1
AZ INFORMÁCIÓTECHNOLÓGIA ALAPJAI ESETFELVETÉS MUNKAHELYZET 1. A számítástechnikai múzeumban, milyen számolássegítő eszközöket ismer fel? 2. A közeli számítástechnikai nagykereskedésben számítógépes alkatrész kiárusítás van, így jóval olcsóbban juthat egy új számítógéphez. Milyen eszközökre és alkatrészekre van szükség egy számítógép összeszereléséhez? 2
3. Milyen felhasználói szoftvereket ismer? 4. Hogyan védené a számítógépén található adatokat a véletlen adatvesztéstől, mire kell figyelni? 6. Otthon a családban több számítógép található, ha ezeket hálózatba szeretné kötni milyen eszközöket vásárolna? Milyen előnyei és hátrányai vannak a hálózatba kötésnek? 3
SZAKMAI INFORMÁCIÓTARTALOM SZÁMÍTÁSTECHNIKA TÖRTÉNETE A modern világ fejlett technológiája nem jöhetett volna létre és nem működne számítógépek nélkül. Különböző típusú és méretű számítógépeket használnak az információk tárolására és feldolgozására. A mai bonyolult hardver és szoftver rendszerek, eszközök felépítésének, működésének megértésében nagy segítséget jelenthet kialakulásuk folyamatának, történetüknek az ismerete. Az elmúlt évtizedek megvalósított és (eddig még) megvalósíthatatlan ötleteinek ismerete fogékonnyá tehet bennünket az új módszerek, eszközök iránt, illetve a továbbgondolásukra inspirálhat minket. A számolást segítőeszközök története gyakorlatilag egyidős az emberiség történetével. Az ember már a kezdetektől fogva használt a számláláshoz segédeszközöket. Kezdetben az ujjait, utóbb különböző eszközöket: köveket, fadarabokat, pálcákba vésett rovásokat, zsinegre kötött csomókat. 1. Abakusz Az abakusz ókori (valószínűleg mezopotámiai) eredetű egyszerű számolási segédeszköz. Rudakon, drótokon vagy hornyokban ide-oda mozgatható golyókat tartalmaz. Az egy-egy rúdon lévő golyók helyzete egy-egy számjegyet, a rudak egy-egy helyiértéket jelentenek. Így egy hatsoros (hat rudat tartalmazó) abakuszon a legnagyobb ábrázolható szám a 999 999. Az összeadás és a kivonás igen egyszerűen és gyorsan elvégezhető abakusszal, a szorzás és az osztás sokkal körülményesebb. Az abakusznak igen nagy előnye, hogy az analfabéták is tudtak vele számolni. 2. Püthagorasz-féle számolótábla Az ókori Görögországban alakult ki. A gyakran szükséges számítások eredményét egy-egy táblázatba foglalta, az eredményt erről egyszerűen csak leolvasták. Ezek a számolótáblák a matematikai táblázatok ősének tekinthetők. 4
3. Gelosia-módszer A gelosia-módszer (rácsos módszer) a középkor kezdete táján széles körben elterjedt a szorzás elősegítésére. Az eszköz már az arab számok használatára épül. Egy négyzetrácsot kell készíteni. Az egyik tényezőt a legfelső sorba kell írni, a másikat pedig a jobb szélső oszlopba (a legnagyobb helyiérték kerül felülre, a legkisebb alulra. A táblázat maradék részén a négyzeteket átlósan kétfelé kell osztani. Az egyes négyzetekbe az adott oszlop tetején és az adott sor jobb végén álló számjegy szorzatát írjuk, mégpedig a tízeseket az átló fölé, az egyeseket az átló alá. A teljes szorzatot úgy kapjuk meg, hogy az ábrán látható ferde sávok mentén összeadjuk a számjegyeket (az egyes sávokban összeadandó számjegyek felváltva kékkel és pírossal írva láthatók). A jobb alsó sáv adja az eredmény legkisebb helyiértékű számjegyét, a bal felső sáv pedig a legnagyobbat. Ha egy sávban az összeg két számjegyű, akkor az első számjegyet a felette (és tőle balra lévő) sáv összegéhez adjuk. Ha jól belegondolunk, ez a módszer megfelel annak, ahogy mi végezzük írásban a szorzást, hiszen a rész-szorzatokat egy-egy hellyel jobbra tolva írjuk le. 4. Napier pálcák A gelosia-módszer egyszerűsítésére John Napier skót tudós kis rudacskákat készített. A készlet tíz darab pálcából állt, a számjegyeket pálcák szimbolizálták. Egy pálcára egy számjegy többszöröseit írta a gelosia-módszernél szokott módon. Szorzás elvégzéséhez az egyik tényezőnek megfelelő pálcákat rakták egymás mellé, majd a másik tényezőnek megfelelő sorokból a gelosia-módszernél megszokott módon leolvasták a szorzatot. 5. Schikard számológépe 1623-ban Wilhelm Schikard tübingeni professzor a Napier-pálcák felhasználásával a négy alapművelet elvégzésére alkalmas számológépet hozott létre. A gép elkészítésére a késztetést valószínűleg a Keplerrel folytatott beszélgetései jelentették. A gépről Kepler iratai között csak egy vázlat maradt. A vázlat alapján 1960-ban sikerült egy jól működő rekonstrukciót készíteni. A számológép felső része hat darab függőlegesen elrendezett, Gaspard Schott megoldásához hasonló hengeres Napier-pálcát tartalmaz, így legfeljebb hatjegyű számokkal való műveletvégzésre alkalmas. Az egyes számjegyeket a pálcák megfelelő elforgatásával lehet beállítani. A pálcák alatt fogaskerekekből készített számlálómű található. A felhasználónak a pálcákról leolvasott részeredményeket kézzel kellett bevinni a számlálóműbe és azzal összeadni. A számlálómű elvégezte a kétjegyű összeg első jegyének átvitelét is a következő nagyobb helyiértékre: az egyik kerék egy teljes körülfordulása egy külön fog segítségével a következő helyiértéknek megfelelő fogaskereket egy számjeggyel elforgatta (hasonló megoldás látható pl. a jelenleg is használt villanyórákban, gázórákban, kilométer-órákban stb.). A végeredmény a gép alján lévő kis nyílásokban jelent meg. Schikard külön számtárcsákat is felszerelt a gépre, amelyek megfelelő elforgatásával a legfeljebb hatjegyű részeredményeket lehetett tárolni, megkímélve ezáltal a felhasználót a leírástól. A gép jelezte a túlcsordulást is: ha a hetedik helyiértékre is szükség lett volna, megszólalt egy csengő. 5
1. ábra Schikard számológépe 6. Logaritmus A XVI. sz. vége felé találták fel a logaritmust. Az első logaritmus-táblákat egymástól függetlenül készítette 1588-ban Jost Bürgi és 1594-ben a már említett John Napier. A tízes alapú logaritmust 1615-ben vezette be Henry Briggs. A logaritmustáblák alkalmazásával a szorzást és az összeadást összeadásra és kivonásra lehetett egyszerűsíteni, nagyban meggyorsítva ezáltal a műveletek elvégzését. A módszert még ma is tanítják a középiskolákban. 7. Logarléc Igen hosszú életű számolási segédeszköz volt a logarléc. Két azonos lineáris beosztású, egymáshoz képest eltolható vonalzót már régebben is alkalmaztak összeadásra és kivonásra: két hosszúságot egymás után mértek, vagy egyiket visszamérték a másikból. 1622-ben William Oughtred alkalmazott elsőként logaritmikus skálát a vonalzókon: a vonalzókra logaritmusokat mért fel, de az eredeti számokat írta melléjük. Így a vonalzók elcsúsztatásával két szám logaritmusát tudta összeadni és kivonni, a vonalzóról viszont maga az eredmény, a két szám szorzata vagy hányadosa volt leolvasható. Összeadásra és kivonásra a logarléc nem alkalmas. 1650-ben készítette Pattridge az első mai formájú logarlécet: egy nyelv csúszik a léctestben. A logarlécre egyéb skálabeosztásokat is készítettek, pl. a hatványozás, gyökvonás, reciprok értékek és szögfüggvények leolvasására. 1851-ben vezették be a csúsztatható ablakot, aminek segítségével több skálát is lehet egyszerre használni. Készültek speciális célokra alkalmas logarlécek is. A logarléccel való számolásnak két hátránya van: egyrészt a számolás (a skálák beállításának és leolvasásának) pontosságát a logarléc hossza határozza meg (a klasszikus 25 cm-es logarléccel kb. 1% pontosság érhető el), másrészt az eredményben a tizedesvessző helyét külön nagyságrend-számítással kell megállapítani. Ennek ellenére az 1970-es évekig a munkaköpeny zsebéből kikandikáló logarléc a mérnökök státusszimbóluma volt és ennek megfelelően használatát a középiskolában is tanították. A zsebszámológépek megjelenése azonban véget vetett a 350 éves (!) logarléc-korszaknak. 6
2. ábra Logarléc 8. Pascal összeadó gépe Az első, egységes egészként működő összeadógépet Blaise Pascal francia filozófus tervezte 1642-ben. A munkát Schikardtól függetlenül végezte és gépe nem is volt olyan fejlett, mint Schikardé. A gépet Rouenben adóbeszedőként dolgozó apja számára készítette az akkor 19 éves Pascal, hogy megkönnyítse annak munkáját. A számológép megmaradt az utókornak. A számokat a gép elején lévő kerekeken kell beállítani, az eredmény pedig a gép tetején lévő kis ablakokban látszik. Ez az eszköz tízfogú fogaskerekeket tartalmaz. A fogaskerekek minden foga egy-egy számjegynek felel meg 0-tól 9-ig. Minden helyiértéknek megfelel egy ilyen fogaskerék (hatjegyű számokat lehet a géppel összeadni). A kerekek úgy kapcsolódnak össze, hogy számokat lehet összeadni vagy kivonni a fogaskerekek megfelelő számú foggal történő elforgatásával: ha a legkisebb helyiérték fogaskerekét egy foggal (36o-kal) elfordítjuk, az a mozgásiránytól függően 1 hozzáadását vagy levonását jelenti a gépben éppen látható számból. Ebben a gépben is működik a tízesátvitel: ha az egyik helyiérték kereke a 9-es állásból a 0-ba fordul, akkor a következő nagyobb helyiérték kerekét egy foggal elfordítja. 3. ábra Pascal összeadó gépe 9. Leibniz számológépe Az 1670-es években Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) német filozófus és matematikus Pascal gépét továbbfejlesztette. 1672-ben készítette el gépét, amivel már szorozni, osztani és gyököt vonni is lehetett. Ez volt az első olyan számológép, amellyel mind a négy alapműveletet el lehetett végezni. Tulajdonképpen két külön részből állt az összeadómű, amely megegyezett Pascal megoldásával, a szorzómű tartalmazott új megoldást. A gép nyolcjegyű számokkal való számoláshoz készült, de a tízesátvitel során felmerülő mechanikus problémák miatt sosem működött kielégítően. 7
A tökéletesítést Pascal gépéhez képest a bordás henger (vagy bordás tengely) alkalmazása jelentette. Az alapelv, hogy a henger felületén 9 db, eltérő hosszúságú borda van, ezek széles fogaskerék-fogként működnek. A hengerhez illeszkedő fogaskerék saját tengelye mentén elmozdítható, és megfelelő beállításával elérhető, hogy a bordás henger egy teljes körülfordulása során fogaiba pontosan 1, 2...9 számú borda akadjon be és így ennyi foggal forduljon el a fogaskerék. Ha tehát a fogaskerék tengely menti eltolásával beállítják a szorzandót (hogy hány borda akadjon a fogakba), akkor a bordáshengert annyiszor körbeforgatva, amennyi a szorzó, a fogaskerék a két szám szorzatának megfelelő számú foggal fordul el. Ezzel a megoldással elsőként sikerült két szám szorzását és osztását egy tengely megfelelő számú körbeforgatásával megoldania. A bordás henger jelentette egészen a XIX. sz. végéig az egyetlen gyakorlatban is kivitelezhető mechanikus megoldást a szorzás gépesítésére és még a századunkban is alkotórésze maradt az összes mechanikus számológépnek. Leibniz nevéhez még két másik olyan elméleti felfedezés is fűződik, aminek szerepe van az informatika fejlődésében. 1666-ban bebizonyította, hogy egy számolási művelet egymás után elvégezhető egyszerűbb lépések sorozatára bontható, 1679-ben pedig ismertette a számítástechnikában alapvető fontosságú kettes számrendszert (bár ennek semmi köze sem volt Leibniz számológépéhez). A négy alapművelet elvégzésére alkalmas számológépeket később folyamatosan tökéletesítették, de még hosszú időn keresztül nem bizonyultak megbízható számítási segédeszköznek A NEUMANN ELVŰ SZÁMÍTÓGÉPEK FELÉPÍTÉSE 10. Neumann-Elv: A Neumann-elveket Neumann János 1946-ban dolgozta ki a számítógépek ideális működéséhez. Ezek szerint a gépnek öt alapvető funkcionális egységből kell állnia: bemeneti egység, memória, aritmetikai egység, vezérlőegység, kimeneti egység, s ami lényegesebb: a gép működését a tárolt program elvére kell alapozni. Ez azt jelenti, hogy a gép a program utasításait az adatokkal együtt a központi memóriában, bináris ábrázolásban tárolja, s a Boole-algebra műveleteit ezek sorrendjében hajtja végre. A számítógépek az elmúlt évtizedekben páratlan fejlődésen mentek keresztül, de elvi felépítésük nem változott tekintsük meg lényegét: - soros utasításvégrehajtás (az utasítások végrehajtása időben egymás után történik. Ellentéte a párhuzamos utasításvégrehajtás, amikor több utasítás egyidejűleg is végrehajtható) - kettes (bináris) számrendszer használata - belső memória (operatív tár) használata a program és az adatok tárolására - teljesen elektronikus működés - széles körű felhasználhatóság, alkalmasság bármilyen adatfeldolgozási feladatra (a számítógép univerzális Turing-gépként működik) 8
- központi vezérlőegység alkalmazása 4. ábra Neumann-elvű számítógép felépítése A számítógép részei: Mindezen kutatások és próbálkozások, fejlesztések következtében, tekintsük meg, hogyan épülnek fel a mai személyi számítógépek (Personal Computer, PC). A számítógéppel végzett munka folyamata bevitel ==> tárolás ==> feldolgozás ==> kivitel A számítógép 3 fő része A hardver és a szoftver fogalma: A hardver (hardware): A számítógépet alkotó mechanikus és elektronikus eszközök összessége. A szoftver (software): A számítógép hardver elemeinek működtetését végző programok, a gép használatához szükséges szellemi termékek összessége. Központi egység részei: - központi feldolgozó egység (CPU = mikroprocesszor) vezérlőegység (CU): A vezérlőegység (angolul: Control Unit) szerepe a számítógép működésének, tehát a műveletek program szerinti végrehajtásának az irányítása. Ez az egység rendszerint a következő négy részegységből épül fel: programszámláló: A programszámláló (PC Program Counter) a soron következő utasítás címét jelöli ki. 9
veremtár- (memória-cím) mutató: A veremmutató (SP Stack Pointer) egy speciális tároló, amely elsősorban az alprogramok kezelését segíti. Utasításdekódoló: Az utasításdekódoló (andolul: Instruction Decoder) a vezérlőegység legfontosabb része. Feladata, hogy az utasításokat ábrázoló kódszámokat megfelelő vezérlőjelekké alakítja át. Órajelgenerátor: Az órajelgenerátor (Clock Generator, Timing Unit) állítja elő a gép időbeni működéséhez szükséges vezérlőjeleket. aritmetikai és logikai egység (ALU): Az aritmetikai és logikai egység (ALU Arithmetic and Logic Unit), amint az elnevezése is mutatja, azon aritmetikai és logikai műveletek végrehajtását teszi lehetővé, amelyekkel a program által meghatározott számolási és logikai műveletek sorozata végezhető el. - operatív tár (memória): A memória vagy táregység (angolul: Memory Unit, Store Unit) különleges fontosságú, és rendszerint a számítógép legnagyobb egységének tekinthető. Memórián azokat az eszközöket értik, amelyek az információkat tetszésszerinti ideig megőrzik. A memória a program és az adatok tárolását teszi lehetővé. A programmemóriában található a programot alkotó utasítássorozat. Az adatmemóriában találhatók a feladat megoldásához szükséges kezdeti adatok, a program futtatása során keletkezett részeredmények, valamint a program befejezése utáni végeredmények. - be- és kiviteli vezérlő egység (Input/Output vezérlő): A számítógép és az ember, valamint a számítógép és az általa vezérelt berendezés közti kapcsolatot a ki/beviteli egység teszi lehetővé (Input/Output Unit). Általában a ki/beviteli egység felelős a számítógép és a külvilág közti információcseréért. A beviteli egység segítségével visszük be a számítógép operatív memóriájába a megoldandó feladatot leíró programot és a megoldáshoz ehhez szükséges adatokat. A kiviteli egységnek a számítási folyamat eredményeit további felhasználásra is alkalmas formában kell megadnia. Perifériák Perifériának nevezzük azokat a hardver elemeket, amelyek külsőleg csatlakoznak a számítógép központi egységéhez. Feladatuk: az adatok be- és kivitelét valósítják meg. Típusaik: - Egyfunkciós perifériák (az adatáramlás csak egyirányú lehet, pl.: billentyűzet, monitor) - Párbeszédes vagy kétfunkciós perifériák (az adatáramlás kétirányú lehet pl.: terminál) - Háromfunkciós perifériák (háttértárak) 10
A perifériákat másféleképpen is csoportosíthatjuk. Input eszközök: Azokat a perifériákat nevezzük input eszközöknek, amelyek biztosítják a számítógépbe történő adatbevitelt. Nézzünk ezekre példákat: - Billentyűzet - Egér - Szkenner - Digitális kamera - Modem - Mikrofon - Rajzolótábla - Botkormány - Ujjlenyomat-olvasó - Vonalkód olvasó Output eszközök: A kimeneti perifériák láthatóvá teszik az ember számára a az információt. Nézzünk ezekre példákat: - Monitor - Nyomtató - Projektor - Rajzgép - Hangszóró Az előző két tulajdonág kombinációját nevezzük Input/Output eszközöknek. Nézzünk erre is példát: - Érintő képernyő - merevlemez - CD vagy DVD író - Kártyaolvasó - Pendrive - Multifunkciós nyomtató Illesztőegységek (interfészek) Feladatuk: fizikailag és logikailag összekötik a CPU-t és a perifériákat. Típusaik: - soros illesztők (soros port): bitenkénti adatátvitelre alkalmas (pl.: egér illesztése) - párhuzamos illesztők (párhuzamos port): egyszerre 8 bit átvitelére alkalmas (pl.: nyomtató illesztése) 11
Egy alapkiépítésű PC részei: - alapgép - háttértárak: winchester, CD/DVD meghajtó - billentyűzet, egér - monitor - egyéb perifériák: nyomtató, szkenner stb. Az alapgép tartalmazza: - az alaplapot - a vezérlő vagy bővítőkártyákat - a tápegységet Az alaplapon megtalálható eszközök: - mikroprocesszor (CPU) - operatív memória (ROM/RAM) - az órajel ütemadó áramköre - az akkumulátor és a bővítőkártyák csatlakozó sínjei - integrált eszközök (alaplap függő): videokártya, hangkártya SZOFTVEREK CSOPORTOSÍTÁSA 1. Rendszerszoftverek: A számítógép egyes részeinek zavartalan együttműködését biztosítják: - BIOS (alapvető bemeneti/kimeneti rendszer): olyan szoftver, amely a számítógépgép ROM típusú memóriájában található. Feladata: az egyes hardver elemek működésének irányítása, az alapvető gépi folyamatok vezérlése - operációs rendszerek: olyan szoftverek, amelyek a számítógép működtetéséhez szükséges parancsokat értelmezni tudják és azokat végre is hajtják. Feladatai: a hardver kezelése a programok betöltése az operatív tárba és azok futtatása kapcsolattartás a futó programokkal és a felhasználóval a háttértárak tartalmának kezelése adatok kezelése és átvitele megszakítás- és hibakezelés 2. A rendszerközeli szoftver A rendszerközeli szoftverek az operációs rendszer működéséhez nem elengedhetetlenül szükségesek, de annak használatát megkönnyítik, a rendszer biztonságát jelentős mértékben megnövelik. A rendszerközeli szoftvereknek alapvetően két csoportját különböztetjük meg. 12
Az egyik csoportot a segédprogramok (utility) alkotják. Ide tartoznak a víruskereső és -irtó programok, valamint a különféle tömörítő- és fájlkezelő programok. A rendszerközeli szoftverek másik csoportját a fejlesztői szoftverek alkotják. Ide soroljuk a különféle programnyelvek (Pascal, C, C++, Java, Delphi) fordítóprogramjait és fejlesztői környezetét. 3. A felhasználói szoftver Felhasználói szoftvernek nevezzük azokat a programokat, melyek egy meghatározott felhasználói igényt elégítenek ki. Megkülönböztetünk általános célú és egyedi célú felhasználói szoftvereket. Az általános célú szoftverek csoportjába sorolhatjuk a játékprogramokat, a szövegszerkesztőket, a nyilvántartó- és grafikai programokat. Összességében a szoftveripar legnagyobb üzletága a felhasználói szoftverek fejlesztése. Az egyedi célú szoftverek egy speciális problémát oldanak meg, vagy sajátos igényeket elégítenek ki, külön rendelésre jönnek létre, pl. egy nyomdaipari vállalat nyilvántartó programja. A fontosabb területek: - szövegszerkesztés - adatbázis-kezelés - táblázatkezelés - az információ grafikus megjelenítése - számítógéppel támogatott tervezés - szimuláció - játék, szórakozás A FELHASZNÁLÓ SZERZŐDÉS A szoftvereket szerzői jog védi. Ez alapján a szerző határozza meg a szoftver felhasználásának körülményeit, amelyet a felhasználói szerződésben tudat a felhasználóval. A felhasználói szerződést a felhasználó általában a program telepítésével (egy megerősítő képernyő segítségével) fogadja el. A szerződésben foglaltak kötelező érvényűek, legtöbbször a program használatára, terjesztésére vonatkozó megkötéseket tartalmaznak, de egyéb információt is hordozhatnak. 13
A freeware jelzésű szoftverek teljesen ingyenesek, legálisan, korlátlan ideig használhatjuk díjfizetés nélkül. A shareware programok is ingyenes programok, azonban csak korlátozott ideig működnek, vagy nem tartalmaznak minden, a program fizetős változatában használható funkciót (esetleg minden működik, csak a dokumentum mentése, vagy a nyomtatás nem stb.). A teljes értékű, korlátlan ideig használható szoftverhez a megadott határidő lejárta után ki kell fizetnünk a regisztrációs díjat. A béta vagy preview változatú szoftverek félkész termékek, tesztelés céljából és figyelem felkeltése érdekében bocsátják őket az internet nagyközönsége elé. E változatok is tartalmazhatnak időkorlátot. A próba verzió esetén a végleges változatú programokhoz csak a díj kifizetése ellenében juthatunk hozzá. A tranzakció után letölthetjük vagy kérhetjük a telepítő postázását CD-n vagy DVDn. SZÁMÍTÓGÉP VÍRUSOK Olyan speciális, önmagát szaporítani képes program, amely más programokba beépülve különböző káros hatásokat idéz elő. A vírusok általában kicsi, többé-kevésbé káros, de mindenképpen haszontalan programok, melyek képesek állományok és gépek között terjedni. A terjedéskor önmagukat hozzák létre a megfertőzött állományokon. Legkönnyebben lemezek, és az Internet segítségével kerülnek át egyik gépről a másikra. Nagyon sok vírus nem tesz semmi különöset, de vannak agresszívak is. Tönkre tehetik dokumentumainkat, adatállományainkat, lelassíthatják a számítógép működését. Megfertőzhetik, és hibás működésre késztetik az operációs rendszerünket. Legrosszabb esetben hardverhibát okozhatnak, melynek leggyakoribb célpontja a merevlemez. Vírusok fajtái: Fájl vírus, boot vírus (mely az operációs rendszer indulásakor már betöltődik a memóriába, manapság már nem nagyon létezik), makró vírus (dokumentumokhoz kapcsolódik, esetleg azt olvashatatlanná teszi), trójai faló típusú vírus (mely a hálózati kommunikációt változtatja meg), kémprogramok (amelyek jelszóval védett hálózati tevékenységeket figyeli és a jelszót képes megfelelő gépre automatikusan továbbítani). - Boot-szektor vírusok: A lemezek BOOT (rekord) szektorában telepszenek meg, s onnan töltődnek a memóriába minden alkalommal, amikor a gépet bekapcsoljuk. Ameddig aktívak, képesek megfertőzni az összes programfájlt. - Programférgek: Feltörik a gazdaprogram védelmi rendszerét adathozzáférés céljából. - Trójai faló típusú vírusok: Másnak mutatják magukat, mint amik. Mivel hosszú programokba építik be károkozás céljából (pl.: rendszerleállás), így a vírus programkódja nehezen deríthető fel. - Programkódot módosító vírusok: A program bizonyos részeit letörlik és beépülnek helyettük. - Hardver vírusok: a számítógép elektronikáját károsítják. 14
A vírusfertőzés jelei: Hogy a lemezterület, kevés a memória, pedig nem hoztunk létre fájlokat. Lassú a rendszer működése. Értelmezhetetlen leállások, lefagyások, újraindulások. Adatállományok megsérülnek, dokumentumok olvashatatlanná válnak, Minden, ami a megszokott folyamatokban megmagyarázhatatlan változást jelent. A vírusok terjedése: Különböző adathordozók: pendrive, CD, DVD segítségével. A legfőbb veszélyforrás az internet, óvatlanul az értékes tartamokkal együtt vírusokat is letölthetünk. Védekezés a vírusok ellen: - Megelőzés: csak jogtiszta programot használjunk! - Korai felismerés: figyeljük a gyanús jeleket a számítógép működése során (pl.: a gép lelassul, a programok nem úgy működnek, ahogy megszoktuk őket stb.). - Védelem: használjunk vírusfigyelő, memóriarezidens programot. - Helyreállítás: víruskereső és ártalmatlanító programmal próbáljuk felderíteni, majd törölni a vírust. A vírusok leggyakrabban a futtatható fájlokat (exe, com kiterjesztésűek) fertőzik meg, de léteznek ún. macro vírusok is, amelyek a szövegfájlokat (doc, txt kiterjesztésűek) támadják meg. Ismertebb víruskereső programok és funkciói: Víruskereső programok és funkciói: Pl.: Norton Antivírus, Vírus Buster, F-prot, Panda. Vírustevékenység gyanúja esetén legjobb vírusmentesnek vélt rendszerlemezről elindítani a gépet, majd betölteni egy vírusirtó programot, amely szerencsés esetben nemcsak megtalálja, hanem kis is irtja a vírusokat. Ha a vírusirtás nehézségekbe ütközik, akkor adatmentés után célszerű újratelepíteni az operációs rendszert. A víruskereső programok között találunk olyat is, amely rezidens részt tart a memóriában és figyeli, majd jelzi a vírustevékenységet (víruspajzs). A legújabb vírusirtók Internetről frissíthető víruslistákkal rendelkeznek. A vírushatástalanítás menete: A számítógépet egy vírusmentes indítólemezről kell elindítani, majd utána futtatjuk az adott vírusirtó programot. Az internethez csatlakoztatott gépek vírusmentesítése: a feltelepített program automatikusan frissül az interneten keresztül és jelzi, ha vírust talált vagy vírusos eszközt csatlakoztattunk a géphez. 15
Az adatvédelem és az archiválás szükségessége: Egy megfelelően karban nem tartott lemez sok veszélyt rejt magába. A töredezettség is lehetetlenné teheti az értelmes munkát, de megbújhatnak rajta vírusok is. Ezért a lemezen tárolt adatainkat, programjainkat és dokumentumainkat időnként célszerű archiválni, vagyis egy az eredeti helyétől független adathordozóra kimenteni. Archiválás előtt célszerű egy vírusmentesítést is végrehajtani. HÁLÓZATOK Fogalma A gyors adatátvitel, ill. a nagyobb teljesítmény elérése érdekében a számítógépeket egy közös kommunikációs rendszerben kapcsolják össze. Az összekapcsolt gépeket munkaállomásoknak (usereknek) nevezik. Ezeket a hálózatba kötött számítógépeket, egy speciális ún. hálózati operációs rendszer működteti. A számítógép-hálózat számítógépei a rendszerben egymással adatokat, információkat cserélhetnek, ill. "erőforrásaikat megosztva" használhatják. Ilyen erőforrások lehetnek a winchesterek, nyomtatók, programok, de lehetnek könyvtárak és azok állományai is. A megosztás pedig annyit tesz, hogy az adott munkaállomás tulajdonosa, hozzáférési jogosultságot ad a saját gépének winchesterén lévő, általa kiválasztott és megjelölt könyvtárába való betekintésre. Az információcserét ún. hálózati vezérlőkártyák és adatkábel rendszer biztosítja. A számítógép-hálózatok több számítógépből állnak, sok esetben viszont nehéz és költséges azonos típusú és konfigurációjú számítógépből felépíteni. A több géptípus egyenes következménye a kompatibilitási probléma. A hálózat tervezésekor ezt mindenkor figyelembe kell venni, kiküszöbölni pedig a megfelelő szabványok és protokollok használatával tudjuk. Alkalmazhatósága Egy számítógép-hálózat "szíve-lelke" a központi számítógép, az ún. szerver (server). Ennek a központi gépnek az erőforrásait használják a userek, munkaállomások. Ezeket a munkaállomásokat azonosító névvel látják el -login, usernév-, így különböztetik meg a rendszeren belül az egyes gépeket. A gépek közötti adat-kapcsolat előnyei: Előnyei: - Közös erőforrás-használat: a hálózati összeköttetés révén a gépek a hálózat egy másik gépének bármely erőforrását használhatják, mely elsősorban a szerveren lévő eszközökre vonatkozik. Ez irányulhat az egyes gépek, ill. a szerver(ek) háttértárolójára, továbbá a rendszer bármely munka-állomásához illesztett nyomtató használatára. 16
- Osztott háttértár használat: az egyes userek, munkaállomások háttértárolóján lévő könyvtára(ka)t, alkönyvtárakat kijelölhetjük megoszthatjuk - közös használatra. A megosztást a user tulajdonosa végezheti, sőt azt is meghatározhatja, hogy melyik user, milyen jogokkal veheti igénybe a megosztott erőforrást. Még arra is lehetőség van, hogy a megosztott erőforrás fizikai helye rejtve maradjon, hiszen egy ún. megosztási névvel hivatkozunk az adott erőforrásra. - Nincs szükség önálló háttértárolóra: mivel az egyébként önálló működésre képes gépeket egy központi gép irányítja (szerver), ezért a központi gép háttértárolóit a rendszer bármelyik munkaállomása használhatja. Ha ez így van, akkor a userekbe nem szükséges háttértárolót építeni. No de akkor hogyan tud működni az adott munkaállomás? Úgy, hogy ennél a gépnél a rendszer fájlok betöltéséről egy ún. BOOT-EPROM gondoskodik. - Gyors adatátvitel: az adatátvitel gyakorlatilag a floppy lemezen történő adattovábbítással kezdődött. Ehhez képest a hálózati adatforgalom rendkívül nagy lépés előre, hiszen a műveleti sebességek összehasonlíthatatlanul gyorsabbak a hálózaton. - Nagyobb teljesítmény: az önállóan működő számítógépek összekötésével, azok egy közös rendszert alkotnak, így a rendelkezésre álló erőforrások összeadódnak, vagyis a teljes hálózat egyes gépein megosztott, hozzáférhetővé tett erőforrásainak összessége. - Többfelhasználós adatbázis használat: a számítógép hálózatok alkalmazásával lehetőség van bonyolult, több gépre telepített adatbázisok, egy időben, különböző munkaállomásokról történő használatára. Hátrányai: - Biztonsági igény: a számítógép-hálózatok a gyors és közvetlen adatátvitel miatt sokkal inkább ki vannak téve olyan veszélyforrásoknak, melyek az adatainkat fenyegeti. A veszélyforrások egyik részét képezik a vírusok. Hálózati környezetben hatalmas károk okozására képesek, ráadásul igen nehéz, körülményes a kiirtásuk is. A másik komoly veszélyforrás az illetéktelen hozzáférés lehetősége. - Költségigényes: igaz, hogy a rendszerben önállóan működni képes gépek vannak, de attól tudnak hálózatba kötve is dolgozni, hogy a működésükhöz fontos és elengedhetetlenül szükséges eszközöket illesztünk hozzájuk, ill. építünk beléjük (hálózati kártya, hub, repeater, árnyékolt koax kábel, ún. speciális [UTP] nyolc eres hálózati kábel, stb.) Ezek az illesztő egységek, valamint a kábelhálózat kiépítése igen költséges. - Hálózati operációs rendszer: a hálózat működtetését egy speciálisan erre kifejlesztett operációs rendszer végzi, amely képes kezelni a többfelhasználós környezetet és a megosztott adatbázisokat. Ez a hálózati rendszerkörnyezet, nehezebben adminisztrálható, drága működtető szoftvert igényel. 17
Csoportosításuk Három nagy csoportját különböztetjük meg: - Helyi hálózatok (LAN - Local Area Network) olyan rendszerek, amelyekben a számítógépek fizikailag viszonylag egymáshoz közel helyezkednek el, például egy épületen belül. Ezek a hálózatok kapcsolódhatnak más hálózatokhoz, pl. a nagyterületű hálózatokhoz. - Nagyterületi hálózatok (WAN - Wide Area Network) ezek olyan rendszerek, melyeknek egyes szegmensei (elemei) földrajzilag távol lehetnek egymástól. Ebben az esetben a kapcsolattartás speciális módszerekkel valósítható meg. - Globális hálózatok: ezek a rendszerek olyan világméretű hálózati rendszerek, melyek nagyszámú elemet tartalmaznak, eléggé heterogén felépítésűek, nagyon sok számítógépet, ill. részhálózatot foglalnak magukba. Az Internet az élő példa. Felépítésük (topológiájuk) A hálózat felépítését, topológiáját a kábelek elrendezése, a csomópontok fizikai elhelyezkedése határozza meg. Ez a "hálózat alakja" (az Ethernet lineáris, vagy sín hálózati, ill. csillag topológiát alkalmaz). - Sín: a hálózatnak van egy gerince (BackBone - közös adatátviteli vonal), amihez az összes csomópont sorban csatlakozik. A gerinc mindkét vége ellenállással van lezárva, a rendszer elemei sorba vannak fűzve egy kábelre. Minden csomópontnak egyedi címe van. Olcsó, kevés kábel kell hozzá. Hiba esetén az egész hálózat működésképtelen lesz. - Csillag: a csomópontok egy közös elosztóba (hub) vannak bekötve. A csillag topológiánál ilyen elosztók gyűjtik össze egy-egy gépcsoport jeleit és továbbítják a központ felé. A csillag topológia előnye az, hogy egy új elosztó beépítésével újabb és újabb gépcsoportokat lehet a rendszerhez kapcsolni. Nem üzenetszórásos (ponttólpontig). Szakadás esetén megbízhatóbb, de sok kábel kell hozzá ezért drága. - Gyűrűs: a csomópontokat közvetlenül egymáshoz csatlakoztatják, soros elrendezésben, így azok egy zárt hurkot alkotnak. Az üzenetek fogadása egy alkalmas csatoló eszköz segítségével történik. Előre történő huzalozása nehézkes, új csomópont hozzáadása, vagy elvétele megbonthatja a hálózatot. A biztonság kedvéért két kábellel is összeköthetik a gépeket. Az adatáramlásnak meghatározott iránya van. Amíg az adatot nem mentik le, addig a gyűrűben kering, tárolódik, ezért nagy a kockázata annak, hogy az adatok sérülnek vagy elvesznek. Ezt elkerülendő a címzettnek mielőbb le kell menteni és nyugtázni, hogy ne keringjen a végtelenségig. - Busz: sorba fűzött gépek alkotják a hálózatot. Gyakori a helyi hálózatokban, mivel olcsó a kialakítása. Hátránya, hogy a kábel megbontása, azaz bármely gép kiemelése a hálózatból a hálózat működésképtelenségét eredményezi. - Vegyes (fa): A busz topológia fa topológiává egészíthető ki, amelyben a többszörös buszágak különböző pontokon kapcsolódnak össze, így alkotva egy fastruktúrát. Meghibásodás esetén csak a csomópont és a hozzátartozó gyökerek esnek ki. - Hierarchikus: az előző formák vegyes alkalmazása. 18
A hálózatok részelemei A hálózatok részelemei a hálózat típusától, felépítésétől függnek. Csoportosításuk : - Számítógépek: amelyeket össze kívánunk kötni. Ezek a gépek önállóan is, vagy terminálként is működhetnek. - Vezérlő elektronikák: Hálózati kártyák: olyan vezérlő egység, amely a számítógépbe építve a hálózat és a gép kapcsolatát biztosítja. Típusát meghatározza a hálózati architektúra és a kábelezés. Sok fajta hálózati kártya kapható, de árban, megbízhatóságban és minőségben eltérnek egymástól. HUB: passzív hálózati eszköz, mely a szegmensek kapcsolatát biztosítja. Mivel jelerősítést nem végez, az előírt kábelhosszt nem léphetjük túl. Repeater: olyan elektronikus eszköz, amely az adatátvitel során, a csillapítás következtében torzult jelek felismerését, helyreállítását és újraidőzítését végzi. Router: egy intelligens eszköz, amely meghatározza a hálózaton áramló adatcsomagok útvonalát. Bridge: azonos architektúrájú, de különböző protokollok segítségével működő hálózatok össze kapcsolását teszi lehetővé. Switch: olyan szerkezeti elem, amely útvonalszegmensek időleges egymáshoz rendelésével épít fel kommunikációs útvonalat. Modem: olyan eszköz, mely telefonvonalon keresztül teszi lehetővé az adatátvitelt. - Csatlakoztatási felületek: a hálózati kártyán, ill. a kábelezésen kialakított elemek típusa, mely lehet BNC, UTP stb. - Átviteli közeg; Kábel: adatátvitelt biztosító közeg. Típusa a hálózat architektúrájától függ. Leggyakrabban a sodrott érpárú - UTP csatlakozójú -, vagy a koaxiális - BNC csatlakozójú - típusú kábelezést alkalmazzák. Figyelem, ez a koax kábel nem azonos a TV készülékekhez használt koax kábellel! T elágazó: a koax kábelezésnél használt csatlakozó, melyet a soros topológiájú hálózatokban a hálózati kártyákra csatlakoztatva használunk. Lezáró: a soros topológiájú hálózatokban a hálózat gerincvezetékének két végpontját kell lezárnunk ezzel az 50 ohmos elemmel. Patch panel: UTP -s hálózatok esetén alkalmazott segédtábla, amely a felhasználók gépei felöl bejövő kábelek rendezését végzi. Patch kábel: ún. sodrott érpárú, UTP csatlakozóval ellátott kábel, mely a fali csatlakozó és a számítógép hálózati csatolója (kártya) közötti összeköttetést biztosítja. - Vezérlő egység: ide tartoznak a hálózatott vezérlő számítógépek (server) - több is lehet egy hálózatban. - Működtető program: a hálózat működését, az őt működtető program, a határozati operációs rendszer szervezi, vezérli, ill. határozza meg. 19
Kapcsolattípusok A számítógépet összekötő közeg igen sokféle lehet. Az összeköttetések rendszere sok esetben nem homogén. Egy hálózaton belül többfélét is alkalmazhatnak. Típusai: - Közvetlen kábelkapcsolat: helyi hálózatoknál a leggyakoribb forma. Olcsó, könnyen kivitelezhető és a fenntartása nem jár költségekkel. - Nagy távolságú kábelezés: ritkán alkalmazzák. A kábelezés bonyolultsága miatt igen költséges. - Optikai kábelezés: a nagytávolságú kábelezéshez hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. Költséges, de megbízható és rendkívül gyors adatátvitelt tesz lehetővé. - Mikrohullámú lánc: olyan földrajzi viszonyok között alkalmazzák, ahol a kábelezés nem megoldható. Költséges ugyan, de gyors adatátviteli forma. - Műholdas kapcsolat: a mikrohullámú lánc műholdas változata. A már meglévő műholdas rendszerekhez igen könnyen hozzákapcsolható új végpontok kialakításával. - ISDN vonal: viszonylag gyors, de hosszú idejű adatátviteleknél költséges a használata, hiszen a szolgáltatást biztosító telefontársaságok a normál telefonvonalhoz hasonlóan kezelik, ill. számlázzák. Általában napi 3-4 órás kapcsolattartás alatti alkalmazható. - Bérelt vonali összeköttetés: ott alkalmazzák, ahol fontos az állandó kapcsolat. Sebessége a kiépítésnél meghatározott sávszélesség függvénye. Fenntartási költsége az adatátviteltől független, állandó. - Kapcsolt vonali összeköttetés: egyszerűbben, a telefonvonalon és modemen keresztül létesített adatátvitel. Mivel a kapcsolat normál telefonvonalon történik, az adatátvitel sebessége lassú, mert a modemtől és a vonal minőségétől függ. 20