Internet. » Internet = maailman laajuinen tietoverkko (iso I) » IP = Internet Protocol = Internet protokolla (yhteyskäytäntö)

Samankaltaiset tiedostot
ELEC-C7110 Informaatioteknologian perusteet

ELEC-C7110 Informaatioteknologian perusteet

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Pakettikytkentäiset verkot. Helsinki University of Technology Networking Laboratory

OSI ja Protokollapino

Kurssin perustiedot. ELEC-C7110 Informaatioteknologian perusteet. Tämän viikon aiheet. Tietoverkkojen perusteita. Minkälaisia yhteyksiä on olemassa?

Mikä on internet, miten se toimii? Mauri Heinonen

Internet Protocol version 6. IPv6

Tietoliikenne II (2 ov)

Kuva maailmasta Pakettiverkot (Luento 1)

Laitteessa tulee olla ohjelmisto tai uudempi, tarvittaessa päivitä laite

Tietoliikenne II. Syksy 2005 Markku Kojo. Tietoliikenne II (2 ov,, 4 op) Page1. Markku Kojo Helsingin yliopisto Tietojenkäsittelytieteen laitos

S Teletekniikan perusteet

ELEC-C7110 Informaatioteknologian perusteet

Kerroin kahdeksan (8) kaavan alussa johtuu siis siitä että tässä täytyy tehdä muunnos tavuista biteiksi.

Siltojen haitat. Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat 2/19/ Kytkin (switch) Erittäin suorituskykyisiä, moniporttisia siltoja

Demonstraatiot Luento

ICMP-sanomia. 3. IP-kerroksen muita protokollia ja mekanismeja ICMP (Internet Control Message Protocol)

3. IP-kerroksen muita protokollia ja

Turvallisuus verkkokerroksella

Turvallisuus verkkokerroksella

AH-otsake. Turvallisuus verkkokerroksella. AH-otsake. AH-otsake. ESP-otsake. IP-otsake

Tietoliikenne II (2 ov)

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Kuljetuskerros

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku) Keskuskone ja oheislaitteet

reitittimissä => tehokkaampi 2005 Markku Kojo IPv6

3. Kuljetuskerros 3.1. Kuljetuspalvelu

7. Internet: Verkkojen verkko

OSI malli. S Tietoliikenneverkot S Luento 2: L1, L2 ja L3 toiminteet

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat. Protokollien kerrosrakenne. Mitä monimutkaisuutta?

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Piirikytkentäinen evoluutio. Annukka Kiiski

Liikenneteoriaa (vasta-alkajille)

Liikkuvien isäntäkoneiden reititys

5. Mobile IP (RFC 3220)

IHTE 1900 Seittiviestintä (syksy 2007) VERKKOTEKNIIKKAA. Mikä on protokolla, IP osoite, nimipalvelu jne ja mihin näitä tarvitaan?

TeleWell TW-EA711 ADSL modeemi & reititin ja palomuuri. Pikaohje

Siltojen haitat Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat

Kuljetuskerros. Tietokoneverkot. Matti Siekkinen Pasi Sarolahti

Littlen tulos. Littlen lause sanoo. N = λ T. Lause on hyvin käyttökelpoinen yleisyytensä vuoksi

Reititys. Tämä ja OSI 7LHWROLLNHQQHWHNQLLNDQSHUXVWHHW $(/&7 0DUNXV3HXKNXUL. Yhteyden jakaminen Reititys Kytkentä Internet-protokolla TCP, UDP

Regulointi, standardointi, veloitus. Yhteenveto

Pertti Pennanen OSI 1 (4) EDUPOLI ICTPro

Kuljetus- ja sovelluskerroksen tietoturvaratkaisut. Transport Layer Security (TLS) TLS:n suojaama sähköposti

Vastauksia ja ohjeita laskuharjoitustehtäviin. Yleisohjeita

ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät

TVP 2003 kevätkurssi. Kertaus Otto Alhava

7. Internet: Verkkojen verkko

1. Tietokoneverkot ja Internet

Standardiliitännät. Tämä ja OSI 7LHWROLLNHQQHWHNQLLNDQSHUXVWHHW $(/&7 0DUNXV3HXKNXUL

ELEC-C7230 Tietoliikenteen siirtomenetelmät. Yleistä

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku) Keskuskone ja oheislaitteet

Kohina (Noise) Signaalia häiritsee kohina. aina taustalla esiintyvää sähkömagneettista aaltoliikettä terminen kohina. elektronien liikkeestä johtuva,

Tietoverkkojen turvallisuus. Tuomas Aura T Johdatus tietoliikenteeseen kevät 2012

Projektina gradu. Miten? Missä? Milloin? Miksi?

T Tietokoneverkot kertaus

Kohina (Noise) 1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat. Signaalin vahvistaminen

Sovelluskerros. Sovelluskerros. Kuljetuskerros Verkkokerros Linkkikerros Fyysinen kerros. Kuljetuskerros Verkkokerros Linkkikerros Fyysinen kerros

Osoitemanipulaation syitä. Osoitemanipulaation syitä. Miten? S Verkkopalvelujen tuotanto Luento 4: Verkko osoitteiden manipulaatiopalvelut

IP-verkkojen luotettavuus huoltovarmuuden näkökulmasta. IPLU-II-projektin päätösseminaari Kari Wirman

Kaikki analogiset järjestelmät digitaalisiksi ja verkkokäyttöisiksi - jo tänään Kustannustekkuutta ja joustavuutta työskentelyyn

Verkkoinformaation välittämiseen isäntäkoneiden ja reitittimien välillä

Foscam kameran asennus ilman kytkintä/reititintä

Salausmenetelmät (ei käsitellä tällä kurssilla)

Vuonimiö on pelkkä tunniste

Vuonimiö on pelkkä tunniste

Kytkimet, reitittimet, palomuurit

... Laajennusotsakkeet. Reititysotsake. Vuonimiö on pelkkä tunniste. Vuonimiöiden käsittely solmuissa

Antti Vähälummukka 2010

Tietoliikenne I (muuntokoulutettaville) 2 ov Syksy 2002 Luennot Liisa Marttinen 11/6/2002 1

Kuljetus- ja verkkokerrokset. Jyry Suvilehto T Johdatus tietoliikenteeseen ja multimediatekniikkaan kevät 2011

7. Internet: Verkkojen verkko

Liikkuvien isäntäkoneiden reititys

IP-reititys IP-osoitteen perusteella. koneelle uusi osoite tässä verkossa?

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja oheislaitteet. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku)

Miten Internet toimii?

j n j a b a c a d b c c d m j b a c a d a c b d c c j

Osoitemanipulaation syitä. Miten? Vaihtoehtoja. S Verkkopalvelujen tuotanto Luento 4: Verkko osoitteiden manipulaatiopalvelut.

Kurssin perustiedot. ELEC-C7110 Informaatioteknologian perusteet. Tämän viikon aiheet. Tiedonsiirron perusteita. Tiedonsiirron rakenneosat

Service Level Agreement. Service Level Agreement. IP verkkopalvelu. S Verkkopalvelujen tuotanto Luento 1: Service Level Agreement

INTERNET-yhteydet E L E C T R O N I C C O N T R O L S & S E N S O R S

Network Services Location Manager. Verkon ylläpitäjän opas

Nimi: Op.numero: Yritän arvosanan korotusta, olen läpäissyt IVT:n tentin

Tietoverkkojen turvallisuus. Tuomas Aura T Johdatus tietoliikenteeseen kevät 2011

Tietoliikenne I 2 ov kevät 2002

IP asetus -harjoitus Tietojenkäsittelyn koulutusohjelma

Tikon Ostolaskujenkäsittely versio SP1

ESPOO VANTAA INSTITUTE OF TECHNOLOGY. ser 0/0. Right WS-3 WS-4. Ennen QoS-määrittelyjä tehdään normaalit reititinmäärittelyt ja testataan IP-yhteys:

- Valitaan kohta Asetukset / NAT / Ohjelmallinen palvelin - Seuraavassa esimerkki asetuksista: valitaan käytössä oleva ohjelmistorajapinta

Verkkoliikennettä Java[ssa lla] Jouni Smed

SSH Secure Shell & SSH File Transfer

3. Kuljetuskerros 3.1. Kuljetuspalvelu

Yleinen ohjeistus Linux tehtävään

Protokollien yleiset toiminnot

Tehtävä 2: Tietoliikenneprotokolla

Internet perusteet. Analyysin tasot

WWW-sivu. Miten Internet toimii? World Wide Web. HTML-koodi. HTTP-istunto URL <#>

ITKP104 Tietoverkot - Teoria 3

Luennon sisältö. Protokolla eli yhteyskäytäntö (1) Verkon topologia

ATK yrittäjän työvälineenä

Transkriptio:

Kurssin perustiedot ELEC-C711 Informaatioteknologian perusteet Kalevi Kilkki Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitos Internet 7.3. & 9.3.21» Kalevi Kilkki: Luennot ja kurssin sisältö kalevi.kilkki@aalto.fi» Jari Lietzen: Kurssiassistentti, laskuharjoitukset jari.lietzen@aalto.fi» Ohjelma 1. Johdanto ma 11.1. & ke 13.1. 2. Tietoliikennealan palvelut ma 18.1. & ke 2.1. 3. Tiedonsiirto ma 25.1. & ke 27.1. 4. Kommunikaatioakustiikka ma 1.2. & ke 3.2. (V. Pulkki) 5. Puheteknologia ma 8.2. & ke 1.2. (K. Palomäki). Kiinteät verkot ma 15.2. & ke 17.2. 7. Matkaviestintä ma 22.2. & ke 24.2. 8. Tietojenkäsittely ma 29.2. & ke 2.3. 9. Internet ma 7.3. & ke 9.3. Tämän viikon aiheet Internet» Maanantain oppimistavoitteet 1. Internetin historiaa miksi, miten ja mihin 2. Internetin keskeiset rakenneosat, TCP/IP» Keskiviikon oppimistavoitteet 1. Jonoteoriaan eli pakettikytkentäisten verkkojen analyysi ja mitoitus 2. Hieman kertausta Laskuharjoitus 1. Jonoteorian perusteet» Internet = maailman laajuinen tietoverkko (iso I) eli yhdysverkko, joka yhdistää paikallisia verkkoja toisiinsa» Internet teknologiat = teknologiat, joita Internetin toimintaan tarvitaan Yleensä internet-teknologioilla viitataan IETF:n (Internet Engineering Task Force) kehittämiin protokolliin Puhekielessä Internet-sanalla viitataan usein verkkopalveluihin WWW (Web= palvelu)» IP = Internet Protocol = Internet protokolla (yhteyskäytäntö) Internetin alku Varautuminen ydinsotaan Internet?» 195-luvun loppu (USA) Neuvostoliitto laukaisi Sputnikin syksyllä 1957 ARPA (Advanced Research Project Agency) perustettiin 1958» 19-luvun alku Paul Baran (RAND Corp.) esitti pakettikytkentäisyyden periaatteet Samoihin aikoihin muualla: L. Kleinrock (UCLA), J. C. R. Licklider (MIT) ja D. Davis (UK)» Miten datasiirto hoidettiin sitä ennen? Tietokoneiden välillä minimaalista Joitain sotilaallisia sovelluksia (& telex sanaa/min) Suuremmat määrät magneettinauhoilla» Paul Baran: Kyllä (jossain määrin) pakettiverkon taustalla oli ajatus ydinsodan mahdollisuudesta, mutta Baranin ajatukset eivät levinneet kovin nopeasti» ARPANET:n kehittäjät (Taylor, Roberts): Ei ovat ehdottomasti kieltäneet että ydinsotaan varautumisella olisi ollut mitään vaikutusta heihin» Rahoittajat (ARPAn johtajat ja siitä ylöspäin): Kyllä rahoituksen kannalta ydinsotaan varautumisella oli huomattava merkitys ELEC-C711 215 5 ELEC-C711 215 1

Pakettikytkennän vallankumouksellisuus! Internet osa II» Piirikytkentäinen (circuit switching) Tarvittavat resurssit on varattu istunnon ajan riippumatta siitä käytetäänkö yhteyttä vai ei Mahdollistaa yksityiskohtaisen veloituksen, käytön rajoitukset ja kontrollin» Pakettikytkentäinen (packet switching) Tiedon siirto paketeissa, joissa osoitetieto mukana Mahdollistaa Tiedon siirron ilman keskitettyä organisaatiota Yksinkertaisen veloituksen Pääsyn koko verkkoon $ Skaalautuvuus Tehokkuus Joustavuus» 198 (USA): tarjouspyyntö 14 yritykselle dataverkon toteuttamisesta tutkimuslaitosten välillä» Muutosvastarinta mm. AT&T ja IBM ei jättäneet tarjouksia lainkaan Yliopistot Miksi ulkopuolisten pitäisi saada käyttää meidän tietokonetta? Mutta ARPA määräsi koska rahoitti!» 199: ARPANET käynnistyi lokakuussa 199 (4 solmua) Ensimmäinen sanoma LOGIN johti virheilmoitukseen» 1972: ensimmäinen sähköposti» 1974: TCP/IP ELEC-C711 7 ELEC-C711 8 ARPANET 1977 Internetin topologia nykyisin ELEC-C711 9 ELEC-C711 215 1 Internet osa III Internetin käyttäjien osuus» Internet Hosts eli isäntäkoneet 1977: 111 1991: 17 1995: 42 1 1 % 8 % % Kehittyneet maat Kaikki maat Kehitysmaat 8 4 % 4 2 WWW Mosaic selain 2 % % 199 2 24 28 212 199 1995 2 25 21 215 ELEC-C711 11 Huom: alussa käyttäjiä/tietokone oli enemmän ELEC-C711 12 2

Percentage of Individuals using the Internet, 212 Internet osa IV IoT Mutta laitteita on paljon enemmän kuin isäntäkoneita 1? IoT Internet of Things 8 4 2 ELEC-C711 215 13 199 1995 2 25 21 215 ELEC-C711 14 Vaikea kysymys Miljardia laitetta 22 5 4 3» Mitä riskejä kaikkien mahdollisten laitteiden liittäminen Internetiin aiheuttaa? 2 1 9 95 2 5 1 15 2 http://www.i-scoop.eu/internet-of-things/ ELEC-C711 15 ELEC-C711 1 Internetin kehitystyö : IETF Internetin taustasta johtuen» IETF: Internet Engineering Task Force» RFC: Request for Comments Tarkoituksellisesti epämääräinen otsikko markkinat päättävät lopulta Vrt. ITU (International Telecommunication Union) 5 vuoden jaksot! David Clark: "We [at IETF] reject kings, presidents and voting. We believe in rough consensus and running code."» Ongelmia/haasteita koska alussa Verkossa kaikkia käsiteltiin kuin tuttuja Verkon koko oletettiin rajalliseksi Viestit oletettiin tärkeiksi ja halutuiksi Oletettiin että kukaan ei tee ilkeyksiä Oletettiin että sisältö on avointa ja laillista Kaikkia mahdollisia sovellutuksia ei osattu arvata» Kun kaikki eivät toimi yhteisen hyvän eteen, järjestelmä murentuu ELEC-C711 215 17 ELEC-C711 215 18 3

FUNET projektisuunnitelma v. 1984 Mitä kuvasta voi päätellä? Internetin tulo Suomeen X.25 IP FUNET: Finnish University and Research Network ELEC-C711 215 19 ELEC-C711 215 2 Liittyminen Internetiin Tehtävät» 198: päätös liittymisestä» 1987: ei onnistunut poliittisista syistä (Neuvostoliitto-Suomi) NSF (National Science Foundation, USA) ehdotti yhdyskäytäväratkaisua voidaan kontrolloida paremmin kuin avointa Internet-yhteyttä» 1988: NORDUnet:n avoin Internet-liitäntä 5 kbit/s satelliittiyhteydellä USA:han 4 kbit/s Pohjoismaiden välillä Ensimmäinen kansainvälinen TCP/IP verkko NSF tuki sekä poliittisesti että taloudellisesti» Luentotehtävä tänään Selitä lyhyesti miten TCP/IP protokolla pitää huolta siitä että verkko ei jumiudu täysin silloin kun verkkoon on tarjolla enemmän liikennettä kuin mitä verkossa on kapasiteettia.» Esitehtävä keskiviikoksi Listaa 1 3 asiaa joita mielestäsi pitäisi käsitellä luennolla perusteellisemmin eikä siis jättää tekstimateriaalin ja laskuharjoitusten varaan Ensisijaisesti asioita, joita on käsitelty kurssin tekstimateriaalissa Saatu palaute vaikuttaa ensi vuoden luentojen painotuksiin! ELEC-C711 215 22 ISO:n OSI-malli IP-verkon toiminta» OSI = Open Systems Interconnection Reference Model 198-luvun alussa, tietoliikenneverkkojen toimintojen kuvaamiseen ja jäsentämiseen Kansainvälinen standardi (ISO, ITU) Kuvaa tiedonsiirtoprotokollien yhdistelmän 7 kerroksessa Kukin kerroksista käyttää yhtä alemman kerroksen palveluja ja tarjoaa palveluja yhtä kerrosta ylemmäs.» OSI-verkko ei saavuttanut suosiota koska TCP/IP jyräsi ELEC-C711 215 23 ELEC-C711 24 4

ISOn OSI vs. TCP/IP OSI-malli kertausta 7 5 4 3 2 1 Sovellus Esitystapa Istunto Kuljetus Verkko Siirto Sovellus Siirron hallinta Internet Verkkoyhteys ARP DNS, HTTP, FTP, SNMP, POP, SSH, etc. TCP, UDP IP ICMP Ethernet, XDSL, Frame Relay DNS = Domain Name System HTTP = Hypertext Transfer Protocol FTP = File Transfer Protocol SNMP = Simple Network Management Protocol POP = Post Office Protocol SSH = Secure Shell (protocol) TCP = Transfer Control Protocol UDP = User Datagram Protocol ICMP = Internet Control Message Protocol IP = Internet Protocol ARP = Address Resolution Protocol 7. Sovellus Armeijan johtaminen Kuningas Sanoma Tietoisuus Hemmetti, minun pitää näyttää olevani ankara kuningas Kuningas on seonnut, mutta pakko on totella Ymmärrys Tietoisuus. Esitystapa Puhuttu lause Ilmaus (puhe, ele, kirjoitus) 5. Istunto Kuninkaan vastaanotto Armeija hyökätköön aamulla kello Kuninkaan käsky: hyökkäys kello Vastaanotin Käyttöliittymä Havaitseminen Mielen automatiikka Mielen automatiikka Informaation käsittely 4. Kuljetus Kirje käskyketjun läpi Lähetin Kanava Häiriölähde Käyttöliittymä Informaation käsittely Vastaanottajan haku 3. Verkko Optisen lennätinverkon kartta Sovellus TCP IP 2. Siirto Viestien Verkko- käsittely lennätinasemilla yhteys Ethernet 1. Optisen lennättimen ym. taulut OSI TCP/IP (DoD) malli Sotapäällikkö ELEC-C711 25 ELEC-C711 2 Rakenneosat IPv4 otsikko Bitit: 8 1 24 31 Versio IHL DS Kokonaispituus Tunnistus Liput Lohkon sijainti Elinaika Protokolla IP-otsikon tarkistussumma Lähettäjän IP-osoite TCP IP Sovellus Kuljetus Verkko Siirtoyhteys Siirtoyhteys Verkko Siirtoyhteys Siirtoyhteys Sovellus Kuljetus Verkko Siirtoyhteys Vastaanottajan IP-osoite Optiot Data Täyte Käyttäjä ja päätelaite Kytkin Reititin Kytkin Palvelin IHL = Internet Header Length, eli otsikon pituus DS = Differentiated Services, tai Type of Service, eli paketin priorisointi Protokolla, esim. = TCP, 17 = UDP, 89 = OSPF ELEC-C711 215 27 ELEC-C711 28 IPv-otsikon rakenne Bitit: 8 1 24 31 Versio Liikenneluokka Vuon tunniste Otsikon pituus Seuraava otsikko Hyppyjen määrä Lähettäjän IP-osoite Vastaanottajan IP-osoite IPv4 vs. IPv. IPv4 IPv Address 32 bits (4 bytes) 12:34:5:78 128 bits (1 bytes) 1234:578:9abc:def: 1234:578:9abc:def Packet size 57 2 32 bytes = 4.3*1 9 required, fragmentation optional 128 2 128 bytes = required 3.4*1 38 without fragmentation Packet fragmentation Routers and sending hosts Sending hosts only Packet header Does not identify packet flow for QoS handling Contains Flow Label field that specifies packet flow for QoS handling Includes a checksum Does not include a checksum Includes options up to 4 bytes Extension headers used for optional data Address configuration Manual or via DHCP Stateless address autoconfiguration (SLAAC) IP to MAC resolution broadcast ARP Multicast Neighbor Solicitation Local subnet group management Internet Group Management Protocol (IGMP) Broadcast Yes No Multicast Yes Yes IPSec optional, external required Multicast Listener Discovery (MLD) ELEC-C711 29 ELEC-C711 3 5

Mistä osoite? Verkkotunnukset (domain name) URL (Uniform Resource Locator) Miten osoitteet? DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Nimipalvelimen Domain Name System, DNS. Haku 8 1 3 2 Juuri. nimipalvelin 198.41..4 kilkki com org net fi wikipedia aalto kilkki aalto Rekursio 5 4.org nimipalvelin 24.74.112.1 eng fi elec sci 7.wikipedia.org nimipalvelin 27.142.131.234 http://www.cisco.com/web/about/security/intelligence/dns-bcp.html ELEC-C711 215 31 ELEC-C711 215 32 TCP:n toimintaperiaate TCP:n säätömekanismi» Oletuksena Best Effort (IP tasolla) Verkko yrittää parhaansa, mutta ilman takuita» TCP pitää huolen siitä että paketit tulevat perille (joskus) oikeassa järjestyksessä» Yhteyden alussa nopeus on alhainen» Nopeutta kasvatetaan eksponentiaalisesti» Jos paketteja hukkuu, tiputetaan nopeutta» Lopputuloksena kohtuullinen määrä pudonneita paketteja Kaista jakautuu suunnilleen tasan pullonkaulun läpi kulkevien yhteyksien kesken Ikkunan koko (= sallittu lähetettävän datan määrä verkkoviiveen aikana) Eksponentiaalinen kasvu Paketin hukkuminen Paketin hukkuminen havaitaan aikavalvonnalla havaitaan ACK:llä* Hidas aloitus 1/2 Ylikuormituksen välttäminen Lineaarinen kasvu *ACK-paketti sisältää viimeisen yhtenäisen sekvenssinumeron, jos numero on sama kuin edellisessä ACK:ssä, niin lähettäjä olettaa että vähintään yksi paketti on hukkunut aika ELEC-C711 33 ELEC-C711 34 IP pakettien käsittely IP pakettien käsittely - QoS Eriarvoinen käsittely: Miksi?» Sovellusten erilaiset vaatimukset Puhe (videoneuvottelu, interaktiiviset pelit) vs. Data» Erilaiset asiakkaat (enemmän tai vähemmän maksavat) kuluttajat vs. yritykset» Kustannusten optimointi vs. asiakkaiden tyytyväisyys Pieni osa asiakkaista voi kuluttaa valtaosan resursseista» Entä oikeudenmukaisuus? Eriarvoinen käsittely, miksi, miten?» Systemaattisia (haluttuja) eroja Viiveissä ja Pakettien pudottamisen todennäköisyyksissä» Entä saatu kaista tai siirretty datamäärä??? Monimutkainen kysymys TCP:n säätömekanismi vaikuttaa olennaisesti Mutta kaikki liikenne ei käytä TCP:tä ELEC-C711 35 ELEC-C711 3

Organisaatiotasolla Tason 2 verkko T T Tason 1 verkko Tason 3 verkko P IXP T T Tason 3 verkko Tason 2 verkko Pakettiverkon mitoitus eli jonoteorian perusteita Internetin käyttäjät ELEC-C711 37 ELEC-C711 38 Suorituskykyanalyysi Vaiheet 1. Tilojen määrittäminen 2. Tilojen välisten siirtymien määrittäminen 3. Tilojen välisten siirtymien intensiteetit 4. Yhtälöt perustuen lokaaleihin tasapainoihin 5. Todennäköisyyksien ratkaiseminen. Johtopäätösten teko Liikenneteoria vs. jonoteoria 1 i-1 i i+1 S-1 S i (i+1) S S-1 S S+1 1 S+ N-1 2 (S-1) S S S S S S+N ELEC-C711 39 ELEC-C711 4 Esimerkki Oletukset 2 palvelupaikkaa 3 odotuspaikkaa (yhteisiä molemmille) Vaiheet 1. Tilojen määrittäminen 2. Tilojen välisten siirtymien määrittäminen 3. Tilojen välisten siirtymien intensiteetit 4. Yhtälöt perustuen lokaaleihin tasapainoihin 5. Todennäköisyyksien ratkaiseminen. Johtopäätösten teko Palveluaika = 4 minuuttia (eksponentiaalisesti jakautunut) Asiakkaita tulee keskimäärin 1 minuutissa Kysymys Mikä on keskimääräinen odotusaika niillä, jotka jäävät joko suoraan palveltavaksi tai jäävät odottamaan? Tulokset M/M/S/N Erlang kun N = odotusaika palvelu- osuus per min sek. aika (s) Pääsee heti palveltavaksi Asiakkaita tulee y per tunti a 4, %,4 24 Palveluaika h 4 min b Jää odottamaan 44,8 %,448 4,8 291 24 Palvelupaikat S 2 c Ei jää odottamaan 51,2 %,512 Jonoon mahtuu N 3 Palveltavaksi tai a+b jonoon 48,8 %,488 4,4 28 24 Tarjottu liikenne A 4 Erl Ei pääse heti b+c palveltavaksi 9, %,9 2,27 13 112 a+b+c Kaikki 1, % 1, 2,18 131 117 (S) (N) Pääsee Jää Ei jää Palveltavana i+j i j Pr(i, j) heti odottama odottam Jonossa 125 1,4,448,512 1,952 2,17 1,8,8 1 1 4,32,32,32 2 2 8,4,4,128 3 2 1 1,128,128,25,128 4 2 2 32,25,25,512,512 5 2 3 4,512,512 1,24 1,53 ELEC-C711 41 ELEC-C711 42 7

Kun odotuspaikkoja = 1 Odotusaika kuormituksen funktiona M/M/S/N Erlang kun N = odotusaika palvelu- osuus per min sek. aika (s) Pääsee heti palveltavaksi Asiakkaita tulee y per tunti a,3 %,3 24 Palveluaika h 4 min b Jää odottamaan 49,9 %,499 18,2 181 24 Palvelupaikat S 2 c Ei jää odottamaan 5,1 %,51 Jonoon mahtuu N 1 Palveltavaksi tai a+b jonoon 49,99 %,4999 18,1 181 24 Tarjottu liikenne A 4 Erl Ei pääse heti b+c palveltavaksi 99,97 %,9997 9,1 54 12 a+b+c Kaikki 1, % 1, 9, 54 12 (S) (N) Pääsee Jää Ei jää Palveltavana i+j i j Pr(i, j) heti odottama odottam Jonossa 1381 1,352,4993,59 1,9993 9,22 1,1,15E-5 1 1 4,2,2442,24 2 2 8,5,488,98 3 2 1 1,1,977,195,98 4 2 2 32,2,1953,391,391 5 2 3 4,39,397,781,1172 2 4 128,78,7814,153,312 7 2 5 25,15,1528,312,7814 8 2 512,313,3125,251,18753 9 2 7 124,25,2511,1252,43758 1 2 8 248,125,12523,255 1,18 11 2 9 49 ELEC-C711,25,254,59 2,2541 215 43,51 12 2 1 8192,59 1,18 5,92 Odotusaika (min) 1 8 4 2.2.4..8 1 = A/S = kuormitus S = 1 S = 3 S = 1 ELEC-C711 44 Iso vai pieni puskuri? Jonon pituus (tavuja) 14 12 1 8 h w (min) S = 3 h = 1 min 4% B c 3% Simuloitu jono 8 4 2 N = N = 3 N = 1 N = 1 4 2 2% 1% N = N = 3 N = 1 N = 1 2 4 8 1 ms Pakettien koko (tavuja) 5 4 3 %.5 1 1.5 2 A 2.5 (Erl) 3 ELEC-C711 45 2 1 2 4 8 1 ms ELEC-C711 4 Jonosimulointeja ( =.8) Tentti 3 3 3 25 2 15 1 5 3 25 2 15 1 5 3 25 2 15 1 5 3» 4 tehtävää á 1 sivu valmiiksi viivoitettu Ehkä: 2 laskua & 2 esseetä 25 2 15 1 5 25 2 15 1 5 25 2 15 1 5 Tentit 4.4. & 24.5. Muistakaa ilmoittautua ajoissa! 3 3 3 25 2 15 1 25 2 15 1 25 2 15 1 Laskuharjoitustehtävien mallivastaukset huomenna (11.3.) 5 5 5 ELEC-C711 47 ELEC-C711 48 8

Teoriat ja niihin liittyvät asiat Teoria - minimivaatimuksia Hintajousto Desibelit: miten lasketaan yhteen Erlang & yksinkertainen jono Verkon saatavuus (luotettavuus) Shannon + kommunikaatioakustiikka, puheteknologia Hintajousto kaavoina ln K = a e ln h + h Kysyntä 5 min/päivä 4 e =.75, h = e =.75, h =.5 3 2 Hinta -9% Kysyntä +1 %, tulot -8% 1.5 1 1.5 2 Hinta /min ELEC-C711 49 ELEC-C711 5 Mitä tästä seuraa? Desibeli» Monopolin hinnoittelu Mitä korkeampi sen parempi (myyjälle ei asiakkaalle eikä yhteiskunnalle)» Toisaalta Monet telepalvelut ovat luontaisesti monopoleja Miksi?» Joten. Käytännössä: Jos täysi vapaus yksityinen erittäin tuottoisa monopoli» Logaritminen asteikko Kuvaa suureiden suhteita Yksikkö = beli (Bell in mukaan)» Yleensä desibeli, eli kymmenesosa belistä P 1 P 2 [db] = 1 log 1 P 1 P 2» Tehoa kuvataan usein suhteessa milliwattiin P [dbm] = 1 log 1 [db] P 1 mw ELEC-C711 51 ELEC-C711 52 Miten desibeleillä lasketaan! Shannonin lause» Desibeli ilmaisee tehojen suhteen logaritmisella asteikolla Jos tehojen suhde on 1:1, desibeleinä suhde on 1log 1 (1) = 2 db» Tehovahvistukset ja -vaimennukset voidaan laskea suoraan desibeleinä yhteen kun ne ovat sarjassa Jos vahvistin A vahvistaa +25 db ja vahvistin B vahvistaa +15 db ja siirtokanava vaimentaa 3 db, lopputulos = 25 + 15 3 = +1 db» dbm on teho suhteessa milliwattiin desibeliasteikolla dbm arvoja ei saa laskea suoraan yhteen desibeliasteikolla, vaan ne täytyy muuntaa ensin lineaariselle asteikolle ja sitten laskea yhteen Jos tenttivastauksessa 3 dbm + 4 dbm = 7 dbm, tehtävästä saa p» Jos kaavassa teho watteina, niin älä käytä desibelejä Shannonin kaava 3.3 tai radiotien kaavassa 5.2 olkaa tarkkana!» Informaatioteorian yläraja tietoliikenteelle C = B log 2 1 + S N B = kaistanleveys S = vastaanotetun signaalin teho N = kohinateho» Esim. puhelinverkosta C = 31 log 2 11 = 41 bit/s [bit/s]» Vain ideaalisessa tapauksessa Käytännössä muutama db hukkuu epäideaalisuuksiin ELEC-C711 53 ELEC-C711 54 9

Verkkolaskelma Mitä verkkolaskelmista seuraa?» Kustannus = jänne (tai kaapelikilometri)» Hyötylaskelma (tai epäluotettavuuden kustannuslaskelma) Yhden jänteen (i) saatavuus = todennäköisyys että yhteys jänteen yli toimii = A i Reitti jolla on N kappaleita (riippumattomia) jänteitä peräkkäin A N = i=1 N A i ( = tulo) Yhteysväli jolla on M kappaletta vaihtoehtoisia, toisistaan riippumattomia reittejä (j) A M = 1 j=1 M 1 A j» Korkeaan saatavuuteen päästään käytännössä vain vaihtoehtoisilla reiteillä Vaihdon täytyy tietysti toimia luotettavasti» Samoja laskentaperiaatteita voidaan soveltaa myös muissa luotettavuuslaskelmissa A j = reitin j saatavuus ELEC-C711 55 ELEC-C711 5 Poisson-liikenne, esto- ja jonojärjestelmä Mitä Erlang- ja jonomalleista seuraa? 1 i-1 i i+1 S-1 S i (i+1) S P i 1 = iμp i S-1 S S+1 1 S+ N-1 2 (S-1) S S S S S S+N» Käytännössä satunnaisesti vaihtelevaa tarvetta palvelevaa järjestelmää ei voi kuormittaa 1 %:sti» Estojärjestelmä Pienissä järjestelmissä < 5 %, suurissa ehkä jopa 8 %» Jonojärjestelmä Ideaalitapauksessa ehkä 8 %» Korkea kuormitus (> 7 %) on aina riski, koska pienikin kuormituksen nousu kasvattaa estoja tai odotusaikoja olennaisesti ELEC-C711 57 ELEC-C711 58 Muita keskeisiä asioita Informaatio, data ja datan määrä (esim. TB) Suomen telealan erikoispiirteet Viestintäjärjestelmien peruskomponentit A/D muunnos: periaate ja vääristymät Modulointi ja kanavointi Piirikytkentäisyys ja pakettikytkentäisyys Verkkotopologiat Mobiiliverkkojen sukupolvet ja niiden erot Solukkoverkon toimintaperiaate Taajuusalueet ja niiden perusominaisuudet Mooren laki ja sen seuraukset Tietokoneen rakenne ja toimintaperiaate Boolen algebra ja loogiset portit Miksi Internet on sellainen kuin se on? TCP/IP Tentit 4.4. & 24.5. Muistakaa ilmoittautua ajoissa! Kiitoksia! ELEC-C711 59 1