Blogimerkintä #3

Lähiverkon osat

    1. Kaapelointi (+liittimet ja tarvikkeet)

·       Koaksiaalikaapeli (antennijohto); ohut ja paksu

·       Parikaapeli (puhelinkaapeli); suojattu ja suojaamaton

·       Valokaapeli; monimuoto ja yksimuoto

·       Langaton; radioaallot ja infrapuna

    2. Palvelin

·       Tarjoaa resursseja

·       Pienissä verkoissa ei tarvita (vertaisverkot)

    3. Työasema

    4. Verkkosovitin

·       Kortti + ohjaimet

    5. Ohjelmisto

·       Verkkokäyttöjärjestelmä (NOS)

    6. Aktiivilaitteet

·       Toistin (repeater) ja keskitin (hub)

·       Kytkin (switch)

·       Silta (bridge)

·       Reititin (router)

·       Yhdyskäytävä (gateway)

·       Palomuuri (firewall)

·       Välityspalvelin (proxy)

Verkkojen yhdistäminen

Reititin (englanniksi router) on laite, joka yhdistää kaksi verkkoa toisiinsa. Toisin sanoen reititin on tietokone, joka tarjoaa reitittämispalvelua, esimerkiksi lähiverkosta alueverkkoon (LAN-WAN). Se välittää viestit oikeaan osoitteeseen verkkojen välillä: reititin tietää konfiguraationsa perusteella minkä verkon puolelta tietty osoite löytyy, ja välittää viestin ”oikealle puolelle”. Silta toimii kuten reititin, mutta laiteosoitteiden tasolla. 

Toistin eli hubi (englanniksi hub)

Toistin välittää viestin usealle koneelle, eli se siis ”toistaa” viestin yhdeltä monelle vastaanottajalle. Se sopii esimerkiksi pienen kotiverkon rakentamiseen. 

Kytkin

Kykin välittää viestejä toistimen tapaan. Se tutkii viestiä ja välittää sen vain ”oikeaan osoitteeseen”, ei kaikille kuten toistin. Kytkin soveltuu toistinta paremmin isompien verkkojen kasaamiseen: esim. tietokoneluokka.

Verkkotyypit

Väylä

Tieto siirtyy samaa siirtokanavaa pitkin, johon kaikki laitteet on kytketty. Teoriassa tieto välittyy kaikille laitteille samanaikaisesti ja tieto kulkee väylässä kaikkiin suuntiin. Väylä on teoriassa äärettömän pitkä, eli koneen lähettämään kehystä ei tarvitse poistaa sieltä (fyysisesti hoidettu päätevastuksilla).

Rengas

Laitteet on kytketty toisiinsa renkaaksi. Tieto kulkee jokaisen laitteen läpi samaan kiertosuuntaan (myötäpäivään). Väyläverkossa on epädeterministinen ajoitus, kun taas rengasverkossa on deterministinen ajoitus.

Tähti

Tähdessä laitteet ovat yhteydessä toisiinsa yhteisen pisteen kautta. Se on yleisin topologia nykyaikaisissa lähiverkoissa. Tähden keskipisteessä toimii verkon aktiivilaite, kuten esim. keskitin, kytkin tai reititin.

Ethernet-verkon perusprotokolla

Kaikki koneet lähettävät halutessaan tietoja, ja toistin toistaa ne (lähes) välittömästi muille. Kun kaksi konetta lähettää tietoja samaan aikaan, törmäyksen jälkeen molemmat odottavat satunnaisen ajan ja yrittävät uudelleen.

HTTP-protokolla

HTTP (HyperText Transfer Protocol) -protokollaa käytetään WWW:n (World Wide Web:in) tiedonsiirtoon. HTTP:ssä jokaisella dokumentilla tai muulla resurssilla on yksiselitteinen osoite, URL (Universal Resource Locator). Protokollan tyypillisiä käyttäjiä ovat verkkoselaimet.

Porttinumerot TCP/UDP

Tietyn tietokoneen verkkoyhteys on jaettu useaan porttinumeroon. Jokainen porttinumero on ikään kuin (looginen) väylä ulos tai sisään tietokoneesta verkon välityksellä. Datapaketteihin on lisätty porttinumero, jonka avulla paketit osataan ohjata oikealle sovellukselle. Kun verkkoa kuunteleva ohjelma odottelee saapuvaksi tietyllä porttinumerolla saapuvia datapaketteja, sanotaan että ohjelma kuuntelee tätä porttia.

Porttinumeroiden listaa ylläpitää IANA (Internet Assigned Numbers Authority)

IANA.org:ssa on luettelo porteista. Koska porttinumeroille on oletusarvot, avoimia palveluita voidaan etsiä kokeilemalla niitä. Onko sitten palveluiden etsiminen esimerkiksi Osuuspankin koneiden porteista rikollista? Tämä voitaisiin rinnastaa siihen, että kolkuttelee kaupan eri ovia etsiäkseen avointa ovea. Esim. nmap-ohjelmalla voi tehdä kyselyitä.

URL (Universal Resource Locator) -osoite

Streaming-protokollat (RTSP, RTCP, RTP, …)

Verkon yli voidaan välittää tietoa siirtämällä tiedostoja, tai siirtämällä tietovirtaa. Tämä tietovirran siirtäminen soveltuu parhaiten nettiradion ja liikkuvan (reaaliaikaisen) kuvan välittämiseen. Streaming-protokollan pitää ratkaista seuraavat asiat:

• Toiminta ei saa häiriintyä verkon kapasiteetin hetkellisesti vaihdellessa

• Miten käyttäjä voi tallentaa tietovirran myöhempää katselua varten? (Joskus nimenomaan halutaan, että ei voi)

• Käyttäjien yhteydet ovat erilaisia. Miten erilaisilla nopeuksilla saadaan paras hyötysuhde kullekin?

• RTSP käyttää porttia 554

P2P-protokollat

P2P-protokollissa jokainen kone voi olla sekä palvelin että palvelimen asiakas. Jokainen P2P-ohjelmaa pyörittävä kone voi siis olla kaksisuuntaisessa verkkoyhteydessä useaan muuhun P2P-koneeseen. P2P:n verkkotopologia voi olla täysin kytketty verkko.

Yksi syy P2P-ohjelmien kieltoon TTY:n verkossa on verkon käyttötapa: useat yhtaikaiset yhteydet koneiden välillä kuormittavat verkkoa pahasti.

Tiedonsiirtotavat

Nykyiset tietokoneet käyttävät lähes kaikkeen sisäiseen ja ulkoiseen liikenteeseen digitaalisignaaleja, joilla on kaksi tilaa: päällä (ON), joka on ohjelmointilogiikassa TRUE, ja pois (OFF), joka on ohjelmointilogiikassa FALSE. Etuna tässä on, että tarvittavien mikropiirien ja ohjelmistojen suunnittelu on yksinkertaisempaa, kun taas haittana on, että sähköisen signaalin siirto muuttumattomana pitkällä siirtotiellä on hankalaa. Tämän vuoksi kaapelointijärjestelmiin liittyy useita verkon kokoa ja siirtokapasiteettia rajoittavia sääntöjä. 

Tietotekniikassa on pääasiassa kaksi eri tiedonsiirto tapaa: rinnakkaissiirto ja sarjasiirto. Rinnakkaissiirtoa käytetään etupäässä tiedonsiirtoon tietokoneen sisällä, ja sen välimatkat ovat lyhyitä (korkeintaan muutamia metrejä). Rinnakkaissiirto on myös häiriöaltis. Sarjasiirtoa käytetään pääasiassa tiedonsiirtoon tietokoneen ulkopuolella, ja käytetään siten pidempiin matkoihin (jopa satoja metrejä pitkiin). 

Tietokoneen sisäinen tiedonsiirrossa tieto käsitellään tavuina (byte), joka koostuu kahdeksasta bitistä. 1-bittiä vastaa yleensä +5 V jännite ja 0-bittiä 0 V jännite (tietokoneen sisällä).

 

Jokaista bittiä varten on oma johtimensa. 

Byte:

 

Eli yhden byten arvo on välillä 0 – 256 (2⁸).

Suorituskyvyn lisäämiseksi nykyisissä tietokoneissa siirretään dataa 4 tai 8 tavun ryhmissä (32 bit/64 bit). Tällöin tarvitaan 32/64 johdinta. Tiedon siirtäminen tällä tavoin erillisten tietokoneiden välillä on jo taloudellisesti mahdotonta. Lisäksi, sähköiset signaalit ovat luonteeltaan häiriöalttiita, eli mitä pidempi matka, sitä suurempi todennäköisyys signaalin turmeltumisessa. Koska tietokoneen sisäinen esitystapa soveltuu tiedonsiirtoon vain hyvin lyhyillä etäisyyksillä, sisäinen esitystapa joudutaan muuttamaan pidemmillä siirtomatkoilla sellaiseen muotoon, jotta sitä voidaan siirtää häiriöttä ja järkevin kustannuksin. Lisäksi, PC:n sisäisessä tiedonsiirrossa käyttämät siirtotaajuudet ovat niin suuria, että häiriötön tiedonsiirto koneesta ulos näillä nopeuksilla on käytännössä mahdotonta. Rinnakkaismuotoinen data siirretään sarjamuotoisena, eli bitit siirretään peräkkäin samaa johdinta pitkin.

Kehyksen (frame) yleiskuvaus

·      

      Alussa olevalla tahdistuskuviolla ilmaistaan kehyksen alku (Ethernetissä vuorotteleva 1- ja 0-bitti).

·       Varmistussumman FCS (Frame Check Sequence) tai CRC (Cyclical Redundancy Check) tarkoituksena on havaita kehyksen mahdollinen muuttuminen tiedonsiirron aikana.

·       Verkoissa olevat laitteet osaavat korjata pienet virheet varmistussumman perusteella käyttämällä korjausalgoritmeja. 

Lähteet

• ·       Tietoverkot kurssimateliaali, Esa Niiranen