Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 117 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/991 Inleiding Informatica College 4, Brookshear.

Presentatie over: "Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 117 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/991 Inleiding Informatica College 4, Brookshear."— Transcript van de presentatie:

1 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 117 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/991 Inleiding Informatica College 4, Brookshear hoofdstuk 3: Operating Systems and Networks

2 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 217 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/992 Hardware / Software n Hoofdstukken 1 en 2 gingen over hardware n Hoofdstukken 3 - 6: software ä 3. besturingssystemen en netwerken ä 4. algoritmes ä 5. programmeertalen ä 6. software engineering

3 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 317 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/993 Overzicht college 4 n 1. Evolutie van besturingssystemen n 2. Architectuur van OS (besturingsysteem) n 3. Coördinatie van activiteiten van machine n WEL 4. Competitie tussen processen n 5. Netwerken n WEL 6. Netwerk protocollen n 7. Beveiliging

4 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 417 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/994 Waarom besturing? n Op een computer draaien veel processen “tegelijk” ä aantal terminals op zelfde machine ä een gebruiker verschillende activiteiten n Besturingssysteem coördineert het geheel ä is software ä MSDOS, Unix, Windows, MacOS, LINUX, OS2, etc.

5 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 517 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/995 Ontwikkeling OS job queue job execution Machine domein Gebruikers domein Jobs: program, data en aanwijzingen resultaten Batch job execution Machine domein Gebruikers domein Jobs: program, data, aanwijzingen en resultaten Interactief

6 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 617 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/996 Batch-processing n Eerst: begin job, maak helemaal af, geef resultaat ä job queue ä first-in, first-out (FIFO) n Later: time-sharing, is efficiënter ä processen krijgen time-slices ä terwijl randapparatuur werkt kan CPU ook iets doen

7 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 717 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/997 Interactief verwerken n Programma-executie verweven met gebruikers-input en programma output n Real-time verwerken ä systeem interacteert met omgeving (in vliegtuig) ä stelt hoge eisen aan de responstijd

8 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 817 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/998 Andere OS eigenschap n Multi-tasking ä time-sharing voor 1 gebruiker ä Jobs in de queue worden constant behandeld ä Winst komt uit het benutten van wachttijd n [ Multi-threading: binnen een proces andere processen opstarten ]

9 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 917 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/999 Multi-processor systemen n Meerdere processoren: ä op een moederbord ä op een of meerdere lokaties ä gedeelde ‘resources’ n Internet: netwerk van computers n Problemen multi-processoren: ä load balancing, scaling

10 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1017 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9910 Overzicht college 4 n 1. Evolutie van besturingssystemen n 2. Architectuur van OS (besturingsysteem) n 3. Coördinatie van activiteiten van machine n WEL 4. Competitie tussen processen n 5. Netwerken n WEL 6. Netwerk protocollen n 7. Beveiliging

11 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1117 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9911 Typen software software application software system software OS kernel operating system system utilities -formatting -disk shell spreadsheets games GUI memory manager

12 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1217 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9912 Shell Operating system User Shell

13 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1317 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9913 User shell n Verschillende shells op zelfde OS ä eerste Windows versie voor MSDOS ä Borne shell, C-shell, T-shell, OpenWindows, Xwindows voor UNIX n Zelfde shell op verschillende OS ä Windows op UNIX OS n Toekomst: uniform GUI op alle OS

14 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1417 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9914 OS Kernel n File manager ä coördinatie van mass storage faciliteiten –file lokatie (directory/folder, pad) –permissie per gebruiker –vrij geheugen n Drivers ä software voor de controllers voor randapparatuur

15 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1517 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9915 OS Kernel, vervolg n Memory manager ä coördinatie gebruik centraal geheugen ä belangrijk voor multi-user en multi-tasking ä virtual memory (swap) n Scheduler: ä coördinatie van meerdere processen met behulp van procestabellen n Dispatcher: executie van processen door CPU

16 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1617 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9916 Hoe wordt OS gestart n Booting ä elke keer als machine opgestart wordt ä OS bevindt zich op harde schijf ä programmateller wijst naar adres: ROM –permanent geheugen –bevat programma: bootstrap –laad OS van disk in centraal geheugen

17 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1717 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9917 Booting proces operating system Disk storage Main memory Bootstrap program ROM Vluchtig geheugen operating system

18 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1817 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9918 Overzicht college 4 n 1. Evolutie van besturingssystemen n 2. Architectuur van OS (besturingsysteem) n 3. Coördinatie van activiteiten van machine n WEL 4. Competitie tussen processen n 5. Netwerken n WEL 6. Netwerk protocollen n 7. Beveiliging

19 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 1917 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9919 Kern activiteiten OS n Proces: uitvoeren van een programma n Scheduler: processen administreren n Dispatcher: processen laten uitvoeren n Klok: timer n Interrupt handler: signalen oppikken n Interproces communication

20 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2017 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9920 Time sharing Proces B Interrupt Process switch Proces A Process switch Interrupt Proces B Interrupt Process switch Proces A Process switch Interrupt Tijdlijn

21 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2117 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9921 Scheduler n Houdt actuele procestabel bij van alle lopende/wachtende processen n Attributen: ä Ready: proces kan doorgaan ä Waiting: proces wacht op externe gebeurtenis ä geheugenbeslag ä prioriteit ä proces status

22 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2217 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9922 Dispatcher n Dispatcher: proces krijgt bepaalde hoeveelheid tijd, een time slice (bv 50 ms) n Timer geeft interrupt bij einde time slice ä CPU maakt huidige fetch-decode-execute cyclus af (1 complete machine-instructie) ä update procestabel door scheduler ä dispatcher pakt volgende proces ä controle naar CPU voor volgende time slice

23 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2317 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9923 Client-server model n OS communicatie via ‘client-server’ model ä leidt tot uniformiteit in communicatie binnen een machine en tussen machines n Server verschaft een dienst ä bv. filemanager als server voor bestandstoegang n Clients vragen informatie van een server n Meerdere clients kunnen een server aanspreken

24 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2417 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9924 Overzicht college 4 n 1. Evolutie van besturingssystemen n 2. Architectuur van OS (besturingsysteem) n 3. Coördinatie van activiteiten van machine n WEL 4. Competitie tussen processen n 5. Netwerken n WEL 6. Netwerk protocollen n 7. Beveiliging

25 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2517 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9925 Competitie tussen processen n Gelijktijdige processen, zoals: ä File manager: geeft toegang tot files en vrij geheugen ä Memory manager: wijst geheugen ruimte toe ä Scheduler: wijst ruimte in proces-tabel toe ä Dispatcher: wijst time-slices toe n OS moet ‘resources’ verdelen onder deze processen

26 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2617 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9926 Competitie en allocatie n Semafoor: ‘vlag’ die kritische operaties beschermt (bijvoorbeeld: het wegschrijven van een file) n Deadlock:processen wachten op elkaar, kan alleen als: ä competitie voor niet-deelbare resources ä resources gevraagd op deel-basis (later meer) ä resource toegewezen, niet meer terug te vorderen n Spooling: het tijdelijk opslaan en “queuing” van jobs (maakt niet-deelbare resource deelbaar)

27 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2717 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9927 Overzicht college 4 n 1. Evolutie van besturingssystemen n 2. Architectuur van OS (besturingsysteem) n 3. Coördinatie van activiteiten van machine n WEL 4. Competitie tussen processen n 5. Netwerken n WEL 6. Netwerk protocollen n 7. Beveiliging

28 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2817 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9928 Typen netwerken n Local area networks (LAN) ä binnen een gebouw: swi practicum ruimte n Wide area networks (WAN) ä over grote afstanden n Verschil: technologie voor communicatie ä kabels ä satellieten

29 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 2917 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9929 Typen netwerken (vervolg) n Gesloten netwerken ä een leverancier, binnen 1 organisatie (LAN) n Open netwerken ä verschillende leveranciers, meerdere organisaties (WAN) ä Open refereert aan het publiek bekend zijn van specificaties van componenten n Internet maakt gebruik van open standaard ä TCP/IP

30 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3017 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9930 Topologie n Ring n Bus, bv coax met T-stukken en eindweerstanden n Ster, bv UTP/RJ45 met hubs n Onregelmatig n LAN: ring, bus n WAN: onregelmatig

31 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3117 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9931 Internet n Begonnen in 1973 door DARPA n Doel: verbinden van computer-netwerken tot 1 betrouwbaar netwerk n Combinatie van LANs en WANs n Netwerken worden met elkaar verbonden door routers: vast aangewezen computers n Verzameling van netwerkclusters: domains

32 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3217 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9932 Internet adressering n Adres: domein gedeelte en host gedeelte ä (3 + 1) * 8 = 32 bits in “dotted decimale” notatie n Domein-gedeelte is voor: network identifier ä Internet Network Information Center (InterNIC)  bv:207.046.230 = een identifier van Microsoft n Laatste byte is voor de host: ä nummer van een specifieke computer  bv: 207.046.230.218

33 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3317 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9933 Domeinnaam n De IP adressen zijn uniek n Mensvriendelijker adres: domeinnaam ä tijdens registratie bij InterNIC  bv: 207.046.230.218 - microsoft.com n Classificatiesysteem naam extensie: ä VS:.com,.edu,.org,.gov, ä rest van de wereld: landafkorting, ä bv.nl voor Nederland

34 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3417 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9934 Domeinnaam n Lokale organisatie: subdomeinen ä psy.uva.nl ä swi.psy.uva.nl Let op: domeinnaam en domeinadres staan in omgekeerde volgorde: ä swipc27.swi.psy.uva.nl  145.018.152.077 ä indien webserver: http://swipc27.swi.psy.uva.nl/

35 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3517 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9935 Name server n Elk domein onderhoudt Name Server met ä domeinnamen en hun 32-bits adressen ä [vast adres versus dynamisch adres (DHCP)] E-mail versturen: devries@swi.psy.uva.nl ä host “swi” in subdomein “psy” in domein “uva.nl” handelt e-mail af voor gebruiker “devries”

36 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3617 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9936 Name Servers n Gigantisch Internet adresboek: ä alle 1000-den Name Servers op internet bij elkaar ä InterNIC bewaakt de adressen ä nieuwe domeinen aanvragen bij InterNIC ä adresruimte begint vol te raken: 255.255.255 n Individuele personen krijgen toegang tot Internet via “providers”

37 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3717 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9937 World-Wide Web n Naast e-mail ook communicatie via andere protocollen: ä http = hypertext transfer protocol: ä [ ftp = file tranfer protocol ] n Document kan zich op elke webserver op de wereld bevinden, taakverdeling: ä clients (browsers): Netscape, Mosaic, Opera, IE ä servers (bevatten de documenten)

38 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3817 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9938 WWW n Eerst opgezet voor alleen maar hypertext door de bedenker: Tim Berners-Lee (Cern, Geneve) n later ook hypermedia: beeld, geluid, video n nu ook: real audio, real video n steeds meer bandbreedte vereist en beschikbaar

39 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 3917 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9939 “Linken” van docs n Syntax van het documentadres, de URL = Uniform Resource Locater: ä protocol/host/pad/document ä http://swi.psy.uva.nl/inf0001inl/top.inlinf.htm n Hypertext document in ASCII + markeerders n HTML: hypertext markup language ä SGML, XML

40 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4017 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9940 HTML voorbeeld Titel in de browser SWI home page

41 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4117 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9941 Actieve “documenten” n Browsers interpreteren de data die ze binnen krijgen. Er is dus geen sprake van executie van programma’s die worden overgestuurd. n JAVA applets zijn programma’s, uitgevoerd door de browser (client) n CGI scripts draaien op de server en niet op de client (common gateway interface)

42 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4217 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9942 Overzicht college 4 n 1. Evolutie van besturingssystemen n 2. Architectuur van OS (besturingsysteem) n 3. Coördinatie van activiteiten van machine n WEL 4. Competitie tussen processen n 5. Netwerken n WEL 6. Netwerk protocollen n 7. Beveiliging

43 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4317 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9943 Protocollen n Bepalen communicatie tussen componenten ä adresseren van berichten ä recht van bericht verzenden ä verzendklaar maken van berichten ä uitpakken van berichten n Wie mag een bericht verzenden? ä token ring protocol (tegen klok in + token) ä Ethernet: CSMA/CD (bus): carrier sense multiple access with collision detection

44 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4417 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9944 Transmissie privileges n Token ring ä alleen zenden als je het ‘token’ hebt, ä is de kopie ontvangen dan token doorgeven ä zonder token alleen ‘forwarden’ toegestaan n Ethernet (Bob Metcalfe) ä luisteren en alleen zenden als de ‘bus’ stil is ä random pauzes (ms) bij drukte ä elke boodschap naar alle andere computers

45 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4517 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9945 Gelaagde protocollen n Analogie: pakketje (aangetekend) met post versturen zender ontvangerPTTNSPTTNS pakketje postzak trein

46 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4617 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9946 Voordelen gelaagdheid n Hiërarchisch ä complexe taak opdelen in hanteerbare subtaken ä tussen verschillende lagen standaard interfaces

47 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4717 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9947 Internet software hierarchy applicationtransportnetworklinkapplicationtransportnetworklink n 4 lagen n naar beneden: inpakken (wrap) n naar boven: uitpakken (unwrap)

48 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4817 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9948 Sender: applic, transport n Application layer ä software voor specifieke applicatie. Bv. E-mail programma, ftp ä taak: geeft bericht + adres aan transport-laag. Adres moet compatible zijn met transport-laag n Transport layer ä taak: deelt bericht op in kleinere delen + nummering voor latere assemblage ä geeft elk pakketje het adres,geeft geheel aan netwerk laag

49 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 4917 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9949 Sender: network en link n Network layer ä stuurt ontvangen pakketjes door in de richting van eindbestemming ä plakt tussenadres op elk pakketje –als eindbestemming in network, dan copie –anders: adres van router in huidige netwerk n Link layer ä regelt met communicatie locale netwerken (ring) ä vertaalt internet adressen in lokale adressen

50 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 5017 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9950 Ontvanger: link en network n Link layer ä haalt lokale adres weg, en geeft pakketje aan network layer n Network layer ä haalt tussenadres eraf en bekijkt eindbestemming –als zelfde, geeft dan pakketje aan transport –als verschillend, plakt nieuw tussenadres (van router) op pakketje en geeft het door aan link layer

51 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 5117 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9951 Hoppen over het Internet applicationtransportnetworklinkapplicationtransportnetworklinknetworklinknetworklink

52 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 5217 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9952 Ontvanger: transport, appl n Transport layer ä reconstrueert oorspronkelijk bericht (nummering) ä als bericht compleet, geeft door aan: n Application layer

53 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 5317 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9953 TCP/IP n 4 lagen protocol is bekend als TCP/IP ä Transmission Control Protocol (TCP) –protocol voor transport layer (connection, reliable) ä Internet Protocol (IP) –protocol voor network layer –hop count (elke keer doorsturen = 1 hop) –Max 64 hops om eindbestemming te bereiken n 7 lagen protocol: Open System Interconnection (OSI) van ISO

54 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 5417 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9954 Opdracht n Beschrijf wat er gebeurt als je een email stuurt van user@uva.nl naar user@whitehouse.gov. n De inhoud van de email is: “hello.” n De mail gaat langs routers in twee andere domeinen: ä eu.be ä elisee.fr n Geef antwoord in termen van het TCP/IP protocol

55 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 5517 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9955 Overzicht college 4 n 1. Evolutie van besturingssystemen n 2. Architectuur van OS (besturingsysteem) n 3. Coördinatie van activiteiten van machine n WEL 4. Competitie tussen processen n 5. Netwerken n WEL 6. Netwerk protocollen n 7. Beveiliging

56 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 5617 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9956 Beveiliging netwerken n Problemen en oplossingen: ä on-geauthoriseerde toegang: –passwords –trapdoors –encryptie ä vandalisme: –anti-virus programma’s –fire wall

57 Inleiding Informatica, 2000-2001 College 3, H 3 – sheet nr 5717 October 2000 - 14:11 Basiscursus Informatica 98/9957 Encryptie n Public-key encryption ä public key (coderen) - private key (ontcijferen) ä vgl. Girotel n Versleutelen aan wettelijke regels gebonden ä VS: ECPA 1986 n Geheime diensten moeten kunnen ‘afluisteren’ ä VS: FCC