essee/selvitystehtävää. Tentistä on saatava vähintään 50% pisteistä läpäistäkseen tentin. Bonuspisteet lasketaan mukaan läpäisyä tarkasteltaessa. Kurssin aikana on mahdollisuus kerätä erilaisia bonuspisteitä. Bonuspisteet vaikuttavat suoraan tenttiarvosanaan (kurssin vuoden aikana järjestettävien tenttien kohdalla, ei enää seuraavana vuonna) Läsnäolo 0 3 p. Kurssin kaikilla luennoilla istuminen. Pistarit 0-6 p. Kurssin aikana järjestetään 2 pistokoetta asioiden osaamistason testaamiseksi. Oppimispäiväkirja 0 10 p. Sisältäen kotitehtävät ja muu kurssin aikana tuotettu materiaali. Palautelomake 2p Kursseista kerätään palautetta, palautteen antamisesta hyvitetään 8

9 CT30A2003 Kurssin kotitehtävät Kurssikuvauksessa kurssille on määritetty kriteereiksi kotitehtävät. Vaikka kurssi arvostellaan 100% tentin perusteella, kotitehtävät ovat pakolliset. Tämä vaatimus liittyy kurssin työmääräarvioon. Kunkin luentopäivän lopuksi määritetään kotitehtävä, jonka opiskelija liittää Wiki -sivustoon omalle oppimispäiväkirja-alueelleen. Kotitehtävien tarkoitus on syventää asioiden oppimista. Kotitehtävät tehdään aina seuraavaan kertaan mennessä 9

10 CT30A Bonukset Bonukset Pistarit Luennoitsijan tiedoksi (oppiminen) Päiväkirja Opiskelijan omaksi oppimiseksi.. Kotitehtävät, valmentavat tenttiin Ajankäyttö Palaute Kurssipalautteen täyttäminen 10

11 CT30A Pistarit Toisen ja kolmannen viikon ensimmäisen luennon aluksi pidetään pistarit 10 min. aikaa vastata edellisten kertojen luennoilla esitettyihin asioihin perustuviin kysymyksiin. Max 3 bonuspiste/pistari luennoitsijan hyväksyessä vastauksen 11

12 CT30A Päiväkirja Päiväkirja tulee sisältämään seuraavia asioita Ennakkokäsitys Luentojen pääasiat ja niistä heränneet kysymykset Kotitehtävät Ajankäyttö Päiväkirjan tulee olla valmis siihen mennessä kun opiskelija menee tenttiin/tentti arvostellaan. Merkintä päiväkirjaan kun tehtävät tehty. 12

13 UUTTA 2014: Kotitehtävätentti Kurssin voi vaihtoehtoisesti suorittaa laajennetuilla kotitehtävillä. Tällöin tenttiä ei suoriteta. Normaalit kotitehtävät / oppimispäiväkirja kuuluu kuitenkin tehdä. Tenttiin lukemiseen varattu aika käytetään siis laajennettujen kotitehtävien tekemiseen 13

14 ENNAKKOTEHTÄVÄ 14

15 Ennakkotehtävä (Oppimispäiväkirja 1) Määrittele oma näkemyksesi tietoliikenteestä paperille 10 min. max. 1 A4 Myöhemmin saat verrata tätä näkemystä siihen mitä kurssilla opit Mieti termejä/käsitteitä/asioita/kokonaisuuksia, joita tietoliikenne tuo mieleesi? Millaisia asioita on ollut esillä lehdistössä/ uutisissa/kotona? Kun saat oman tehtäväsi tehtyä, juttele naapurisi kanssa ja miettikää yhdessä yksi yhteinen, tärkeä asia/termi. 15

16 Yhteenveto ennakkotehtävä Vertaisverkot, p2p 2. Nimipalvelimet 3. Tietoturva 4. Kenttäväylä 5. Signaalit 1. LAN 2. Internet 3. Mobiiliverkot, 3G/ 4G 4. Protokollat 5. Facebook 16

17 Yhteenveto ennakkotehtävästä Tiedon jako (p2p) 2. Tietoturva (yksityisyys ja luottamus) 3. Verkkoratkaisut (kiinteät, langattomat, mobiilit) 4. Päätelaitteet 5. Internet sovellukset 1. Protokollat 2. Verkkolaitteet 3. Etäluenta (RFID, NFC) 4. Pilvipalvelu 5. Bitcoin 17

18 Esimerkit Kurssin aikana luennoitsija pyrkii tuomaan esimerkkejä elävästä elämästä. Sähköposti Web selailu FTP GPS DigiTV ADSL 18

19 LÄHTÖKOHDAT 19

20 Data Communications, Data Networks, and the Internet The fundamental problem of communication is that of reproducing at one point either exactly or approximately a message selected at another point - The Mathematical Theory of Communication, Claude Shannon Message Message

21 Trendit Viime vuosikymmenien kehityksessä on nähtävissä trendejä, jotka ovat muokanneet tämän päivän tietoliikenteen käyttöä Mobiliteetin lisääntyminen Internetin yleistyminen (VerkkoIiikenteen) kasvu Palveluiden lisääntyminen Erilaisten verkkojen yhdistyminen Laitteiden monipuolistuminen 21

22 22

23 Aikakaudet Mainframe era many share a computer PC era one computer, one person Internet - Widespread Distributed Computing a transition Ubiquitous Computing many computers share each of us 23

24 24

25 Tietoliikenne nyt? Tietoliikenne sisältää tänä päivänä hyvinkin erilaisia osia. Kurssin tavoitteena voitaisiinkin pitää selkeän käsityksen muodostamista tästä kokonaisuudesta. Erilaiset perspektiivit 25

26 Käyttö

27 Kehitys / standardit cellular phones 1981: NMT : NMT : GSM 1994: DCS : CDMA 1983: AMPS 1991: D-AMPS 1993: PDC 1982: Inmarsat- A 1988: Inmarsat- C satellites 1992: Inmarsat-B Inmarsat-M 1998: Iridium cordless phones 1980: CT0 1984: CT1 1987: CT : CT 2 wireless LAN 1991: DECT 199x: proprietary 1997: IEEE : b, Bluetooth analog digital 2000: GPRS 2001: IMT ?: Fourth Generation (Internet based) 2000: IEEE a

28 Rakenne Verkot mahdollistavat omilla rakenteillaan käyttäjien tarpeiden toteuttamisen Tekninen näkökulma Rajapinnat ja protokollat 28

29 Rakenne PC Mobile network server wireless laptop cellular handheld Home network Global ISP Regional ISP access points wired links Institutional network router Figure by Kurose/Ross: Computer Networking, Addison Wesley 29

30 Käyttäjänäkökulma Käyttäjällä tarpeita, joihin nykypäivänä tietoliikenne vahvasti liittyy Verkon/verkkojen hyödyntäminen Voisiko käyttäjänäkökulman tuoda osaksi yleiskuvaa? 30

31 Elements of the networks User - most important part? Technology vs. Needs Services and apps Terminals display, keyboard, camera few big improvements Communication technologies RFID... 5G seamless connectivity required Environment Intelligence => context awareness Through sensors? Structure of the networks 31

32 Sensors, embedded controllers Pager receive only tiny displays simple text messages Päätelaitteet PDA graphical displays character recognition simplified WWW Laptop/Notebook fully functional standard applications Mobile phones voice, data simple graphical displays Smartphone tiny keyboard simple versions of standard applications performance No clear separation between device types possible (e.g. smart phones, embedded PCs, )

33 Verkkojen jaottelu Käyttö alueen mukaan BAN, PAN, LAN, MAN, WAN Sovellusalueen mukaan Paging, Trunking, Wireless Telephony, Cellular telephony, Satellite Communication systems, Wireless Access Networks Verkkotyypin mukaan P2P verkot, ad hoc verkot, Infrastruktuuriverkot, soluverkot 33

34 Kommunikoinnin muodot Kiinteä (fixed) Kommunikoivat oliot kiinteästi paikalleen Esim. pöytätietokone ja langaton tukiasema Nomadi Päätelaite pysyy kommunikoinnin aikana paikallaan, mutta voi vaihtaa paikkaa eri kommunikointitapahtumien välillä Esim. kannettavan tietokoneen käyttö työmatkoilla langattomia tukiasemia hyödyntäen Siirtyvä (Mobile) Päätelaite voi liikkua kommunikoinnin aikana paikasta toiseen. Tiedon kulkema reitti voi muuttua kommunikoinnin aikana. Esim. matkapuhelimen käyttö Vaatii kevyen päätelaitteen (PC on aika raskas siirreltävä) 34

35 Kohti kerrosmalleja Erilaiset käyttäjän tarpeet pyritään jakamaan osiin ja muodostamaan osista kokonaisuus. Verkon eri laitteissa toimii vain ne osat, joita kulloinkin tarvitaan 35

36 Lähde Stallingsin malli Kohde Termistö Arkkitehtuuri Protokolla Standardointi LAN Siirtotiet Kanavointi WAN: piiri- ja pakettikytkentä