CSE-A1130 Tietotekniikka sovelluksissa (5 op)

Transkriptio

1 CSE-A1130 Tietotekniikka sovelluksissa (5 op) Tietoverkot ja Internet Mene osoitteeseen

2 Tietoverkot ja internet Tietoverkkojen perusteet Internet Internetin protokollat World Wide Web Ohjelmistot ja palvelut Tietoturva Luento 2 Kalvo 2

3 Kommunikoinnin tarve Ihminen viestii Äänellä Erilaisilla merkeillä Kirjoitetulla viestillä Sähköisesti Haasteet kommunikaatiossa Miten viesti siirretään? Minne viesti siirretään? Kuinka nopeasti viesti siirtyy? Kuinka luotettavasti viesti siirtyy? Luento 2 Kalvo 3

4 Oma verkko Kotiverkon muoto Internet-tarjoaja Nopeus P(langaton dataliittymä) P(kiinteä laajakaista) 4

5 Tietoverkkojen luokitteluja Laajuus Henkilökohtainen verkko (personal area network, PAN) Esim. puhelin + tietokone Lähiverkko (Local area network, LAN) Esim kotiverkko, yrityksen sisäinen verkko.. Kaupunkiverkko (metropolitan area network, MAN) Kaupungin kokoinen verkko Laajaverkko (wide area network, WAN) Laajan alueen verkko Omistajuus Suljettu vs avoin Topologia Väylä (Ethernet) Tähti (Langattomat verkot keskitetyllä liitäntäpisteellä) Luento 2 Kalvo 5

6 Tietoverkkojen luokitteluja Intranet Eristetty tietyn ryhmän käyttöön (yhdistys, yritys,..) Ekstranet Intranet + asiakkaat Suojattu sisältö (esim webisivut, pilvipalvelut, ) Internet Maailmanlaajuinen tietoverkko Huom: internet voi myös tarkoittaa joukkoa epäyhteensopivia verkkoja. Yleisimmin kuitenkin maailmanlaajuista verkkoa. 6

7 Langattoman verkon topologia Tietokone Tähti Tietokone Keskitin, vaihde tai liityntäpiste Tietokone Tietokone Tietokone Luento 2 Kalvo 7

8 Reitittimet yhdistävät verkkoja muodostaen internetin Wi-Fi verkko Reititin Reititin Reititi n Ethernet -verkko WLAN verkko AP: Access Point, liityntäpiste Wi-Fi: epäkaupallinen WLAN Luento 2 Kalvo 8

9 Reititin Viestiliikenteen ohjailemiseen erikoistunut tietokone Välittää saamansa viestit IP-osoitetietojen perusteella kohti vastaanottajan verkkoja Ylläpitää välitystaulua, jossa tieto tunnetuista verkoista ja parhaista niihin johtavista reiteistä Vaihtaa tietoja verkon topologiasta muiden reitittimien kanssa reititysprotokollien avulla Luento 2 Kalvo 9

10 Prosessien välinen kommunikaatio Verkossa olevien koneiden välistä viestintää Asiakas-palvelin -kommunikaatio Yksi palvelin, monta asiakasta Palvelimen täytyy toimia jatkuvasti Asiakas aloittaa yhteyden Esim. toimiston tulostin, WWW-palvelin Vertaiskommunikaatio (Peer-to-peer P2P) Kaksi prosessia viestii tasavertaisesti Vertaisprosessit voivat olla lyhytkestoisia Esim. musiikin jako internetissä Luento 2 Kalvo 10

11 Asiakas Asiakas Palvelin Asiakas Asiakas Palvelin toimintavalmiudessa palvelemaan useita asiakkaita samanaikaisesti. Vertais Vertais Vertasverkossa kommunikaatio suoraan koneelta koneelle. Luento 2 Kalvo 11

12 Pari sanaa VoIP:stä (Voice Over Internet) Tunnetuin Skype Puhelut, videopuhelut ja ryhmäpuhelut Chat, pikaviestit, tiedostot Ääni kulkee internetissä ilmaiseksi noudattaen ipprotokollaa Jos vastaanottaja perinteinen puhelin, puhelu siirretään Internetin välityksellä lähimpään puhelinkeskukseen jossa se muunnetaan paikallispuheluksi Mihin halpuus perustuu? Luento 2 Kalvo 12

13 The Internet Globaali tietoverkkojen verkko Tiedonsiirto on pakettivälitteistä käyttäen internetprotokollaa (IP) Internet: verkot, laitteistot, koneet, kaapelit,... Web, WWW: kokoelma dokumentteja, resursseja, palveluita Web2: social networking, wikit, blogit,... Luento 2 Kalvo 13

14 Mikä Internet on? Huom: pullonkaula 13 juurinimipalvelinta, joiden pitää toimia. Kansainvälinen, yhdysvaltalaisesta tutkimusverkosta kehittynyt tietoverkko Muodostuu joukosta alueellisia verkkoja ja niitä yhdistäviä runkoverkkoja Tasavertaisiin solmuihin perustuva verkko ei järjestäytynyttä hierarkiaa tai keskushallintoa Jotta verkko toimisi, tarvitaan Globaali osoitteistus (32-bittinen IP-osoite: esim ) Yhteinen tiedonsiirtoprotokolla (IP) Kehitystä ja osoiteavaruuden käyttöä koordinoitava kansainvälisesti (IETF) Luento 2 Kalvo 14

15 T Johdatus opiskeluun ja tietojärjestelmiin TKK:lla Luento T2 Kalvo 15 Internetin alku: ARPANet ARPANet (1969)yhdisti aluksi vain sotilaskohteita ja yliopistoja osana USA:n hallinnollisia projekteja Kylmä sota, tarvitaan ydinhyökkäyksen kestävä verkko Hajautettu verkko konetta Käyttö laajeni 15...Internet

16 T Johdatus opiskeluun ja tietojärjestelmiin TKK:lla ARPANet laajenee Luento T2 Kalvo WWW aloittaa yleistymisen (vasta) 1995 Internetin runko kaupalliseksi 1974 TCP/IP-protokollan kehitys alkaa 1980 lähes 100 kohdetta oli liitetty Arpanettiin, satelliittiyhteydet USA:n ulkopuolelle 1983 ARPANET vaihtoi TCP/IP-protokollaan yhdellä kertaa

17 Korkeakoulujen internet Internet luvuilla: Tutkijat eri puolilla saattoivat kommunikoida, jakaa dataa ja ajaa ohjelmia etänä Sähköposti, uutisryhmät, etäyhteydet Voimakas yhteistyön ja ei-kaupallisuuden kulttuuri Joukko uusia konsepteja Keskustelun moderointi ja netiketti FAQ-listat Jos se toimii ja suurin osa ihmisistä hyväksyy sen, käytetään sitä Kaupallinen käyttö 90-luvulta lähtien Luento 2 Kalvo 17

18 Suomi nettiin Funet (Finnish University and Research Network) CSC Tieteen tietotekniikan keskus vaihteessa Suomi liittyi internettiin Korkeakoulujen verkko 18

19 P(Aloin käyttää internettiä) Graafinen WWW-selain Internetin runko kaupalliseksi Vuosi Tietokoneita Internetissä Luento 2 Kalvo 19

20 Graafisia www-selaimia P(Pääasiallisin nettiselaimeni) 20

21 Graafisten WWW-selaimien markkinaosuuksia Luento 2 Kalvo 21

22 Internetin tekniikkaa 22

23 Internet on hajautettu verkko Keskitetty verkko: yhden yhteyden hajoaminen saattaa eristää osia verkosta. Hajautettu verkko: Verkko toimii vaikka osia olisi Luento 2 Kalvo 23 epäkunnossa.

24 Internet on pakettivälitteinen Paketti 1 Paketti 1 Paketti 2 Paketti 3 Internet Paketti 4 Paketti 2 Paketti 4 Paketti 3 Viesti jaetaan paketteihin. Paketti 5 Paketit kulkevat itsenäisesti verkon halki. Paketti 5 Vastaanottajapäässä paketit kootaan ja järjestetään. Luento 2 Kalvo 24

25 Internetin rakenne Kokoelma verkkotunnuksia Internet palvelun tarjoajia (internet service providers, ISP) Tarjoavat internet-yhteyksiä Pääsy internettiin WLAN / Wi-Fi Matkapuhelinverkko DSL Kaapeliyhteydet Luento 2 Kalvo 25

26 Internetin rakenne Laajakaistaiset suurnopeusyhteydet WAN Alueelliset yhteydet Internetyhteyksien tarjoajat Loppukäyttäjät Luento 2 Kalvo 26

27 Internet-osoitteet Jokaisella internettiin kytketyllä koneella on osoite Yleensä jokaisella tietokoneella on nimi Esim. Itse Internet-verkko käyttää numeerisia osoitteita IP-osoite Esim Käännöksen näiden välille tarjoaa DNS (Domain Name Service) Luento 2 Kalvo 27

28 DNS-palvelimen toiminta 3. DNS-palvelin etsii taulustaan Jos ei löydä, välittää pyynnön toiselle palvelimelle. 2. Selain erottaa nimestä palvelimen ( ja välittää sen DNS-palvelimelle. 4. Kun IP-osoite löytyy, se Välitetään takaisin selaimelle. 1. Käyttäjä naputtaa URL:in 5. Lopulta www-sivun lähetyspyyntö lähtee internettiin IP-osoitteella varustettuna. Luento 2 Kalvo 28

29 13 juurinimipalvelinta Juurinimipalvelimet pitävät kirjaa kaikista maailman ylätason verkkotunnuksista.org,.com,.net,.fi,.. Perimmäinen reititystieto haetaan täältä Jos juurinimipalvelimet kaatuisivat kaikki yhtä aikaa, koko internet kaatuisi Internetin haavoittuvin yksittäinen komponentti Erittäin vikasietoisia 2002 hyökkäyksessä saatiin 7 kaatumaan, nimipalvelu pystyttiin hoitamaan jäljelle jääneillä Luento 2 Kalvo 29

30 URL Universal Resource Locator Osoite tiedon sijaintipaikkaan protokolla://palvelin[:portti]/polku/tiedosto.html protokolla://palvelin[:portti]/polku/ Esimerkiksi news://sfnet.harrastus.retkeily ftp://ftp.funet.fi/rfc/ WWW-selainohjelma käyttää URL-osoitteita noutaakseen dokumentteja verkosta Luento 2 Kalvo 30

31 Salattu http: https HTTP on yksinkertainen yhteyskäytäntö tiedostojen kopioimiseksi tietoverkossa Asiakas (selain) avaa istunnon ottamalla yhteyden palvelimeen Pull-tyyppinen yhteyskäytäntö, palvelin ei lähetä tietoa omaaloitteisesti Asiakas antaa GET-käskyn noutaakseen nimetyn tiedoston palvelimelta Ohessa siirtyy muuta tietoa, kuten asiakasohjelman tunniste, tietoa käytettävistä tietomuodoista jne. Palvelin lähettää oheistietoa tiedostosta ja itse tiedoston sisällön Tiedosto voi olla HTML-dokumentti, kuva tai muuta tyyppiä, tämä kerrotaan otsaketiedoissa Tiedosto voi olla myös ohjelman luoma Luento 2 Kalvo 31

32 Protokolla eli yhteyskäytäntö Säännöstö, jota kahden tai useamman laitteen on noudatettava, jotta niiden välinen yhteys olisi mahdollinen Protokollilla usein tarkasti rajatut tehtävät Erilaisia protokollia erilaisiin verkkoihin, tarkoituksiin ja toteutuksiin Määrittelevät muun muassa Miten yhteydet muodostetaan ja puretaan Kenen vuoro kulloinkin on lähettää viestejä Miten virhetilanteisiin reagoidaan Minkälaisia osoitteita / liittimiä / jännitetasoja (jne.) tiedonsiirrossa käytetään Luento 2 Kalvo 32

33 TCP-protokolla Transmission Control Protocol (TCP) Tarjoaa yhteydellisen, luotettavan tavuvirran sovelluksien välille: Data jaetaan paketteihin, jotka sitten välitetään IPviesteinä Paketit vastaanotetaan, kootaan oikeaan järjestykseen ja poistetaan kaksoiskappaleet Esim. WWW-sivujen hakeminen: selaimen ja palvelimen välille muodostetaan TCP-yhteys, selain lähettää paketteja palvelimelle, palvelin selaimelle Luento 2 Kalvo 33

34 UDP -protokolla User Datagram Protocol Usein tehokkaampi kuin TCP Epäluotettava, yhteydetön tavuvirta Lähettää paketit vastaanottajalle, muttei tarkista niiden perillemenoa Käytetään esim. verkkopeleissä, reaaliaikaisen videon tai äänen lähettämiseen. Luento 2 Kalvo 34

35 IP-protokolla Internet Protocol (IP) Pakettien toimittaminen perille IP-osoitteiden perusteella = Reitittäminen Reitittimet Yhteydetön sähkepalvelu (datagram service) Muistuttaa perinteistä postipalvelua Jokaisessa paketissa vastaanottajan osoite Jokainen paketti kulkee vastaanottajalle itsenäisesti Samaankin viestikokonaisuuteen kuuluvat IP-paketit voivat kokea matkallaan hyvin erilaisia viiveitä, siirtokapasiteettia ja pakettihukkaa riippuen verkon tilasta ja reittivalinnasta Luento 2 Kalvo 35

36 IP-protokolla Tasa-arvoinen, ns. best effort -palvelu Kaikkea liikennettä kohdellaan samalla tavalla Paketin perillemenoa ei taata siirtoon osallistuvien protokollien tarvittaessa varmistettava perillepääsy kuittausviestein Laatu sattumanvaraista Laatua voidaan parantaa verkkoinvestoinneilla Ylikapasiteetti kallista ylläpitää verkkoa ei voi mitoittaa ruuhkahuippuja varten Kuormitus vaihtelee: miten taata VIP-asiakkaiden erikoiskohtelu ruuhkatilanteessa? Luento 2 Kalvo 36

37 reititin reititin Lähettäjän tietokone reititin Paketti 3 / 3 Vastaanottajan tietokone reititin reititin Viestin lähetys internetissä TCP/IP Luento 2 Kalvo 37

38 Internetin ohjelmistokerrokset Sovelluskerros: Muodostaa viestin ja osoitteen Kuljetuskerros: Jakaa viestin paketeiksi Verkkokerros: Hoitaa reitityksen internetin halki Linkkikerros: Hoitaa varsinaisen pakettien kuljetuksen Sovellus Kuljetus Verkko Linkki (TCP) (IP) Luento 2 Kalvo 38

39 Lähettäjä Sovellus Vastaanottaja Sovellus Kuljetus Kuljetus (TCP) Välipysähdyksiä Verkko Verkko Verkko Verkko (IP) Linkki Linkki Linkki Linkki Luento 2 Kalvo 39

40 Internetin käyttö Sähköposti WWW, Web 2.0 Yhteisöpalvelut Etäkäyttö Tiedostojen jakaminen Median streamaus Internet-puhelut (tunnetuin Skype) Verkkokeskustelu (Chatit, IRC) Pikaviestintä Luento 2 Kalvo 40

41 World Wide Web Yksi monista Internetin sovelluksista Yhdistää tekstiä, kuvia ja linkkejä hyperteksti-dokumentiksi Linkki osoittaa toiseen dokumenttiin, joka voi sijaita samalla tai toisella palvelimella Voi myös sisältää liikkuvaa kuvaa, ohjelmistojen käyttöliittymiä jne. Dokumentit kirjoitetaan HTML-kielellä HyperText Markup Language Perustuu SGML-kieleen (Standard Generalized Markup Language) Kuvaa dokumentin rakenteen WWW-selainohjelmisto tulkitsee HTML-koodin ja valitsee rakennetta vastaavan esitystavan Nykyään HTML-kieltä käytetään myös ulkoasun ohjaamiseen Luento 2 Kalvo 41

42 Web 2.0 Web 2.0 on Internetin uusiin mahdollisuuksiin viittaava muotitermi Kuka tahansa voi olla sisällöntuottaja Sosiaaliset verkot ja yhteistyö ovat avainsanoja Joukko WWW-pohjaisia työkaluja tasa-arvoistaa verkon käyttöä Luento 2 Kalvo 42

43 Sosiaalisen median palveluita Linkkien ja uutisten jakopalveluita Blogipalveluita Mikroblogipalveluita Wiki- ja muita yhteistyöpalveluita Mediapalveluita Yhteisöjä Virtuaalimaailmoja Verkkoyhteisöjä 43

44 Kotitehtävä Selvitä keskeisiä sosiaalisen median palveluita (esim Wikipediasta lähdekritiikki huomioiden) Arvioi Mihin sovellusta käytetään? Laajuus Hyvät ja huonot puolet Ensisijainen käyttäjäryhmä Muistathan lähdekriittisyyden. (Voidaan kysyä tentissä.) 44

45 Yhteyksiä HTML on tiedon esitysmuoto, tiedostoformaatti HTTP-yhteyskäytäntö kopioi tiedostoja luotettavan yhteyden yli ei ole virheentarkistuksia eikä tarkistussummia Internet-verkossa käytetty TCP/IP-protokollaperhe tarjoaa luotettavan yhteyden Selain käyttää siis saadakseen URL:n määrittelemän HTML-kielisen dokumentin Luento 2 Kalvo 45

46 Kysymyksiä Luento 2 Kalvo 46