Yhteenveto / kertaus

(1)

Yhteenveto / kertaus

Tuomas Aura

T-110.2100 Johdatus Tietoliikenteeseen

kevät 2013

(2)

Kurssin luennot

1. Aloitus: Miten Internet toimii, Tuomas Aura

2. Web 2.0 ja uudet sovellustekniikat, Otto Seppälä

3. Sovelluskerros: WWW, email, socket API, Miika Komu 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. Matkapuhelinverkot, Jukka K. Nurminen

11. Tiedonsiirto matkapuhelinverkoissa, Jukka K. Nurminen 12. Tele- ja tietoverkon laskutus, Sakari Luukkainen

13. Liiketoiminta verkkoympäristössä, Sakari Luukkainen

(3)

Tämän luennon sisältö

1. Esimerkki protokollista 2. Protokollapino

3. Standardointi

4. Internet, tiedonvälitys ja yhteiskunta

5. Tietoliikenneohjelmistojen opiskelu

(4)

Webmail

https://webmail.tkk.fi/

(5)

DNS

Internetin sähköposti

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: …

IP, TCP, UDP, DNS, ICMP SMTP, IMAP, ASCII, Unicode HTTP, SSL, HTML, JavaScript Ethernet, DHCP, NAT jne.

(6)

PROTOKOLLAPINO

(7)

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.

(8)

Protokollapinot ja Internet

Sov.

Verkko Linkki Sov.

Verkko Linkki

Fyysinen kerros

Verkko Linkki

Fyysinen kerros Fyysinen kerros Reititin Reititin

Käyttäjä Käyttäjä

Kone A Internet Kone B

Assosiaatio

(9)

Lähettäjä

 Protokollatietoyksikkö (PDU)

 Korkeamman kerroksen PDU kapsuloidaan

alemman PDU:hun

– otsake – traileri

 Kehys fyysisellä siirtotiellä

= kerros 1:n PDU

Kerros N-1 Kerros N Kerros N+1

Kerroksen N-1 PDU Kerroksen N PDU Kerroksen N+1 PDU

(10)

Vastaanottaja

 Esimerkki:

L4 PDU = TCP-segmentti 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

(11)

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

Kerros N Kerros N+1

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

(12)

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 ...

Mitä OSI-mallin kerrokset vastaavat TCP/IP-pinossa?

(13)

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

(14)

Sovelluskerros

Middleware: HTTP, SSL, XML...

Kuljetuskerros: TCP, UDP, ...

Verkkokerros: IPv4, IPv6 Linkkikerros: Ethernet, MPSL,

WLAN, GPRS ...

TCP/IP-pinon rajapinnat

Verkkokortin

firmware ja rauta Käyttöjärjestelmän ytimessä

Prosesseina käyttäjätilassa

Socket API

Tyypillinen toteutus:

Laiteajurirajapinta

(15)

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

(16)

STANDARDOINTI

(17)

Standardointi

 ISO: OSI-malli, X.509-sertificaatit, Unicode

 ITU-T : puhelinverkot, esim. SDH

 3GPP: GSM, UMTS, LTE

 IETF: TCP/IP-protokollapino

 IANA: Internetin nimet ja numerot

 IEEE: lähiverkot (IEEE 802)

 W3C: web

 OASIS: XML-pohjaiset protokollat, esim. WS

Standardoijat kilpailevat osin keskenään!

(18)

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

(19)

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

19

(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, Intel, Apple

– Palveluntuottajat, esim. Google ja Facebook – Lainsäädäntö, valtiot

– Vapaat markkinat / käyttäjät / ei kukaan:

(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

– PGP, BitTorrent, Tor-anonymiteettipalvelu – Kiinan palomuuri

– sähköisen viestinnän tietosuojalaki

 Yksityisyyden suoja

– esim. henkilökohtaiset web-sivut, Facebook, paikkatieto, valvontakamerat

– tiedon kasvava määrä ja pysyvyys

23

(24)

Insinöörin vastuu

 Tekniikan kehittämiseen liittyy arvovalintoja

– Millaisessa yhteiskunnassa haluamme elää?

– Mitä jos yrityksen etu tai asiakkaan tarpeet ovat ristiriidassa omien arvojeni kanssa?

 Toisin kuin ydinvoimala tai öljylautta, koodi ei voi tappaa ketään?

– esim. Iran, Kiina, kyberpuolustus

 Tekniikka etenee usein nopeammin kuin poliittinen tai arvokeskustelu

 Monitieteellinen näkökulma auttaa näkemään asioiden eri puolet:

– Aalto-yliopistossa mahdollisuus ymmärtää tekniikan vaikutukset käyttäjiin, talouteen, yhteiskuntaan ja

(25)

TIETOLIIKENNEOHJELMISTOJEN

OPISKELU

(26)

Lisää tietoliikenneohjelmistoja?

 Kandiopetus uudistuu syksystä 2013 alkaen

 Uuden kandiohjelman valinnaisia kursseja:

– T-110.4206 Information Security Technology (syksy 2013) CSE-C3400 Information Security (alkaa syksyllä 2014)

– CSE-C3210 Web Software Development

 Vanha kandiohjelma (ennen syksyä 2012 aloittaneille):

– Tietoliikenneohjelmistojen pääaine ja A2-moduuli

 DI-ohjelman pääaineiden nimet ja rakenne muuttumassa lähivuosina, lisätietoa syksyllä

 Näitä DI-ohjelmia/pääaineita kannattaa harkita:

– Mobile Computing, Services and Security

(nykyinen kv-ohjelma, muuttunee normipääaineeksi) – NordSecMob Erasmus Mundus

(27)