ITKP104 Tietoverkot

Ari Viinikainen

Johdanto tietoverkkoihin

Opitaan tietoverkoista

Käytetään Internet:iä esimerkkinä

Mikä on Internet?
- Mikä on Internet: Palvelunäkökulma
  - Tietoliikenneinfrastruktuuri (verkko) mahdollistaa hajautetut sovellukset (palvelut)
- Mikä on Internet: Hallintanäkökulma
- Mikä on Internet: Tekninen näkökulma
  - Laitteita: Palvelimet, reitittimet, tietokoneet, mobiililaitteet
  - Linkkejä: langallisia ja langattomia - Kaistanleveys (eng. bandwidth) = “tiedonsiirtonopeus”
  - Protokollia: Sääntöjä joiden mukaan laitteet keskustelevat toistensa kanssa
  - Verkkoja: yhteenkytkettyjä kotiverkkoja, yritysten verkkoja, Internet palveluntarjoajien verkkoja, ...

Mikä on Internet: Palvelunäkökulma

Internetin palvelut:

Informaation tuottaminen ja jakaminen?

Sähköposti
Tiedostonsiirto
World Wide Web

Palvelumallit

Asiakas - palvelin -malli
Vertaisverkko -malli
Pilvipalvelut?

Pilvipalvelut

Ohjelmisto palveluna (SaaS)
- Voidaan käyttää olemassaolevia (pilvi)sovelluksia
- Ilmaisia tai maksetaan käytön mukaan
- Käytettävissä miltä tahansa Internettiin yhteydessä olevalta laitteelta
- docs.google.com, docs.com, pixlr.com
Palvelinalusta palveluna (PaaS)
- Voidaan luoda omia pilvisovelluksia palveluntarjoajan työkaluilla
- Sovellusten kehittäminen nopeaa pienillä kustannuksilla
- Google App Engine, Windows Azure,DataCenter,TNNet
Infrastruktuuri palveluna (IaaS)
- Voidaan ajaa mitä tahansa sovellusta palveluntarjoajan laiteistossa
- Sen sijaan että on oma palvelin(keskus), niin sovellukset ajetaan palveluntarjoajan palvelimissa
- Fyysisiä tai virtuaalisia palvelimia
- Amazon EC2, Rackspace, GoGrid, DataCenter, TNNet

Mikä on Internet: Hallintanäkökulma

Fortunately, nobody owns the Internet, there is no centralized control, and nobody can turn it off. Its evolution depends on rough consensus about technical proposals, and on running code. Engineering feed-back from real implementations is more important than any architectural principles.

— B.Carpenter, RFC 1958 [page 3]; June, 1996.

Request for Comments (RFC)

Teknisiä ja muunlaisia 'muistioita' Internetistä
- Protokollien määrityksiä
- Verkkosovellusten toteutuksesta
- Mielipiteitä ja huumoria...
Kaikki RFC:t eivät ole standardeja!

Mikä on Internet: Organisaatioiden suhteita ja tehtäviä

Mikä on Internet: Tekninen näkökulma

ISP:t ja Internetin rakenne

Verkkotopologiat

Verkkoon pääsy ja fyysinen media

Yhteys Internettiin
Bitti ja binääriluvut
- Binääriluvuista Khanacademy:n python opetusvideosarjassa
- Fyysisen kerroksen tehtävänä on lähettää bitit fyysiselle siirtotielle

Pakettikytkentä vs. piirikytkentä

Piirikytkentä (Flash Animaatio)

Piirikytkennässä

Täytyy varata resurssit (jokaiselta linkiltä kapasiteettia, muodostetaan piirikytkentä)
Varattuja resursseja ei voi muut käyttää
Huono purskeiselle liikenteelle (perinteinen web sivujen selaus)
Hyvä puheliikenteelle... ja olisi hyvä multimedian suoratoistolle

Pakettikytkentä vs. piirikytkentä

Pakettikytkentä (Flash Animaatio paketoinnin ideasta)

Pakettikytkennässä

Ei erikseen varata resursseja
Pystytään palvelemaan enemmän käyttäjiä
Paljon parempi purskeiselle liikenteelle
Tämän sivun esimerkissä linkkien D ja E kapasiteetti on puolet edellisen sivun piirikytkentäisestä tapauksesta

Yhteydellinen vs. yhteydetön palvelu

Yhteydellinen vs. yhteydetön (Flash Animaatio)

Yhteydellinen palvelu

Ennen tiedonsiirtoa muodostetaan yhteys (ja lopuksi suljetaan yhteys)
Pakollinen piirikytkentäisessä verkossa, jotta saadaan resurssit varattua
Luotettava tiedonsiirto vaatii käytännössä yhteydellisen palvelun myös pakettikytketyissä verkoissa

Yhteydetön palvelu

Ei yhteyden muodostusta, mikä pienentää viivettä
Yksinkertaisempi toteuttaa
Luotettava tiedonsiirto?

Mikä on Protokolla?

Kerrosarkkitehtuuri

Laita TCP/IP ja OSI -viitemallin mukaiset protokollakerrokset oikeaan järjestykseen

Kapselointi

Viive ja hävikki pakettivälitteisissä verkoissa

Pakettien viiveen neljä syytä

Laskenta solmuissa
Jonotus (ruuhka)
Lähetysviive (paketin koko bitteinä / tiedonsiirtonopeudella - L/R)
Etenemisviive (etäisyys / etenemisnopeus - d/s)

Verkot ja tietoturva

Haittaohjelmat - pääsy laitteeseen Internetistä
- Virus - vaatii käyttäjän toimenpiteen
- Mato - esim. haavoittuvan verkkosovelluksen kautta
Palveluiden esto
- (D)DoS (Hajautettu) Palvelunesto Hyökkäys
- Tukahdutetaan palvelin tai sen liityntälinkki paketeilla
Pakettien kaappaaminen
- onnistuu helposti salaamattomassa WLAN verkossa
- salatussa WLAN verkossa vie jonkin aikaa purkaa salaus (Lisää Tietoturva kurssilla!)
- HTTPS vs. HTTP protokolla