Kotisivu 2017 | Luentokalvot 2017 | Demo 1 | Demo 2 | Demo 3 | Demo 4 | Demo 5 | Luentomateriaali
Tälle sivulle on siirretty informaatio ITKP104 Tietoverkot kurssin kevään 2017 luennoilla esitetyiltä luentokalvoilta. Teoria 1 luentokalvoista, Teoria 2 luentokalvoista sekä Teoria 3 luentokalvoista. Materiaalin yhtedessä on linkit luentovideoiden kohtiin, joissa aiheita käsitellään.
Luentokalvot toimivat runkona opiskeltaville asioille ja vaativat tuekseen luentojen katsomisen tai lähdemateriaalin käytön. Tai
luentomateriaalin kun se valmistuu.
Internetin historiaosuus käydään läpi TIEP115 kurssilla pidetyllä vierailuluennolla. Kalvoja ei ole vielä siirretty tähän materiaaliin.
Tietoverkkoja käytetään nykyään suurinpaan osaan tiedonsiirrosta. Tämän materiaalin avulla opitaan tietoverkkojen toiminnasta ja toteutuksesta käyttämällä esimerkkinä Internettiä. Tietoverkko koostuu laitteista, jotka kommunikoivat toistensa kanssa. Internet puolestaan koostuu tietoverkoista, joissa sijatsevat laitteet kykenevät kommunikoimaan toisten laitteiden kanssa vaikka ne sijaitsevat toisessa verkossa riippumatta siitä kuinka monen verkon kautta kommunikaatio kulkee.
Eräs esimerkki tietoverkosta on lähiverkko (eng. Local Area Network - LAN). Lähiverkko voidaan muodostaa yhdistämällä useampi laite siten että ne pystyvät kommunikoimaan toistensa kanssa. Käytännössä yhdistäminen tehdään kytkemällä laitteet Ethernet kaapelilla kytkimeen. Kytkin on siis laite jolla voidaan yhdistää useampi kuin kaksi laitetta samaan verkkoon. Langattomissa lähiverkoissa laitteet yhdistetään tukiasemaan ja 'yhdistäminen' tapahtuu käyttämällä samaa radiotaajuutta sekä verkon tunnuksen avulla.
Sen lisäksi että laitteilla on joko langallinen tai langaton yhteys toisiinsa ja verkkoon, täytyy niiden ymmärtää toisiaan, jotta ne voivat kommunikoida. Tämä ymmärrys laitteiden välillä toteutetaan protokollilla, jotka määrittelevät säännöt kommunikaatiolle. Säännöt määrittelevät esim. käytetyt viestit, niiden tarkoituksen ja sisällön sekä kuinka kommunikaatio aloitetaan ja miten viesteihin vastataan.
Isompia verkkoja voidaan muodostaa yhdistämällä lähiverkkoja toisiinsa. Kahden tai useamman lähiverkon yhdistäminen toteutetaan reitittimellä. Reititin on laite joka osaa välittää kommunikaatiota verkkojen välillä.
Kommunikaatiota varten verkon laitteet tarvitsevat osoitteen, joka kertoo laitteiden sijainnin verkossa sekä yksilöi laitteen (omassa) verkossaan. Lähiverkossa sijaitseva laite kykenee selvittämään samassa lähiverkossa sijaitsevien laitteiden osoitteet. Kun osoite sijaitsee jossain toisessa verkossa, niin laitteeseen pitää olla määritetty oletusreitti (oletusreititin), jonka kautta voidaan kommunikoida muissa verkoissa olevien laitteiden kanssa. Reititin tietää tarkasti joidenkin osoitteiden sijainnin ja lisäksi reitittimellä on oletusreitti, jonka kautta saavutetaan toisia reitittimiä, jotka sitten tietävät sijainteja osoitteille, joista kyseisellä reitittimellä ei ole tarkkaa sijaintitietoa.
https://www.jyu.fi/opiskelu/index.html
missä (a) https
on mekanismi (protokolla), (b) www.jyu.fi
, missä www
on palvelimen nimi eli laite ja jyu.fi
on verkkotunnus (domain nimi) eli laitteen sijainti verkossa ja (c) opiskelu/index.html
on haettu resurssi (hakemistopolku/tiedostonimi)— B.Carpenter, RFC 1958, page 3
"Yhteydettömässä ei muodosteta yhteyttä, kun taas yhteydellisessä muodostetaan. Yhteydellisessä yhteydenmuodostus aiheuttaa viivettä. Yhteydettömässä viive tulee sen puoleen siitä että muu liikenne vaikuttaa tiedonsiirtoon, kun erillistä yhteyttä varten ei ole varattu resursseja"
Tehdään nyt väärin minimin mukainen eli vähintään 8 merkkiä, esim. 'salasana' → kräkätään heti 'sanakirjan' avulla, kokeilepa itse:
Koodataan salasana SHA-256 hash calculator ja kräkätään salasana Password Hash Cracker
Kokeilepa muuttaa osa kirjaimista isoiksi ja testaa, sitten osa kirjaimista numeroiksi ja viimeisenä kokeile tuplata salasana 'salasana salasana', välilyönnillä tai ilman.
Pieniä kirjaimia 26, salasanan pituus 8 = 268 = n. 208 miljardia läpikäytävää kombinaatiota
Tämän päivän tietokone laskee n. 4 miljardia vaihtoehtoa sekunnissa → Kokeilee kaikki vaihtoehdot 52 sekunnissa. Testaa salasanojen turvallisuutta itse
Hyvä järjestelmä ei tietenkään saisi antaa kokeilla rajattomasti eri vaihtoehtoja
FTP protokollaa käytetään tiedostojen siirtoon
Esimerkki selaimella ftp://ftp.funet.fi
Tarkemmin Protokollista opitaan Teoria 2 osuudessa
Tähän päättyy Teoria 1 osuus kurssista!
nslookup
(Linux ja Mac järjestelmissä myös dig
)
... kuljetuspalvelun sovelluskerrokselle käyttäen verkkokerroksen palveluita apunaan
Minkälainen on verkkokerros Internetissä?
Verkkokerroksen palvelu Kuljetuskerrokselle?
netstat -rn
, Muokkaus route add ...
IPv4: koko 32 bittiä, eli 4 294 967 296 (232) osoitetta, joka jaetaan neljään tavuun
Ihmisystävällinen merkintä tapa, muutetaan tavut positiivisiksi kokonaisluvuiksi ja erotetaan ne pisteillä
esim. 173.194.32.63
on binäärisenä 10101101 11000010 00100000 00111111
IPv6: koko 128 bittiä, eli noin 3.4×1038 (2128) osoitetta
Ihmisystävällinen merkintä tapa, jaetaan kahdeksaan neljän heksadesimaaliluvun ryhmään
esim. 2a00:1450:400f:801::1017
, joka on lyhennys
osoitteesta 2a00:1450:400f:8010:0000:0000:0000:1017
0010101000000000 0001010001010000 0100000000001111 1000000000010000 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 0001000000010111
255.255.255.255
kaikille lähiverkon laitteille (ei mene reitittimen läpi)192.0.2.0/24
yleislähetysosoite on 192.0.2.255
224.0.0.0 - 239.255.255.255
(IPv4) ja ff00::/8
(IPv6)Class |
Leading bits |
Size of network number bit field |
Size of rest bit field |
Number of networks |
Addresses per network |
Start address | End address |
---|---|---|---|---|---|---|---|
A | 0 | 8 | 24 | 128 (27) | 16,777,216 (224) | 0.0.0.0 | 127.255.255.255 |
B | 10 | 16 | 16 | 16,384 (214) | 65,536 (216) | 128.0.0.0 | 191.255.255.255 |
C | 110 | 24 | 8 | 2,097,152 (221) | 256 (28) | 192.0.0.0 | 223.255.255.255 |
/8
tarkoittaa että 8 ensimmäistä bittiä on prefix osaa/8
aliverkkomaski on 11111111 00000000 00000000 00000000
255.0.0.0
/23
jota vastaa maski11111111 11111111 11111110 00000000
255.255.254.0
130.234.0.0/16
(eli maski 255.255.0.0
)10000010 11101010 10101001 00
000000
eli 130.234.169.010000010 11101010 10101001 00
111111
eli 130.234.169.6310000010 11101010 10101001 00
000001
10000010 11101010 10101001 00
111110
10000010 11101010 10101001 01
000000
eli 130.234.169.6410000010 11101010 10101001 01
111111
eli 130.234.169.12710000010 11101010 10101001 01
000001
10000010 11101010 10101001 01
111110
netstat -rn
tai route print
=========================================================================== Network Destination Netmask Gateway Interface Metric 0.0.0.0 0.0.0.0 130.234.169.1 130.234.169.82 276 130.234.169.0 255.255.255.128 On-link 130.234.169.82 276 130.234.169.82 255.255.255.255 On-link 130.234.169.82 276 ===========================================================================
=========================================================================== Aliverkkomaskit Verkko-osoite 11111111 11111111 11111111 11111111 130.234.169.82 11111111 11111111 11111111 10000000 130.234.169.0 00000000 00000000 00000000 00000000 0.0.0.0 ===========================================================================
=========================================================================== 11111111 11111111 11111111 11111111 255.255.255.255 AND 10000010 11101010 10101001 00101111 130.234.169.47 10000010 11101010 10101001 00101111 130.234.169.47 verrataan 10000010 11101010 10101001 01010010 130.234.169.82 ---> 26 bittiä samoja ===========================================================================
=========================================================================== 11111111 11111111 11111111 10000000 255.255.255.128 AND 10000010 11101010.10101001 00101111 130.234.169.47 10000010 11101010.10101001 00000000 130.234.169.0 verrataan 10000010 11101010.10101001 00000000 130.234.169.0 ---> 32 bittiä (kaikki) samoja ===========================================================================
=========================================================================== 00000000 00000000 00000000 00000000 0.0.0.0 AND 10000010 11101010 10101001 00101111 130.234.169.47 00000000 00000000 00000000 00000000 0.0.0.0 verrataan 00000000 00000000 00000000 00000000 0.0.0.0 ---> 32 bittiä (kaikki) samoja ===========================================================================
=========================================================================== Network Destination Netmask Gateway Interface Metric 0.0.0.0 0.0.0.0 130.234.169.1 130.234.169.82 276 130.234.169.0 255.255.255.128 On-link 130.234.169.82 276 130.234.169.82 255.255.255.255 On-link 130.234.169.82 276 ===========================================================================
=========================================================================== Aliverkkomaskit Verkko-osoite 11111111 11111111 11111111 11111111 130.234.169.82 11111111 11111111 11111111 10000000 130.234.169.0 00000000 00000000 00000000 00000000 0.0.0.0 ===========================================================================
=========================================================================== 11111111 11111111 11111111 11111111 255.255.255.255 AND 10000010 11101010 10101001 10010011 130.234.169.147 10000010 11101010 10101001 10010011 130.234.169.147 verrataan 10000010 11101010 10101001 01010010 130.234.169.82 ---> 29 bittiä samoja ===========================================================================
=========================================================================== 11111111 11111111 11111111 10000000 255.255.255.128 AND 10000010 11101010.10101001 10010011 130.234.169.147 10000010 11101010.10101001 10000000 130.234.169.128 verrataan 10000010 11101010.10101001 00000000 130.234.169.0 ---> 31 bittiä samoja ===========================================================================
=========================================================================== 00000000 00000000 00000000 00000000 0.0.0.0 AND 10000010 11101010 10101001 10010011 130.234.169.147 00000000 00000000 00000000 00000000 0.0.0.0 verrataan 00000000 00000000 00000000 00000000 0.0.0.0 ---> 32 bittiä (kaikki) samoja ===========================================================================
=========================================================================== Network Destination Netmask Gateway Interface Metric 0.0.0.0 0.0.0.0 130.234.169.1 130.234.169.82 276 130.234.169.0 255.255.255.128 On-link 130.234.169.82 276 130.234.169.82 255.255.255.255 On-link 130.234.169.82 276 ===========================================================================
130.234.0.0/16
(osoitteet 130.234.0.0 - 130.234.255.255
), reititys via AS1741130.234.0.0/16
polku AS2603 AS1741130.234.0.0/16
polku AS1299 AS2603 AS1741
130.232.0.0/16
, (2) 130.233.0.0/16
, (3) 130.234.0.0/16
, (4) 135.235.0.0/16
130.232.0.0/14
", mikä sisältää yo. verkot130.234.4.129
), Internet-operaattorit tietävät mainosten perusteella mitä reittejä kohteeseen on olemassa ja Internet-operaattorit joiden läpi reitti kulkee/8
, noin 16 miljoona osoitetta/8
lohkosta'/8
lohkostaan/8
lohkostaan/8
lohkosta'/8
lohkosta'/8
lohkostaan/9
)/9
lohkosta'/9
lohkostaan/8
lohkostaan/8
lohkosta/22
(1024 IPv4 osoitetta) kullekin LIR (Local Internet registry):lle/16
lohko varataan IPv4 → IPv6 siirtymistä varten00-24-E8-42-9E-89
, (heksadesimaalimuodossa), missä 8 bittiset tavut erotettu toisistaan '-' -merkillä00:24:E8:42:9E:89
ja hyvin harvinainen esitystapa: 0024.E842.9E89
Slow Start
Aloitetaan lähetys hitaasti
Kasvatetaan nopeutta eksponentiaalisesti
Jos paketti katoaa (timeout)
Jos saavutetaan raja-arvo, siirrytään Congestion Avoidance vaiheeseen
Yhteystila | Etäisyysvektori | Polkuvektori | |
Algoritmi | Dijkstra | Bellman–Ford | Ei etsitä lyhintä reittiä |
Esimerkki | OSPF | RIP | BGP |
Kommunikoi | kaikkien reitittimien kanssa | naapuri reitittimien kanssa | naapuri-AS reitittimien kanssa |
Käyttökohde | suuri, hierarkinen verkko | pieni, ei hierarkinen verkko | AS:ien välinen reititys |
Laskenta-aika | on kriittinen parametri | Ei ole kriittinen parametri | Ei ole kriittinen parametri |
Ylläpito | Vaati laajempaa verkkotietämystä | Ei vaadi paljoa verkkotietämystä | Tarvitaan tietämystä myös ISP-sopimuksista |
Topologia | Tunnetaan verkon koko topologia | Tiedetään minkä naapurin kautta kohteet saavutetaan | Tiedetään polku kohdeverkkoon (ei välttämättä lyhin) |
Päivitykset | Muutosten aiheuttamat (muuttunut tieto) | Periodiset (koko reititystaulu) | Muutokset polussa (uusi mainos) |
Carrier Sense Multiple Access | |||
---|---|---|---|
Step | Collision Detection (CD) | Collision Avoidance (CA) | Collision Avoidance with RTS/CTS |
1 | Kuunnellaan onko hiljaista | Kuunnellaan onko hiljaista | Kuunnellaan onko hiljaista |
2 | Jos ei, niin odotetaan, kunnes on hiljaista | Jos ei, niin odotetaan, kunnes on hiljaista | Jos ei, niin odotetaan, kunnes on hiljaista |
3 | Jos on, niin lähetetään | Jos on, niin lähetetään | Jos on, niin pyydetään lupaa lähettää |
4 | Kuunnellaan meneekö lähetys ilman häiriötä perille | Odotetaan kuittausta datapaketille | Jos pyynnöt törmäävät, odotetaan satunnainen aika ja mennään kohtaan 1 |
5 | Jos ei, niin on tapahtunut törmäys | Ei kuittausta, oletetaan törmäyksen tapahtuneen | Jos saadaan lupa lähettää, lähetetään |
6 | Odotetaan satunnainen aika ja mennään kohtaan 1 | Odotetaan satunnainen aika ja mennään kohtaan 1 | Jos ei saada lupaa, odotetaan satunnainen aika ja mennään kohtaan 1 |
00 → 000, 01 → 011, 10 → 101, 11 → 110
00 → 0000, 01 → 0011, 10 → 1100, 11 → 1111
000, 100, 001
ja 111
000
ja 111
välinen Hamming etäisyys on 3000
ja 001
välinen Hamming etäisyys on 1Databitit | Koodibitit | Koodisana |
---|---|---|
00 | 0 | 000 |
01 | 1 | 011 |
10 | 1 | 101 |
11 | 0 | 110 |
Minimi Hamming etäisyys = 2
Databitit | Koodibitit | Koodisana |
---|---|---|
0 | 0 | 00 |
1 | 1 | 11 |
Minimi Hamming etäisyys = 2
Databitit | Koodibitit | Koodisana |
---|---|---|
0 | 00 | 000 |
1 | 11 | 111 |
Minimi Hamming etäisyys = 3