Seuraavana aiheenamme käsittelimme pintapuolisesti Internettiä ja sen toimintaa. Aluksi tutustuimme siihen, kuinka informaatio liikkuu Internettiin yhdistettyjen miljoonien tietokoneiden välillä moitteettomasti. Ainakin lähestulkoon. Jotta tiedonsiirto olisi sujuvaa ja ylipäätänsä mahdollista, jokainen pääte on yksilöity henkilökohtaisella numerosarjalla, IP-osoitteella. Kyseinen nimitys tulee englanninkielisestä termistä internet protocol, johon palaamme myöhemmin. Näiden IP-osoitteiden avulla sopivan kokoisina IP-paketteina kulkeva informaatio päätyy oikeaan paikkaan. Suuresta merkityksestään huolimatta IP-osoitteita harvoin näkee käytännössä, sillä DNS:säksi kutsuttu järjestelmä muuttaa yksinkertaiset osoitteet, kuten nettisivujen www-alkuiset osoitteet IP-muotoon.

Internet Protocol-nimityksestä pääsemmekin sujuvasti luennon seuraavaan aiheeseen, eli protokolliin. Nämä ovat esimerkiksi ihmisten välistä kommunikaatiota määritteleviä ja helpottavia toimintaohjeita. Samoin tietokoneiden ja Internetin keskinäinen kommunikaatio ja tiedonvälitys vaatii tarkkaan määriteltyjä käytänteitä toimiakseen.

Koska tietoliikennettä on jatkuvasti erittäin suuri määrä, sen hoitaminen on jaoteltu erinäisiin kerroksiin, joiden sisällä hoidetaan vain tietyt informaation kuljetukseen ja käsittelyyn liittyvät tehtävät. Tästä ja kerroskohtaisista protokollista huolimatta nämä kerrokset tekevät kuitenkin jonkin verran yhteistyötä keskenään Service Access Point-rajapinnan kautta. Toisilleen keskustelevat ja yhdessä toimivat vain toistensa vertaiskerrokset, eli Peer Layerit, keskenään. Tämä tapahtuu dataan lisätyn otsikon avulla, jotka yhdessä muodostavat kerroksen protokolladatayksikön, PDU:n.

Myös IP-osoitteet on jaoteltu omiin ryhmiin ominaisuuksiensa perusteella. Näistä yleisimmin käytetään edelleen IPv4:sta, vaikka tuoreempi ja tehokkaampi IPv6 onkin jo käytössä uudemmilla laitteilla. Kun 1Pv4:n osoiteavaruuden koko on 32 bittiä, uudemman IP-version osoiteavaruus on kooltaan kokonaiset 128 bittiä, tarjoten näin paljon suuremman määrän IP-osoitteita.

Koska IPv4:sen IP-osoite kapasiteetti on niin pieni, niiden loppuun kulumista joudutaan siirtämään tuonnemmaksi tehostamalla IP-osoitteiden jakamista ja käyttämällä useita osoitteenmuutostekniikoita. Näin ollen lukuisat tietokoneet voivat käyttää yhtä ja samaa IP-osoitetta. Toisaalta osoitteenmuutostekniikoiden käyttö hankaloittaa monien uusien palveluiden käyttöä.

IPv4:ssa ja IPv6:ssa IP-osoitteet merkitään eri tavoin. Edellä mainitussa 32-bittinen luku esitetään neljän kahdeksanbittisen luvun jonona, jotka on erotettu pistein. IPv6:ssa IP-osoitteet ilmoitetaan puolestaan heksalukuina, joissa on mukana myös kirjaimet a:sta f:ään. IP-osoitteita jakavat IANA ja alueelliset RIR-organisaatiot osoiteavaruuksina, joiden sisältämillä osoitteilla on sama alkuosa. IP-osoitteiden yhteydessä kuvataan yleensä myös muiden mahdollisesti samaan lähiverkkoon kuuluvien koneiden osoitteet. Nykyisin on yleistä, että tietokoneet on kytketty internettiin NAT-muunnoksen tekevän reitittimen kautta, jolloin IP-paketit käyttävät puolestaan NAT-muuntimen osoitetta. Tietokoneiden IP-osoite on myös useimmiten dynaaminen eikä kiinteä. Osa IP-osoitteista on varattu yksityiseen käyttöön, jolloin internettiin kytkeytyessä on käytettävä osoitteen muuttavaa reititintä.

Tietoliikenteen toimintaa kuvaamaan on luotu muun muassa OSI-malli, jossa IP-paketin siirto lähtee liikkeelle sovelluksesta, jatkuen sitten esitystapaan, istuntoon, informaation kuljetukseen, verkkoon, siirtoyhteyteen ja sitten päätelaitteeseen. IP-paketin vastaanotto puolestaan on vastakkainen tapahtuma. Lähtien liikkeelle päätelaitteesta ja jatkuen sovellukseen. Yksinkertaisempi on neliosainen TCP/IP-malli ja tämän ja OSI-mallin yhdistävä viisikerroksinen malli.

Seuraavaksi palaamme tiedonsiirtoon liittyviin protokolliin, eli menettelytapoihin. Nämä menettelytavat voidaan jakaa yhteydellisiin ja yhteydettömiin. Kuten nimestäkin voi päätellä, yhteydettömät protokollat eivät tarvitse yhteyttä informaatiota lähettävän ja vastaanottavan laitteen välille, eikä IP-paketin perillemenoa varmisteta päästä päähän.

 

Useimmat informaatiota vastaanottavat laitteet pystyvät myös lähettämään informaatiota toisille laitteille ja päinvastoin. Näin ei kuitenkaan aina ole, ja tällaiset laitteet kuuluvat simplex-nimiseen kategoriaan. Kyseisen ryhmän vastakohta on dumplex-tiedonsiirtomenetelmä, jossa päätelaite voi olla sekä vastaanottajan- että lähettäjän roolissa. Dumplex voidaan jakaa edelleen kahteen pienenpään ryhmään, half dumplex ja full dumplex sen mukaan, onko tiedonsiirto molempiin suuntiin mahdollista yhtä aikaa vai ei.

Kurssin alussa tutustuimme tietokoneverkon, lyhyemmin sanottuna tietoverkon määritelmään. Kyseistä nimitystä käytetään, kuten arvata saattaa, toisiinsa kytkettyjen ATK-laitteiden, kuten pöytäkoneiden ja/tai kannettavien muodostamista kokonaisuuksista. Näiden sisällä informaatio ja laiteresurssit kulkevat ristiin rastiin, enemmän tai vähemmän käyttäjän toiveiden mukaisesti, kuparista tai valokuidusta valmistettua kaapelia pitkin tai langattomasti radioaaltojen tai infrapunan avulla. Tämän lisäksi tietoverkkoihin yhdistetään tietokoneiden lisäksi yhä useampia älytaitteita, kuten puhelimia tai televisioita.

Tietoverkon tarjoamaa informaationvälityskanavaa hyödynnetään lukuisiin eri tarkoituksiin juuri mainitsemani laiteresurssien jakamisen lisäksi. Tietoverkkojen kautta jaetaan runsaasti sovelluksia ja tietosisältöä eli dataa, minkä lisäksi sen avulla voidaan pitää yhteyttä esimerkiksi sähköpostitse tai useiden internetsivujen välityksellä ihmisiin ympäri maailmaa. Tietoverkkoja käytetään paljon myös oman tietokoneen, työaseman hallintaan, huoltoon ja ylläpitoon.

Esimerkiksi minä hyödynnän tietokoneverkkoa, johon käyttämäni läppäri on yhteydessä langattomasti, tietokoneverkoista oppimani tiedon jakamiseen tässä blogissa, verkkopelien pelaamiseen, sekä yhteydenpitoon hollantilaisen ja venäläisen ystäväni kanssa. Olen myös ladannut sen kautta useita ohjelmia koneelleni, kuten Office 2016:n ja Steamin.

 

Tietoverkkoja on maailmassa lukemattomia erilaisia ja erikokoisia; muutaman tietokoneen kattavista aina maantieteellisesti laajoille alueille ulottuviin ja miljoonia koneita yhdistäviin verkostoihin. Tämän vuoksi tietoverkot onkin jaettu yleensä neljään kategoriaan niiden koon ja ominaisuuksien mukaan, jotta niiden monimuotoisuus olisi helpompi ymmärtää. Nämä neljä ryhmää ovat lähiverkko LAN/WLAN, alueverkko MAN, etäverkko WAN ja globaaliverkko GAN.

Lähiverkko, LAN/WLAN, jonka nimi tulee englanninkielisistä sanoista (wireless) logal area network, on tuttu meille useimmille. Siitä puhuttaessa tarkoitetaan esimerkiksi yhden talouden tai organisaation kaikki koneet yhdistävää tietoliikenneväylää. Kyseessä on LAN, kun koneet on yhdistetty toisiinsa kaapelilla, ja WLAN, kun ne on yhdistetty toisiinsa langattomasti.

Alueverkko, MAN, Metropolitan Area Network, puolestaan kattaa lähiverkkoa suuremman, kampuksen tai pienen kaupungin kokoisen alueen ja yhdistää lähiverkkoja toisiinsa.

Nimitystä etäverkko, WAN tai Wide Area Network käytetään puolestaan maailmanlaajuisesta ja kansainvälisestä, julkisten teleoperaattoreiden tarjoamasta dataverkkoa.

Globaaliverkoksi, GAN:iksi ja Global Area Networkiksi sen sijaan nimitetään kaupunki,- etä- ja organisaation sisäisen lähiverkon yhdessä muodostamaa kokonaisuutta.

Sen lisäksi, että tietoverkkojen koko, myös niiden suorituskyky vaihtelee. Tätä ilmaistaan kaistanleveytenä, bandwidthtinä. Mitä suurempi on kaistanleveys, sitä enemmän informaatiota kykenee liikkumaan pisteestä A pisteeseen B samaan aikaan. Kaistanleveyttä ilmaistaan yksiköllä bps, joka on lyhenne sanoista bits per second. Suuremmista kaistanleveyksistä puhuttaessa käytetään tarvittaessa toisia mittayksiköitä, kuten kilobittiä sekunnissa (1000 bps), megabittiä sekunnissa (1 000 000 bps) ja gigabittiä sekunnissa (1 000 000 000 bps).

 

Esimerkkinä lähiverkon hyödyntämisestä voisin käyttää jälleen omaa netin käyttöäni. Koska olen yhteydessä toisiin, laajempiin tietoverkkoihin internettiin läppärilläni tai kännykälläni langattomasti, kyseessä on WLAN. Vaikka kyseessä onkin langaton yhteys, sen käyttäminen onnistuu silti vain pienellä alueella, lähellä reititintä. Pääsen tietoverkon tarjoamiin palveluihin käsiksi näppärästi ja nopeasti. Voin myös olla tietokoneella yhteydessä useimpiin televisioihin kotonani. Käytän vanhempieni ja sisareni kanssa myös joitakin samoja laitteita, kuten samaa tulostinta, omalta koneeltani. Tälläisissä ratkaisuissa rehellisyys ja hyvä tahto ratkaisevat