T-110.2100 Johdatus tietoliikenteeseen

kevät 2011

Yhteenveto / kertaus

Tuomas Aura

Kurssin luennot (toteutunut järjestys)

Aloitus: Miten Internet toimii, Tuomas Aura

Web 2.0 ja uudet sovellustekniikat, Sasu Tarkoma

Sovelluskerros: WWW, email, socket API, Sasu Tarkoma

Salaustekniikat, Tuomas Aura

Kuljetuskerros, TCP, Matti Siekkinen

Verkkokerros, IP, Matti Siekkinen

Linkkikerros, Ethernet ja WLAN, Matti Siekkinen

Tietoverkkojen turvallisuus, Tuomas Aura

Tiedonsiirron perusteet ja optiset verkot, Jouko Kurki

Nykypäivän matkapuhelinverkot, Jukka K. Nurminen

Tulevaisuuden langattomat laajakaistaverkot, Jukka K. Nurminen

Tele- ja tietoverkon laskutus, Sakari Luukkainen

Liiketoiminta verkkoympäristössä, Sakari Luukkainen

Yhteenveto/kertaus, Tuomas Aura

2

Outline

1. Esimerkki protokollista

2. Protokollapino

3. Standardit

4. Internet, tiedonvälitys ja yhteiskunta

5. Tietoliikenneohjelmistojen

opiskelu

3

Webmail

4

https://webmail.tkk.fi/

Internetin sähköposti

5

webmail.tkk.fi

mail.example.com

207.68.196.170

Internet

IMAP/SMTP

130.233.224.249

bob@tkk.fi

130.233.194.61

smtp.hut.fi

193.229.0.40

HTTP

SMTP

alice@example.com

192.168.1.33

From: alice@example.com

To: bob@tkk.fi

Subject: …

PROTOKOLLAPINO

6

7

OSI-malli

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

7. Sovellus

6. Esitystapa

5. Istunto

4. Kuljetus

3. Verkko

2. Siirtoyhteys

1. Fyysinen

Huom. suomennosta “siirtokerros”

käytetään vaihtelevasti kerroksista

2 ja 4. Sanaa on parempi välttää.

Protokollapinot ja Internet

Sov.

Verkko

Link

Sov.

Verkko

Link

Fyysinen kerros

Verkko

Link

Verkko

Link

Fyysinen kerros Fyysinen kerros

Reititin Reititin

Käyttäjä Käyttäjä

Kone A Kone B Internet

Assosiaatio

8

Lähettäjä

Protokollatietoyksikkö (PDU)

Korkeamman kerroksen PDU kapsuloidaan alemman PDU:hun

– otsake

– traileri

Kehys fyysisellä siirtotiellä = 1-kerroksen PDU

Kerros N-1

Kerros N

Kerros N+1

Kerroksen N-1 PDU

Kerroksen N PDU

Kerroksen N+1 PDU

9

Vastaanottaja

Esimerkki:

L4 PDU = TCP-paketti

L3 PDU = IP-paketti

L2 PDU = Ethernet-kehys

Kerros N-1

Kerros N

Kerros N+1

Kerroksen N-1 PDU

Kerroksen N PDU

Kerroksen N+1 PDU

10

Rajapinnat

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

Kerros N

Kerros N+1

Kerros N

Kerros N+1

DATA.req DATA.ind DATA.cnf DATA.res

OSI-malli ja TCP/IP-pino

7. Sovellus

Sovelluskerros:

HTTP, SSL, XML... 6. Esitystapa

5. Istunto

4. Kuljetus Kuljetuskerros: TCP, UDP

3. Verkko Verkkokerros: IPv4, IPv6

2. Siirtoyhteys Linkkikerros: Ethernet,

MPSL, WLAN, GPRS ... 1. Fyysinen

12

Sovelluskerros

Middleware: HTTP, SSL, XML...

Kuljetuskerros: TCP, UDP, ...

Verkkokerros: IPv4, IPv6

Linkkikerros: Ethernet, MPSL,

WLAN, GPRS ...

TCP/IP-pinon rajapinnat

13

Verkkokortin

firmware ja rauta

Käyttöjärjestelmän

ytimessä

Prosesseina

käyttäjätilassa

Socket API

Tyypillinen

toteutus:

Laiteajurirajapinta

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 mahdollisia, esim. TLS VPN

– Kokonaan uusia kerroksia ehdotettu, HIP

Kehitys nopeinta sovelluspäässä

14

STANDARDOINTI

15

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

16

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

17

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 ICANN-

organisaation alaisuudessa

18

Kuka omistaa netin?

Kuka lopulta päättää?

– IETF/IANA

– Verkko-operaattorit, erityisesti Tier-1 ISP:t,

esim. TeliaSonera

– Laite- ja ohjelmistovalmistajat, esim. Cisco ja

Microsoft

– Palveluntuottajat, esim. Google ja Facebook

– Lainsäädäntö

– Ei kukaan: esim. web-sisältö ja P2P-palvelut

19

TIEDONVÄLITYS, IHMISET JA

YHTEISKUNTA

20

Muuttuva kommunikaatio

Kukaan ei enää kirjoita kirjeitä?

Väline muuttaa ihmisten välistä vuorovaikutusta

fax ja sähköposti

matkapuhelimet ja tavoitettavuus

sosiaaliset mediat: Usenet, Facebook, Twitter

Maailmankylä, lyhenevät etäisyydet

– esim. fuksit ja teekkariyhteisö

Kysymys ei lopulta ole tekniikasta vaan kommunikaatiosta ihmisten välillä

21

Internet ja vapaus

Villi länsi vs. poliisivaltio

– BitTorrent, Tor-anonymiteettipalvelu

– Kiinan palomuuri

– sähköisen viestinnän tietosuojalaki

Yksityisyyden suoja

– henkilökohtaiset web-sivut, Facebook-viestit,

paikkatieto, kamerat

– tietojen pysyvyys

22

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

23

TIETOLIIKENNEOHJELMISTOJEN

OPISKELU

24

Tietoliikenneohjelmistojen pääaine

25

T-110.2100 Johdatus

tietoliikenteeseen

T-110.4100 Tietokoneverkot

Tietoliikenne-ohjelmistojen A3

T-110.4206 Tietoturvallisuus-

tekniikka

Tietotekninen turvallisuus A3

T-109.4300 Network Services Business Models

Tietoverkko-liiikennetoiminnan

A3

A3-moduulit Tietoliikenneohjelmistojen

A2-moduuli

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 hakea tietoa tieteellisestä kirjallisuudesta

Diplomi-insinöörin yleisiä taitoja: – projekti- ja ryhmätyöskentely, luova ongelmanratkaisu

– tekninen kirjoittaminen, esiintyminen

– kyky nähdä tekniikan mahdollisuudet ja ottaa vastuu avointen teknisten ongelmien ratkaisemisesta

26

Mitä muuta tarvitset

Matematiikka

– 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

27

Opiskeluympäristö

Kansainvälinen opiskeluympäristö

– Tietoliikenneohjelmistojen kansainväliset maisteriohjelmat: NordSecMob Erasmus Mundus, Mobile Computing — Services and Security, tulossa: EIT ICT Labs Distributes systems and services 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

28

Kiitos osallistumisesta,

muista kurssipalaute!

(16.5. alkaen)

Tietoliikenneohjelmistojen pääainesauna

19.5.2011 klo 15-19

”Rehtorin saunalla” (T-talo, 3.krs)

ks. Noppa

29