Kotitehtävien arvosteluperusteita. Nämä eivät ole mallivastauksia, vaan vastausrunkoja tai kommentteja tehtävistä. Näin tiiviisiin kommentteihin jää aukkoja - kysy siis olet epävarma jostain. Esitehtävä ========== 1. Vastaukset löytyy kurssin kotisivuilta. 2. a) Lähteitä löytyy suoraan hakusanalla 'käsitekartta'. Eri yliopistojen virallisilta sivuilta löytyvät kuvaukset ovat yleensä aika luotettavia, sen sijaan opiskelijoiden harjoitustöihin kannattaa suhtautua sopivalla kriittisyydellä - ne voivat olla mainioita mutta saattavat myös sisältää paljon virheitä. b) Käsitekartassa kuvataan tiettyyn aiheeseen liittyviä keskeisiä käsitteitä ja niiden välisiä suhteita. Käsitekartta erotetaan yleensä vapaamuotoisemmasta miellekartasta (mind map). 3. Oleellista on nimetä myös käsitteiden väliset linkit. Kuvista jossa oli vaan luentorungosta poimitut sanat ja viivat näiden välillä ei annettu täysiä pisteitä. Jotain omaa mielikuvaa tai pohdintaa vaadittiin. 4. a) plagiointi = toisen henkilön tuottaman materiaalin käyttämistä omissa nimissä eli viittaamatta lähteeseen b) Suora kopiointi ei kannata. Selkeästi merkityt lainaukset osana omaa vastausta ovat joskus perusteltuja ja sellaiset hyväksytään. Parhaiten oppii kuitenkin kirjoittamalla itse. 5. a) PGP-autentikoinnilla tarkoitetaan opiskelijan julkisen avaimen autentikointia (todennusta), eli sen varmistamista että tietty tehtävien palautuksessa käytetty avain kuuluu tietylle opiskelijalle. b) http://www.tml.hut.fi/Opinnot/Ohjeita/pgp_autentikointi.html 2. Tiedonsiirto =============== 1. Signaali muuttuu hyvin eri näköiseksi. Vaihesiirto on kaikilla taajuuksilla 90 astetta, mutta eri taajuuksilla tämä tarkoittaa aikapuolella erikokoisia viiveitä. Kurssikirjasta löytyy kaava jossa kyseinen signaali on esitetty siniaaltojen summana. Tätä kaavaa käyttäen voi (esim matlabilla tai excelilllä) piirtää kuvan alkuperäisestä signaalista ja vaihesiirtyneestä signaalista. Riittävään tarkkuuteen pääsee jo hahmottamalla signaalia kynällä ja paperilla. (Kirjan kaava on virheellinen, mutta sinnepäin ensimmäisen 4-5 harmoonisen osalta...) Oleellista on huomata että vaihesiirto *ei* tarkoita bittikuvion 'viivästymistä' 1/4 bitillä tai jaksolla. 2. a) Nyquist: R=2W*m jossa W on kaistanleveys ja 2^m signaalitasojen lukumäärä. b) Shannon: C=2Wlog2(1 + Ps/Pn) jossa W on kaistanleveys ja Ps signaalin teho ja vastaavasti Pn kohinan teho. Kirjassa käytetään ikävästi merkintää SNR sekä tehojen suhteesta että desibeleinä ilmoitetusta suhteesta... 3. 20 - 5*0,9 + 3 = 18,5 dB vahvistimen jälkeen. Signaali saa vaimeta vielä (18,5-10)/0,9 = 9.4 km verran. 4. a) Fyysisellä siirtotiellä virheitä aiheuttaa esim. signaalin vaimeneminen ja vääristyminen (teht. 1), siirtotien kohina sekä erilaiset ulkoiset (sähköiset) häiriöt. Virheitä syntyy myös esim pakettien katoamisesta (ruuhkat, katkeilevat yhteydet). b) Tarkistussumma saadaan jakamalla kehys generaattoripolynomilla, joko polynomina (kirjan versio) tai binäärimuodossa (XOR). Jokojäännös 1111 on tarkistussumma joka liitetään kehyksen perään. 3. Kaapelilabra =============== (ei mallivastauksia) 4. Lähiverkot ============= 1. a) Yleislähetysverkossa (broadcast) kaikki päätteet vastaanottavat kaikki viestit, kytkentäisessä (switched) verkossa viestit ohjataan oikealle johdolle (vain vastaanottajalle). Jälkimmäisessa viestit kuormittavat vain osaa verkosta. Yleislähetys on halpaa muttei skaalaudu kovin hyvin -> toimii lähiverkoissa. Kytkimet ovat kalliimpia mutta mahdollistavat suuremmat liikennemäärät -> välttämätön esim. Internetissä. Yleislähetyksessä kaikki voivat seurata kaikkea liikennettä, mikä tietoturvan kannalta voi olla huono puoli. b) MAC-protokollia tarvitaan jotta useampi pääte voi hallitusti käyttää yhteistä väylää. MAC-kerros tarjoaa myös ylemmän kerroksen protokollille yhtenäisen rajapinenn riippumatta allaolevasta fyysisetä verkosta. 2. a) Wireless Local Area Network, langaton lähiverkko, IEEE 802.11 b) Toimistoissa, osittain myös kaupunkiympäristössä c) 6/12/24 Mbps, lyhyillä etäisyyksillä 54 Mbps mahdollinen d) Salakuuntelu -> liikenteen salaus. Myös pääsynvalvonta eli verkkoon liittyminen pitää hallita. 3. a) FDDI (Fiber Distributed Data Interface) CDDI (Copper ....) Tuplarengastopologia - toipuu virheistä hyvin, MAC perustuu valtuuden (token) hallintaan, käytetään esim lähiverkkojen yhdistämiseen / runkoverkossa... b) Fast/Gigabit Ethernet, lähiverkkoratkaisuja... (topologia, siirtonopeudet, kaapelit) 4. a) (kirja s. 363) Paketin pitää 'täyttää' koko väylä jotta kaikki havaitsevat kaikki törmäykset --> minimikoko 33 bittiä. b) Tehtävän voi varmaan ratkaist puhtaan matemaattisesti mutta se onnistuu myös järkeilemällä... 1) Paketin lähetäminen kestää 1,2 ms. 2) Oletetaan että a päättää odotta ajan t1 ja b ajan t2. Jos |t1-t2| < 1,2 ms tapahtuu uusi törmäys. 3) Piirretään t1 x-akselille ja t2 y-akselilla. Valitut ajat osuvat aina jonnekin 10 ms X 10 ms neliön alueelle. Diagonaalin ympärillä olevalla alueella törmätään, 'sivukolmioissa' ei. --> lasketaan törmäysalueen pinta-ala suhteessa koko pinta-alaan --> uuden törmäyksen todennäköisyys on 23 %. 5. Televerkko ============= 1. Ääni muutetaan luurissa olevassa mikrofonissa analogiseksi sähköiseksi signaaliksi, keskittimen tilaajajohtokortilla analoginen signaali digitoidaan ja muu tetaan PCM-koodatuksi 64kbit/s signaaliksi, 64kbit stream kuljetetaan keskusten kautta vastaanottajan tilaajajohtokortille (kanavointi olisi tässä välissä), vastaanottajan tilaajajohtokortti tekee muunnoksen analogiseksi, vastaanottajan puhelimen kuuloke muuttaa sähköisen signaalin ääneksi 2. a) Kanavointia tarvitaan kun halutaan käyttää laajakaistaista siirtotietä tehokkaasti useamman kapeakaistaisen tietovuin siirtoon. Kanavoinnilla jaetaan jokaiselle on pala yhteista kaistaa. b) Data tulevilta kanavilta pilkotaan paketteihin joita lähetetään vuorotellen yhteiselle nopealle kanavalle. Jokaiselle tulevalle kanavalle on varattu tietty aikaväli riippumatta siitä onko lähetettävää dataa vai ei. c) Taajuusjakoinen kanavointi ja sama optisilla taajuuksilla. Sama asia, eri taajuusalue ja käyttöympäristö. 3. a) Solu käyttävää eri taajuuksia kun sen naapurisolut - ei solujen välisiä häiriöitä. Solukokoa säätämällä voidaan tasata kuormaa - keskustassa pieniä soluja tiiviisti, maaseudulla harvemmassa... b) Tukiasemanvaihto tapahtuu saman operaattorin verkon sisällä kun liikutaan yhden tukiaseman alueelta toiselle. Roaming perustuu sopimuksiin joiden perusteella oman operaattorin verkon ulkopuolella voi käyttää toisen operaattorin verkkoa/tukiasemia. 4. Tekniset ominaisuudet löytyy hakukoneella tai vaikka kirjasta. Perinteinen puhelinliittymä tai ISDN ovat hyviä vaihtoehtoja jos haluaa myös lankapuhelimen, ISDN silloin kun kaipaa suurempaa siirotnopeutta tai tarvitseee nettiä ja puhelinta yhtaikaa. ADSL (ja kaapelimodeemit?) ovat hyviä vaihtoehtoja silloin kun nettiä käyttää paljon ja/tai ei kaipaa lankapuhelinta. GSM voi olla hyvä vaihtoehto satunnaiseen käyttöön tai jos pitää päästä nettiin mistä vaan. Kotiliittymän valintaan vaikuttaa käyttötarve (vähän - paljon, nopeus), lankapuhelimen tarve/olemassaolo, laskutusperusteet (kuukausimaksi, puhelumaksut, ...), tarjolla olevat / tarvittavat lisäpalvelut, mahdollisesti myös käyttäjän taidot ja innokkuus itse säätää kaikki. 6. Internet =========== 1. a) 4-6 kerrosta lähteestä riippuen. b) UDP on kevyempi protokolla kun TCP. Tarvitaan esim. verkkomultimediassa ja muissa palveluissa joissa yhteydenmuodostus on tarpeetonta lisäliikennettä. c) Malli on aika suurpiirteinen ja rönsyilevä. Ei ole yhtä selkeää standardia tapaa tehdä asioita. Muitakin puutteita varmaan on. 2. a) FTP kulkee TCPn ja tämä IPn päällä. Alla on esim. Ethernettiä ja Tokenring verkkoa. Vastaukseksi riitti tämä + kerrokset joilla protokollat toimii - reititys ja DNS eivät kuuluvat seuraavan kurssin aihealueeseen. b) Siirtoteitä on esim. kierretyt parin, koaksiaalikaapelit, valokuidut. Verkkoja (verkkojen osia) liitetään toisiinsa toistinten, kytkinten ja reitittimien avulla. (lisäksi pitää mainita missä mitäkin näistä käytetään) 3. a) Katso T-110.300 Tehtävä 11 / 1999 Mallivastaus Aikaisempia kotitehtäviä saa käyttää apuna, mutta suora vastauksen kopioiminen - kirjoitusvirheineen - on surkeaa laiskuutta. Kopioiduista vastauksista ei annettu pisteitä vaikka olivatkin sisällöllisesti oikein. b) (osoite1 XOR osoite2) AND subnet mask = pelkkää nollaa -> ovat samassa verkossa c) IPv4: osoitteet loppu, ei jousta, liikaa otsikkokenttiä ja muuta ylimääräistä. IPv6: lisää osoitteita, tietoturvaa / mobiliteetti / anycast, yksinkertaisempi otsikko ... 4. a) sähköposti, www, irc, uutisryhmät, ... b) 1. Domain Name System, mahdollistaa ihmiselle järkevien nimien käytön IP-numeroiden sijaan. 2. Lyhyesti: selaimelle on määritelty etukäteen mitä nimipalvelinta kuuluu käyttää - tämän perusteella selain lähettää tälle nimipalvelimelle kyselyn www.hut.fi:n IP-osoitteesta - DNS vastaa että 130.233.220.31 - selain pyytää tästä osoitteesta halutun webbisivun. (Oli huonosti muotoiltu tehtävä - monet lähti vastaamaan paljon monimutkaisemmin kun oli tarkoitus...) 7. Essee ======== Eniten ongelmia (=bumerangeja) aiheutti annetun mallipohjan käyttö ja URLin palautus. Sisällöllisesti suurin os esseistä oli varsin hyviä. 8. Tietoturva 1 =============== 1. Luottamuksellisuus - salakirjoitus, (sinetöity) kirjekuori Eheys - sinetöity kirjekuori, mahdollisesti salakirjoitus (riippuu algoritmista) Saatavuus - monistaminen 2. Esimerkiksi: * viralliset tiedotteet, julkiset dokumentit, TKKn pääsykokeen tulokset (saatavuus ei ehkä ole huipussaan...) * www-sivut, ovat julkisia ja useimmiten voidaan saallia viiveitä ja käyttökatkoja kunhan sivuille joskus pääsee * Tieto joka ei ole eheää ei ole minkään arvoista, varsinkaan jos ei voi tietää miten paljon ja minkälaisia virheitä/muutoksia on tapahtunut. 3. DoS - pinkoodin syöttö. Älä jätä puhelinta ilkeälle kaverille. Sosiaalinen - leiki ylläpitäjää. Hyvät turvakäytännöt, sopivan paranoidi suhtautuminen kyselyihin. Man in the middle - shakkipalaaja. Julkisen avaimen salaus + autentikoidut avaimet, vaikea toteuttaa paperilla... :) Salami - veijon valinta. ?? (Älä käytä Veijon valintaa, maksa kortilla) Salakuuntelu - sniffaus. Salasanoja ei lähetetä sellaisenaan. Replay - Harri Hakkeri. Vaihtuva signaali/koodi, esim ajasta riippuva. 4. a) Tunnistus = käyttäjätunnus, todennus = salasana, valtuutus = logattuasi sisään sinoulla on käyttäjänä tietyt valtuuden käytää konetta. b) * 10 matkan bussilippu (tai vastaava kortti). Lipun haltijalla on oikeus matkustaa riippumatta siitä kuka hän on (tunnistusta ei tarvita) * (ei nyt tule mieleen...) 5. SSH - sovellus SSL/TLS - sovellus (toimii TCP:n päällä) IPsec - IP (toimii IPn ja TCPn välissä) S/MIME - sovellus scp - sovellus 9. Tietoturva 2 =============== 1. Julkisen avaimen salaus - g (b ja c ??) Salasen avaimen salaus - a Hajautusfunktio - d/f 2. a) Viesti voidaan autentikoida allekirjoituksen perusteella. Jos lähettäjä on allekirjoittanut viestinsä salaisella avaimellaan se on a) tullut lähettäjältä ja b) säilynyt muuttumattomana jos allekirjoitus edelleen täsmää. Edellyttää tietenkin myös avaimen autentikointia. a) PGPssä viesti salataan kertakäyttöisellä symmetrisellä avaimella ja tämä avain salataan vastaanottajan julkisella avaimella. Vastaanottaja avaa ensin salaisella avaimellaan salatun kertakäyttöavaimen ja sitten tällä avaimella itse viestin. b) Näin tehdän koska symmetrinen salaus on huomattavasti tehokkaampaa kun asymmetrinen. Avain on kuitenkin yleensä pienenpi kun itse viesti. c) * allekirjoitettaessa viestistä muodostetaan ensin tiiviste ja tämä tiiviste salataan omalla salaisella avaimellaan. * tehokkuus: tiiviste on pienenmpi salattava, luettavuus: viesti jää selväkieliseksi d) Avaintenhallintaa ei ole järjestetty niin hyvin että voisi taata että kaikki kadonneet tai vääriin käsiin joutuneet avaimet on aina disabloitu. Aikaleima ei myöskään ole riittävän vahva kiistämättömyyteen. Omalla koneella salattaessa koneen ajan voi asettaa ihan miten haluaa. Kiistämättömyys vaatisi esimerkiksi keskitetyn avaintenhallinnan ja aikaleimapalvelun jossa kolmas luotettu osapuoli takaa että tietty toimenpide on tapahtunut tiettyyn aikaan. 3. Kaikkien ei tarvitse varmentaa erikseen kaikkia vaan voidaan luottaa siihen että muut hoitavat varmennusenasa oikein ja voin siis luottaa myös näiden muiden varmentamiin osapuoliin. Luottamusverkkoa käytetään esim PGPssä. Toinen vaihtoehto on hierarkinen luottamusmalli esim X.500 PKI on mentelmä / käytäntö jolla voidaan tehokkaasti käyttää hyväkseen julkisen avaimen salauksen luomia mahdollisuuksia. 4. Salauskielet on annettu eri järjestyksessä kun salatut tekstit... X. Näppäilet näitä usein vaikka et kirjoittaessasi mitenkään salaakaan viestiä. 10. Multimedia verkossa ======================= 1. a) Kuvauskielen idea on kuvata dokumentin rakenne puuttumatta siihen miten se esitetään. Tätä rakennetietoa voidaan sitten käyttää erilaisten esitystapojen muotoiluun tai dokumentin sisällön hyödyntämiseen muulla tavalla. b) XML on riisuttu versio SGML:stä. XML:llä voi määritllä erilaisia kuvauskieliä. XML:llä voi siis esim määritellä HTML:n kaltaisen kuvauskielen. 2. 3. a) Puhelinverkossa normaalisti kulkeva data pakataan IP-paketteihin ja lähetetään Internetin yli. b) Quality of Service, palvelun laatu. Palvelun laadun mittareita voi olla esim. taattu kapasiteetti, virhebittien määrä, siirtoviive, pakettien priorisointi, siirron hinta... VoIP kaipaa mm. takuita kaistan ja siirtoviiveiden suhteen 4. VoIPin tulevaisuudesta ja QoS ongelmien ratkaisuista voi olla monenlaista mieltä. IPv6 ja sen käyttöönotto vaikuttaa osaltaan tilanteeseen. 11. Grafiikka ja keinotodellisuus ================================= 1. a) Resoluutiolla tarkoitetaan ruudulla näytettävien pikseleiden määrää esim 800x600 pikseliä. b) Yleisesti 24 bitin väri eli n 16,7 miljoonaa värisävyä. Käytössä olevien värien määrää riippuu käytetystä resoluutiosta ja näyttömuistin määrästä. Väripaletilla tarkoitetaan yhtä aikaa käytössä olevien värien määrää. Se on osajoukko koko väriskaalasta. c) Vektori- tai viivagrafiikalla tarkoitetaan kuvia jotka muodostuu matemaattisesti määritellyistä objekteista (viivoja ympyröitä, ...). Sopii mallintamiseen ja skaalautuu hyvin. Vie vähemmän tilaa. Pikseligrafiikalla (rasterigrafiikka) tarkoitetaan kuvaa joka koostuu eri värisistä kuvaelementeistä eli pikseleistä. Sopii hyvin valokuvien ja muiden vaikeasti mallinnettavien kuvien esittämiseen. Vie ememmän tilaa (pakkaantuu tosin hyvin) ja skaalautuu suttuisesti. d) Grafiikan esittämiseen vaikuttaa monet osat näytönohjaimesta muistiin ja prosessoritehoon. 2. a) esimerkiksi /* XPM */ static char * tml_xpm[] = { "20 7 2 1", ". c #FFFFFF ", "Z c #000000 ", "....................", ".ZZZZZ..Z...Z..Z....", "...Z....ZZ.ZZ..Z....", "...Z....Z.Z.Z..Z....", "...Z....Z...Z..Z....", "...Z....Z...Z..ZZZZ.", "...................."}; b) Joint Photographic Experts Group, häviöllistä tai häviötöntä pakkausta, sopii valokuvien pakkaamiseen. Portable Network Graphics, häviötön, GIF:in seuraaja?, tarkat kuvat ja kaaviot. 3. a) Virtuaalitodellisuus on kokonaan keinotekoinen ympäristö. Lisätyssä todellisuudessa reaalimaailmaan tuodaan jotain lisäinformaatiota jota siellä ei muuten olisi. b) 3D-laseilla saadaan kaksiuloitteinen kuva vaikuttamaan kolmiuloitteiselta. Ideana on saada kummallekin silmälle oma kuva. Tämä onnistuu joko vuorottelelmalla kuvia ja 'näkevää' silmää nopeaan tahtiin tai polarisoidulla kuvalla ja polarisoivilla laseilla. Myös puna-viherlaseja käytetään. c) Näkö- ja kuuloaistia hyödynnetään eniten (lasit, kuulokkeet, virtuaalihuoneet). Myös kosketusta käytetään (hanska, kynä, ...). Myös tasapainoasitia käytetään (esim lentosimulaattori). Maku ja haju puuttuu. Niiden keinotekoista tuottamista ei vielä hallita riittävän hyvin. Jonkinlaisella sähköisellä stimuloinnilla ja aivojen huijauksella se voisi myös olla mahdollista. d) Kuva näytetään käyttäjän paikan suhteen. Jos käyttäjä liikkuu myös kuvakulman pitää muuttua jotta virtuuaalimaailma tuntuu luonnolliselta. Myös vourovaikutus vaatii paikannusta. Paikannus onnistuu esim optisesti, magneettisesti, akustisesti tai mekaanisesti (datahanska, muu 'luuranko'). 12. Multimedia ============== (hyvin lyhyitä ja puutteellisia vastauksia) 1. * wav on pakkaamaton, sopii kaikenlaisille (lyhyille) ääninäytteille. * mid (midi) on musiikin kuvauskieli. Vie vähän tilaa kun pelkkää nuottidataa + muutamia muita parametreja siirretään. Saattaa kuulostaa erilaiselta riippuen toistolaitteista. * mp3 hyödyntää psykoakustiikka pakkauksessa (ei-kuuluvat osat jätetään pois). Pakkauskoon ja äänenlaadun suhdetta voidaan säätää. * rm ...? * jpg valokuvien pakkaamiseen sopiva. Säädettävissä miten paljon dataa hukataan. Tehokas pakkaussuhde. * gif hukkaamaton, pakkaa hyvin jos kuva ei sisällä kovin montaa väriä. Pitää värien väliset reunat terävinä toisin kun jpg. * tiff kattaa monta eri pakkausmenetelmää. Yleinen skannattujen kuvien formaatti. Monipuolinen mutta usoin isot tiedostot. * bmp bitmap eli bittikartta, ei pakkaa eikä hukkaa. Voi olla 24-bittinen tai 1/4/8-bittinen. Monta väriä ja iso kuva -> iso tiedosto. Pieni mustavalkokuva -> pieni tiedosto. 2. a) entropia: H(x) = SUM(p(xi)logp(xi)) i=1...6 --> 1,97 Entropia kertoo informaatiosisällöstä. Tällä aakkostolla välittyy siis yhdellä merkillä 1,97 bittiä informaatiota. b) Koodi vaihtelee sen mukaan miten valitsee ykköset ja nollat. Tässä yksi esimerkki: X1:0, X2:10, X3:110, X4:1110, X5:11110, X6:11111 c) Merkit ovat keskimäärin 1,98 bitin pituisia. d) Merkkien keskimääräinen pituus on hyvin lähellä entropiaa. Tämä huffmankoodi on siis aika optimaalinen tapa koodata kyseinen aakkosto. 3. a) RTSP (real time Streaming protocol) multimediavuon (streamed multimedia) lähetykseen internetissä. Käyttää: realplayer MMS (Microsoft Windows Media) ... Käyttää: Windows Media Palyer PNM (Progressive Networks protocol) ... Käyttää: realplayer 4. puuttuu... 13. Paneeli =========== Mielenkiintoisia ja mukavia esseitä. Tällä kertaa vaan muutama mallipohjan vastainen sivu ja yksi kummallisessa formaatissa palautettu essee. 14. Rästitehtävä ================ (Näitä en ole itse vielä lukenut. )