Tech-No! Tech-No! Grundläggande datorteknik. Göran Bolinder. Vad är r IT? Kursupplägg. Historia - Den elektroniska eran. Historia - Den mekaniska eran

Transkript

1 Grundläggande datorteknik Göran Bolinder Lundabo av gammal vana och övertygelse sedan födselnf Började arbeta med datorer 1981 Reservkapten i luftvärnet Elektroteknik på p LTH Arbetar med Internet sedan 1989 Upptäckte WWW 1993 Lärare på p bibliotekarieutbildningen i Lund Webbmaster i Lomma kommun sedan 1999 Jesperspexare sedan 1989 Kursupplägg Fem tretimmarsseminarier: Grundläggande datorteknik Operativsystem, kommunikation och datasäkerhet Lokala nätverk n och Internet World Wide Web - Teknik och tillämpningar Databaser och systemutveckling Ur Bonniers lexikon: Vad är r IT? Informationsteknologi, IT - I vid bemärkelse all teknik för f r att samla in, lagra, bearbeta, återfinna, kommunicera och presentera text, bild och tal. Oftast avses tekniker som förutsf rutsätter tter digital databehandling samt sådan s lagring och överföring. ring. Målsättning: Att efter kursen på egen hand kunna orientera sig i begreppsdjungeln. Historia - Den mekaniska eran Blaise Pascal ( ) Räknemaskin för f r addition & subtraktion (1642) Gottfried Leibnitz ( ) Räknemaskin för f r multiplikation och division (1671) Charles Babbage ( ) the Difference Engine (1823) & the Analytical Engine (1834) Konrad Zuse ( ) Z1 (1936) Först F med att använda nda binära tal. Howard Aiken ( ) Harward Mark 1 (1944) Vägde V 5 ton och använde nde hålremsah för r instruktioner. Historia - Den elektroniska eran EDVAC (1945) Första datorn som kunde lagra program Första datorn med CPU Konstruerad av John von Neumann ENIAC 1 (1946) Byggdes av Mauchly & Eckert, Univ.. of Pennsylvania 1000 ggr snabbare än n någon n samtida räknemaskinr Över elektronrör, r, vägde v 30 ton. Stordatorer (60 & 70-talen) Digital Equipment (PDP, VAX), IBM 360 m.fl fl. Persondatorer (80 & 90-talen) IBM PC , Apple Macintosh

2 Decimala talsystemet När r vi räknar r använder nder vi normalt det decimala talsystemet med basen 10. Skriver vi 163 menar vi egentligen: 1* *10 + 3*1 eller 1* * *10 0 På samma sätt s blir 7042: 7* * * *10 0 När r vi skriver tal i det decimala talsystemet anger vi endast faktorerna framför r tiopotenserna, dvs resp i exemplen ovan. Binära talsystemet När r vi räknar r med det binära talsystemet använder nder vi istället basen 2. I det decimala talsystemet användes ndes faktorerna 0-9. Räknar vi binärt har vi bara faktorerna 0 och 1. Talet 5 i binär r form blir: 1* * *2 0 = 101 om vi som tidigare enbart skriver ut faktorerna. Decimalt har vi faktorerna 0-9 och byggblocken 1, 10, 100, 1000 osv.. Binärt är r faktorerna 0 & 1 och byggblocken 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256 osv. Binära talsystemet Binära talsystemet Ett datorminne fungerar som en stor samling strömbrytare som kan vara antingen av (0) eller på p (1). En strömbrytare kallas BIT = Binary digit 8 bitar bildar en Byte 1000 Byte -> 1 kilobyte - KB, 1000 kb -> 1megabyte - MB, 1000 MB -> 1 gigabyte - GB o.s.v. Varje tecken i ASCII- tabellen upptar en Byte Antal tecken i ASCII- tabellen är r 2 8, dvs Ett tättskrivet t ttskrivet A4 rymmer c:a 4000 tecken, dvs.. 4kB. 1.4 MB diskett -> 350 A4, 100MB Zip -> A4, CD-ROM -> A4 ASCII-tabellen Binärkodning av färgerf 1 bit ger två färger, t.ex. 0 - vitt, 1 - svart 8 bitar ger 2 8, dvs.. 256, färgerf osv För r att lagra en bild med bitdjupet 8 krävs 1 byte förf varje bildpunkt (pixel( pixel) Storleken för f r en bild i byte ges av antal pixlar (dvs. upplösningen, bredd x höjd) h multiplicerat med bitdjupet dividerat med 8 En bild i VGA-format (640 x 480 pixlar) ) och med bitdjupet 24 (16 miljoner möjliga m färger f i varje pixel) kräver *24/8 = byte dvs.. c:a 1 MB 2

3 Komprimering av digital information Hexadecimala talsystemet Principen för f r att lagra ljud och video är r samma som för r stillbilder För r att minska stora datavolymer används nds komprimering Icke förstf rstörande rande komprimering Ex. bilder med stora enfärgade ytor Förstörande rande komprimering Ex. ersätt flera liknande nyanser med en (JPEG) Ex. plocka bort ljud som örat inte kan uppfatta (MP3) Ex. använd nd sekvenser på p flera ställen i en videofilm (MPEG) Arbetar med basen 16 Faktorer 0-15 Byggblock 16 0 (1), 16 1 (16), 16 2 (256), 16 3 (4096) osv För r att undvika förvirring f används nds bokstäverna A-F för r faktorerna Exempel: Decimaltalet 163 blir 10*16 1 (160) + 3*16 0 (3) = A3h hexadecimalt Exempel: Decimaltalet 7042 blir 1*16 3 (4096) + 11*16 2 (2816) + 8*16 1 (128) + 2*16 0 (2) = 1B82h Två hexadecimala siffror kan användas ndas för f r att beskriva en byte, vilket gör g r formatet praktiskt och vanligt förekommandef Övningsuppgift Datorns delar Vad blir decimaltalet 227 skrivet på p binär r form? FACIT: eller 1* * * * * * * *2 0 = Vad blir decimaltalet 2801 skrivet med hexkod? FACIT: eller 10* * *16 0 = AF1h Mikroprocessor, CPU (Central Processing Unit) Minne Primärminne rminne Sekundärminne I/O-enheter Bildskärm Skrivare Tangentbord Mus Datorns delar Mikroprocessor, CPU Minne Primärminne (RAM) Sekundärminne (Hårddisk) Virtuellt minne Databuss CPU Klocka I/O Tangentbord Skärm Skrivare Datorns hjärna.. Styr all verksamhet i datorn. Exempel på p Processorer: Motorola 68000, 68030, (Äldre( Macar) Power PC 601, 603e, 604e, G3, G4 (Nyare Macar) Intel 80286, 80386, (Äldre( PC) Pentium, Pentium MMX, Pentium II (Nyare PC) Alpha (Arbetsstationer & stordatorer från n Digital/Compaq) Det förekommer f specialiserade extraprocessorer: FPU - Flyttalsprocessor eller matteprocessor Används nds för att förbättra beräkningskapaciteten DSP - Digital Signalprocessor Används nds för beräkningsintensiva specialtillämpningar som t.ex. röstigenkänningnning 3

4 CISC eller RISC? CISC - Complex Instruction Set Computer Ex. Pentium-familjen, 680x0-serien En instruktion kan ta flera klockcykler att genomföra Mer komplexa instruktioner gör g r det lättare l att programmera en CISC-processor RISC - Reduced Instruction Set Computer Ex. PowerPC, Alpha Enkla instruktioner - kräver oftast bara en klockcykel En RISC-processor kan köras k i högre h hastighet VLIW, Very Long Instruction Word, ytterligare ett sätt att öka prestandan enligt en del forskare. Pipelining Processorn kan arbeta med flera instruktioner samtidigt om de delas upp i mindre segment. Jämför r bilindustrin - Det tar två dagar att bygga en bil, men en ny bil lämnar l bandet var femte minut PowerPC 601 (RISC) använder nder 4 stegs pipelining medan Pentium III (CISC) använder nder 10. Moores lag Dr. Gordon E. Moore, en av grundarna till Intel och dess VD lade under ett tal 1965 fram en teori som kom att kallas Moores lag : Kapaciteten hos datorchips fördubblas f med en period på p månader. Alltså ökar beräkningskraften hos datorer exponentiellt under relativt korta tidsperioder. Moores lag gäller g fortfarande och det finns även ett tillägg som säger att priset halveras med samma intervall. Antalet transistorer har ökat med en faktor 4000 sedan från n 2300 på p Intel 4004 till 9.5 miljoner på p Pentium III. Fysikens lagar kommer att sätta s stopp för f r Moores lag, eftersom komponenter inte kan göras g hur små som helst med dagens teknik. Multiprocessorsystem Låt t två eller fler (upp till många m tusen) processorer dela på p arbetet Fördelar: Prestandan vid tunga beräkningar kan ökas dramatiskt Viss redundans kan erhållas för f r kritiska system Nackdelar: Alla processer kan inte dra nytta av parallelltekniken Komplicerad programmering - Hur skall arbetet fördelasf mellan processorerna? Tekniken börjar b dyka upp på p konsumentmarknaden Apple Macintosh G4 levereras med dubbla processorer Lagringsenheter Primärminne rminne (RAM) - snabbt och dyrt. Glömmer allt om strömmen stängs av. Sekundärminne (Hårddisk, diskett, CD-ROM). - billigt och långsamt. l Cacheminne - Extra snabbt minne som placeras mellan CPU och RAM. Virtuellt minne - En del av hårddisken h utnyttjas som primärminne. rminne. Register - Små,, snabba lagringsplatser inne i mikroprocessorn. Egentligen inte lagringsenheter utan avsedda förf mellanlagring av resultat under processorns beräkningar. Hårddiskar En hårddisk h består r av ett antal hårda h skivor, vanligen med diametern 3,5 eller 2,5,, samt två läshuvuden per skiva. En fysisk disk delas in i en eller flera logiska partitioner Två huvudtyper av överföringsgränssnitt: nssnitt: SCSI - Small Computer Systems Interface IDE - Integrated Drive Electronics 4

5 IDE Enkel och billig teknik. Tar hjälp av datorns BIOS för f r att hantera data. Controller-logiken finns på p varje disk. Prestanda från n 3.3 till 16.6 MBps. Klarar två enheter per interface - Master och Slave. Den vanligaste standarden för f r hårddiskar h i datorer. SCSI En bussteknik till skillnad från n IDE som är r en controllerteknik Dyrare än n IDE, men bättre b prestanda. Upp till 6 enheter kan seriekopplas. Överföringshastighet ringshastighet från n 4MBps (SCSI-1, 8 bitar) till 80 MBps (Wide Ultra 2 SCSI, 16 bitar). Klarar andra enheter än n hårddiskar h och CD/DVD- spelare. Hanterar både b externa och interna enheter. Många olika standarder på p hastighet och kabeltyp. Håller på p att ersättas av FireWire. RAID Redundant Array of Inexpensive (Independent) Discs Ett antal diskar som bildar en lagringsenhet. Olika typer av RAID-system för f r olika ändamål: Level 0 (striping( striping) Informationen fördelas jämt över hårddiskarna. Ger snabb överföring, ring, men saknar redundans. Level 1 (spegling) Informationen speglas över till en annan disk. Ger ett säkert skydd mot diskkrascher, men kräver dubbla hårddiskar. Level 4 (striping( med feltolerans) Som level 0, men med en extra disk för paritetskontroll. Denna gör det möjligt att återskapa data från en trasig disk. Level 5 (striping( med feltolerans, ) Som level 4, men med paritetsinformationen fördelad på datadiskarna. Övningsuppgift Vilka faktorer påverkar p prestandan hos ett datorsystem? FACIT: Klockfrekvens, Databuss, Processorarkitektur, Primärminne, rminne, Cacheminne, Hårddisk, Mjukvara Andra typer av datalagring CD-ROM/CD-RW Rymmer 650 MB data Långsamt och billigt Hastighetsmärkningen utgår r från n Audio-CD som har datahastigheten 150 kbps. En 24x CD-läsare har därför r en kapacitet på p 24*0,150 = 3,6 Mbps. Zip/Jaz Tillverkas av Iomega Löstagbara hårddiskar h med kapaciteten: 100 eller 250 MB (Zip) 1 eller 2 GB (Jaz) Överföringshastighet ringshastighet 0,7-8 MBps beroende påp modell och anslutningstyp. Vanliga lagringsmedia 5

6 I/O-enheter Kopplas normalt in via kontakter på p baksidan av datorn. Olika typer av kommunikation med I/O-enheter: Seriell (t.ex. RS232) Parallell (t.ex. Centronics) SCSI IRDA ADB (Apple Desktop Bus) USB (Universal Serial Bus) Firewire (IEEE 1394) USB - Universal Serial Bus Plug & Play samt Hot Pluggable. Överföringshastighet ringshastighet 12 MBps (Version 1) eller 480 MBps (Version 2). Stöder upp till 127 enheter. Självkonfigurerande - drivrutiner laddas automagiskt när r en enhet ansluts utan att omstart krävs. Kan användas ndas till HD/CD/DVD, skrivare, bildläsare, möss, tangentbord, modem m.m. FireWire Går även under beteckningarna IEEE 1394 och i.link. Plug & Play samt Hot Pluggable. Överföringshastighet ringshastighet 400 MBps. Stöder upp till 63 enheter. Används nds idag framför r allt på p digitala videokameror. Ett bättre b alternativ till SCSI: Stöder fler enheter Kräver ej omstart Klarar högre h hastighet En standard Cluster och lastbalansering En teknik för f r att öka prestandan och driftsäkerheten på system med hög h g belastning. Skall inte förvf rväxlas med multiprocessorsystem (som mycket väl v l kan ingå i en clusterlösning). sning). Cluster kan fungera på p många olika sätt. s Gemensamt är r fysisk åtskillnad och redundans. Ett cluster kan dela på p gemensamma lagringsenheter eller använda nda separata. Kan användas ndas för f r aktiv lastdelning (alla enheter aktiva) eller passiv redundans (extra enheter i väntläge). Vad händer h i framtiden? Parallellprocessorer RISC-teknologi Enchipsdatorer Nya material i processorerna Mindre, snabbare, svalare, billigare, bättreb Utvecklingen på p 10 år: Rigel, VAX Stor som tre kylskåp och bestyckad med 22 MHz processor, 2.25 GB disk och 20 MB RAM. Effekt: 10kW Macintosh PowerBook G3. Väger mindre än 3 kilo och är bestyckad med 400 MHz processor, 6 GB disk och 256 MB RAM. Effekt: 45W. Går r att köra på batteri... Operativsystem, kommunikation och datasäkerhet 6

7 Schemaändringar nästa n vecka Måndag 14/5: Kl Avsnitt 3 Kl Lunch på p hotellet Kl Avsnitt 4, del 1 Tisdag 15/5: Kl Avsnitt 4, del 2 Kl FörstF rstärkt rkt fika Kl Avsnitt 5 Måndag 21/5: Utgår Vad är r ett operativsystem? Datorns vaktmästare - sköter driften i maskinen. Består r av ett antal delar: Processhanterare Minneshanterare Diskhanterare Filhanterare I/O-hanterare Olika operativsystem: DOS Windows 9x/NT/2000 MacOS Linux/Unix Driftsäkerhet och driftövervakning Backup - Murphy s Lag, nuff said! Specialprogramvara & DAT-band Bandrobotar CD UPS - Uninterruptable Power Source Batteripack, dvs stort och tungt. Klarar normalt minuter beroende på p storlek och belastning. SNMP - Simple Network Management Protocol Ett standardprotokoll för f r nätverksadministration. n De flesta hård- h och mjukvaror avsedda för f r nätverksbrukn använder nder SNMP. Vad gör g r man med ett nätverk? n Ett nätverk n används nds t.ex. när n r man vill: Göra information på p sin dator tillgänglig för r andra. Dela på p skrivare, servrar, modem m.m. Dela på p gemensamma databaser. Skicka meddelanden till andras datorer. Hämta information från n andra datorer. Vilka förutsf rutsättningar ttningar krävs för f r ett nätverk? För r ett fungerande nätverk n krävs: Att det finns en fysisk förbindelse f (kabel, IR eller radio) och speciella nätverkskort n i datorerna för f r den typ av nätverk n man använder. nder. Att det finns ett nätverksprotokoll n som sköter kommunikationen över nätverket. n Övningsuppgift Vilka fördelar f och nackdelar finns det med att arbeta i en nätverksmiljn tverksmiljö? 7

8 OSI-modellen OSI - Open Systems Interconnection En struktur för f r att definiera och beskriva hur de olika grundläggande ggande kommunikationsprocesserna, förf nätverkskommunikation, fungerar. Definieras av sju i stort sett oberoende nivåer. Varje nivå definieras genom sina funktioner och hur informationsutbyte med intilliggande nivåer ska ske. Fördelen med detta system är r att utrustning som arbetar inom ett skikt kan bytas ut utan att utrustning i andra skikt behöver påverkas. p Varje skikt kan kommunicera med motsvarande skikt i andra system utan att bry sig om hur kommunikationen går g r till i de undre skikten. 7. Application 6. Presentation 5. Session 4. Transport 3. Network 2. Data Link 1. Physical OSI-modellens skikt 7. Application (Tillämpningsskiktet) Via detta skikt kommer användaren ndaren oftast i kontakt med nätet. n Skiktet svarar för f r ett gränssnitt där d r allt utbyte av data mellan användare ndare och applikationerna sker. Inom detta skikt finns det tre olika typer av protokoll: Protokoll för f r styrning. (Av systemet självt och av aktuella tillämpningar). Protokoll för f r databehandlings- funktioner. (Åtkomst( av register t.ex.). Protokoll för f r specifika tillämpningar. (Tillämpningar som är r specifika förf t.ex. ett företag). f 6. Presentation (Presentationsskiktet) Detta skikt ser till att data översätts så s att den representeras på p ett enhetligt sätt s som tillämpningarna förstf rstår. r. Information kapslas in för f r att bli formatoberoende vilket bland annat möjliggm jliggör r att sändare s och mottagare kan använda nda olika e-postprogram. En annan funktion är r nätverkssn tverkssäkerheten kerheten som också återfinns här. h Med hjälp av kryptering kan t.ex. avlyssning förebyggas. 5. Session (Sessionsskiktet) Detta skikt hjälper de högre h skikten med att upprätta, upprätth tthålla och avbryta logiska förbindelser, f sås kallade sessioner. Det håller h också reda på p vilken av tillämpningarna som får f överföra ra data nästa n gång. g 4. Transport (Transportskiktet) Transportskiktet fungerar som en länk l mellan de underliggande nätberoende n skikten och de överliggande nätoberoende n skikten. Här r får f även paketet sin destinationsadress och skiktet kontrollerar att överförd rd data når n r sin rättar destination. Eftersom risken är r stor att paketen tar olika vägarv genom nätverket n (p.g.a.trafik- intensitet) eller måste m sändas s om (p.g.a kollisioner) ansvarar transportskiktet för f r sammansättning av paketen på p mottagarsidan. 8

9 3. Network (Nätskiktet) I nätskiktet n bestäms vilken väg v g i nätet n som data ska ta. Datapaketen kapslas in i paket som är r specifika förf varje nätverksoperativsystem. n Ett exempel på p detta är r IP-adresssen som består r av 4 bytes och är r globalt unik. Data delas upp i paket av varierande storlekar så s att det vid eventuella överföringsfelringsfel räcker med att sända s om det felaktiga paketet istället för f r hela informationen. 2. Data Link (Länkskiktet) Sköter övervakning och kontroll av trafiken i nätet. n Paketen kapslas in i ramar beroende på p nätverkstyp. Tilldelar paketen sina nätverksadresser. n Ramarna numreras och skiktet sorterar dem om de kommer fram i fel ordning. Ibland delas skiktet upp i två nivåer: En nivå,, MAC (Media Access Control), som beror på p vilket media som används nds för överföringen. ringen. En nivå LLC, (Logical( Link Control), som är r oberoende av överföringsmedium. ringsmedium. 1. Physical (Fysiska skiktet) Det här h r skiktet ansvarar för f överföringen ringen av bitströmmen över det fysiska mediet. Den specificerar elektriska gränssnitt, mekaniska gränssnitt och funktioner. Protokoll Ett protokoll är r en definition av hur datorer skall fungera när n r de kommunicerar med varandra. Protokolldefinitioner sträcker sig från n hur bitar placeras i en ledning till formatet på p ett elektroniskt meddelande. Med standardprotokoll kan datorer från n olika tillverkare kommunicera med varandra. Olika typer av protokoll kan förekomma f i samma nätverk. Exempel på p vanliga protokoll: TCP/IP (OSI 4/3), IPX (OSI 3), AppleTalk (OSI 4-6), HTTP (OSI 6), FTP (OSI 6), SMTP (OSI 6) Vanliga protokoll relaterade till OSI-modellen OSI Apple Microsoft Novell TCP/IP Layer Computer Networking NetWare Internet Application Application Programs and Protocols Layer 7 for file transfer, electronic mail, etc. AppleTalk Server NetWare Presentation Filing Message Core (Telnet, FTP, Layer 6 Protocol Block Protocols SMTP, etc.) (AFP) (SMB) (NCP AppleTalk Network Basic Network Basic Session Session Input/Output Input/Output Layer 5 Protocol System System (ASP) (NetBIOS) (NetBIOS) AppleTalk Network Sequenced Transmission Transport Transaction Basic Extended Packet Control Protocol (TCP), Layer 4 Protocol User Interface Exchange Unacknowledged (ATP) (NetBEUI) (SPX) Datagram Protocol (UDP) Datagram Internet Internet Network Delivery Packet Protocol Layer 3 Protocol Exchange (IP) (DDP) (IPX) Data Link Network Interface Cards: Ethernet, Token-Ring, ARCNET, StarLAN, LocalTalk, FDDI, ATM, etc. Layer 2 NIC Drivers: Open Datalink Interface (ODI), Network Independent Interface Specification (NDIS) Physical Transmission Media: Layer 1 Twisted Pair, Coax, Fiber Optic, Wireless Media, etc. Bandbredd Ett mått m på p hur tjockt röret r ret är Mäts i bitar per sekund, bps Den teoretiska bandbredden beror till största delen på nätverkstypen. Faktisk bandbredd beror även på p protokoll samt påp hur hög h g belastningen är r på p nätverket. Datorerna delar på p bandbredden. 9

10 Överföring ring & prestanda Sändningskrockar försf rsämrar nätverketsn prestanda. Förutom information i form av filer o.dyl dyl. förekommer det en hel del kontrolltrafik mellan maskinerna på p nätverket. Antal kollisioner och mängden m kontrolltrafik ökar med antalet anslutna datorer. Övningsuppgift Vilka faktorer påverkar p kapaciteten i ett nätverk? Optisk fiber Singlemode - Tunnare fiber, bättre b prestanda. Multimode - Enklare hantering. Flera förbindelser f kan ske i samma fiber genom att olika färgerf (vågl glängder) på p ljuset används. nds. Maxprestanda idag 160 våglv glängder á 40 GBps. Ger 6400 GBps per fiber En 96-fibers kabel (15 mm i diameter) klarar då 614,4 TBps, vilket motsvarar ungefär 8000 DVD-filmer varje sekund eller 1,2 miljarder samtidiga 64 kbps telefonsamtal. Hallå Kina! Användningen ndningen av fiber har bl.a. lett till att: Långdistansförbindelserna idag har mångdubbelt större kapacitet än lokala nätverk. För tio år sedan var det tvärtom. Den kabelburna bandbredden är obegränsad, till skillnad från den radiobaserade, eftersom det är trångt i etern och svårt att hitta lediga frekvenser. Några vanliga nätverkstypern Vanliga standarder som används nds i LAN Ethernet/IEEE Base5/10Base2/10BaseT Fast Ethernet/Gigabit Ethernet 100 resp MBps FDDI Fiber Distributed Data Interface Token Ring/IEEE RadioLAN/IEEE Bandbredd 11MBps Ny standard för f r 54MBps finns 1GBPs på p gång Ethernet (IEEE 802.3) CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection Utvecklades av bl.a. Bob Metcalfe på Xerox PARC Ethernetteknologi finns i OSI-lager 1-2. Överföringshastighet ringshastighet 10, 100 eller 1000 MBps. Max belastning i praktiken 30% av bandbredden. Nätverksoperativsystem Viktigaste uppgifter: Autenticering av användare ndare Fil- och programserver Hantering av skrivarköer Övervakning och administration Exempel på p vanliga nätverksoperativsystem: n Novell NetWare Windows NT/2000 Linux/Unix MacOS X Katalogtjänster underlättar administration av användare ndare i stora system. Active Directory (Windows NT/2000) Novell Directory Service, NDS 10

11 Datasäkerhet Virus, maskar och trojanska hästarh Nätverksattacker DoS, SynFlood Hotet från epostbilagor Makrovirus VBS - Visual Basic Script Hackerverktyg Finns i överflöd d på p Internet Brandväggar Informationssäkerhet Kryptering, digitala signaturer, certifikat Största hotet kommer inifrån! n! Virusverktyg Viruset Homepage drabbade världen v i slutet av förra f veckan. Precis som Anna Kournikova -viruset i februari skapades det med verktyget VBSWG. Lokala nätverk n och Internet Nätverksenheter Servrar Sköter gemensamma uppgifter som t.ex. fillagring, utskrifter, programlagring och backup. Repeterare Förstärkare rkare för f r att förlf rlänga nätverkets n räckvidd. r Hubbar (Nätnav) & Switchar (Växlar) Centralenhet i ett nätverk n med TP-kabel Bryggor, Routrar & Gateways Ser till så s att trafik slussas mellan olika nätverk n och hållerh isär r intern och extern trafik. P2P - Peer to Peer I ett P2P-nätverk finns inga centralenheter. Kommunikationen sker direkt mellan klienterna. Topologier Ringnät Stjärnnät Bussnät Ex: Token Ring Ex: Ethernet (Twisted Pair) Ex: Ethernet (Koaxialkabel) OBS! Skilj på fysiska och logiska nät! 11

12 Fysiska förbindelserf Tvinnad parkabel (Twisted( Pair,, TP) Max 100m. Billig. Kräver extra utrustning. Koaxialkabel (Tunt Ethernet) Max 185m. Dyrare. Känsligare K nätverkn Optisk fiber (FDDI) Max 2 mil. Mycket hög h g bandbredd. Dyr. Radio (IEEE , AirPort, Bluetooth m.fl fl.) WLAN - Wireless LAN Praktisk räckvidd r 5-50 m. Kräver dyr extrautrustning. Användningen ndningen kommer att öka kraftigt de närmsta n åren. Uppkoppling mot fasta nätverkn Modem Modulator - Demodulator Max 56 kbps (7.2 kb) ISDN Integrated Services Digital Network Max 128 kbps (15 kb) ADSL Asynchronous Digital Subscriber Line 0,5-10 Mbps Använder nder det befintliga telenätet tet Kabelmodem 0,5-8 Mbps Internet - kort historik Internet startade som det militära nätverketn ARPAnet i USA hösten Flera företag f och organisationer byggde under 70- & 80-talen upp egna nätverk n som utnyttjade Internet Protocol,, IP. Dessa lokala nätverk n kopplades sedan samman med varandra. Under andra halvan av 80-talet blev dataflödet det för f r stort för f r de befintliga förbindelserna. f Detta blev slutet för f ARPAnet.. Idag går r trafiken helt och hållet h på p ledningar som ägs och drivs av kommersiella företag. f 1991 utvecklades tekniken bakom WWW vid Cern i Schweiz. WWW är r den största orsaken till att Internet några n år r senare påp allvar slog igenom hos privatpersoner. Lite siffror 407 miljoner Internetanvändare ndare (nov. 00) miljoner anslutna datorer (mars 01) Antalet ökar med 10% per månadm Om ökningen fortsätter tter i samma takt kommer hela jordens befolkning att vara "nätad" miljoner webbplatser (mars 01) Historia & statistik: Hobbes Internet Timeline zakon.org/robert/internet/ /robert/internet/timeline/ 5,076,000,000 2,538,000,000 1,510,912, ,456, ,904, ,080, ,040,000 75,520,000 37,760,000 18,880,000 9,440,000 4,720,000 2,360,000 1,180, , , , ,434 92,834 63,267 43,799 26,141 9,805 5,089 2,810 1,961 1,024 Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Projected Human Human Population Population Projected Internet Users Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Internet Ú Ú Ú Ú Users Ú Ú Ú Ú Ú Measured Ú Ú Ú Ú Internet Ú Ú Hosts Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Ú Projected Internet Hosts LAN & WAN LAN - Local Area Network Mindre nätverk, n oftast begränsat till en byggnad eller en avdelning. WAN - Wide Area Network Ett antal LAN som är r sammankopplade över stora avstånd via t.ex. Internet, vanliga telefonledningar eller egna kabelförbindelser. MAN - Metropolitan Area Network Ett mellanting mellan ovanstående. Ex. Campusnät, LUNET eller kommunnätet i Lomma. 562 Ú 213 Ú Ú year month Source: MIDS, Austin TX, based on historical data 12

13 Lokalt nätverkn LUNET EC BIVIL Alla datorer är r kopplade till varandra LTH Lunds datacentral, LDC UB KANSLI Gemensam länk l till nästa n nivå i hierarkin Gemensam länk l till nästa n nivå i hierarkin SUNET Swedish University Network Det gemensamma nätverk n som bl.a. alla svenska universitet och högskolor är r anslutna till. SUNET UTFORS TELIA Ett nätverk n av nätverkn Ett nätverk n av nätverkn Husnät Stadsnät t (LUNET) Universitetens landsnät t (SUNET) Nordens universitetsnät t (NORDUnet( NORDUnet) Europas stamnät t (E-Bone) Andra typer av nätverk n (t.ex. BITNET, EARNet, DECNet, Compuserve o.s.v.) Husnät TCP/IP Stadsnät t (LUNET) Universitetens landsnät t (SUNET) Nordens universitetsnät t (NORDUnet( NORDUnet) Europas stamnät t (E-Bone) Andra typer av nätverk n (t.ex. BITNET, EARNet, DECNet, Compuserve o.s.v.) TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL / INTERNET PROTOCOL 13

14 Datornamn Avdelning Organisation venus.chemistry.cam.ac.uk Subdomän IP-ADRESS Landskod IP-adressering Internet använder nder numeriska IP-adresser som är r 4 byte långa. l Ex: De numeriska adresserna översätts till namn för f r att göra det mer praktiskt för f r oss människor. m Ex: DNS - Domain Name System Distribuerad databas för f r IP-adresser och IP-nummer. För r varje toppdomän n finns det en central databas som anger var informationen för f r respektive underdomän n kan hittas. DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol Används nds inom en organisation för f r att dela ut statiska eller dynamiska IP-nummer till nätverksenheter. n Internets fyra hörnstenarh Elektronisk post Terminaluppkoppling, Telnet Filöverföring, ring, FTP Diskussionsgrupper, News Informationssökning Gopher - menyorienterad, textbaserad informationsstruktur. WAIS - indexerade databaser. Bygger på p en ANSI- standard som heter Z39.50 och som beskriver hur en dator skall bära b sig åt t för f r att få f en annan att görag sökningar åt t den. WWW - hypertextorienterad, multimedial informationsstruktur. Skall ej blandas ihop med Netscape & Internet Explorer som är r vanliga WWW- klientprogram. Elektronisk post Telnet Personlig adress someone@department.organisation.country Adresseras till en person, ej en maskin Klarar normalt endast textfiler MIME Multi-purpose Internet Mail Extensions är r en standard för f r att tillåta ta mer än text i mail-filer. Möjliggör r uppkoppling mot vilken Internet- ansluten dator som helst i världenv Kräver användarid ndarid och lösenord Det förekommerf "öppna" konton bl.. a. på bibliotek runt om i världen. 14

15 FTP - File Transfer Protocol Ett sätt s att flytta filer mellan datorer världen v över Kräver, liksom telnet, att man loggar in med användarnamn ndarnamn och lösenordl Det finns mängder m av fria programarkiv där d r man kan logga in anonymt och hämta h program och andra filer Elektroniska konferenser Det finns mellan & olika konferensgrupper på p Internet Grupperna är r ordnade i en trädstruktur därd huvudrubrikerna bl.. a. är comp,, news, rec, sci, soc,, talk, och alt. Exempel på p grupper: rec.arts.theatre..arts.theatre.stagecraftstagecraft sci.engr engr.semiconductors soc.history..history.war.world-war-ii sci.med..med.psychobiology rec.toys..toys.lego alt.sex.bestiality En variant på p elektroniska konferenser är epostlistor, mailing lists. Vem styr & betalar? Internet är r inte gratis - varje organisation betalar förf driften av sitt lokala nätverk, n samt för f r förbindelsenf uppåt. Man kommer överens med sina nätgrannar n om hur kommunikationen skall skötas. ISOC - the Internet Society är r en organisation vars målsättning är r att främja globalt informationsutbyte med hjälp av Internet. IAB - the Internet Architecture Board.. Fastställer standarder och fördelarf bl.. a. nätadressern IETF - the Internet Engineering Task Force tillsätter tter arbetsgrupper för f r att lösa l uppkomna problem. Vad händer h i framtiden? Nya tillämpningar: IP-telefoni Videokonferens Interaktiv TV m.m. Trådl dlös s uppkoppling mot Internet WAP m.m. Nya terminaler: Mobiltelefoner Handdatorer, PDA Bilar Kylskåp... IPv6 Intranät Internetteknologi Fysiskt och/eller logiskt avgränsat mot Internet. Portaler Företagsspecifik information samlad under ett webbaserat gränssnitt. Koppling till andra applikationer. Officeprogram Databaser Dokumenthantering m.fl fl. Innehåll och användning ndning skiljer sig från n Internet - inte tekniken. World Wide Web Teknik & tillämpningar 15

16 Historik 1945 skriver Vannevar Bush en artikel där d r något n som påminnerp om hyperlänkar nämns n första f gången. g På 60-talet bygger Doug Engelbart en prototyp till ett system med hypertext. Ted Nelson myntar begreppet Hypertext Tim Berners Lee arbetade på p CERN juni - december 1980 och skrev där d r för f r eget bruk programmet Enquire-Within-Upon- Everything,, en tidig prototyp till WWW skriver Tim Berners Lee specifikationen och den förstaf webbläsaren (som hette WorldWideWeb). Julen 1990 kunde de första f webbläsarna visas upp och i augusti 91 fanns det programvara att ladda ner från n Internet. Hösten 1993 släpptes NSCA Mosaic, vilket gjorde det lättare l förf bl.a. Göran G Bolinder att surfa runt bland de över 200(!) kändak webbservrarna på p nätet... Gammal teknik i ny förpackningf Tim Berners Lee plockade ett antal kända k teknologier och kombinerade dem till en ny tillämpning: Kommunikation via TCP/IP Navigation med hjälp av hyperlänkar Presentation med Klient/Server-teknik Grafiskt gränssnitt En detaljerad beskrivning av historien bakom WWW finns på p adressen: org/history.html En av de tidiga föregf regångarna till dagens portaler är the World Wide Web Virtual Library - vlib.org/. Övningsuppgift Vilka egenskaper är r viktiga för f r att en webbplats skall ha hög h g användbarhet? ndbarhet? Rangordna egenskaperna ovan från n den viktigaste till den minst viktiga! Finns det något n tillfälle lle när n r ovanstående inte gällerg eller när n r rangordningen blir annorlunda? Uniform Resource Locator - URL En URL är r ett generellt sätt s att beskriva Internetresurser. Består r av tre delar: Protokoll Ex: http, ftp, mailto, telnet eller news IP-adress Ex: eller Sökväg/filnamn Ex: index.html eller /forening/tjansteman.html Tillsammans talar de om för f r webbläsaren VAR den skall leta efter VAD samt HUR det skall överföras. ras. org/forening/tjansteman.html telnet://lolita.lu lu.se mailto:goran@bolinder.com HTML HyperText Markup Language Delmängd av SGML Släkt med XML Det språk k som alla WWW-sidor är r skapade med. Textfiler som skickas i klartext. HTML-dokument kan skapas i alla program som hanterar textfiler. Ex: MS Word, Notepad,, Texthanteraren En HTML-fil innehåller, data, layoutinstruktioner och navigering 16

17 HTML Ett minimalt HTML-dokument Ett HTML-dokument består r av två delar - <HEAD> och <BODY> I princip innehåller huvudet osynlig information som t.ex. metadata medan kroppen innehåller allt som visas i webbläsaren. Alla HTML-instruktioner (formatkoder( eller taggar) avgränsas med < och >. Formatkoderna förekommer f alltid (med några n fåf undantag) i par. De flesta formatkoder kan ha en eller flera parametrar (en del måste m ha det) som ger ytterligare möjligheter att styra form eller funktion. <HTML> <HEAD> <TITLE> My First HTML-document </TITLE> </HEAD> <BODY> <H1> This is the header </H1> And this is, finally, some text... </BODY> </HTML> This is the header And this is, finally, some text... Färg & form Layoutmöjligheterna i HTML är r mycket begränsade jämfört med vanliga ordbehandlingsprogram. Formatkoder och deras möjligheter m varierar mellan olika webbläsare, operativsystem och versioner. Några patentlösningar för r att styra utseendet: Använd nd tabeller för f r att placera ut objekt på p sidan Gör r bilder av text som skall ha en viss formatering Skapa mellanrum med hjälp av osynliga bilder Blanda bakgrundsbilder med förgrundsgrafikf I de senaste versionerna av webbläsarna kan lager och StyleSheets användas ndas för f r att skapa bättre b kontroll över layouten. Tabeller Nästan samtliga tabeller på p världens webbsidor används nds för f r att styra layout och inte för f r att visa information i tabellform. Möjligheten att skapa tabeller har funnits sedan version 2 av de populära webbläsarna. Innehållet i en tabell visas normalt inte förrän n hela tabellen har laddats, vilket kan leda till längre l väntetid v för f r dåligtd designade sidor. Tabeller med ett stort antal celler kan i värsta fall krascha webbläsaren. <TABLE> <TR> <TD> Cell 1 </TD> <TD> Cell 2 </TD> </TR> <TR> <TD> Cell 3 </TD> <TD> Cell 4 </TD> </TR> </TABLE> Cell 1 Cell 2 Cell 3 Cell 4 Cascading Style Sheet (CSS) Med CSS kan man separera form från n innehåll. Ett slags formatmallar för f r HTML-dokument. I ett CSS placeras instruktioner för f r hur olika formatkoder skall presenteras. Mallen länkas l till de dokument som skall styras. CSS kan länka l till varandra och ärva rva egenskaper. CSS MED EGNA FORMATDEFINITIONER: <STYLE TYPE= TEXT/CSS > <!--.rubrik1 { font-family: Verdana, Arial, Helvetica, sans-serif; font-size: 36pt; font-style: normal; font-weight: bold; color: #CC0000}.text { font-family: Georgia, "Times New Roman", Times, serif; font-size: 12pt; font-style: normal; font-weight: normal; color: #666666} --> </STYLE> CSS MED BEFINTLIGA FORMATKODER: <STYLE TYPE= TEXT/CSS > <!-- h1 { font-family: Verdana, Arial, Helvetica, sansserif; font-size: 36pt; font-weight: bold; color: #666666} p { font-family: Georgia, "Times New Roman", Times, serif; font-size: 10pt; font-style: normal; font-weight: normal; color: # } b { font-weight: bold} --> </STYLE> Hur beskrivs färger f i HTML? Färger anges i RGB-format (Röd, Grön, Blå) ) med tre hexadecimala tal. De tre talen anger hur mycket mättnad m respektive färg har i blandningen. #FF0000 betyder max mättnad m för f r rött r och ingen förf de andra två färgerna - resultatet blir knallrött. 255*255*255 ger drygt 16 miljoner färger. f P.g.a. olikheter i hård- h & mjukvara kan man dock bara garantera 216 webbsäkra färgerf rger.. Dessa innehåller endast talen 00, 33, 66, 99, CC & FF i olika kombinationer. Mer information och färgprover f finns på: p lightlink.com/xine/bells/charts.html 17

18 Dynamisk HTML - DHTML Ett samlingsnamn på p ett antal olika saker som tillsammans eller var för f r sig kan förändra f eller anpassa en HTML-sida. Client-Side Side-ScriptingScripting JavaScript VBScript DOM - Document Object Model Ett antal parametrar som bl.a. Beskriver HTML-koden, systemvariabler (datum, OS o.s.v.), webbläsaren m.m. Cascading Style Sheets Utseende, lagerhantering m.m. HTML & CSS är r det som ändras, DOM är r det som görg det möjligt m och skripten gör r själva jobbet. Övningsuppgift Vilka fördelar f resp.. nackdelar finns det med följandef designelement? Tabeller Lager <FONT> - taggar Text konverterad till bilder CSS JavaScript VB-Script Dynamisk HTML Tilläggsprogram Utökade möjligheter m till främst multimedia. Några av de vanligaste tilläggsprogrammen: Flash (96%) PDF (84%) RealAudio/Video (62%) QuickTime (34%) Många användare ndare har inte tillräckliga kunskaper och/eller rättigheter r för f r att installera tilläggsprogram. Tilläggsprogram kräver mycket av hårdvaran h för f r att fungera. En webbläsare med många m plugins kan lättl förbruka stora systemresurser. Java-applets applets och ActiveX kan ofta användas ndas istället. Exempel på p tilläggsprogram Nu ber vi till demogudarna och tittar på: p cocacola.comcom (Flash) com (Flash) airforce.comcom (Flash) rsv.se/pdf/.se/pdf/ pdf (PDF) (PDF) org/karnevalia/karaoke.html (QT) com/trailers/universal/jurassic_park_3/ /trailers/universal/jurassic_park_3/large.html (QT) sr.se/ekot/arkiv/sounds/tont14.ram (RealAudio) HTML-verktyg De flesta HTML-sidor skapas idag med olika WYSIWYG-verktyg. I verktygen arbetar man som i en ordbehandlare medan HTML-koden genereras automatiskt. Verktygen kan spara mycket tid, men oftast måstem man arbeta en del direkt i HTML-koden för f r att fåf önskat resultat. Många verktyg kan idag generera DHTML. Exempel på p vanliga verktyg: Macromedia Dreamweaver Adobe GoLive Microsoft FrontPage Goda råd r d för f r webbutvecklare Använd nd aldrig de senaste finesserna i HTML. Ligg åtminstone ett år r efter när n r det gäller g funktioner. Prova sidorna över Internet från n ett antal olika webbläsare, versioner och operativsystem. Tag reda på p så mycket som möjligt m om besökarna påp sidan och anpassa materialet efter deras minsta gemensamma nämnare. n Använd nd t.ex.: thecounter.comcom Var snäll mot bandbredden. Majoriteten av nätsurfarna sitter fortfarande med modem. Prioritera informationsstruktur och innehåll framför bells and whistles. 18

19 Hur skapar man användbarhet? ndbarhet? Lär r känna k dina användare ndare och deras behov så s att du kan underlätta för f r dem! Användbarhetstester! ndbarhetstester! Prova designen på p de som skall använda nda den! Anpassa innehållet efter mediet - att skriva förf bildskärm är r inte samma sak som att skriva förf papper. Använd nd en beprövad och/eller intuitiv informationsstruktur. (Anlita en bibliotekarie!) Håll informationen aktuell! Arbetet är r inte klart närn webbplatsen läggs l ut på p nätet - det är r då d det börjar! b Läs s allt som finns på p Jacob Nielsens webbplats useit.com! Boktips Designing Web Usability - The Practice of Simplicity Jacob Nielsen Don t Make Me Think Steve Krug Information Architecture for the World Wide Web Louis Rosenfeld & Peter Morville Cascading Style Sheets Håkon Wium Lie & Bert Bos Vad sysslar en webbserver med? Den viktigaste uppgiften för f r en webbserver är r att svara på p anrop från n webbläsare och leverera det dokument som efterfrågas med det angivna protokollet. SSI - Server Side Includes är r ett sätt s att sätta s ihop ett HTML- dokument av flera olika filer och instruktioner innan det skickas till klienten. CGI - Common Gateway Interface är r en metod för f r att ta emot indata från n en webbläsare via ett formulär. r. CGI-skript skrivs oftast i Perl, Java eller C++, men även andra språk k förekommer. f Server Side Scripting är r ett samlingsnamn för f r program som körsk på servern för f r att generera hela eller delar av HTML-dokument. Här r förekommer f bl.a. ASP, PHP och JSP. Mobilt Internet Var är r vi nu? Inom några n få f år, fler mobila terminaler anslutna än n PC Kräver nytt tänkande/anvt nkande/användargränssnittnssnitt miljö utrymme användningsområdede Applikationer Väginstruktioner, epost,, handel, diverse tjänster, kalender, PC-funktionalitet, betalning; serviceutbud och efterfrågan kommer att ändras Yrkesgrupper Säljare, läkare, l chaufförer, journalister, mäklare; m dvs mobila yrken Teknik SMS WAP GPRS EDGE UMTS I-Mode Stödteknik Blåtand GPS TOA Säkerhet Mobilt Internet Short Message Service Wireless Application Protocol General Packet Radio System Enhanced Data rates for Global Evolution Universal Mobile Telecom System Japans svar på WAP Avancerad trådlös kommunikation Global Positioning System Time of arrival kerhet Kontanter / Elektronisk betalning Databaser & systemutveckling 19

20 Introduktion till programmering Programmering är r ett sätt s att beskriva en uppsättning instruktioner som en dator skall utföra. Tre grundtyper av instruktioner: Manipulera data Testa villkor Hoppa En uppsjö olika programmeringsspråk Historiska orsaker (datateknisk och programteknisk utveckling, trender, kvasimonopol ) Tekniska orsaker (tillämpningar, prestanda, storlek, underhållbarhet, utvecklingstid) Introduktion till programmering Kompilering Översättning av läsbara versioner till en form som datorn kan tolka. Koden översätts från högnivåspråk till maskinkod. Görs med hjälp av en kompilator. Det kompilerade programmet kan normalt bara exekveras på den plattform det kompilerats för. Exekvering Att köra ett program på en dator. Strukturerad programmering Läsbar kod - någon annan en den ursprungliga programmeraren måste kunna begripa hur ett problem har lösts. Använd nd vedertagna konventioner och definiera en kodstandard. Strukturen (eller frånvaron av den) kommer alltid från programmeraren. Olika exekveringstyper Interpreterade språk k (scriptspr( scriptspråk,, t.ex. Perl, VB- Script,, JavaScript, AppleScript m.fl fl.) Kräver interpretator ( runtime-motor ) Långsamt Dynamiskt Plattformsberoende (huvudsakligen) Kompilerade språk k (t.ex. C, C++, Fortran, Pascal, Ada, Cobol m.fl fl.) Programmet körs k direkt av operativsystemet Snabbt Statiskt Plattformsberoende Olika exekveringstyper Kvasi-kompilerat (Java) Kräver VM (Virtual( Machine), en typ av interpretator som kör förkompilerad kod. Ofta en del av operativsystemet. Kan bli någorlunda n snabbt med hjälp av Just-In-Time- kompilator. Statiskt (jfr. kompilerade språk). Plattformsoberoende (förkompilerad( bytekod kan laddas ner och köras k direkt av olika operativsystem). Olika språkformer Procedurella språk T.ex. C, Pascal, Fortran, JavaScript, Visual Basic m.fl fl. Lätta att lära l sig Bra för f r enklare lösningar l ( snabbhack( snabbhack ) Liten programstorlek, kräver inte så s mycket extra kod Svårt att underhålla och göra g ändringar i efterhand Objektorienterade språk T.ex. C++, Java, Ada, Simula m.fl fl. Högre inlärningstr rningströskelskel Bra för f r stora, strukturerade system Större programstorlek ( Stor( overhead ) Lättare att underhålla Olika språkformer Funktionsorienterade språk T.ex. Lisp, Cobol, Matlab Ovanligt i kommersiella tillämpningar Bra för f r algoritmtyngda (beräkningskr kningskrävande) problem Lätt att uttrycka komplexa problem med kompakt kod - jfr. matematiska bevis Övriga, t.ex. beskrivande språk HTML, WML, PostScript, XML Enklare - saknar ofta procedurbegrepp. Språket beskriver egentligen datastrukturer Exempel på p tillämpningar: Rita sidor Kommunicera data 20