Technologie informacyjne. Zakres materiału do kolokwium,
1. Budowa komputera
Płyta główna
•
Sterowanie (chipset), zegar
•
BIOS
•
Magistrala danych
•
Procesor
Jednostka arytmetyczno logiczna + koprocesor(y) + rejestry
Pamięć notatnikowa (cache), poziom L1-L2
Sterowanie, magistrala danych
Jeden/dwa rdzenie, jeden/dwa/wiele procesorów
Typ gniazda (socket)
•
Pamięć RAM, banki pamięci (socket)
•
Gniazda rozszerzeń AGP, PCI, PCI Expres, ISA
•
Kontrolery zewnętrznych napędów ATA, SATA, SCSI
•
Opcjonalne kontrolery zintegrowane
•
Interfejsy zewnętrzne (PS2, USB 1.0/2.0, LPT, FireWire, RS232,…)
•
Karta graficzna (procesor graficzny, pamięć, biblioteka OpenGL)
•
Karta sieciowa (NIC), modem, adaptery
•
Karta dźwiękowa, kanały
•
Pamięć trwała HDD, SDD; 100Gb = 100,000 tomów encyklopedii PWN
•
Napędy optyczne CD, DVD, BlueRay, inne; napędy zewnętrzne FDD,
streamer (taśma mag.)
•
Monitor
•
Klawiatura, mysz
•
Drukarka (igłowa, atramentowa, laserowa,…)
•
Skaner
•
Tablet, ploter
•
Kamera, głośniki
2. Technologie przesyłowe w sieci; typy łączy
•
łącza rozgłoszeniowe (rozsyłanie rozgłoszeniowe, broadcast)
•
łącza wieloadresowe (rozsyłanie grupowe, multicast)
•
łącza jednoadresowe dwupunktowe (point-to-point, unicast)
3. Klasyfikacja sieci wg skali odległości połączonych procesorów
•
1 m (sieć osobista, Private Area Network, PAN)
•
10 m - 1km (sieć lokalna, Local Area Network, LAN)
•
10 km (sieć miejska, Metropolitan Area Network, MAN)
•
100 km – 1 000 km (sieć rozległa, Wide Area Network, WAN)
•
10 000 km (Internet)
4. Architektury sieci
•
Magistrala
Można ją traktować jak "autostradę" służącą transmisji danych i łączącą stacje sieci.
Dane, nim dotrą do stacji przeznaczenia, przechodzą po drodze przez wszystkie
pozostałe stacje. W rozwiązaniu tym do wspólnego kabla transmisyjnego zostają
podłączone komputery o dzielonym dostępie do medium transmisyjnego. Każdy
komputer jest przyłączony do kanału, nadawane sygnały docierają do wszystkich
stacji, ale pakiety odbierane są tylko przez stację, do której są adresowane, ponieważ
każda stacja sprawdza, czy dane są skierowane do niej. Topologia magistrali jest jedną
z najbardziej popularnych konfiguracji sieci komputerowych.
Zalety magistrali:
małe zużycie kabla
prosta instalacja
niska cena instalacji
bardzo prosta rozbudowa sieci
łatwe łączenie segmentów sieci w jeden system (bez zmian oprogramowania
komunikacyjnego)
każdy komputer jest podłączony tylko do jednego kabla
pojedyncze uszkodzenie (przerwa w kablu lub awaria komputera) nie powoduje
unieruchomienia całej sieci
Wady magistrali:
konkurencja o dostęp - wszystkie komputery muszą dzielić się kablem
utrudniona diagnostyka błędów z powodu braku
centralnego systemu zarządzającego siecią
rozproszenie zadań zarządzających siecią, co w
określonych przypadkach niekorzystnie wpływa na
szybkość realizacji zadań informatycznych
zwykle dla uniknięcia zakłóceń sygnałów należy
zachować pewną odległość między punktami
przyłączenia poszczególnych stacji
•
Pierścień
Topologia pierścieniowa ma wiele zalet. Funkcjonowanie sieci nie zostaje przerwane
nawet w razie awarii głównego komputera, gdyż jego zadanie może przejąć inna
stacja. Dzięki układom obejściowym (ang. by-pass) można wyłączyć z sieci dowolną
stację i tym sposobem uniknąć awarii sieci. Każdy węzeł sieci bierze bezpośredni
udział w procesie transmisji informacji i jest połączony z dwoma innymi "sąsiadami".
Węzły połączone w pierścień przekazują komunikaty sterujące (tokeny) do
następnego; węzeł aktualnie mający token może wysyłać komunikat; termin "token
ring" często odnosi się do standardu Institute of Electrical and Electronics Engineers
(IEEE) 802.5 sieci token ring, który jest najbardziej powszechnym typem sieci token
ring; pierwszy standard przewidywał przesyłanie z szybkością 4 Mb/s, natomiast w
obecnych sieciach osiągana prędkość to 16 Mb/s. Informacja wędruje w jednym
kierunku i po przejściu wszystkich węzłów wraca do miejsca nadania. Interfejs
sieciowy każdego komputera musi odbierać dane od jednego sąsiada i przesyłać je do
następnego. Podczas przechodzenia przez kolejne węzły sygnał w każdym z nich jest
wzmacniany.
Zalety :
małe zużycie kabla
możliwość zastosowania łącz optoelektronicznych, które wymagają bezpośredniego
nadawania i odbierania transmitowanych sygnałów
możliwe wysokie osiągi, ponieważ każdy kabel łączy dwa konkretne komputery
Wady :
awaria pojedynczego kabla lub komputera
powoduje przerwanie pracy całej sieci jeśli nie
jest zainstalowany dodatkowy sprzęt
złożona diagnostyka sieci (możliwe usprawnienie
przez wyposażenie każdego węzła
w procedury samotestowania)
trudna lokalizacja uszkodzenia
trudna rekonfiguracja sieci
•
•
Gwiazda
Jest to sieć zawierająca jeden centralny węzeł (serwer), do którego zostają przyłączone
pozostałe elementy składowe sieci za pomocą huba. Chroni to sieć przed awariami,
gdyż awaria jednego łącza nie powoduje unieruchomienia całej sieci. Stosowana jest
do łączenia komputerów w jednej instytucji, budynku. większość zasobów sieci
znajduje się w komputerze centralnym przetwarzającym i zarządzającym siecią.
Pozostałe komputery zwane terminalami są stacjami przygotowania danych lub mają
niewielkie możliwości obliczeniowe. Wszystkie informacje są przekazywane przez
centralny komputer. Topologia ta może być określona jako drzewo z jednym
poziomem połączeń. Okablowanie: popularna skrętka (UTP, światłowód).
Zalety gwiazdy:
łatwa konserwacja i lokalizacja uszkodzeń
prosta rekonfiguracja
proste i szybkie oprogramowanie użytkowe sieci
centralne sterowanie i centralna programowa diagnostyka sieci
możliwe wysokie szybkości transmisji (warunek -
szybki komputer centralny)
Wady gwiazdy:
duża liczba kabli
wszystkie maszyny wymagają podłączenia wprost do
głównego komputera
ograniczona możliwość rozbudowy sieci
zależność działania sieci od sprawności komputera
centralnego
ograniczenie odległości komputera od huba
w przypadku awarii huba przestaje działać cała sieć.
•
hierarchiczna
•
mieszana
5. Sprzęt sieciowy
•
Karta sieciowa (Network Interface Controler, NIC), modem
•
Repeater,
N
azywany jest również wzmacniakiem lub regeneratorem.
I
nformacja przesyłana kablem ulega zniekształceniom proporcjonalnie do jego
długości. Jednym z urządzeń, które wzmacnia i regeneruje sygnały przesyłane kablem
jest repeater. Repeater służy więc do fizycznego zwiększania rozmiarów sieci .
Zwykle zawierają one z kilka wzmacniaków.
•
Hub (koncentrator)
Koncentrator pracuje w warstwie pierwszej modelu ISO/OSI (warstwie fizycznej),
przesyłając sygnał z jednego portu na wszystkie pozostałe. Nie analizuje ramki pod
kątem adresu MAC oraz IP.
Koncentrator najczęściej podłączany jest do routera jako rozgałęziacz, do niego zaś
dopiero podłączane są pozostałe urządzenia sieciowe: komputery pełniące rolę stacji
roboczych, serwerów, drukarki sieciowe i inne.
•
Most (bridge)
to urządzenie warstwy łącza danych (ang. Data Link Layer – DLL) modelu OSI/ISO
decydujące o przesyłaniu ramek danych (czyli pakietów danych warstwy 2) na
podstawie stworzonej przez siebie tablicy forwardingu (ang. Forwarding DataBase –
FDB lub MAC DataBase), zawierającej numery portów (interfejs E0/0, E0/1, itd...), do
których przyłączone są urządzenia (każdy port to inny segment sieci), oraz adresy
sprzętowe MAC urządzeń w segmencie sieci.
•
Switch (przełącznik)
urządzenie łączące segmenty sieci komputerowej pracujące w drugiej warstwie
modelu ISO/OSI (łącza danych), jego zadaniem jest przekazywanie ramek między
segmentami. Przełącznik określa się też jako wieloportowy most lub inteligentny
koncentrator, gdyż:
przekazuje ramki wyłącznie do docelowego segmentu sieci (podobnie do mostu, w
przeciwieństwie do koncentratora),
umożliwia połączenie wielu segmentów sieci w gwiazdę (podobnie do huba, w
przeciwieństwie do mostu ograniczonego do dwóch segmentów),
działa w trybie dupleks (w przeciwieństwie do koncentratora).
•
Ruter (router)
urządzenie sieciowe pracujące w trzeciej warstwie modelu OSI, pełniące rolę węzła
komunikacyjnego, służącego do rozdzielenia sygnału i rozgałęzienia połączeń
sieciowych. Proces kierowania ruchem nosi nazwę trasowania, routingu lub
rutowania.
•
Serwer
jest to program świadczący usługi na rzecz innych programów, zazwyczaj
korzystających z innych komputerów połączonych w sieć. Serwerem nazywa się
często komputer świadczący takie usługi, sprowadzające się zazwyczaj do
udostępniania pewnych zasobów innym komputerom lub pośredniczący w
przekazywaniu danych między komputerami. Serwerem nazywa się też systemy
oprogramowania biorące udział w udostępnianiu zasobów. Przykładami
udostępnianych zasobów są pliki, bazy danych, łącza internetowe, a także urządzeń
peryferyjnych jak drukarki i skanery.
•
Punkt dostępowy do sieci bezprzewodowej (access point, AP)
urządzenie zapewniające stacjom bezprzewodowym dostęp do zasobów sieci za
pomocą bezprzewodowego medium transmisyjnego (częstotliwości radiowe).
Access point jest także mostem łączącym sieć bezprzewodową z siecią przewodową
(najczęściej Ethernet). W związku z tym każdy access point ma minimum dwa
interfejsy: interfejs bezprzewodowy komunikujący się z sieciami standardu 802.11
oraz drugi służący połączeniu AP z siecią przewodową. Stacjami łączonymi w sieć
bezprzewodową za pomocą punktów dostępowych są komputery wyposażone w
bezprzewodowe karty sieciowe. Zazwyczaj są to laptopy lub palmtopy, choć niekiedy
stacjami bywają także komputery stacjonarne a sieć bezprzewodowa stosowana jest w
celu uniknięcia zbytniego okablowania.
6. Rodzaje okablowania
•
Skrętka
(ang. twisted-pair wire) to rodzaj kabla sygnałowego służącego do przesyłania
informacji, który zbudowany jest z jednej lub więcej par skręconych z sobą
przewodów miedzianych, przy czym każda z par posiada inną długość
skręcenia w celu obniżenia zakłóceń wzajemnych, zwanych przesłuchami.
Niestety skręcenie przewodów powoduje równocześnie zawężenie pasma
transmisyjnego.
Wyróżnia się skrętkę nieekranowaną, ekranowaną (posiadającą dodatkowe
płaszcze z folii) oraz skrętkę z folią (FTP (nie mylić z protokołem FTP)).
Zastosowanie skrętki to łącza telekomunikacyjne oraz sieci komputerowe,
obecnie najczęściej wykorzystywana jest w telefonii analogowej oraz w
sieciach Ethernet. Skrętka ma zastosowanie zarówno do przesyłania danych w
postaci analogowej jak i cyfrowej.
•
Kabel koncentryczny
(ang. coaxial cable) – przewód miedziany otoczony izolacją, wspólnym
ekranem oraz zewnętrzną koszulką ochronną, wykorzystywany np. jako
medium transmisyjne w sieciach Ethernet (np. 10BASE5) z szybkością do 10
Mb/s, w instalacjach antenowych do radia i telewizora, jak również w
aparaturze pomiarowej. Typowy kabel koncentryczny ma impedancję 50 Ω,
choć w instalacjach antenowych powszechna jest wartość 75Ω. Kabel
koncentryczny jest najczęściej określany przez wojskowy numer
specyfikacyjny rozpoczynający się od liter RG: np. RG-58A/U, RG-62/U, itd.
Kable o różnych numerach RG mają różne charakterystyki fizyczne i
elektryczne.
•
Światłowód
przezroczyste włókno (szklane lub wykonane z tworzyw sztucznych), w
którym odbywa się propagacja światła. Aby wyeliminować (lub, przynajmniej,
znacząco ograniczyć), wypromieniowanie światła przez boczne powierzchnie
światłowodu, stosuje się odpowiednio dobrany poprzeczny gradient
współczynnika załamania światła.
7. Warstwy sieci w modelu OSI (Open System Interconnections):
•
warstwa fizyczna - definiuje połączenia elektryczno-mechaniczne z
okablowaniem sieciowym oraz zajmuje się transmisją bitów danych pomiędzy
urządzeniami w sieci. W tej warstwie zdefiniowane są rodzaje okablowania:
10BASE-5 (gruby ETHERNET - ok. 450m)
10BASE-2 (cienki ETHERNET - ok.180m)
10BASE-T (skrętka - ok. 90m)
10BASE-F (światłowód - do 2,5km).
•
warstwa łącza danych - definiuje sposoby kontroli dostępu do okablowania
(m.in. wykrywanie kolizji). Definiuje sposoby tworzenia pakietów i sposoby
ich wysyłania oraz odbierania. Przy przesyłaniu danych w sieci dane
przepływają z jednej karty sieciowej do drugiej. Ma zapewnić bezbłędną
komunikację w sieci. W tej warstwie są zdefiniowane specyfikacje sieci
(802.2, 802.5).
Standard Ethernet zawiera zestaw protokołów warstwy sieciowej,
ukrywających fizyczny obraz sieci przed warstwą sieciową. W wyniku
istnienia warstwy łącza danych rodzaj używanej technologii sieciowej
(Ethernet, Token Ring) nie ma wpływu na protokoły warstwy sieciowej.
Jednak rodzaj karty sieciowej zależy od stosowanej technologii. Do połączenia
komputera z siecią Ethernet należy użyć innej karty sieciowej, a do połączenia
go z siecią Token Ring - innej.
•
warstwa sieciowa - definiuje sposób kierowania danych z jednego urządzenia
do innego. W tej warstwie działają protokóły sieciowe, takie jak IPX czy IP.
Warstwa sieciowa zajmuje się ruchem w sieci, przeciążeniami sieci oraz
szybkościami transmisji. Do zarządzania przepływem danych w sieci warstwa
sieciowa wykorzystuje mosty i routery.
•
warstwa transportowa - definiuje kontrolowanie różnych procesów sieciowych.
Między innymi obsługuje sytuacje błędne, jak zgubione czy powtórzone
pakiety. Np. w tej warstwie działa SPX. Aby zapewnić niezawodną transmisję
danych, warstwa transportowa dzieli dane odbierane z warstwy sesji na
mniejsze fragmenty wymagane przez warstwę sieciową. Po stronie odbiorcy
warstwa transportowa musi z powrotem połączyć podzielone dane. Wynika z
tego, że struktura warstwy transportowej ma duży wpływ na wielkość
pakietów przesyłanych przez sieć.
•
warstwa sesji - zarządza współdziałaniem funkcji i programów użytkowych
wykonywanych na różnych urządzeniach sieciowych. Przed skorzystaniem z
usługi sieciowej należy się zalogować (wprowadzić nazwę użytkownika i
hasło). Każda taka operacja rozpoczyna tzw. sesję sieciową. Przy każdym
logowaniu się warstwa sesji negocjuje i ustala warunki połączenia między
procesami bądź aplikacjami, a różnymi węzłami.
•
warstwa prezentacji - definiuje sposoby konwersji kodu i reformatowania
danych. W tej warstwie są tłumaczone nazwy i format plików przy
przenoszeniu np. z serwera Unixa do komputera użytkownika, na którym
działa np. DOS. Warstwa prezentacji udostępnia funkcje używane wielokrotnie
przez sieć podczas komunikacji w sieci. Do funkcji tych należy współpraca z
drukarkami, monitorami oraz formatami plików. Często warstwy znajdujące
się pod warstwą prezentacji wykonują funkcje mające zagwarantować
poprawne wykonywanie operacji sieciowych. Warstwa prezentacji może także
wykonywać takie operacje, jak szyfrowanie i kompresja danych.
•
warstwa aplikacji - pozwala na działanie aplikacji usługi sieciowych, takich jak
poczta, transfer plików, drukowanie w sieci, uruchamianie programów.
Większość zestawów oprogramowania opartych na protokole TCP/IP zawiera
standardowe aplikacje sieciowe, jak na przykład FTP czy Telnet. FTP pozwala
na połączenie z innymi komputerami sieci w celu przesyłania plików.
Analogicznie program Telnet pozwala na zalogowanie się na odległym
komputerze. Innym przykładem aplikacji sieciowej jest poczta elektroniczna.
Przeglądarki WWW są także programami warstwy sieciowej.
8. Rodzaje dostępu do sieci
•
Publiczna sieć komutowana (analogowa) - modem
•
Publiczna sieć komutowana (cyfrowa) – xDSL (ADSL)
•
Dedykowane łącza cyfrowe
•
Sieci bezprzewodowe
•
Telefonia mobilna
•
Telewizja kablowa
•
Telewizja satelitarna
9. Protokoły dostępu do sieci
•
TCP/IP
Transmission Control Protocol / Internet Protocol) jest pakietem najbardziej
rozpowszechnionych protokołów komunikacyjnych współczesnych sieci
komputerowych. Następca protokołu NCP. Najczęściej obecnie
wykorzystywany standard sieciowy, stanowiący podstawę współczesnego
Internetu. Nazwa pochodzi od dwóch najważniejszych jego protokołów: TCP
oraz IP.
TCP/IP jest standardem komunikacji otwartej. Otwartość oznacza tu
możliwości komunikacji między dowolnymi typami urządzeń, bez względu na
ich fizyczną różnorodność. TCP/IP zwany jest także stosem protokołów ze
względu na strukturę warstwową, w której ramka protokołu wyższej warstwy
jest zawarta jako dane w protokole warstwy niższej.
•
IPX/SPX
(ang. Internet Packet EXchange/Sequential Packet EXchange) - zestaw
protokołów sieciowych firmy Novell (protokół warstwy sieciowej IPX i
warstwy transportowej SPX). Użytkowany w różnych sieciach lokalnych (od
PC LAN do sieci branżowych). Rozwiązanie to jako implementacja
protokołów XNS (ang. Xerox Network Service) warstwy transportu i sieciowej
dostępne jest w systemach: NetWare, MS-DOS, MS Windows i OS/2. Obecnie
protokoły te są wycofywane i zastępowane zestawem protokołów TCP/IP.
•
NETBEUI
Interfejs NetBEUI został opracowany przez IBM i wprowadzony na rynek w
1985 roku. Jest stosunkowo małym, ale wydajnym protokołem
komunikacyjnym LAN. NetBEUI jest wyłącznie protokołem transportu sieci
LAN dla systemów operacyjnych Microsoft. Nie jest trasowany. Dlatego jego
implementacje ograniczają się do warstwy 2 modelu OSI, w których działają
wyłącznie komputery wykorzystujące systemy operacyjne firmy Microsoft.
10. Kategorie oprogramowania
•
Firmware (sterowniki)
•
Oprogramowanie komercyjne
•
Shareware (demonstracyjne)
•
Freeware (darmowe)
•
Open source
11. Typy licencji
•
Komercyjna
•
Akademicka
•
Free, GNU GPL (General Public Licence), BSD (Berkeley Software
Distribution),
12. Wersjonowanie, łaty, piractwo, hacking, cracking, prawa autorskie
System kontroli wersji(Wersjonowanie) (ang. version/revision control system) służy
do śledzenia zmian głównie w kodzie źródłowym oraz pomocy programistom w
łączeniu i modyfikacji zmian dokonanych przez wiele osób w różnych momentach.
Systemy kontroli wersji można podzielić na scentralizowane, oparte na architekturze
klient-serwer (np. CVS, Subversion) i rozproszone, oparte na architekturze P2P (np.
BitKeeper, Code Co-op, svk, Git).
Łata, łatka (ang. patch) – jest to poprawka lub uaktualnienie do programu bądź gry
(rzadziej danych), przeznaczona do usunięcia pewnych problemów, błędów,
rozszerzenia funkcjonalności programu albo zwiększenia wydajności (ang.
performance) wcześniejszej wersji programu.
Piractwo – potoczne określenie działalności polegającej na nielegalnym kopiowaniu i
posługiwaniu się własnością intelektualną (programami komputerowymi, muzyką,
filmami itp.) bez zgody autora lub producenta i bez uiszczenia odpowiednich opłat.
Termin ten jest lansowany przez Business Software Alliance. Wcześniejszy przykład
użycia słowa w podobnym kontekście to pirackie stacje radiowe.
Cracking - dziedzina informatyki zajmująca się łamaniem zabezpieczeń. Cracking
dokonywany jest niemal zawsze z naruszeniem praw autorskich, a tym samym
nielegalnie. Zasadniczo wyróżnia się dwa typy crackingu:
•
cracking sieciowy czyli łamanie zabezpieczeń komputerów w sieciach
komputerowych
•
cracking oprogramowania czyli łamanie zabezpieczeń przed niedozwolonym
użytkowaniem programów
Prawo autorskie (ang. copyright, symbol: © ) – pojęcie prawnicze oznaczające (1)
ogół praw przysługujących autorowi utworu albo (2) przepisy upoważniające autora
do decydowania o użytkowaniu dzieła i czerpaniu z niego korzyści.
Ustawa z dnia 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych (Dz. U. z
2006 r. Nr 90, poz. 631 z późn. zm.) wyróżnia:
•
autorskie prawa osobiste
•
autorskie prawa majątkowe
13. Zastosowania sieci komputerowych
•
w biznesie (klient-serwer)
•
domowe (każdy z każdym)
•
użytkownicy mobilni
•
problemy społeczne
14. Formy handlu elektronicznego
•
B2C business-to-consumer (sklep internetowy, bank)
•
B2B business-to-business (współpraca firm i hurtowni)
•
G2C government-to-consumer (usługi administracyjno-finansowe)
•
C2C consumer-to-consumer (aukcje internetowe)
•
P2P peer-to-peer (wolne udostępnianie plików)
15.
Problemy zakupu i eksploatacji sprzętu komputerowego (outsourcing,
pielęgnacja oprogramowania, niezawodność, bezpieczeństwo,…)
•
Outsourcing i netsourcing (def. Wikipedii): Outsourcing (z ang. out-source
- zewnętrzne źródło) to praktyka polegająca na przeniesieniu części zadań
wykonywanych przez firmę lub organizację z własnych pracowników na
zewnętrznych kontrahentów. Najczęstszą przyczyną wprowadzania praktyk
outsourcingowych jest chęć obniżenia kosztów i uniknięcia sytuacji
korupcjogennych. Netsourcing - odmiana outsourcingu, polegająca na
korzystaniu z aplikacji internetowych umieszczonych na zewnętrznym,
wynajętym serwerze WWW, a nie na własnym, w ramach sieci firmowej.
16. Pojęcia i elementy wpływające na niezawodność sprzętu komputerowego
•
Niezawodność elementów składowych (reliability, dependability)
•
Architektura systemu i sieci
•
Obciążalność jest to wielkość charakteryzująca elementy przewodzące torów
prądowych takie, jak przewody, zestyki, rezystory, cewki, kondensatory,
diody/tyrystory oraz inne. Wielkość ta informuje nas o tym, jaki prąd
możemy maksymalnie przepuścić przez dany element nie powodując jego
uszkodzenia.
•
Redundancja sprzętowa (łac. redundantia – powódź, nadmiar, zbytek),
inaczej nadmiarowość w stosunku do tego, co konieczne lub zwykłe.
Określenie może odnosić się zarówno do nadmiaru zbędnego lub
szkodliwego, niecelowo zużywającego zasoby, jak i do pożądanego
zabezpieczenia na wypadek uszkodzenia części systemu. W celu
zmniejszenia prawdopodobieństwa załamania pracy systemu stosuje się
duplikację krytycznych elementów systemu. W systemach, w których w
przypadku awarii zagrożone jest życie ludzi, niektóre części występują
potrójnie. W konstrukcjach takich jak samoloty używające całkowicie
skomputeryzowanego systemu sterowania – fly-by-wire – element generujący
błędną decyzję zostaje przegłosowany przez dwa pozostałe. Inna możliwość
to równoległa praca trzech komponentów, ponieważ oczekuje się, że jeśli
awarie podsystemów będą rzadkie i niezależne w każdym, to
prawdopodobieństwo jednoczesnej awarii trzech jest znikomo małe.
W programowaniu często można się spotkać z pojęciem nadmiarowego
kodu (ang. redundant code). Jest to:
•
Kod¤, który jest wykonywany, ale nie ma absolutnie żadnego wpływu
na wynik końcowy;
•
tak zwany kod zombie, który znajduje się w programie, ale nigdy nie
jest wykonywany;
•
tak zwany kod zdublowany - zawarty dwu lub wielokrotnie taki sam
fragment kodu, pełniący tą samą funkcję (lub bardzo zbliżony), a dający się
zredukować przez zastąpienie go funkcją lub procedurą.
•
Routing w sieci
•
Zasilanie awaryjne, UPS
•
Macierze dyskowe RAID (
ang.
Redundant Array of Independent Disks,
Nadmiarowa macierz niezależnych dysków) - polega na współpracy dwóch
lub więcej
dysków twardych
w taki sposób, aby zapewnić dodatkowe
możliwości, nieosiągalne przy użyciu jednego dysku. RAID używa się w
następujących celach:
•
zwiększenie niezawodności (odporność na awarie),
•
przyspieszenie transmisji danych,
•
powiększenie przestrzeni dostępnej jako jedna całość.
http://pl.wikipedia.org/wiki/RAID
•
Składowanie danych
•
Mirroring, Mirror (ang. lustro) to dokładna kopia strony internetowej lub
innych zasobów (np. bazy danych lub plików udostępnianych przez FTP).
Tworzona jest najczęściej po to, aby umożliwić szerszy dostęp do pewnej
informacji. Mirror może też służyć jako kopia bezpieczeństwa. Innym
zastosowaniem mirrorów jest odciążenie serwerów. Jeśli na jakimś serwerze
pojawi się duży plik, który wiele osób będzie chciało ściągnąć, umieszczenie
tego pliku na kilku mirrorach sprawi, że transfer rozłoży się równomiernie na
wszystkie serwery i żaden z nich nie zostanie nadmiernie obciążony. Mirrory
mogą też być narzędziem w walce z cenzurą. Kiedy w 2002 roku chińskie
władze zablokowały dostęp do wyszukiwarki Google, powstał jej mirror o
nazwie elgooG. Mirrory są też czasami wykorzystywane aby podnieść
pozycje strony w wyszukiwarkach.
•
Kody korekcyjne i detekcyjne\
Kod korekcyjny lub kod korygujący (ang. Error Correction Code) - system
cyfrowego kodowania nadmiarowego używany w celach ochrony danych
przenoszonych z pomocą sygnałów cyfrowych, umożliwiający wykrycie, jak
również korekcję błędów.
•
Redundancja programowa usług
•
Przeżywalność systemu (survivability)
•
Tolerowanie uszkodzeń (fault tolerance)
•
Uszkodzenia bizantyjskie
•
Rekonfigurowalność systemu sieciowego
•
Systemy wysokiej dostępności (HA)
17. Przyczyny awarii systemów komputerowych
18. Sprzętowe i programowe metody poprawy niezawodności systemów
RAID
Detekcja/korekcja
Redundancja najbardziej zawodnych elementów sprzętowych: zasilacze, karty
sieciowe, interfejsy, dyski
Redundancja w sieciach, cała idea Internetu
UPS
Układy FTC
HARDWARE
Architektura systemów HA
…
Rezerwowe serwery usług (tryb pracy active/active, active/passive)
Replikacja/migracja
Mirroring zasobów, np www
SOFTWARE
Wielokrotne wpisy w dns: rezerwowe serwery lub load-balancing
Zabezpieczenia przed atakami
19. Systemy wysokiej dostępności
High availability is a system design protocol and associated implementation that
ensures a certain absolute degree of operational continuity during a given
measurement period.
Availability refers to the ability of the user community to access the system, whether
to submit new work, update or alter existing work, or collect the results of previous
work. If a user cannot access the system, it is said to be unavailable. Generally, the
term downtime is used to refer to periods when a system is unavailable.
Najprościej rzecz ujmując chodzi o to, że systemy wysokiej dostępności są
„serwerami” na których pracują ludzie lub instytucje (na przykład sieć w firmie gdzie
pracownicy mogą pracować zdalnie z domu). Systemy musza spełniać pewne normy
związane z brakiem dostępu do serwisu.
20.
Równoważenie obciążeń (ang. load balancing) to technika rozpraszania
obciążenia pomiędzy wiele procesorów, komputerów, dysków, połączeń sieciowych
lub innych zasobów.Przykładowy system load balancing mógłby zapewniać
bezawaryjną i optymalną pracę na N-aplikacjach znajdujących się na bliźniaczych M-
serwerach (zawierających równoważne aplikacje). Podczas gdy wielu użytkowników
wysyła wiele żądań, trafiają one najpierw do SLB, który analizuje obciążenie na
poszczególnych M-serwerach. Następnie dokonuje optymalnego wyboru - odsyłając
użytkownika do jednego z serwerów do konkretnej aplikacji - według żądania.
Optymalny wybór zazwyczaj ma prowadzić do równomiernego obciążenia wszystkich
bliźniaczych serwerów. SLB zapewnia że awaria jednego z serwerów nie jest
odczuwalna przez użytkowników aplikacji.
Dostępność
Dopuszczalny przestój
w ciągu roku
Dopuszczalny przestój
w ciągu miesiąca
95%
18 dni 6:00:00
1 dni 12:00:00
96%
14 dni 14:24:00
1 dni 4:48:00
97%
10 dni 22:48:00
0 dni 21:36:00
98%
7 dni 7:12:00
0 dni 14:24:00
99%
3 dni 15:36:00
0 dni 7:12:00
99.9%
0 dni 8:45:35.99
0 dni 0:43:11.99
99.99%
0 dni 0:52:33.60
0 dni 0:04:19.20
99.999%
0 dni 0:05:15.36
0 dni 0:00:25.92
99.9999%
0 dni 0:00:31.53
0 dni 0:00:02.59
21. Migracja i replikacja
Mobilnosc uzytkowników powoduje ciagla
zmiane topologii sieci. Wymaga to od systemu ciaglego dostosowywania sie do
zmiennej sytuacji, do takiego zarzadzania zasobami, by zapewnic optymalny dostep
przez uzytkownika. Wiadomo jest bowiem, ze serwer lokalny bedzie mógl najlepiej
swiadczyc uslugi dla mobilnego klienta. Jest to zgodne z zasada, ze dostep do danych
polozonych blizej jest bardziej efektywny. Potrzeba zapewnienia efektywnego dostepu
powoduje ciagla replikacje danych. W polaczeniu z ruchem uzytkownika mobilnego
nastepuje niespotykane w systemie klasycznym zjawisko migracji danych. Dane po
prostu "wedruja„ za uzytkownikiem, a mówiac scislej sa replikowane miedzy
serwerami na trasie ruchu uzytkownika.
22. Arkusz kalkulacyjny: tworzenie formuł, użycie solvera,
23. Baza danych: pole danych, rekord, relacja, kwerenda, formularz, klucz
24. Kryptografia, szyfrowanie, kodowanie, klucz, klucz jednokrotny, krypto analiza
•
Kryptologia (z gr. κρυπτός – kryptos – "ukryty" i λόγος – logos – "słowo") – nauka o
przekazywaniu informacji w sposób zabezpieczony przed niepowołanym dostępem.
Kryptologię dzieli się na:
kryptografię (z gr. κρυπτός oraz γράφω gráfo "pisać"), czyli naukę o układaniu
systemów kryptograficznych, i
kryptoanalizę (gr. kryptós oraz analýein – rozluźnić), czyli naukę o ich łamaniu.
Współcześnie kryptologia jest uznawana za gałąź zarówno matematyki, jak i
informatyki; ponadto jest blisko związana z teorią informacji, inżynierią oraz
bezpieczeństwem komputerowym. Kryptologia ma szerokie zastosowanie w
społeczeństwach rozwiniętych technicznie; wykorzystuje się ją np. w rozwiązaniach
zapewniających bezpieczeństwo kart bankomatowych, haseł komputerowych i handlu
elektronicznego.
•
Szyfrowanie jest procedurą przekształcania wiadomości nie zaszyfrowanej w
zaszyfrowaną.Wiadomość przed zaszyfrowaniem nazywa się tekstem jawnym
(plaintext), a wiadomość zaszyfrowaną – szyfrogramem (ciphertext). Jako
ciekawostkę można podać, że Marian Rejewski używał w swoich pracach określeń
kler na tekst jawny i krypt na tekst tajny, zapewne w nawiązaniu do niem. klar
lub ang. clear (czysty) oraz ang. crypt (szyfrowany).
•
W kryptografii kodowanie jest metodą przeobrażenia jawnej formy wiadomości w
formę ukrytą w celu uniemożliwienia dostępu do przekazywanych informacji osobom
niepowołanym. Zwykle do tego celu używana jest książka kodowa zawierająca listę
powszechnych słów i/lub wyrażeń wraz z odpowiadającymi im słowami kodowymi.
Zakodowaną wiadomość określa się czasami mianem tekstu kodowego, podczas gdy
pierwotną wiadomość nazywa się zazwyczaj tekstem jawnym.
•
Terminem kodowanie określa się często wszelkie formy szyfrowania. Jednak w
technicznych zastosowaniach między określeniami kod i szyfr jest istotna różnica –
dotyczy ona stopnia zastosowanego przekształcenia tekstu; kody operują na poziomie
znaczeń słów i zwrotów, przekształcając te ostatnie w inną ich postać. Szyfrowanie
odbywa się na poziomie pojedynczych liter lub ich małych grup, w nowoczesnych
szyfrach, nawet na poziomie poszczególnych bitów.
•
Klucz – w kryptografii informacja umożliwiająca wykonywanie pewnej czynności
kryptograficznej – szyfrowania, deszyfrowania, podpisywania, weryfikacji podpisu
itp.
•
Szyfr z kluczem jednorazowym (one-time pad) został zaproponowany w 1917 roku
przez majora Josepha Mauborgne’a. Szyfr z kluczem jednorazowym jest dużym
zbiorem o niepowtarzalnych i przypadkowych sekwencjach znaków. W swojej
oryginalnej postaci była to jednorazowa taśma perforowana do dalekopisu. Nadawca
używa każdej litery z tego zbioru do zaszyfrowania jednego znaku tekstu jawnego.
Szyfrowanie to dodanie modulo 26 jednego znaku tekstu jawnego i znaku
jednorazowego klucza. Każdy klucz używany jest tylko raz, do zaszyfrowania tylko
jednej wiadomości. Klucz tworzony jest w sposób losowy, przeciwnik nie ma
informacji, która może ułatwić złamanie szyfru
•
Kryptoanaliza to dział kryptologii zajmujący się łamaniem systemów
kryptograficznych.Badane są możliwości naruszenia wszystkich zakładanych cech
bezpieczeństwa – ataki na protokoły, łamanie szyfrów, fałszowanie podpisów,
naruszanie integralności wiadomości itd.Kryptoanaliza jest bardzo szybko rozwijającą
się nauką i z zasady długość życia systemu kryptograficznego jest o wiele krótsza niż
oczekiwali tego jego autorzy.
25. Szyfrowanie z kluczem symetrycznym, z kluczem jawnym
•
Kryptografia symetryczna to taki rodzaj szyfrowania, w którym tekst jawny ulega
przekształceniu na tekst zaszyfrowany za pomocą pewnego klucza, a do
odszyfrowania jest niezbędna znajomość tego samego klucza.
Bezpieczeństwo takiego szyfrowania zależy od:
ilości możliwych kluczy, czyli długości klucza
odporności na ataki inne niż brute force
Wszystkie tradycyjne szyfry miały charakter symetryczny.
Szyfry symetryczne dzielą się na szyfry blokowe i szyfry strumieniowe.
Popularne szyfry symetryczne to m.in.:
AES
Blowfish
DES i jego odmiany 3DES, DESX
IDEA
3DES używa takich samych rozmiarów bloków oraz trybów jak zwykły DES. 3DES z
trzema różnymi kluczami (3TDES) ma siłę 168 bitów: trzykrotne szyfrowanie DES
kluczem 56-bitowym (wliczając bit parzystości siła 3DES wynosi 192 bity), jednak ze
względu na atak typu meet in the middle siła 3DES-a wynosi 2
112
.
AES (ang. Advanced Encryption Standard, nazywany również Rijndael) to
symetryczny szyfr blokowy przyjęty przez NIST w wyniku konkursu ogłoszonego w
roku 1997. Bezpośrednią przyczyną rozpisania konkursu była niewystarczająca siła
algorytmu DES. W roku 1997 organizacja EFF była w stanie złamać wiadomość
zakodowaną DES-em w ciągu 3 dni sprzętem o wartości 250 tysięcy dolarów; obecnie
można złamać DES-a jeszcze szybciej i taniej.
Do finału konkursu zakwalifikowało się pięć algorytmów szyfrujących (Rijndael,
RC6, Mars, Serpent oraz Twofish), ze szczególnym wskazaniem na algorytm Rijndael.
Możliwe jest w nim użycie kluczy o długościach 128, 192 i 256 bitów i operuje on na
blokach danych o długości 128 bitów (oryginalna specyfikacja Rijndael dopuszczała
również bloki 192- i 256-bitowe).
26. Podpis cyfrowy (podpis elektroniczny) to dodatkowa informacja dołączona do
wiadomości służąca do weryfikacji jej źródła.
Podpis elektroniczny służy zapewnieniu między innymi następujących funkcji:
•
autentyczności, czyli pewności co do autorstwa dokumentu,
•
niezaprzeczalności nadania informacji, nadawca wiadomości nie może
wyprzeć się wysłania wiadomości, gdyż podpis cyfrowy stanowi dowód jej wysłania
(istnieją także inne rodzaje niezaprzeczalności),
•
integralności, czyli pewności, że wiadomość nie została zmodyfikowana po
złożeniu podpisu przez autora.
Do zapewnienia wszystkich wymienionych funkcji potrzebne jest zastosowanie trzech
środków:
•
instrumentów technicznych - algorytmów, protokołów i formatów, które dzięki
zastosowaniu technik kryptograficznych zapewniają integralność oraz wiążą klucz
prywatny autora z dokumentem, zapewniając autentyczność i niezaprzeczalność
•
instrumentów prawnych, czyli dyrektyw, ustaw i rozporządzeń, które osadzają
wymienione instrumenty techniczne w obowiązującym prawie,
•
instrumentów organizacyjnych, takich jak centra certyfikacji, które występując
jako zaufana trzecia strona poświadczają związek klucza prywatnego z konkretną
osobą.
27. Zarządzanie kluczami
Certyfikaty
X.509 (standard)
Infrastruktura kluczy publicznych: łańcuch zaufania, ścieżka ceryfikacji,
kotwice zaufania, anulowanie ceryfikatów,
Sieć zaufania (web of trust) to zdecentralizowana metoda uwierzytelniania osób, w
której nie ma hierarchicznej struktury organizacji uwierzytelniających, a zaufanie do
poszczególnych certyfikatów jest sumą podpisów złożonych przez innych
uczestników sieci.
X.509 to standard opisujący sposób użycia asymetrycznych algorytmów
kryptograficznych w celu składania podpisu elektronicznego oraz jego weryfikacji.
Jego istota polega na istnieniu organizacji cieszącej się powszechnym zaufaniem,
której zadaniem jest potwierdzanie tożsamości właścicieli konkretnych par kluczy
poprzez podpisywanie za pomocą własnej pary kluczy certyfikatów subskrybentów
systemu.
Koncepcja certyfikatów, ich ważności oraz odwoływania została przedstawiona po raz
pierwszy w 1978 roku przez Lorena Kohnfeldra
[1]
. Pierwsza wersja standardu X.509
została opublikowana w 1988 roku.
Na certyfikat składają się pola zawierające dane właściciela, dane podmiotu
wystawiającego certyfikat, okres ważności, klucz publiczny, oraz certyfikaty
głównego i pośrednich urzędów certyfikacji - jest to tzw. ścieżka certyfikacji. Jest to
najpowszechniej obsługiwany przez klientów poczty elektronicznej oraz przeglądarki
internetowe system podpisu elektronicznego. W Polsce standard ten jest
wykorzystywany w systemie elektronicznych podpisów kwalifikowanych (prawnie
niezaprzeczalnych). Bezpieczny (kwalifikowany) podpis elektroniczny, na mocy
Ustawy o podpisie elektronicznym jest w świetle prawa równy podpisowi
odręcznemu.
28. Metody zapewnienia bezpieczeństwa komunikacji
IPsec: tryb transportowy, tryb tunelowy, analiza ruchu
IPsec to zbiór protokołów służących implementacji bezpiecznych połączeń oraz
wymiany kluczy kodowych pomiędzy komputerami. Protokoły tej grupy mogą być
wykorzystywane do tworzenia Wirtualnej Sieci Prywatnej (ang. VPN).
VPN oparta na IPsec składa się z dwóch kanałów komunikacyjnych pomiędzy
połączonymi komputerami: kanał wymiany kluczy za pośrednictwem którego
przekazywane są dane związane z uwierzytelnianiem oraz kodowaniem (klucze) oraz
kanału (jednego lub więcej), który niesie pakiety transmitowane poprzez sieć
prywatną. Kanał wymiany kluczy jest standardowym protokołem UDP (port 500).
Kanały przesyłu danych oparte są na protokole ESP (protokół numer 50) opisanym w
dokumencie RFC 2406.
Zapory sieciowe, filtr pakietów, brama aplikacyjna, atak DoS, DDoS
Zapora sieciowa (ang. firewall – "ściana ogniowa") – jeden ze sposobów
zabezpieczania sieci i systemów przed intruzami.
Termin ten może odnosić się zarówno do dedykowanego sprzętu komputerowego
wraz ze specjalnym oprogramowaniem, jak i do samego oprogramowania blokującego
niepowołany dostęp do komputera, na którego straży stoi. Pełni rolę połączenia
ochrony sprzętowej i programowej sieci wewnętrznej LAN przed dostępem z zewnątrz
tzn. sieci publicznych, Internetu, chroni też przed nieuprawnionym wypływem danych
z sieci lokalnej na zewnątrz.
DoS (ang. Denial of Service - odmowa usługi) - atak na system komputerowy lub
usługę sieciową w celu uniemożliwienia działania poprzez zajęcie wszystkich
wolnych zasobów.
Atak polega zwykle na przeciążeniu aplikacji serwującej określone dane czy
obsługującej danych klientów (np. wyczerpanie limitu wolnych gniazd dla serwerów
FTP czy WWW), zapełnienie całego systemu plików tak, by dogrywanie kolejnych
informacji nie było możliwe (w szczególności serwery FTP), czy po prostu
wykorzystanie błędu powodującego załamanie się pracy aplikacji.
DDoS (ang. Distributed Denial of Service) - atak na system komputerowy lub usługę
sieciową w celu uniemożliwienia działania poprzez zajęcie wszystkich wolnych
zasobów, przeprowadzany równocześnie z wielu komputerów (np. zombie).
Atak DDoS jest odmianą ataku DoS polegającą na jednoczesnym atakowaniu ofiary z
wielu miejsc. Służą do tego najczęściej komputery, nad którymi przejęto kontrolę przy
użyciu specjalnego oprogramowania (różnego rodzaju tzw. boty i trojany).
VPN (ang. Virtual Private Network, Wirtualna Sieć Prywatna), można opisać jako
"tunel", przez który płynie ruch w ramach sieci prywatnej pomiędzy klientami
końcowymi za pośrednictwem publicznej sieci (takiej, jak Internet) w taki sposób, że
węzły tej sieci są przezroczyste dla przesyłanych w ten sposób pakietów. Taki kanał
może opcjonalnie kompresować lub szyfrować w celu zapewnienia lepszej jakości lub
większego poziomu bezpieczeństwa przesyłanych danych.
Określenie "Wirtualna" oznacza, że sieć ta istnieje jedynie jako struktura logiczna
działająca w rzeczywistości w ramach sieci publicznej, w odróżnieniu od sieci
prywatnej, która powstaje na bazie specjalnie dzierżawionych w tym celu łącz.
WEP (ang. Wired Equivalent Privacy) to standard szyfrowania stosowany w sieciach
bezprzewodowych standardu IEEE 802.11.
Standard specyfikuje klucze 40- i 104-bitowe, do których w procesie wysyłania
ramki dołączany jest wektor inicjujący (IV) o długości 24 bitów. Stąd popularnie
mówi się o 64- i 128-bitowych kluczach WEP, ale nie jest to stwierdzenie poprawne
technicznie. W rozszerzeniach firmowych tego standardu znaleźć można również
klucze o długości 232 bitów (z IV daje to 256 bitów), które jednak z uwagi na znane
słabości w doborze IV nie zwiększają w istotny sposób siły kryptograficznej całości
rozwiązania.