Yhteenveto / kertaus Tuomas Aura T-110.2100 Johdatus Tietoliikenteeseen kevät 2012
Kurssin luennot (toteutunut järjestys) 1. Aloitus: Miten Internet toimii, Tuomas Aura 2. Web 2.0 ja uudet sovellustekniikat, Ville Karavirta 3. Sovelluskerros: WWW, email, socket API, Sasu Tarkoma 4. Salaustekniikat, SSL, Tuomas Aura 5. Kuljetuskerros, TCP, Matti Siekkinen 6. Verkkokerros, IP, Matti Siekkinen 7. Linkkikerros, Ethernet ja WLAN, Matti Siekkinen 8. Tietoverkkojen turvallisuus, Tuomas Aura 9. Tiedonsiirron perusteet ja optiset verkot, Jouko Kurki 10. Nykypäivän matkapuhelinverkot, Jukka K. Nurminen 11. Tele- ja tietoverkon laskutus, Sakari Luukkainen 12. Tulevaisuuden langattomat laajakaistat, Jukka K. Nurminen 13. Liiketoiminta verkkoympäristössä, Sakari Luukkainen 14. Kertaus, Tuomas Aura 2
Tämän luennon sisältö 1. Esimerkki protokollista 2. Protokollapino 3. Standardointi 4. Internet, tiedonvälitys ja yhteiskunta 5. Tietoliikenneohjelmistojen pääaine 3
Webmail https://webmail.tkk.fi/ 4
From: alice@example.com To: bob@tkk.fi Subject: Internetin sähköposti alice@example.com 192.168.1.33 IMAP/SMTP mail.example.com 207.68.196.170 bob@tkk.fi 130.233.194.61 Internet SMTP HTTP smtp.hut.fi 193.229.0.40 webmail.tkk.fi 130.233.224.249 5
PROTOKOLLAPINO 6
OSI-malli 7. Sovellus 6. Esitystapa 5. Istunto 4. Kuljetus 3. Verkko 2. Siirtoyhteys OSI-referenssimalli ISO-standardi 7 kerrosta Kukin kerros käyttää alemman palveluja ja tarjoaa palveluja ylemmälle Kerroksissa 4-7 on päätelaitteiden välinen assosiaatio eli jaettu tila 1. Fyysinen Huom. suomennosta siirtokerros käytetään vaihtelevasti kerroksista 2 ja 4. Sanaa on parempi välttää. 7
Protokollapinot ja Internet Käyttäjä Sov. Assosiaatio Käyttäjä Sov. Reititin Reititin Verkko Verkko Verkko Verkko Linkki Linkki Linkki Linkki Fyysinen kerros Kone A Fyysinen kerros Internet Fyysinen kerros Kone B 8
Lähettäjä Kerros N+1 Kerros N Kerros N-1 Kerroksen N+1 PDU Kerroksen N PDU Kerroksen N-1 PDU Protokollatietoyksikkö (PDU) Korkeamman kerroksen PDU kapsuloidaan alemman PDU:hun otsake traileri Kehys fyysisellä siirtotiellä = kerros 1:n PDU 9
Vastaanottaja Kerros N+1 Kerros N Kerroksen N+1 PDU Esimerkki: L4 PDU = TCP-paketti L3 PDU = IP-paketti L2 PDU = Ethernet-kehys Kerros N-1 Kerroksen N PDU Kerroksen N-1 PDU 10
Rajapinnat Kerros N+1 Kerros N+1 DATA.req DATA.cnf DATA.ind DATA.res Kerros N Kerros N Kerrosten välissä on palvelurajapinta Kerroksen N ja N+1 rajapinta kuuluu kerrokseen N Periaate: kerros N kommunikoi vain kerrosten N-1 ja N+1 kanssa samassa koneessa; kerroksen N kanssa verkon yli OSI-mallin rajapinnat: kerroksilla primitiivejä (esim. DATA yllä) pyyntö (req) ja ilmoitus (ind) sisältävät viestin vastaus (res) ja varmistus (cnf) sisältävät kuittauksen 11
OSI-malli ja TCP/IP-pino 7. Sovellus 6. Esitystapa 5. Istunto Sovelluskerros: HTTP, SSL, XML... Mitä OSI-mallin kerrokset vastaavat TCP/IP-pinossa? 4. Kuljetus Kuljetuskerros: TCP, UDP 3. Verkko Verkkokerros: IPv4, IPv6 2. Siirtoyhteys 1. Fyysinen Linkkikerros: Ethernet, MPSL, WLAN, GPRS... 12
OSI-malli ja TCP/IP-pino 7. Sovellus 6. Esitystapa 5. Istunto Sovelluskerros: HTTP, SSL, XML... 4. Kuljetus Kuljetuskerros: TCP, UDP 3. Verkko Verkkokerros: IPv4, IPv6 2. Siirtoyhteys 1. Fyysinen Linkkikerros: Ethernet, MPSL, WLAN, GPRS... 13
TCP/IP-pinon rajapinnat Sovelluskerros Middleware: HTTP, SSL, XML... Socket API Kuljetuskerros: TCP, UDP,... Verkkokerros: IPv4, IPv6 Linkkikerros: Ethernet, MPSL, Laiteajurirajapinta WLAN, GPRS... Tyypillinen toteutus: Prosesseina käyttäjätilassa Käyttöjärjestelmän ytimessä Verkkokortin firmware ja rauta 14
Kerrokset käytännössä Protokollasuunnittelu on tasapainoilua siistin kerroksellisuuden ja optimointien välillä Hyvin määritellyt rajapinnat mahdollistavat markkinoita Erehdysten seuraukset pitkäkestoisia esim. IP osoitteen käyttö TCP-päätepisteen tunnuksessa Kerrosrajoja ylittävät optimoinnit tärkeitä suorituskyky, reaaliaikaisuus, palvelun laatu, energiansäästö, liikkuvuus, turvallisuus, anonymiteetti esim. TCP ja langaton verkko Kerrosmallia käytetään joustavasti: Alikerrokset, esim. MAC ja LLC, IPsec, TLS Tunnelit, esim. VPN, GPRS tunneling protocool Rekursiiviset kerrokset mahdollisia, esim. TLS VPN Kokonaan uusia kerroksia ehdotettu, esim. HIP Kehitys nopein sovelluspäässä, hitain pinon keskellä 15
STANDARDOINTI 16
Standardointi ISO: OSI-malli, X.509-sertificaatit, Unicode ITU-T: puhelinverkot, esim. SDH 3GPP: UMTS, LTE, GSM/GPRS/EDGE IETF: TCP/IP-protokollapino IANA: Internetin nimet ja numerot IEEE: lähiverkot (IEEE 802) W3C: web OASIS: XML-pohjaiset protokollat, esim. WS ym. standardoijat kilpailevat osin keskenään 17
IETF Internet Engineering Task Force (IEFT) määrittelee protokollia: mitä lähetetään langalle IETF-kokoukset, työryhmät, IESG, IAB toiminta avointa ja julkista: www.ietf.org running code and rough consensus Standardointiprosessi: Internet-Draft, working group Request for Comments (RFC): informational, experimental, best current practice, standards track (proposed, draft, standard) RFC:n merkitys riippuu toteuttajista ja käyttäjistä, ei virallisesta statuksesta 18
IANA Internet Assigned Numbers Authority Hallinnoi nimiä ja numeroita ylimmän tason DNS-nimet ja DNS-juuripalvelimet IP-osoitteet ja AS-numerot protokollanumerot, esim. TCP-porttinumerot (80 = HTTP) HTTP-virhekoodit (404 = sivua ei löydy) IANA nykyisin yhdysvaltalaisen ICANNorganisaation alaisuudessa 19
Kuka omistaa netin? Kuka lopulta päättää? IETF/IANA Verkko-operaattorit, erityisesti Tier-1 ISP:t (~10), esim. TeliaSonera Laite- ja ohjelmistovalmistajat, esim. Cisco ja Microsoft Palveluntuottajat, esim. Google ja Facebook Lainsäädäntö Vapaat markkinat / käyttäjät / ei kukaan: esim. web-sisältö ja P2P-palvelut 20
Kuka omistaa netin? Kuka lopulta päättää? IETF/IANA Verkko-operaattorit, erityisesti Tier-1 ISP:t (~10), esim. TeliaSonera Laite- ja ohjelmistovalmistajat, esim. Cisco, Microsoft, Apple Palveluntuottajat, esim. Google ja Facebook Lainsäädäntö Vapaat markkinat / käyttäjät / ei kukaan: esim. web-sisältö ja P2P-palvelut 21
TIEDONVÄLITYS, IHMISET JA YHTEISKUNTA 22
Muuttuva kommunikaatio Kukaan ei enää kirjoita kirjeitä? Väline muuttaa ihmisten välistä vuorovaikutusta kirjeet, fax, sähköposti matkapuhelimet ja tavoitettavuus sosiaaliset mediat: Usenet, Facebook, Twitter sanomalehdet, web, tabletit Maailmankylä, lyhenevät etäisyydet Kysymys ei lopulta ole tekniikasta vaan kommunikaatiosta ihmisten välillä 23
Internet ja vapaus Villi länsi vs. poliisivaltio BitTorrent, Tor-anonymiteettipalvelu Kiinan palomuuri sähköisen viestinnän tietosuojalaki Yksityisyyden suoja henkilökohtaiset web-sivut, Facebook-viestit, paikkatieto, kamerat tiedon kasvava määrä ja pysyvyys 24
Insinöörin vastuu Tekniikan kehittämiseen liittyy arvovalintoja millaisessa yhteiskunnassa halumme elää? esim. paikkaperustaiset palvelut Toisin kuin ydinvoimala tai öljylautta, koodi ei voi tappaa ketään? esim. Iran Monitieteellinen näkökulma, Aalto-yliopisto mahdollisuus ymmärtää tekniikan vaikutukset käyttäjiin, talouteen, yhteiskuntaan ja ympäristöön 25
TIETOLIIKENNEOHJELMISTOJEN OPISKELU 26
Tietoliikenneohjelmistojen pääaine Tietoliikenneohjelmistojen A2-moduuli A3-moduulit T-110.4100 Tietokoneverkot Tietoliikenneohjelmistojen A3 T-110.2100 Johdatus tietoliikenteeseen Tietotekninen turvallisuuden A3 T-109.4300 Network Services Business Models T-110.4206 Tietoturvallisuustekniikka Tietoverkkoliiikennetoiminnan A3 27
Pääaineen opintojen tavoitteet Valmistaa moninaisiin työtehtäviin, R&D ei ainoa uravaihtoehto Laaja tekninen osaaminen: Internetin ja mobiiliverkkojen teknologiat, palvelut, tietoturva ja liiketoiminta, uusin tekniikka taidot kehittää uutta tietoverkkojen tekniikkaa, palvelualustoja ja sovelluksia sekä turvallisia ratkaisuja kyky seurata tieteellistä tutkimusta ja hakea tietoa tutkimuskirjallisuudesta Diplomi-insinöörin yleisiä taitoja: projekti- ja ryhmätyöskentely, luova ongelmanratkaisu tekninen kirjoittaminen, esiintyminen kyky nähdä tekniikan mahdollisuudet ja ottaa vastuu avointen teknisten ongelmien ratkaisemisesta 28
Matematiikka Mitä muuta tarvitset simulointi, tilastotiede, lineaarialgebra, oikeaksi todistaminen, diskreetti matematiikka, koneoppiminen, algoritmit, kryptografia jne. Vankka ohjelmointitaito: teoria ja kokemus Innovaatioon ja liiketoimintaan liittyvät opinnot Assarointia suositellaan: esiintyminen, ihmisten ja asioiden organisointi 29
Opiskeluympäristö Kansainvälinen opiskeluympäristö Tietoliikenneohjelmistot kansainvälisissä maisteriohjelmissa: NordSecMob Erasmus Mundus, Mobile Computing Services and Security, EIT ICT Labs: ICT Innovation Myös suomalaisten kannattaa hakea kv-ohjelmiin! Useimmat pääaineen kurssit englanniksi Opintojen jälkeen on helppo lähteä ulkomaille ja työskennellä kansainvälisissä yrityksissä Opintojen toinen vaihe todella mahdollista suorittaa kahdessa vuodessa Diplomityöntekijöillä ja valmistuneilla kova kysyntä 30
Kiitos osallistumisesta, muista kurssipalaute! 31