M11 Palvelimet, Päätelaitteet ja WLANit
Takaisin opintojakson aikatauluun
Opetusvideot
Video: Tietoverkot, Palvelimet, Päätelaitteet ja WLANit, osa 1
Microsoft Stream (sharepoint) video
Video: Tietoverkot, Palvelimet, Päätelaitteet ja WLANit, osa 2
Microsoft Stream (sharepoint) video
Video: Tietoverkot, Palvelimet, Päätelaitteet ja WLANit, osa 3
Microsoft Stream (sharepoint) video
Erillaisia "päätelaitteita"
Tietoverkot ovat täynnä erillaisia käyttöjärjestelmiä - tai päätelaitteita (eng. end devices) tai asiakkaita (eng. hosts) tietoverkon näkökulmasta. Erillaiset päätelaitteiden kategoriat käydään lävitse tässä osiossa.
Palvelimet
Yleensä kaikki alkaa "palvelimista", joka tarkoittaa käyttöjärjestelmän asennusta joka tarjoaa palveluita muille tietokoneille. Nämä palvelimet palvelee asiakaskäyttöjärjestelmiä (eng. client operating systems). Yhdellä palvelimella voi olla useita eri palveluita.
Nämä palvelut voi sisältää (esimerkkinä alustavaa listaa):
- IPv4 osoitteiden automatisointipalvelut - DHCP (esim. ISC DHCP)
- koho.labranet.jamk.fi -server
- Nimipalvelujärjestelmä IPv4 osoitteille - DNS (esim. BIND9)
- koho.labranet.jamk.fi -palvelin toimii LabraNet:n nimipalvelimena
- Web palveluita, jotka on selattavissa selaimella - HTTP(s) -palvelin (esim. Apache / Nginx)
- student.labranet.jamk.fi -palvelimella on Apache asennus
- Tiedosto- tai kansiojakoja - Samba
- Z: & * H: asemat LabraNet:ssä
- Käyttäjätilien hallintapalvelin - Active Directory (esim. Microsoft AD tai LDAP
- Täältä esimerkiksi tulevat käyttäjätilisi (huom! eri palvelimet)
- JAMK AD
- LabraNet
- Täältä esimerkiksi tulevat käyttäjätilisi (huom! eri palvelimet)
Esimerkki Apache palvelusta Ubuntu -käyttöjärjestelmässä
service apache2 status
lubuntu@lubuntu-virtualbox:~$ service apache2 status
● apache2.service - The Apache HTTP Server
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/apache2.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Tue 2020-10-13 14:47:57 EEST; 5min ago
Docs: https://httpd.apache.org/docs/2.4/
Process: 654 ExecStart=/usr/sbin/apachectl start (code=exited, status=0/SUCCESS)
Main PID: 688 (apache2)
Tasks: 55 (limit: 1070)
Memory: 7.7M
CGroup: /system.slice/apache2.service
├─688 /usr/sbin/apache2 -k start
├─689 /usr/sbin/apache2 -k start
└─690 /usr/sbin/apache2 -k start
loka 13 14:47:57 lubuntu-virtualbox systemd[1]: Starting The Apache HTTP Server...
loka 13 14:47:57 lubuntu-virtualbox apachectl[673]: AH00558: apache2: Could not reliably >
loka 13 14:47:57 lubuntu-virtualbox systemd[1]: Started The Apache HTTP Server.
Käyttöjärjestelmät jotka pyörittävät näitä palveluita (eng. services) ovat yleensä
- Debian -pohjaisia distribuutioita
- Red Hat (or Centos) -pohjaisia distribuutioita
- Windows palvelinkäyttöjärjestelmät
- Windows Server 2019
- Windows Server 2016
- Windows Server 2012
- Windows Server 2008
- Windows Server 2003
Usein nämä käyttöjärjestelmät (jotka tarjoavat palveluita) pidetään aina linjoilla. Niitä ei voi sammuttaa tai muuten koko verkkoinfrastruktuuri kaatuu/ei toimi.
Tämä vaatimus tarkoittaa että käyttöjärjestelmät pitää asentaa palvelinrautaan joka ei kärsi teknisistä vioista (tai ei ole niin alttiita teknisille vioille kuin normaali kuluttajarauta).
"Pitsalaatikot"
Tämä IT-alan slangi tulee ajatuksesta että palvelimet voivat olla itsenäisiä asennuksia. Ja siitä että ne muistuttavat 1RU-2RU kooltansa pitsalaatikoita...
Täten niillä on oma:
- Power supply - Virtalähde
- Random Access Memory - RAM - Muisti
- Processors - prosessorit
- Disk drives - kovalevyt/kiintolevyt
- Network Interface Cards -v erkkokortit
Ja tämän vuoksi ne voidaan asentaa paikallisena asennuksena.
Kehikkopalvelimet ja asennettavat "palvelinkortit"
Tämä osio jakaantuu kahteen selvästi erilliseen tuotekategoriaan.
Palvelinkehikko on ... pelkkä kehikko, johon syötetään itse "palvelinkortit".
Täten kehikolla on useita eri tyhjiä paikkoja korteille, jotka voidaan täyttää vaikka samantien täyteen, jos tarpeellista.
Näitä korttipaikkoja voi kansoittaa "palvelinkortit" (tai "bleidit"), jotka ovat yleensä todella integroituja tietokoneita. Palvelinkorttien emolevy kytkeytyy kehikon emolevyyn (eng. blackplane), josta ne saavat tiettyjä tarpeellisuuksia (esim. virta & tietoliikenneyhteydet).
Konesalit tai "pilvi"
Konesalit (eng. data centers) ovat yksinkertaisuudessaan rivejä ja rivejä laitekaappeja, joihin on asennettuna paljon palvelinkehikkoja, täynnä palvelinkortteja. Huomattavaa on että palvelinkaapit ovat joskus erillään tietoverkkolaitteista tai sitten sisältävät vain "top of rack" kytkimen.
Konesalin topologioita
Lattiasuunnitelman esimerkki
Kuitukaapelointi palvelinkaapeille
Verkkolaitteita palvelinkaapeille
- paljon muita topologiavaihtoehtoja, jotka ovat osa konesalit -moduulia...
Tutustuminen LabraNet:n konesaliin
Pääidea konesaleille on että ne ovat helposti jatkettavissa standardisoidulla (rauta)laitteistolla, joka soveltuu juuri tietyn käyttöjärjestelmän/virtualisointialustan pyörittämiseen.
Eri tyyppisiä pilvipalveluja
- Paikanpäällä oleva "pilvipalvelu" (eng. eng. on-premises cloud)
- Hybridipilvi yläpuolisen ja alapuolisen välillä (eng. Hybrid Cloud)
- Täysi "pilvipalvelu" (eng. Full cloud, toisen yrityksen tiloista)
Virtualisointi
Virtualisointi eristää käyttöjärjestelmän fyysisestä raudasta. Täten olkoon mikä tahansa pilvi tai mikä tahansa palvelinasennus. Virtualisointi on yleensä heti seuraava ratkaisu palvelinraudan jälkeen.
- Vmware Vcloud
- VMware vCloud Suite® is an integrated offering for building and managing a VMware vSphere® private cloud based on the Software-Defined Data Center architecture that can dramatically improve efficiency, agility, and control for IT organizations
- OpenStack – Open Source Private Cloud
- If you have additional hardware, you can deploy OpenStack into them
- Kernel Virtual Machine - KVM
- KVM (for Kernel-based Virtual Machine) is a full virtualization solution for Linux on x86 hardware containing virtualization extensions (Intel VT or AMD-V). It consists of a loadable kernel module, kvm.ko, that provides the core virtualization infrastructure and a processor specific module, kvm-intel.ko or kvm-amd.ko.
Labranet/Spidernet/VLE virtualisointi käyttää VMwarea (kuvat alapuolella)
sesxi -> Spidernet-ESXi :)
Spidernet-klusteri fyysisistä palvelin (BL460c) resursseista
Tämä on koko palvelinklusteri dedikoituna Spidernet:n virtuaalikoneiden pyörittämiseen
Yksittäisen fyysisen palvelimen (BL460c) käyttö klusterissa
Tämä on yksittäinen "bleidi"/"palvelinkortti" klusterissa
Osa kokonaissuorituskyvystä JAMK:n IT-instituutin konesalista
Huom! Tämä on vain osa LabraNet:n kokonaistuotannosta.
Matkapuhelimet
Video: Tietoverkot, Palvelimet, Päätelaitteet ja WLANit, osa 2
Matkapuhelimet eivät varmaan tarvitse fyysistä esittelyä.
Esimerkki: Samsung Galaxy S20 Ultra teardown, ifixit
Olkoot ne Android tai iOS -pohjaisia käyttöjärjestelmiä, niiden juuret ovat Linux/Unix -maailmasta. Täten sama ip addr komento toimii myös puhelimissa, jos olet asentanut komentokehotesovelluksen. Tässä tuloste minun puhelimestani.
Täten puhelimet ovat siis päätelaitteita tietoverkoille ihan missä mikä tahansa muu fyysinen tietokone.
Internet of Things -laitteet
IoT (asioiden Iternet) on nykyinen trendi tehdä kaikista asioista "älykkäitä". On useita eri arkkitehtuureja, mutta lopulta laitteet käyttäytyvät samanlaisina päätelaitteina kuin mikä tahansa muu tietokone.
Ongelma IoT laitteissa on energiankulutus. Tyypillinen Ethernet (langaton tai langallinen) ei ole suunniteltu energiatehokkaaksi. Täten vaihtoehtoisia ratkaisuja löytyy yhdistämään IoT laitteet tietoverkkoon, kuten esim. LPWAN ja LoRaWAN.
Raspberry Pi
On hankala sanoa onko Raspberry Pi vielä "pelkästään" IoT laite, koska siinä on aika paljon tehoa pieneksi tietokoneeksi.
Raspberry Pi 4 Model B
Broadcom BCM2711, Quad core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bit SoC @ 1.5GHz
2GB, 4GB or 8GB LPDDR4-3200 SDRAM (depending on model)
2.4 GHz and 5.0 GHz IEEE 802.11ac wireless, Bluetooth 5.0, BLE
Gigabit Ethernet
... [More tech specs in the source link]
- Lähde: raspberrypi.org
Käytän omaani sääasema palvelimena
...palvelin kerää dataa collecting weather data from RuuviTag through Bluetooth and operating as a webserver publishing that data.
Arduino
Arduino on todella matalan virtatarpeen, yksikertainen IoT laite... hyvillä laajennusvaihtoehdoilla.
Arduino MKR Wifi 1010
The Arduino UNO is the best board to get started with electronics and coding. If this is your first experience tinkering with the platform, the UNO is the most robust board you can start playing with. The UNO is the most used and documented board of the whole Arduino family.
- Lähde: Arduino.cc
Arduino MKR Wifi 1010
The Arduino MKR WiFi 1010 is the easiest point of entry to basic IoT and pico-network application design.
- Lähde: Arduino.cc
Arduino MKR ETH Shield
You may want to connect an Arduino MKR board with an Ethernet cable instead of using WiFi. An Ethernet connection can sometimes be stabler, faster, and more secure.
- Lähde: Arduino.cc
Wireless Local Area Networks - WLANs
Video: Tietoverkot, Palvelimet, Päätelaitteet ja WLANit, osa 3
Langattomat lähiverkot (eng. Wireless Local Area Networks) ovat liitäntätapa tietoverkkoihin monelle kuluttajalaitteelle näinä päivinä. Langattomat verkot ovat ylikuormitettuja laitteilla (esim. kouluympäristössä) jolloin verkko kamppailee tarjotakseen sopivaa kaistaa, viivettä ja viiveenvaihtelua loppukäyttäjille. Uudempia ja uudempia standardeja luodaan, jotta saataisiin tarjottua parempaa kaistaa loputtomalle kaistantarpeelle.
Versiot
Langattomat lähiverkot kuuluvat IEEE 802.11 -standardiperheeseen.
| Aikajana | Standardi | Taajuus | (teoreettinen) nopeus |
|---|---|---|---|
| ~1999 | 802.11a | 5 GHz | 54 Mbit/s |
| ~1999 | 802.11b | 2,4 GHz | 11 Mbit/s |
| ~2003 | 802.11g | 2,4 GHz | 54 Mbit/s |
| ~2009 | 802.11n (tai Wi-Fi 4) | 2,4 and 5 GHz | 300 Mbit/s |
| ~2013 | 802.11ac (tai Wi-Fi 5) | 2,4 and 5 GHz | 900 Mbit/s |
| ~2020 | 802.11ax (tai Wi-Fi 6) | 2,4 and 5 GHz | 433 to 1700 Mbit/s |
Taajuusalueen käyttö
2.4 GHz
- Alempi taajuus -> laajempi verkon kantavuusalue
- Alhaisempi tiedonsiirtonopeus alhaisemman taajuuden takia
- Enemmän laitteita käyttää tätä taajuutta
- Lisenssivapaataajuus
- Enemmän häiriötä, törmäyksiä
5 GHz
- Korkeampi taajuus -> pienempi verkon kantavuusalue
- Korkeammat tiedonsiirtonopeudet korkeamman taajuuden takia
- Vähemmän laitteita käyttää tätä taajuutta
- joskin määrä on kasvussa
Kanavat
Taajuudet 2.4GHz & 5GHz osoittavat vain "yleisesti taajuusalueen" suuntaan, jos vertaa oikeata taajuuskanavien käyttöä.
Eri mailla/mantereilla on eri säännöstöjä/lakeja taajuuskanavien käyttöön!
Nämä taajuudet jaetaan siis vielä tarkempiin kanaviin.
2.4 GHz kanavakäytön voi nähdä alapuolisesta kuvasta.
Huomattavaa on että kanavissa on 3 kappaletta, jotka eivät mene päällekkäin toistensa kanssa.
- Channel 1 (kanava 1)
- Channel 6 (kanava 6)
- Channel 11 (kanava 11)
5 GHz standarissa on muuntuvan kokoisia kanavia, jotta yksittäisellä kanavalla saadaan lisättyä kaistaa (eng. bandwidth) päätelaitteelle.
Tukiasemat
Tyypillisesti tukiasemat toimivat useilla eri taajuusalueilla ja täten myös kanavilla. Perusperiaate WLAN -tukiasemalle on toimia yhtäaikaisesti
- Reitittimenä
- Modeemina
- Kytkimenä
- Palomuurina
Tässä on kuvio joka selvittämään kaikkia eri toiminnallisuuksia (opintojakson kuvioilla), jotka on sulautettuna yhteen tukiasemaan.
Kuvankaappauksia minun koti-WLAN-tukisemastani
Hallintapaneeli minun koti-WLAN-tukisemastani
WAN -portin asetukset minun koti-WLAN-tukisemastani
WLAN -asetukset minun koti-WLAN-tukisemastani
DHCP asetukset minun koti-WLAN-tukisemastani
Huom: En käytä WLAN tukiasemaani DHCP -palvelimena, koska minulla on Pi-Hole asennettuna tietoverkkooni. Täten DHCP on siis disabloitu.
Arvioidaan langattoman verkon kantavuutta/laajuutta
Tarkat mittaukset pitää tehdä, jotta voidaan arvioida tietyn kanavan kantavuutta/laajuutta.
Opinnäytetyö alapuolella näyttää tarkat mittaukset kolmannesta kerroksesta IT-dynamo rakennuksesta Jyväskylä, Finland.
IT-Dynamon langattoman verkon mittaus ja optimointi
Quote
Opinnäytetyön tavoitteena oli suorittaa langattoman lähiverkon kuuluvuus- ja suorituskykymittauksia Jyväskylän ammattikorkeakoulun IT-Dynamo rakennuksessa sekä esittää korjausehdotuksia mittaustulosten perusteella. Työn toimeksiantajana toimi Jyväskylän ammattikorkeakoulun tietohallinto.
Elektromagneettinen spektri leviää (odottamattoman?) kauas
Langattomat tekniikat ovat käteviä, mutta ne kantavat laajemmalle kuin tarpeellista.
Kyberturvallisuus yleensä eristää/rajaa WLAN -toteutukset pois tämän heikkouden takia.
Katakri on auditointityökalu valtionhallinnon tietoturvan auditointiin
Jatka harjoituksiin!
E13 Konfiguroidaan Apache resurssien jakoon
E14 Luodaan langatonta yhteydellisyyttä
Takaisin opintojakson aikatauluun?
Takaisin opintojakson aikatauluun
Lisenssi
Tämän opintojakson materiaalin on kirjoittanut Karo Saharinen ja se on lisensoitu Creative Commons Nimeä-EiKaupallinen-EiMuutoksia 4.0 Kansainvälinen -lisenssillä.
