CT30A2003 Tietoliikennetekniikan perusteet 1
Luennoitsijasta Jari Porras MSc 1993 LUT & MTU DSc 1998 LUT Professori 1999 Osastonjohtaja 2005-2006, 2012- Kursseja > 100 Rinnakkaislaskenta & -simulointi, Langaton & ad hoc & p2p verkot, cloud computing Jari.Porras(at)lut.fi 2
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 1.-2. periodi. Tentti. 0-5. Tentti 100 %, kotitehtävät TAI kotitentti Kirjallisuutta: Luentokalvot. Stallings, W.: Data and Computer Communications, Ninth Edition, Pearson, 2011. 3
CT30A2003 - Kurssijärjestelyt Luennoitsija: Prof. Jari Porras vastaanottoaika SOVITTAVISSA, huone 2513 email: jari.porras(at)lut.fi Luennot (24 tuntia) 1. periodissa Vko 40-42 to ja pe 4h/päivä Kurssimateriaali: kalvot www-sivuilta (NOPPA) https://noppa.lut.fi/noppa/ opintojakso/ct30a2003/ Wiki sivusto (Opiskelijoiden työt) http://www2.it.lut.fi/wiki/doku.php/courses/ct30a2001/start 4
CT30A2003 - Kirjallisuutta W. Stallings: Data and Computer Communications, International edition, (9 th edition) Pearson education (1-10,12-19, 22-24, appendixes)!!http://williamstallings.com/datacomm/index.html! " Kurose J. & Ross K.: Computer networking: A Top-Down Approach, Addison-Wesley, 2010" http://www.aw-bc.com/kurose-ross/" F. Halsall: Computer Networking and the Internet, Addison- Wesley, 2005" "http://wps.pearsoned.co.uk/ema_uk_he_halsall_compnet_5" A.S Tanenbaum: Computer networks, Prentice-Hall, 2011 5
CT30A2003 - 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
Kurssin sisältö 7
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
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
CT30A2003 - Bonukset Bonukset Pistarit Luennoitsijan tiedoksi (oppiminen) Päiväkirja Opiskelijan omaksi oppimiseksi.. Kotitehtävät, valmentavat tenttiin Ajankäyttö Palaute Kurssipalautteen täyttäminen 10
CT30A2003 - 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
CT30A2003 - 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
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
ENNAKKOTEHTÄVÄ 14
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
Yhteenveto ennakkotehtävä 2014 1. Vertaisverkot, p2p 2. Nimipalvelimet 3. Tietoturva 4. Kenttäväylä 5. Signaalit 1. LAN 2. Internet 3. Mobiiliverkot, 3G/ 4G 4. Protokollat 5. Facebook 16
Yhteenveto ennakkotehtävästä 2013 1. 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
Esimerkit Kurssin aikana luennoitsija pyrkii tuomaan esimerkkejä elävästä elämästä. Sähköposti Web selailu FTP GPS DigiTV ADSL 18
LÄHTÖKOHDAT 19
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
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
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
Tietoliikenne nyt? Tietoliikenne sisältää tänä päivänä hyvinkin erilaisia osia. Kurssin tavoitteena voitaisiinkin pitää selkeän käsityksen muodostamista tästä kokonaisuudesta. Erilaiset perspektiivit 25
Käyttö
Kehitys / standardit cellular phones 1981: NMT 450 1986: NMT 900 1992: GSM 1994: DCS 1800 1991: 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: CT1+ 1989: CT 2 wireless LAN 1991: DECT 199x: proprietary 1997: IEEE 802.11 1999: 802.11b, Bluetooth analog digital 2000: GPRS 2001: IMT-2000 200?: Fourth Generation (Internet based) 2000: IEEE 802.11a
Rakenne Verkot mahdollistavat omilla rakenteillaan käyttäjien tarpeiden toteuttamisen Tekninen näkökulma Rajapinnat ja protokollat 28
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
Käyttäjänäkökulma Käyttäjällä tarpeita, joihin nykypäivänä tietoliikenne vahvasti liittyy Verkon/verkkojen hyödyntäminen Voisiko käyttäjänäkökulman tuoda osaksi yleiskuvaa? 30
Elements of the networks User - most important part? Technology vs. Needs Services and apps 2010- 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
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 www.scatterweb.net 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, )
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
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
Kohti kerrosmalleja Erilaiset käyttäjän tarpeet pyritään jakamaan osiin ja muodostamaan osista kokonaisuus. Verkon eri laitteissa toimii vain ne osat, joita kulloinkin tarvitaan 35
Lähde Stallingsin malli Kohde Termistö Arkkitehtuuri Protokolla Standardointi LAN Siirtotiet Kanavointi WAN: piiri- ja pakettikytkentä