Informační technologie v biologických vědách I

Transkript

1 Univerzita Jana Evangelisty Purkyně v Ústí nad Labem Katedra biologie Informační technologie v biologických vědách I Studijní opory pro distanční studium biologie Mgr. Marcel Štofik Ústí nad Labem 2006

2 Úvod Žijeme ve světě informačních technologií a je téměř nemožné vyhnout se rostoucímu trendu nutnosti jejich spolehlivého a bezpečného využívání. S počítačem se setkáváme na každém kroku, v práci, v bance, na výletě a doma. Ve vývoji moderních vědních oborů jsou v současnosti v mnoha případech hnacím motorem právě informační technologie.i biolog, který se při své činnosti snaží o přímý styk s přírodou a zkoumá její zákonitosti, potřebuje počítač ke své činnosti. Bez ohledu na progresivně se rozvíjející hraniční vědní obor bioinformatiky, je nucen ve své praxi napsat dopis, závérečnou zprávu, zaslat informace elektronickou poštou, vyhledávat informace a přehledně zapisovat, třídit a uchovávat získaná data v elektronické podobě. Téměř každý biologický přístroj je možné, ba dokonce k získání dat nutné, připojit k počítači a pomocí software ho ovládat, čímž se významně ulehčuje práce vědců při jejich bádání. Mnohokrát se nejedná jen o číselná data zpracovaná statistickým programem, ale i o nejrůznější obrázky, zvuk nebo video, které doplňují pozorování probíhajících jevů ve volné přírodě nebo pod mikroskopem. Neméně důležité je umět vhodně prezentovat svou práci na konferenci či poradě. Cílem tohoto semináře je přehlednou formou přiblížit studentům biologických věd teoretické a praktické problémy informačních technologií tak, aby je byli schopni co nejefektivněji využívat ve své praktické činnosti. Mgr. Marcel Štofik autor textu

3 Význam studijních opor pro studenty a jejich členění Předkládané studijní opory jsou připraveny tak, aby studenti získali v jednotlivých kapitolách obecný přehled probírané problematiky. Nekladou si za cíl podat vyčerpávající informace, ale měly by být nápomocny v orientaci problémů, které budou řešeny v průběhu kurzu. Jejich obsah je vytvořen s ohledem na rychlý vývoj v oblasti informačních technologií a především na jejich použitelnost v biologické praxi. Snaží se také o přiblížení k celosvětově uznávaným standardům počítačové gramotnosti, které jsou v Evropě přijaty konceptem ECDL (European Computer Driving Licence). V průběhu kurzu budou tyto opory zpřístupněny na webových stránkach katedry a průběžně doplňovány ve formě webové prezentace. Protože se od studentů vyžaduje aktivní přistup k předmětu, jejich připomínky, návrhy a požadavky budou základem pro pravidelné úpravy a rozšiřování. Studijní opory budou pro lepší názornost prezentace práce s používanými programy doplňovány multimediálními pomůckami. Podnětem pro jejich vytvoření a poskytování studentům bude zájem studentů o konkrétní problematiku a případné obtíže studentů s osvojením si daných pracovních postupů. Studijní opory jsou členěny do několika částí: První část Obecné teoretické problémy cílem této části je nabídnout studentovi základní přehled informací pro obecnou orientaci v oblasti informačních technologií. Druhá část Aplikované teoretické problémy cílem této části je osvojit si teoretický základ, na kterém je postavena praktická část kurzu. Vytváří jakýsi návod pro zvládnutí praktických požadavků kurzu. Třetí část Praktické problémy tato část vymezuje základní úkoly, jejichž splněním student úspěšně ukončí kurz. Součástí je doporučená studijní literatura a některé internetové zdroje. Jejich studiem může student získat přehled v probírané problematice. Jak doporučená literatura, tak i internetové zdroje slouží jen jako přehledný zdroj informací a není nutné je všechny dopodrobna studovat. Aby byla umožněna příprava studentovi i v prostředí mimo školu, obsahuje tato část doporučené hardwarové a softwarové vybavení k výuce a procvičování. Čtvrtá část je tvořena rejstříkem základních pojmů a zkratek obsažených v první a druhé části opor. Osvojení si těchto pojmů usnadní komunikaci mezi studenty a lektorem v průběhu celého kurzu. Jednou z nejdůležitějších částí kurzu jsou kancelářské aplikace. Ve studijních oporách není této problematice věnována příliš velká pozornost. Vyčerpávajícími návody by nebyl splněn záměr udělat opory co nejpřehlednější. Ke zvládnutí této části mají studenti k dispozici publikace kancelářských aplikací MS Office, které jsou veřejně přístupné také na webových stránkach společnosti Microsoft Za základní studijní materiál je však záměrně zvolen veřejně dostupný zdroj e-learningových kurzů na portálu veřejné správy. K získání bezplatného přístupu stačí jednoduchá registrace. Obsahem každého z těchto kurzů je teoretický výklad a možnost vyzkoušet si probíranou látku na praktických cvičeních. Zdroj je dostupný na adrese Mgr. Marcel Štofik autor textu

4 Obsah Úvod...2 Význam studijních opor pro studenty a jejich členění...3 Obsah...4 Obecné teoretické problémy...6 Informační technologie...6 Počítač...6 Hardware...6 Základní deska (motherboard)...7 Procesor...8 Systémová paměť...10 Pevný disk...10 Další úložiště dat a přenosná velkokapacitní média (FDD, CD-ROM a DVD-ROM mechaniky, zálohovací mechaniky)...11 Zvuková karta...13 Zdroje napájení...14 Monitor a grafický adaptér...15 Hardware rozšiřující možnosti počítače...17 Vstupní a výstupní zařízení...17 Software...18 BIOS...18 Operační systém...19 Aplikační software...20 Počítačové sítě...20 Internet...22 Intranet a extranet...22 Přenos dat a rozpoznávání počítačů v síti...22 Bezpečnost...24 Firewall...25 Spaming...26 Antivirová ochrana...26 Spyware, adware a jiné...28 Ochrana a prevence před napadením informačního systému...29 Záloha dat...29 Licence a ochrana osobních údajů...29 Softwarové licence...29 Ochrana osobních údajů...31 Zdraví a životní prostředí...32 Zdraví a bezpečnost...32 Zdravotní prevence...33 Životní prostředí...34 Aplikované teoretické problémy...36 Hardware ovládání a instalace...36 Instalace zařízení pomocí USB a FireWire rozhraní...36 Instalace zařízení s jiným rozhraním než USB...37 Typy koncovek USB, FireWire, sériového a paralelního portu...37 Notebook...38 Správa vybraných vlastností operačního systému...39 Zabezpečení počítače...40 Vlastnosti napájení...41 Vlastnosti monitoru a pracovní plochy...41 Instalace/odinstalace softwaru...42

5 Defragmentace...43 Software...44 Kancelářské programy...46 Databáze...47 Relační databáze...48 Práce s internetem...49 Internet jako zdroj informací...49 Sledování novinek na internetu...51 Nejrozšířenější způsoby internetové komunikace...52 Stahování a sdílení souborů prostřednictvím internetu...53 Webové prezentace...54 Komprimace, archivace dat a vypalování...55 Ztrátová komprimace...56 Bezztrátová komprimace archivace...56 Vypalování...56 Multimédia...60 Digitální video...60 Digitální fotografie a skenování...67 Grafická úprava obrazových dat...74 Praktické problémy...78 Instalace hardwaru a softwaru...78 Požadované vědomosti a dovednosti...78 Doporučené hardwarové a softwarové vybavení ke studiu...78 Doporučená literatura a internetové zdroje...78 Operační systém...79 Požadované vědomosti a dovednosti...79 Doporučené hardwarové a softwarové vybavení ke studiu...79 Doporučená literatura a internetové zdroje...79 Kancelářský software...80 Požadované vědomosti a dovednosti...80 Doporučené hardwarové a softwarové vybavení ke studiu...80 Doporučená literatura a internetové zdroje...81 Databáze...82 Požadované vědomosti a dovednosti...82 Doporučené hardwarové a softwarové vybavení ke studiu...82 Doporučená literatura a internetové zdroje...82 Práce s internetem...83 Požadované vědomosti a dovednosti...83 Doporučené hardwarové a softwarové vybavení ke studiu...83 Doporučená literatura a internetové zdroje...83 Komprimace, vypalování a archivace dat...85 Požadované vědomosti a dovednosti...85 Doporučené hardwarové a softwarové vybavení ke studiu...85 Doporučená literatura a internetové zdroje...85 Multimédia...86 Požadované vědomosti a dovednosti...86 Doporučené hardwarové a softwarové vybavení ke studiu...86 Doporučená literatura a internetové zdroje...86 Doporučená časopisecká literatura...88 Rejstřík...89

6 Obecné teoretické problémy Obecné teoretické problémy Informační technologie Informační technologie jsou technologie využívané pro přenos a zpracování informací v podobě dat. Znamenají pro vědu a pro člověka obecně velký přínos v zjednodušení práce téměř v jakémkoliv oboru lidské činnosti. Počítač Pro manipulaci s daty nejčastěji používáme počítač. Počítač se často označuje zkratkou PC (personal computer), která v překladu znamená osobní počítač. Je však dobré vědět, že zkratka PC má určitou příbuznost s vývojem počítačů. V roce 1981 byl vyroben počítač společností IBM nazvaný IBM PC. Tento počítač má určené své standardy a všem počítačům, které jsou založeny na podobných standardech se říká PC IBM kompatibilní. Jsou to téměř všechny počítače, které známe z běžné praxe. Existují však i další pojmy pro označení počítače jako například Mac. Tímto pojmem se označuje počítač Apple Macintosh, který je také PC (personal computer). Není však tak rozšířený jako počítač standardu PC IBM kompatibilní a řídí se jinými normami, než které známe z našich domácích počítačů. Tyto počítače se u nás využívají hlavně pro zpracování grafiky. Jiné standardy se například používají i u počítačů s názvem PS/2 apod. Každý typ PC má svá specifika nejen pro hardware, ale i pro využívaný operační systém a aplikační software. Proto je vhodné všímat si při koupi nebo stahování programů z internetu informace o operačním systému, pro který jsou určeny. Obrázek 1 Server společnosti ACER patřící ke standardu PC IBM kompatibilní. Hardware Hardware je technické vybavení počítače, tedy vše, čeho se můžeme dotknout. Tímto pojmem se označují také různá zařízení, která nám usnadňují výměnu či zpracování dat. Dalo by se říct, že moderní počítač je jednoduchý a zároveň složitý přístroj. Jednoduchý proto, protože jeho vývojem bylo dosaženo snížení počtu součástek, které jej tvoří, a složitý proto, protože jednotlivé součástky vykonávají mnohem více funkcí než jejich předcházející verze. Tyto součástky nazýváme také hardwarové komponenty. Současný počítačový systém se skládá z těchto hlavních součástek: Základní deska je základem celého systému. Všechny ostatní součástky jsou k ní připojeny. Procesor je často považován za motor celého systému. Bývá také nazýván CPU (Central Procesor unit). Paměť (memory) Systémová paměť se označuje zkratkou RAM (Random Access Memory). Jedná se o primární paměť, v níž jsou uložena všechna data a všechny součásti kódu, které v daný okamžik procesor potřebuje Skříň (case) je v podstatě fyzickým obalem pro uložení základní desky, napájecího zdroje disků apod. Jejich typologie vychází z typů základních desek. Napájecí zdroj dodává elektrickou energii každé součásti PC. Disketová mechanika (floppy disk) je jednoduchým levným zařízením, které umožňuje ukládání malého objemu dat na přenosná média. Záznam dat je prováděn magneticky. Pevný disk (hard disk) je základní médium pro ukládání dat v systému. stránka 6 / 95

7 Obecné teoretické problémy Mechanika CD-ROM/DVD-ROM umožňuje čtení velkých objemů dat z přenosných médií, na která jsou data zaznamenávaná opticky. Klávesnice (keyboard) je základní zařízení PC, které se využívá k interakci a komunikaci uživatele se systémem počítače. Myš (mouse) je nejzákladnější ukazovací zařízení počítače. Není však nevyhnutelnou komponentou pro ovládaní počítače. Zkušený uživatel je schopen celý počítač ovládat pouze klávesnicí. Grafická karta řídí způsob zobrazovaní informací na monitoru. Monitor je zobrazovací jednotka počítače. Zvuková karta umožňuje počítači vytváření komplexních zvuků. Modem modemy spolu s dalšími zařízeními umožňují připojení k internetu. Základní deska (motherboard) Základní desku si můžeme představit jako plochou desku, která se nachází uvnitř skříně počítače. Skřín je odborně označována pojmem case. Základní deska je nejdůležitější součást počítače, protože jsou k ní připojeny všechny další komponenty počítače jako procesor, paměť, pevný disk, grafická karta. Je k ní připojen i zdroj, pevné disky veškeré mechaniky a interní karty (grafická, zvuková televizní atd.). Je to základna, která koordinuje veškerý hardware, kterým je počítač vybaven. Obrázek 2 Výstupní konektory počítače. Celkem vlevo nad sebou ležící PS2 konektory pro myš (zelený) a klávesnici (fialový). Celkem vpravo konektory integrované zvukové karty. Vedle vlevo 4 USB konektory. Nad první dvojici USB konektorů je zástrčka pro síťový kabel. Červený plochý široký konektor paralelního portu a pod ním konektor integrované grafické karty. Žlutý konektor představuje výstup digitálního audia. Existuje několik základních tvarů základních desek, kterým se říká také formy. Různé formy mají různé rozměry a rozmístění některých součástí na jejich povrchu. Některé z forem jsou obecně přijatými standardy. Mezi nejznámější a dodnes používané standardy patří forma ATX (nejpoužívanější) a microatx (používaná do menších skříní). Kromě těchto forem existují i jiné jako flexatx, NLX apod. Existují také specifické formy, které jsou typické jen pro konkrétního výrobce, například Compaq (Hewlett-Packard), IBM apod. V případě, že vlastníme značkový počítač takového výrobce, případná výměna hardware neautorizovaným servisem je téměř nemožná. Pro označení základní desky je důležitá nejen její forma, ale i označení kompatibility s konkrétním typem procesoru. Například označení Intel Pentium 4 Processor Compatible znamená, že je deska kompatibilní s procesorem Intel Pentium 4. Součástí tohoto označení je i typ patice (socket, konektor procesoru) pro umístění procesoru. Základní deska obsahuje několik vestavěných součástí mezi které patří: Patice či konektor pro procesor Čipová sada je nejdůležitější část základní desky, která určuje, jaký procesor bude možné použít a na jaké rychlosti ho bude možné provozovat, jaký typ paměti bude možné použít, jak rychlé budou sběrnice atd. Kdybychom procesor měli přirovnat k motoru počítače, čipová sada by byla jeho kostrou. Pro dvě různé desky tedy platí, že v případě, že obsahují stejnou čipovou sadu, budou funkčně totožné. Čipových sad je celá řada. Mezi nejvýznamnější výrobce patří například společnosti Intel, AMD, VIA Technologies, Acer Laboratories, Silicon Integrated System. stránka 7 / 95

8 Obecné teoretické problémy Čip pro vstupy a výstupy (čip Super I/O) tento čip obsahuje řadiče disketové mechaniky a sériového a paralelního portu. Řadič představuje elektronický obvod řídící nějaké zařízení a zprostředkovávající přenos dat mezi počítačem a tímto zařízením. Proto přítomnost řadičů znamená možnost připojení zařízení s paralelním a sériovým portem k počítači a možnost připojení disketové mechaniky. Význam tohoto čipu klesá, protože mizí význam disketové mechaniky, a externí zařízení začínají v převážné většině využívat připojení prostřednictvím USB portu. ROM Bios je paměťový čip ROM s vypáleným biosem základní desky Patice pro paměťové moduly zasouvají se do ní moduly systémové paměti RAM Sběrnice jsou vodiče, po kterých jsou data v systému přenášena z jedné části desky do druhé. Základní sběrnice jsou procesorová sběrnice FSB (Front Side Bus). Je nejrychlejší a využívá ji hlavně procesor k načítání a ukládaní informací z a do paměti cache, systémové paměti či obvodu čipové sady. Grafická sběrnice AGP (Accelerated Graphics Port) je rychlá sběrnice určená pro grafické karty. Paměťová sběrnice se využívá pro přenosy dat mezi procesorem a systémovou pamětí RAM. Na základní desce se nacházejí různé typy vstupně/výstupních sběrnic například sběrnice ISA, sběrnice PCI. PCI sběrnice je pomalejší a umožňuje zpracovaní informací například z rozšiřujících karet (zvuková karta, televizní karta apod.) nebo USB zařízení. Regulátor napětí pro procesor Baterie - napájí CMOS RAM paměti, ve které jsou uloženy informace základního nastavení počítače systémem BIOS a informace o čase. Obrázek 3 Základní deska počítače. 1-PCI sloty, 2-konektory pro připojení pevných disků nebo CD/DVD mechanik, 3-konektor pro zdroj napájení, 4-sloty pro paměťové moduly, 5-patice procesoru, 6-slot pro grafickou kartu, 7-chladič, pod kterým leží čipová sada základní desky, 8- vstupní/výstupní konektory počítače. Procesor Procesor je mozek neboli motor počítače. Jeho úkolem je provádět veškeré výpočty, řídit přístup k informacím uloženým v paměti apod. Řídí chod celého počítače. Je to nejzákladnější část, jakési srdce počítačové sestavy a často se jedná o nejdražší součástku počítače. Za tvůrce prvního procesoru je považována firma Intel, která i v současnosti vede trh s procesory pro počítače třídy PC. Druhou nejvýznamnější společností na trhu procesorů je společnost AMD. stránka 8 / 95

9 Obecné teoretické problémy Každý procesor má svoji základní charakteristiku, která vypovídá o jeho výkonu. Procesory se posuzují podle dvou hlavních kritérií. První z nich je šířka sběrnice procesoru. Je to objem dat, který může být přesunut v průběhu jednoho zpracovacího cyklu z nebo do procesoru, tzn. jak velkou instrukci je schopen zpracovat najednou (32, 64 nebo 128 bitové procesory). Druhé kritérium je rychlost procesoru. Vzhledem k rozsahu výuky si vystačíme s druhým kritériem, které je uváděno v jednotkách MHz nebo GHz. Obecně platí, že čím je procesor rychlejší, tím je lepší. Důležitou vlastností procesoru, která ovlivňuje jeho rychlost, je jeho mezipaměť, odborně cache. Samozřejmě kvalitativním kritériem mezipaměti je hlavně velikost. Její význam spočívá v tom, že rychlost systémové paměti RAM je mnohokrát menší než Obrázek 4 Procesor Pentium 4 společnosti Intel. rychlost procesoru, který využívá její data. Aby tato nízká rychlost systémové paměti neovlivnila rychlost a výkon procesoru, vytvořila se mezipaměť, která je součást procesoru, a tvoři jakýsi zásobník určený k dočasnému ukládaní dat, které procesor potřebuje. Cache paměť má důležitou vlastnost, kterou je inteligence. Její inteligence spočívá v tom, že je schopna načítat a ukládat ta data, která procesor bude v nejbližší době s velkou pravděpodobností potřebovat. V současnosti se používají tři typy neboli tři úrovně mezipaměti a to L1 cache (mezipaměť první úrovně), L2 cache (mezipaměť druhé úrovně) a L3 cache (mezipaměť třetí úrovně). Procesor leží na základní desce a je k ní připojen pomocí spoje, kterému říkáme patice, slot nebo socket. Je to místo, kam se procesor připojí, zasune do základní desky. Každá základní deska má určitý standardizovaný typ slotu, kterému odpovídají typy slotů jednotlivých procesorů. Proto je při zakoupení samostatného procesoru či základní desky nutné, aby byly jejich patice pro připojení shodné. Vývoj procesorů je velmi rychlý a rychle se mění i jejich typové označení. Proto se zmíníme jen o některých aktuálních označení procesů společností Intel a AMD, které jsou nejvíce zastoupené na současném trhu. Procesory jsou obecně rozčleněny do několika kategorií. Jednoduše bychom je mohli rozdělit na desktopové procesory (procesory určeny pro stolní počítače), procesory pro mobilní počítače (procesory určené pro notebooky charakteristická je nízká spotřeba energie při udržení potřebného výkonu) a procesory serverové (mají nejvyšší výkon a jsou určeny výhradně pro servery). Současné procesory Intel pro servery mají označení Intel Itanium a Intel Xeon, pro mobilní počítače Intel Centrino, Intel Pentium M a Intel Celeron M a pro stanice Intel Pentium, Intel Pentium D, Intel Pentium 4 a Intel Celeron D. Aktuální rychlost se pohybuje kolem 2,5 až 3,5 GHz. Co se týče výkonnosti obecně, mohli bychom procesory seřadit od nejslabšího k nejvýkonnějšímu takto: Celeron (Centrino pro notebooky), Pentium, Xeon, Itanium. Procesory AMD mají jiné označení, a to pro servery Opteron, pro mobilní počítače Sempron, Athlon a Thurion a pro stanice jsou podobně Sempron Athlon, Opteron. Seřadění podle výkonnosti by mohlo vypadat následovně: Sempron, Athlon, Opteron (Thurion pro notebooky), Opteron. Rychlost procesorů AMD je obdobná jako u procesorů Intel. Obrázek 5 Aktivní chladič procesoru. Obecně lze říci, že čím pracuje procesor s větší rychlostí, tím více se zahřívá. Ke snížení teploty procesorů se používají chladiče. Rozeznáváme chladiče pasivní, které pasivně pomocí různých žeber a lamel odvádí teplo od procesoru a chladiče aktivní, které kromě odvodních tepelných častí stránka 9 / 95

10 Obecné teoretické problémy obsahují ventilátor a vlastní napájení. Některé chladiče, aby dosáhli maximálního chladícího účinku, pracují dokonce na podobném principu jako kapalinové chlazení motorů automobilů. Systémová paměť Paměť počítače slouží k dočasnému uchovávaní dat. Je to jakýsi pracovní prostor počítače pro dočasné uchovávání dat, ve kterém musí být uložena všechna data a programy, se kterými pracuje procesor. Veškerá data v ní zůstávají uložena jen do okamžiku vypnutí počítače nebo jeho restartu. Tato paměť se nazývá i systémová paměť a má označení RAM (Random Access Memory). To znamená, že k jednotlivým místům paměti je možné přistupovat zcela náhodně. Paměť RAM má podobu fyzických desek, takzvaných paměťových modulů, které jsou tvořeny paměťovými čipy. Instalují se do speciálních patic pro paměťové moduly na pevné desce. Paměťové moduly se označují jako SIMM (starší typ modulu, který se dnes už téměř nepoužívá), DIMM a RIMM. Důležitou charakteristikou jednotlivých modulů pro připojení k základní desce je uspořádaní jejich vývodů. Základní desky jsou vybaveny nejčastěji dvěmi až třemi sloty pro instalaci takových modulů. Čipy, které se používají v paměťových modulech, jsou typu DRAM nebo SRAM. Velikost paměti se udává v bytech. V současnosti představuje velikost paměti RAM v základní konfiguraci počítače minimálně 256 MB až 512 MB. Speciální formou paměti RAM je virtuální paměť vytvořená na pevném disku počítače. Kromě RAM paměti se běžně setkáváme s paměťmi typu ROM (Read Only Memory). Paměť ROM může být použitá pro trvalé či téměř trvalé uložení dat. Často se označuje jako paměť pro Obrázek 6 Paměťový modul systémové paměti RAM. čtení, protože zápis do ní je buď velmi obtížný nebo téměř nemožný. Data v ní zůstávají i po vypnutí počítače, je tedy ideální například pro uložení spouštěcích instrukcí počítače. Využívá se také například v tiskárnách nebo jiných zařízeních, které jsou trvale nastaveny pro určitou činnost s neměnnými funkcemi. U paměti ROM se využívají čipy typu ROM (maskové čipy ROM), čipy typu PROM, EPROM nebo EEPROM (říká se jim taky Flash ROM je to novější typ čipu umožňující elektrický výmaz čipu, při kterém čip může být vymazán a znovu naprogramován přímo v desce s obvody a není k tomu potřeba speciálního vybavení. BIOS počítače je uložen v právě v paměťových čipech paměti ROM. U novějších typů počítačů bývá BIOS uložen v čipu Flash ROM. Výhodou je možnost aktualizace BIOSu pomocí spouštěcí diskety (přesný popis aktualizace uvádí výrobce v stáhnuté aktualizaci) jednoduchým stažením potřebného souboru přímo z webu výrobce základní desky. Poslední druh paměti, se kterým se můžeme setkat je paměť CMOS (Configuration Memory Operating System). Je to vlastně čip s označením RTC/NVRAM (hodiny reálného času/paměť), který obsahuje údaje o čase a prostor pro uložení údajů o konfiguraci počítače. Tento čip se vyrábí technologií CMOS, a proto CMOS RAM. K udržení údajů, které jsou obsaženy v paměti čipu je nutné zajistit dodávku energie. Ta je zabezpečena malou baterií, která je uložena na základní desce. Informace z CMOS RAM paměti se načítají vždy při startu počítače. Pevný disk Pevný disk, označovaný též zkratkou HDD (Hard Drive Disk) je nejvýznamnější trvalé úložiště dat v počítači. Data na něm zůstávají i po vypnutí počítače. Jsou na něm uložena veškerá data, které uživatel používá a vytváří, ale i všechna data, která jsou součástí programového vybavení, včetně operačního systému. Proto má jeho porucha mnohdy vážné důsledky pro další využití na něm uložených dat nebo pro samotnou Obrázek 7 Pevný disk společnosti Western Digital. stránka 10 / 95

11 Obecné teoretické problémy práci s počítačem. Obrázek 8 Umístění ploten a čtecí hlavy pevného disku. Pevný disk tvoří minimálně dva až tři rotující pevné disky (plotny) uspořádané nad sebou, které se nemohou ohýbat. Proto název pevný disk. Nad plotnami se pohybují čtecí hlavy, které čtou a ukládají data do soustředných prstenců (stop). Ty jsou rozděleny na segmenty, které nazýváme sektory. Každá z ploten má dvě strany, na které je možné ukládat data. Shodně umístěné stopy na obou stranách všech ploten dohromady vytváří cylindr. Pevný disk má většinou jednu hlavu pro každou stranu plotny. Všechny hlavy jsou umístěny v jednom společném závěsu hlav, a proto se vždy pohybují společně. Vzhledem k rychlosti otáčení ploten je důležité, aby se počítač nenacházel v prostředí se zvýšenou možností silných otřesů a vibrací, protože by mohlo dojít k poškození hlav pevného disku a k následné ztrátě dat. Mezi hlavní charakteristiky pevných disků patří: Kapacita v současnosti se prodávají disky s minimální velikosti cca GB. Disky s kapacitou GB jsou dnes běžné, a dokonce už byly zkonstruovány i disky o velikosti 400 GB a víc. Výkon je charakterizován hlavně přenosovou rychlostí a průměrnou dobou vyhledávání. Přenosová rychlost je rychlost, kterou je pevný disk s řadičem schopen předávat data do systému. Primárně závisí na sestavě hlav a disků. Průměrná doba vyhledávání se udává v milisekundách a označuje dobu, kterou disk potřebuje k přesunu hlav z jednoho cylindru na druhý náhodně vybraný. Další charakteristikou je latence. Latence je průměrná doba, která je nutná k tomu, aby se hlavy dostaly nad požadovaný sektor poté, co se nastavily nad správnou stopu. Obvykle se rovná polovině času potřebného k jedné otáčce disku. Pevný disk otáčející se dvojnásobnou rychlostí bude mít poloviční latenci. Minimální rychlost dnešních disků se pohybuje kolem 7200 ot. min-1. Výkon pevných disků je zvyšován i technologií cache paměti obdobně jako je tomu u procesorů. Spolehlivost při koupi disku máme někdy k dispozici údaje o MTBF (Mean Time Before Failures). Pohybují se v rozmezí až hodin a více a určují střední dobu mezi poruchami (poruchou se myslí závada, na základě které musí být disk vrácen výrobci). V případě hodnoty MTBF můžeme očekávat jednu poruchu za hodinu na jednom z disků běžících současně. Novější pevné disky jsou vybaveny technologií S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology), která umožňuje předpovídat jejich poruchu. Samotná technologie je navržena tak, aby umožnila výstrahu před předpovídatelnými poruchami. Je-li tato technologie pro daný disk zapnutá, disk si sám sleduje určité parametry a v případě, že je nějaká chyba pravděpodobná, objeví se uživateli stavové hlášení na blížící se závadu a umožní mu zálohování dat. Další úložiště dat a přenosná velkokapacitní média (FDD, CD-ROM a DVD-ROM mechaniky, zálohovací mechaniky) Běžný uživatel se kromě toho, že pracuje s daty uloženými na pevném disku, občas dostane do situace, kdy potřebuje tato data přenést na jiný počítač nebo si je někam uložit, aby uvolnil místo na pevném disku. Například když se snaží využít svůj počítač jako multimediální nástroj a pracuje s hudbou nebo s videem. V případě, že chceme nainstalovat nějaký program na svůj počítač, musíme data, která tvoří program, přenést na konkrétní počítač. Také správce počítačové sítě hlavně z důvodu bezpečnosti v pravidelných časových intervalech ukládá data, která leží na serveru, na nějaké médium mimo systém počítačů a serverů, aby je mohl v případě potřeby obnovit (například po nechtěné hardwarové poruše, či výpadku software, který by mohl využívané data poškodit). stránka 11 / 95

12 Obecné teoretické problémy Kromě pevného disku tedy vzniká potřeba jiného, nejlépe přenosného úložiště dat. Obecně existují tři základní druhy přenosných médií: Disková média jedná se o magnetická média (například klasické diskety a ZIP disky), floptická média (například JAZ disky), magnetooptická média a optická média (například CD a DVD média). V současnosti diskety ztrácejí na svém významu zejména z důvodu své kapacity a významné místo v této oblasti zaujala média optická. Mají výhodu v tom, že jsou pro běžného uživatele jednoduše použitelná, skladná a mají široké uplatnění i ve spotřební elektronice. Rychle se vyvíjejí a zvyšují mnohonásobně svoji kapacitu. Magnetická, floptická či magnetooptická média nenašla širší uplatnění pro běžné použití pravděpodobně z důvodu své různorodosti, ceny a samozřejmě i ceny čtecích zařízení pro tato média. Díky vysoké kapacitě jsou některá z nich využívána pro zálohovací systémy. Pro přístup k souborům u diskových médií se využívá metoda náhodného přístupu k datům. Tím je umožněn rychlý přístup k souborům na nich uložených. Pásková média různé druhy nejčastěji magnetických pásek. U těchto médií se využívá metoda sekvenčního přístupu k datům, to znamená, že celá páska musí být čtena od začátku do konce, a jednotlivé soubory musí být načítány v pořadí, v jakém jsou uloženy na pásce. V případě požadované změny uložených dat je nutné celou pásku vymazat a znovu ji přepsat změněným obsahem. Proto jsou pásková média vhodná zejména pro provádění záloh celých disků. Takovýmto médiím říkáme zálohovací média a mechanikám zálohovací mechaniky. Jejich využití je prakticky jen v oblasti zálohování dat. Zálohovací pásková média se vyrábějí s kapacitou od několik GB a některá z nich dosahují 800 GB a více. Média standardu Flash Memory jedná se o média speciálních paměťových čipů, která k udržení svého obsahu nepotřebují žádné napájení. Často mají podobu karet a začali se využívat hlavně v digitální fotografii. Tyto paměťové karty jsou složeny z miliónů miniaturních paměťových buněk křemíkového typu, které jsou vyráběny litografickou cestou. Kromě paměťových karet si našly na trhu své místo i paměti, které nazýváme flash disky. Možno říci, že nahrazují původně využívané diskety, a v poslední době velmi rychle zvyšují svoji kapacitu. Bez problému je možné pořídit flash disk s kapacitou 1 GB nebo až 4 GB. Obrázek 9 Magnetooptické zálohovací médium Verbatim s kapacitou 30 GB. Obrázek 10 Páskové zálohovací médium. Obrázek 11 Paměti v podobě USB Flash disků. Jak již bylo řečeno, velké oblibě se těší hlavně optické diskové CD a DVD média. Zkratkou CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) se označují jak optická média, tak i mechaniky umožňující jejich čtení. Existují také další formáty jako CD-R (CD Recordable), CD-RW (CD Rewritable), které rozšiřují možnosti CD disků o zápis a přepis dat. Jejich kapacita se pohybuje kolem 682 MB nebo 737 MB (74 min nebo 80 min kvalitního zvukového záznamu). Samozřejmě je možné na tyto disky uložit i vyšší objem dat, může se to však projevit na snížených možnostech čtení. Samotný disk má průměr 12 cm a tloušťku 1,2 mm. Ve středu je otvor o průměru 15 mm, který je vyroben z polykarbonového plátku. Záznam dat probíhá pomocí vypalování modrým či fialovým laserovým světlem do jedné vrstvy. Na disku se tak vytvoří jamky a pevniny. Čtení informací je tak založeno na rozdílném stránka 12 / 95

13 Obecné teoretické problémy odrážení laserového paprsku od jamek a pevnin, jimiž jsou data na disku zaznamenána. Pokud světlo dopadne na pevninu je odraženo zpět, pokud na jamku, neodrazí se vůbec. Senzor při přechodu laserového paprsku z pevniny na jamku zaznamená změnu odraženého světla. Každá taková změna je převedena na bit o hodnotě 1. Oblasti beze změn jsou převáděny na bity o hodnotě 0. Vzniklá posloupnost bitů se reprodukuje jako hudba nebo soubor dat. CD média jsou jednostranné. Znamená to, že data jsou zaznamenány jen na jedné straně disku. Na podobném principu jako CD pracují i DVD média. DVD média mohou být jednostranná nebo oboustranná (data jsou zaznamenána na obou stranách disku). Navíc umožňuje technologie DVD záznam do dvou vrstev. Hlavním rozdílem CD a DVD média je jejich kapacita. Protože u DVD je používání laseru založeno na využití světla o kratší vlnové délce a je zaostřeno více k povrchu média, je možné uložit větší objem dat do jedné vrstvy. Objem uložených dat záleží na typu DVD disku. Poznáme typ DVD-5 (jednostranné jednovrstvé médium Obrázek 12 Mechanika CD-ROM společnosti NEC. o kapacitě 4,7 GB), DVD-9 (jednostranné dvouvrstvé médium o kapacitě 8,5 GB), DVD-10 (dvoustranné jednovrstvé médium o kapacitě 9,4 GB), DVD-18 (dvoustranné dvouvrstvé médium o kapacitě 17,1 GB). U DVD médií rozlišujeme různé formáty jako například DVD-ROM, DVD+/-R, DVD+/-RW, DVD-RAM. Vhodné je uvést hlavně rozdíl v použitém znaménku formátů DVD+/-R, DVD+/-RW. Vychází z toho, že existují dva tábory výrobců, kteří se snaží preferovat buď + formát (výrobci preferující patent společnosti Toshiba) nebo formát (výrobci preferující patent společnosti Sony). Většina novějších mechanik však podporuje oba tyto standardy. Mechaniky pro čtení a zápis na vysokokapacitní média mohou být buď v provedení jako interní mechaniky nebo externí mechaniky. Interní mechaniky se instalují (zapájejí) na základní desku prostřednictvím Obrázek 13 Optické médium DVD. rozhraní SCSI, velmi rychlý přenos dat používaný hlavně u serverových základních desek, nebo prostřednictvím rozhraní ATA/ATAPI s nižší přenosovou rychlostí, které je však podporováno běžnými základními deskami. Externí mechaniku je možné připojit k počítači zvenku nejčastěji pomocí vysokorychlostního rozhraní USB nebo FireWire. Zvuková karta Zvuková karta nebo taky zvukový adaptér je v současnosti nedílnou součástí základního vybavení počítače. Slouží k reprodukci zvuku na počítači a může být v podobě: Zvukového adaptéru plně integrovaného (umístěného) na základní desce (na základní desce je umístěná celá čipová sada) Zvukového adaptéru tvořeného rozšiřující kartou, zasunutou do slotu sběrnice PCI. Čipové sady základní desky, která již obsahuje všechny komponenty zvukové karty. Základní princip šíření zvuku odpovídá analogové podstatě zvukového signálu (spojité změny signálu v čase). Aby mohl být analogový signál uložen v počítači, musí se převést na signál digitální. K tomu slouží čipy neboli převodníky. Převodník pro převod analogového zvuku na digitální se označuje ADC (Analog-to-Digital stránka 13 / 95

14 Obecné teoretické problémy Converter). Převodník pro převod digitálního na analogový se označuje DAC (Digital-to-Analog Converter). Tyto převodníky jsou součástí zvukové karty. Zvuková karta obsahuje také různé technologie pro zpracování nebo reprodukci zvuku jako je například podpora 3D zvuku (prostorový zvuk využívaný hlavně pro hry), podpora technologie DirectX (urychluje zpracování zvuku, ale i videa), podpora MIDI (přehrávaní zvuku ve formátu MIDI) atd. Kromě podpory různých moderních technologií zpracování zvuku je zvuková karta vybavena různými druhy konektorů. Mezi základní patří: Stereofonní výstup (žlutozelená barva) přenos zvuku na externí zařízení jako reproduktory, sluchátka apod. Stereofonní vstup (světle modrá) připojení externích zdrojů jako hudební sestavy, videorekordéry apod. Konektor pro mikrofon či monofonní vstup (růžová) připojení mikrofonu Konektor pro herní ovladač nebo pro připojení MIDI zařízení (zlatá u obou konektorů) slouží pro připojení herního ovladače nebo MIDI zařízení Interní konektor pro připojení k mechanice CD-ROM nebo DVD-ROM Obrázek 14 Zvuková karta Audiophile společnosti M-Audio. Konektor vstup/výstup SPDIF (Sony/Philips Digital Interface) umožňují přímý vstup/výstup digitálního signálu a jsou označovány taky jako Dolby Digital. USB port nebo FireWire port jsou to konektory pro připojení zařízení s USB nebo FireWire rozhraním K reprodukci zvuku jsou potřebné reproduktory nebo sluchátka. Existuje mnoho výrobců, kteří se přímo specializují na vývoj a výrobu reproduktorových soustav pro počítače. Mezi nejznámější patří Creative Technology Ltd nebo M-Audio. Za zmínku stojí i skutečnost, že v různých pracovních prostředích se často využívají náhlavní soupravy (sluchátka s vestavěným mikrofonem). Ty se pomocí konektorů připojí k počítači a umožní uživateli využít počítač k on-line zvukové komunikaci s dalšími lidmi (IP-telefonie apod.) nebo s počítačem samotným (nahrávání a úprava zvuku filmů, výukových materiálů apod.). Podmínkou je samozřejmě použití speciálního software. Zdroje napájení Zdroj napájení je jedna z důležitých součástí počítače. Je to ale i jedna z nejvíce přehlížených komponent. Mnozí uživatelé ani nezaregistrují jeho existenci. Základní funkcí zdroje je převod vstupního napětí a proudu z elektrické sítě na ty hodnoty, které mohou být využity k napájení počítačových obvodů. Převádí střídavý proud o napětí 220 V a frekvenci 50 Hz na stejnosměrná napětí, nejčastěji na hodnoty +3,3 V, +5 V a +12 V. Důležitými parametry zdroje jsou stabilita výstupního napětí (například počítač se nespustí v případě, kdy není k dispozici dostatečný výkon), schopnost odfiltrovat různá přepětí apod. Typy zdrojů jsou odvozeny od typů základních desek, například zdroje typu ATX. Obrázek 15 Zdroj napájení počítače. Výkon zdrojů napájení je určován výkonem udávaným ve Wattech. Při použití zdroje s vysokým výkonem nemusíme mít obavu, že ho plně vytížíme. To se následně pozitivně podepíše na jeho spolehlivosti a životnosti. stránka 14 / 95

15 Obecné teoretické problémy Optimální výkon se pohybuje kolem 300 W. Záleží však na tom kolik rozšiřujících adaptérů, mechanik a případně pevných disků hodláme v počítači využít. V souvislosti s napájením zdrojů počítačů je potřeba alespoň orientačně znát problematiku systémů pro úpravu a ochranu napájení. Tyto systémy chrání počítače před následky vysokých přepětí a výpadků napájení. Vysoká napětí se mohou indukovat dokonce i v telefonních rozvodech. Proto je vhodné používat zařízení jako: Přepěťové ochrany pro elektrické napájení a pro telefonní linky - tato zařízení se instalují mezi počítač a zásuvku a jsou schopna zachytit veškerá přepětí (například před blížící se bouřkou). Některá jsou vybavena i pojistkou nebo jističem. Podobným způsobem jsou konstruovány i přepěťové ochrany pro telefonní linky. Záložní zdroje napájení jsou to zařízení pracující v režimu offline. Stávají se aktivními jenom v případě výpadku napájení. Nepřerušitelné zdroje napájení takovéto zdroje nemohou být přerušeny. Jsou neustále aktivní. Počítač je neustále napájen z baterie takového zdroje. Ta se nepřetržitě nabíjí a v případě výpadku proudu je její vybíjení natolik pomalé, že máme dostatek času na bezpečné ukončení práce a vypnutí počítače. Mnoho lidí si mylně myslí, že vyšší opotřebení počítače vypínáním a zapínáním, je způsobeno elektrickými nárazy vznikajícími při zapnutí. Skutečnou příčinou jsou tepelné nárazy. V poměrně krátké době po vypnutí nebo zapnutí se teplota jednotlivých součástek změní až o 85 C. Protože součástky mají různou tepelnou roztažnost, může při takových teplotních nárazech dojít k jejich popraskání nebo vzniku únavových trhlin. Vhodným doporučením je zapnutí počítače na začátku pracovního dne a vypnutí po skončení práce. Rozhodně není vhodné jeho vypínání během krátkých přestávek. Monitor a grafický adaptér V dnešní době je monitor nevyhnutelnou součástí počítače. Celý jeho grafický subsystém bychom mohli rozdělit na samotný monitor a grafický adaptér nazývaný také grafická karta nebo videoadaptér. Dle zobrazovací technologie monitory rozdělujeme na: CRT monitory jsou to zobrazovací zařízení na bázi katodové trubice CRT (Cathode Ray Tube) a pracují na stejném principu jako běžný televizor. Existují dvě varianty monitorů založených na technologii CRT. První z nich je varianta s vypouklým typem obrazovky. Obrazovky mohou být vypouklé jak v horizontálním, tak i ve vertikálním směru, nebo jsou vypouklé pouze v jednom směru, a to v horizontálním. Obrazovky vypouklé jen v horizontálním směru se označují jako NF (Natural Flat). Druhá varianta CRT monitorů jsou ploché monitory v obou směrech a nazývají se FST (Flat Sqare Tube). Jejich velkou výhodou jsou menší odlesky, výrazně kvalitnější a věrohodnější obraz. Obrázek 16 CRT monitor společnosti ACER. Ploché LCD panely tyto monitory mají displej s tekutými krystaly a jsou úplně ploché. Pro zobrazování používají tekutinu s polární strukturou. Při polarizaci pole tvořeného tekutinou pomocí dvou elektrod se vytvoří krystalické uspořádání schopné usměrňovat procházející světlo. Na vrstvě tekutiny je umístěn polarizační filtr, který propouští selektivně pouze nepolarizované světlo, čímž lze dospět k inteligentnímu zobrazování. Plazmové monitory jsou velmi drahé a ve větší míře se plazmová technologie využívá pro konstrukci televizorů. Zobrazovací část používá plyn neon uložený mezi vrstvy elektrod. Ty svým nabíjením plyn rozsvítí a displej je tak schopen generovat obraz. stránka 15 / 95

16 Obecné teoretické problémy Dnešní monitory určené pro práci s počítačem jsou vybaveny barevnou obrazovkou. Pro připojení k počítači používají nejčastěji rozhraní typu s konektorem VGA (klasický konektor monitoru) nebo modernější konektor DVI (Digital Video Interface), který je už součástí jak nových monitorů, tak i nových grafických karet. Výhodou DVI rozhraní je zvýšení kvality obrazu, lepší příjem signálu a přesnější nastavení. Mezi důležité charakteristiky monitorů patří: Obrázek 17 LCD monitor společnosti ACER. menší, tím je kvalita obrazu větší. Velikost je to velikost úhlopříčky obrazovky a je udávaná v palcích. Nejmenší monitory, které je možné v současnosti pořídit se pohybují v rozměrech 17 až 21 palců. Udávaná velikost u CRT monitorů představuje pouze velikost použité obrazovky. U LCD monitoru to je velikost zobrazované plochy. Proto je LCD monitor o stejné velikosti jako CRT znatelně větší. S narůstající velikostí úhlopříčky narůstá i cena monitoru. Rozteč mřížky CRT monitorů jeden prvek obrazu u barevných monitorů je tvořen třemi různými aktivními body. Čím je rozteč těchto bodů Jas a kontrast LCD panelů obecně platí, že čím je vyšší jas a kontrast monitoru, tím je vyšší jeho kvalita (u vyššího kontrastního poměru je text ostřejší a barvy jsou sytější). Jas se udává v jednotkách cd/m2 (kandely na čtvereční metr). Kontrast se uvádí pomocí kontrastního poměru, vyjadřujícího rozdíl jasu mezi černou a bílou. Frekvence rozlišujeme horizontální frekvenci (je to řádkování) a vertikální frekvenci (obnovovací frekvence). Pro uživatele je důležitá zejména frekvence obnovovací, která v závislosti na svých hodnotách způsobuje různou intenzitu chvění obrazu, a tím ovlivňuje stupeň zrakové pohody uživatele (např. rychlá únava zraku, bolesti očí). Za ergonomickou hranici lze považovat hodnotu 75 Hz, podle standardů VESA je hranici pro nechvějící se obraz 85 Hz. Monitor je konstruován tak, že se zvyšujícím se rozlišením klesá obnovovací frekvence. Tento parametr je důležitý hlavně u CRT monitorů. U LDC panelů nedochází ke chvění obrazu vůbec. Ovládání není to nejdůležitější parametr. Avšak pomocí různých možností v ovládacích panelech monitoru můžeme výrazně upravit parametry zobrazovaného obrazu (jas, kontrast, barevnost, geometrické chyby obrazu apod.) Spotřeba energie a ochrana zdraví monitory se řídí kritériem pro nízkou spotřebu energie Energy Star nebo Energy 2000 (E2000). Využívají se v nich i standardy pro správu napájení VESA DPMS (Display Power-Management Signaling), což znamená, že počítač nebo grafický adaptér vysílá určité signály do monitoru, na které monitor může reagovat tím, že po určité době nečinnosti přejde do pohotovostního režimu (úsporného režimu). Zdokonalené režimy úspor napájení, které se využívají i pro hardwarové části počítače se nazývají ACPI (Advanced Configuration Power Obrázek 18 Klasický grafický adaptér s VGA (vpravo), TV-OUT (uprostřed) a DVI (vlevo) výstupy. stránka 16 / 95

17 Obecné teoretické problémy Management), a jsou součástí operačních systémů MS Windows. V současné době jsou všechny vyráběné monitory označovány symbolem TCO 99 nebo TCO 03, což je norma pro posuzování úrovně vyzařování monitorů. Grafický adaptér je nedílnou součástí zobrazovacího systému. U levnějších základních desek je umístěn přímo na nich, je tedy tzv. integrován na základní desce. Kvalitní grafická karta je však samostatné zařízení, které se připojuje k základní desce pomocí AGP sběrnice, což je typ konektoru určený výhradně pro připojování grafických adaptérů. Jak už bylo řečeno, aby bylo možné činnost počítače sledovat, monitor musí být připojen k tomuto adaptéru, a to prostřednictvím klasického VGA nebo moderního DVI konektoru. Mezi základní součásti všech grafických adaptérů patří Video BIOS, grafický procesor, paměť grafického adaptéru, konvertor digitálního signálu na analogový (DAC Digital-to-Analog Converter), konektor pro připojení ke sběrnici a ovladač. Moderní grafické karty jsou vybaveny 3D akcelerátory. Je to technologie, která umožňuje zobrazování 3D obrazu, a těší se velké oblibě hlavně mezi hráči počítačových her. Mezi nejznámější výrobce grafických adaptérů patří společnosti Sapphire Technology LTD, Matrox, Gainward nebo Asus. Obrázek 19 Výkonná grafická karta ATI s DVI výstupy. Současné operační systémy umožňují zobrazování obrazu na více monitorech. Je k tomu potřeba buď více grafických karet nebo jedna, která má více video grafických výstupů pro monitor. Karty jsou vybaveny alespoň dvěmi výstupy. Výhoda takového zobrazení je patrná v případě, že se používají složitější programy například pro projektování, grafické úpravy, střih videa apod. Rozložení takového uspořádání spočívá například v umístění pracovních nástrojů na jeden monitor a zobrazování výsledného obrazu na monitoru druhém. Zvýší se tím jednoduchost ovládání, kvalita a rozlišení výstupního obrazu filmu nebo fotografie. Hardware rozšiřující možnosti počítače Funkčnost počítače je možné rozšířit různými druhy karet. Jsou to karty obdobného typu jako například karty zvukové a umožňují například příjem televizního nebo satelitního signálu (televizní karty), přístup k internetu pomocí telefonní linky (různé druhy modemů), připojení k síti (síťové karty), rozšíření rozhraní pro připojení (USB nebo FireWire karty, karty se sériovým portem apod.). Všechny tyto karty mohou být dvojího provedení a to: Provedení jako interní karty instalují se na základní desku nejčastěji přes PCI rozhraní (PCI sběrnici). Provedení jako externí karty jsou to samostatná zařízení, které připojujeme k počítači nejčastěji přes USB nebo FireWire. Vstupní a výstupní zařízení Hardware, který není instalován uvnitř skříně počítače označujeme jako periferní hardware. Můžeme jej také označit podle funkce, a to jako vstupní zařízení nebo výstupní zařízení. Vstupní zařízení nám umožňují vkládat data do počítače, například psaní s využitím klávesnice, a výstupní zařízení slouží k získávání dat a jejich prezentaci. Obrázek 20 Set bezdrátové klávesnice a myši s vysílačem. Vstupní zařízení představuje hardware jako klávesnice, myš, touchpad, trackball, joystick nebo mikrofon. stránka 17 / 95

18 Obecné teoretické problémy K výstupním zařízením patří monitor, tiskárna, plotr, reproduktory nebo projektor. Software Slovem software označujeme programové vybavení počítače nebo jakéhokoliv jiného hardwaru. Je to seznam příkazů, které určují, jak má počítač postupovat. Bez něj by počítač nebyl schopen plnit žádné úkoly či výpočty. Software si tedy můžeme představit jako duši, která oživuje hardware. Software neboli programové vybavení počítačů můžeme rozdělit do několika kategorií: BIOS Operační systémy Aplikační software BIOS BIOS (Basic Input/Output System) je software, který je integrován v základní desce počítače. Je to nejhlubší jádro počítače, bez kterého by nebylo možné počítač vůbec zprovoznit. Jeho úkolem je oživit počítač, evidovat, která zařízení jsou k počítači připojena, a spustit operační systém. BIOS propojuje hardware se softwarem a je hlavním článkem celého systému. Jeho součástí jsou spouštěcí programy a ovladače využívané pro samotné spuštění systému a pro vytvoření rozhraní základního hardwaru systému. BIOS plní tyto základní funkce: POST (Power-On Self Test) speciální testovací program, který provádí základní otestování procesoru, paměti čipové sady, grafické karty, řadičů disků, klávesnice a dalších důležitých komponent. Obrázek 21 Čip s BIOSem společnosti AMI umístěný na základní desce počítače. Setup Program obsahující řadu nabídek, v kterých nalezneme volby pro nastavení datumu a času, hesel, pevných disků, mechanik apod. Lze ho spustit stiskem některé z kláves v průběhu testu POST Zaváděč (Bootstrap Loader) je krátký program, který na pevných discích vyhledává hlavní spouštěcí sektor (MBR Master Boot Sector). Obsahem tohoto sektoru je kód, který načte spouštěcí sektor operačního systému a ten následně začne načítat základní soubory operačního systému. BIOS je sada základních ovladačů potřebných k vytvoření rozhraní mezi operačním systémem a hardwarem v průběhu spouštění systému. Obrázek 22 Pohled na spuštěný BIOS hlavní konfigurační stránka programu. stránka 18 / 95

19 Obecné teoretické problémy Celý BIOS bývá uložen v čipu ROM na základní desce, který představuje základní část BIOSu, nebo v čipech ROM rozšiřujících karet. BIOS rozšiřujících karet nazýváme také firmware (ROM BIOS). Tím, že je velká část ovladačů uložena na pevném disku počítače a v rozšiřujících kartách, snižují se nároky na velikost čipu ROM na základní desce. Mezi významné výrobce ROM BIOS pro PC patří společnost AMI (AMI BIOS), Award (Award BIOS) a Phoenix. Operační systém Operační systém je soubor programového vybavení, které se stará o obsluhu počítače v době, kdy je zapnutý. Kontroluje činnost hardware a software v počítači, reguluje jejich efektivní využití a optimalizuje komunikaci všech používaných technických a programových prostředků. Pomocí periferních zařízení klávesnice, myši a monitoru komunikuje s uživatelem, přijímá od něj příkazy a informuje ho o stavu systému. Operační systém obousměrně komunikuje s hardwarem pomocí programů, které se nazývají ovladače nebo drivery. Ty umožňují operačnímu systému spolupracovat s konkrétní hardwarovou komponentou jako je například grafická karta, zvuková karta, myš, CD-ROM mechanika apod. Proto je podmínkou funkčnosti jakékoliv hardwarové komponenty v počítači i instalace správného ovladače dodávaného výrobcem. Například instalace televizní karty si vyžaduje instalaci vhodného ovladače, čímž je zabezpečena její správná funkce v systému. Abychom však mohli sledovat televizní program na obrazovce, potřebujeme aplikační software (viz níže), který uživateli umožňuje ovládání karty. V operačním systému je pomocí instalovaných driverů a aplikačního softwaru uživateli umožněno ovládání nainstalovaného hardwaru. Nejčastěji se to děje pomocí grafického uživatelského prostředí GUI (graphical User Interface), například kliknutím na ikonu nebo programovou nabídku, nebo pomocí textové řádky, kam se zapisují příkazy. Instalovaný software (například ten pro sledování televize) spolupracuje s operačním systémem pomocí knihoven, funkcí operačního systému. Jejich příkazy a funkce jsou nezávislé na použitém hardware. Úlohou operačního systému je taky zabezpečit ukládaní dat, aby byly přístupné všem aplikacím, které je potřebují a komunikaci s jinými počítači v počítačové síti pomocí příslušného hardware. V současnosti existuje několik nejrozšířenějších základních typů operačních systému: MS Windows je operační systém společnosti Microsoft, jehož zakladatelem je Bill Gates. Microsoft Windows je nejrozšířenější operační systém v současnosti. Poznáme několik verzí MS Windows, které jsou vlastně jeho vývojovými řadami (MS Windows 95, MS Windows 98/MS Windows NT, MS Windows Millenium/MS Windows 2000 a nejaktuálnější verze MS Windows XP). V blízké době se čeká uvedení nové verze s názvem MS Windows Vista. Linux je operační systém typu Unix. Původním autorem je Linus Torvalds. Protože jeho jádro je volně šiřitelné podle pravidel GNU (General Public License), pracuje na jeho vývoji mnoho dalších programátorů na celém světě. Díky tomu vzniklo mnoho verzí Linuxu, kterým říkáme distribuce. Mezi nejznámější distribuce operačního systému Linux patří Suse Linux, RedHat Linux (Fedora Linux), Mandrake Linux, Debian Linux atd. Další operační systémy existují i jiné typy operačních systémů, které mají specifické využití, a instalují se na jiné typy počítačů než je PC. I proto jsou často méně známé. Mezi ně patří například MacOS určený po počítače Apple Macintosh (často používaný v grafických studiích), OS/2 určený pro některé počítače IBM apod. Obrázek 23 Logo operačního systému MS Windows. Obrázek 24 Logo charakteristické pro operační systémy Linux. Jmenuje se LILO. V současnosti nejrozšířenější operační systémy jsou MS Windows a Linux. Každý z nich má své výhody a nevýhody. MS Windows má dominantní postavení, protože má nejblíže k uživatelům z pohledu množství aplikací, stránka 19 / 95

20 Obecné teoretické problémy jejich kvality a zažitých standardů. Jeho nevýhodou je poměrně vysoká pořizovací cena a monopol řízený ze strany jeho výrobce. Velkou výhodou operačního systému Linux je především jeho pořizovací cena. Mnoho distribucí je dokonce šířených zdarma. I přesto, že existuje mnoho distribucí Linuxu, velké množství programů, které jsou určeny pro tento operační systém, je možné využít v kterékoliv z těchto distribucí. Obecně se uznává vyšší bezpečnost Linuxu, jeho spolehlivost a možnost jeho podrobné konfigurace včetně podrobné konfigurace instalovaných aplikací. Využívá se hlavně v oblasti serverů. V současnosti však proniká i mezi běžné uživatele. O tom, který z těchto dvou operačních systému je lepší a vhodnější se vede hodně polemik a sporů. Snad nejdůležitějším kritériem při výběru operačního systému je zaměření využití počítače a s tím související dostupný aplikační software. Aplikační software Aplikační software je veškeré programové vybavení sloužící k plnění konkrétních úkolů uživatelem. Jsou to různé skupiny programů jako textové editory slouží k psaní textu, tabulkové procesory k vytváření tabulek, prezentační programy k vytváření prezentací, grafické editory k výrobě a editaci obrázků různých forem a zaměření. Existuje také velká skupina programů pro práci s multimédii (video a zvuk), s elektronickou poštou, s konfigurací počítače a sítě apod. Konkrétnímu aplikačnímu softwaru říkáme jednoduše aplikace nebo program. Aplikacemi nazýváme nejen programy, které přímo instalujeme do počítače, ale i například různé nákupní nebo registrační systémy, bankovní systémy apod. na webových stránkách. Ty jsou umístěny na webových serverech tzv. portálech a často označovány pojmem webová aplikace. Praktická část tohoto semináře je zaměřena právě na postupy, které nám ulehčí práci s aplikačním softwarem. Počítačové sítě V současnosti roste tlak na vývoj technologií pro rychlou a co možno nejpohodlnější výměnu dat a informací s možností jejich sdílení a prohlížení na kterémkoliv místě na světě. K těmto účelům slouží počítačové sítě nebo informační sítě. Informační síť je síť umožňující přenos informací. Pod pojmem počítačová síť rozumíme dva nebo více vzájemně propojených počítačů, které slouží ke sdílení jejich zdrojů. Sdílení informačních zdrojů počítačů probíhá různým způsobem a je závislé od topologie. Kdybychom přirovnali počítačovou síť k živému organizmu, síťový hardware by představoval základní kostru nervového systému. Aby však síť mohla plnit svoji úlohu, musí být všechna data, která přes ní tečou správným způsobem koordinována. To se děje pomocí různých typů síťových prvků a speciálních počítačů, kterým říkáme servery. Důležitým pojmem, se kterým se v oblasti využití sítí setkáváme, je architektura sítě. Je to poměrně široký pojem, kterým vyjadřujeme celkové vnitřní uspořádání sítě. Můžeme jím označit topologii sítě, formu síťové komunikace, strukturu použitých komunikačních protokolů sítě nebo její základní služby. Vzhledem ke způsobu vzájemné komunikace mezi počítači existjí dva základní typy sítí. V síti, ve které můžou všechny počítače komunikovat mezi sebou přímo, využívají a nabízejí služby jeden druhému navzájem říkáme peer-to-peer sítě (P2P). Architektura sítě, ve které jeden počítač služby nabízí a druhý je využívá říkáme síť typu klient/server. V současnosti je typ sítě klient/server využíván častěji, a to z důvodu lepší funkčnosti, spolehlivosti a hlavně bezpečnosti. V síti typu klient/server je každý počítač buď v roli serveru nebo v roli klienta. Klientská stanice je jakýkoliv počítač připojený do sítě, který komunikuje pouze se serverem. Je to obvykle standardní počítač připojený k síti. Server je počítač, který vykonává některou serverovou funkci. Servery můžeme rozdělit na: Souborové servery zabezpečují přístup k datům v systému souborů a adresářů na pevném disku serveru. Je možné definování přístupových práv pro konkrétní adresářové oblasti a soubory, a to jak pro čtení a zápis, tak pro vytváření a mazání adresářové struktury. stránka 20 / 95

21 Obecné teoretické problémy Databázové servery obsahují data uložené v databázové aplikaci a přístup k nim je řízen databázovým programem. Tyto servery můžou obsahovat různá data, která jsou přístupná pro klienty dle přístupových práv různého druhu. Aplikační servery umožňují běh různých aplikací a programů, které využívají klientské stanice. Konkrétně se může jednat například o poštovní aplikace spravující elektronickou poštu. Serverům s touto funkcí se říká poštovní servery. Proxy server je server, na kterém je nainstalován a spuštěn program, který umožňuje klientským počítačům přistupovat k dalším sítím nebo k internetu. Jiné prezentační, tiskové, terminálové, komunikační. Výhodou architektury sítě klient/server je, že servery plní funkce bezpečného shromaždiště dat na jednom centrálním místě a poskytují různé služby (například příjem a odesílání elektronické pošty) využívané všemi nebo většinou klientských stanic připojených k dané síti. Proto pojem bezpečnost v sítích mnohdy souvisí hlavně se zabezpečením síťových serverů. V síti typů peer-to-peer mají všechny počítače stejnou roli. Každý počítač může komunikovat s kterýmkoliv jiným počítačem v případě, že má povolený přístup k jeho zdrojům. Dalo by se říci, že každý z počítačů může jakoby vykonávat funkci serveru a zároveň klientské stanice. Dnes se tento typ sítě už velmi nevyužívá a je vhodný spíše pro domácí prostředí. Podle velikosti můžeme konkrétní sítě rozdělit na sítě: PAN (Personal Area Network) nejčastěji představuje bezdrátovou síť v rozsahu kolem 10 m. Vyžaduje si tedy dostatečnou blízkost vzájemně propojených počítačů. LAN (Local Area Network) menší lokální síť například v podniku, ve škole apod. Její velikost se pohybuje cca 100 m kolem centrálního serveru, nejčastěji v jedné budově čí poschodí. MAN (Metropolitan Area Network) síť o rozsahu desítky kilometrů, která propojuje sítě LAN. WAN (Wide Area Network) rozsáhlá síť, která svým působením přesahuje větší územní celky. Například síť společnosti, která má centrálu v jednom městě a pobočky v jiných městech či státech. Propojení několika lokálních sítí LAN vytváří jednu velkou síť WAN. Speciálním typem sítě je internet největší síť na světě Obrázek 25 Příklad rozlehlé sítě WAN. stránka 21 / 95

22 Obecné teoretické problémy Internet Internet je možné označit jako síť WAN. Zaujimá však mezi ostatními sítěmi jedinečné postavení, protože mezi sebou spojuje nejen větší územní celky ale i kontinenty, může ji využívat kdokoliv, a přístup k ní je z kteréhokoliv místa na světě. V tom spočívá její největší význam. Umožňuje nám sdílet data a informace bez omezení místa nebo času. Původně vznikla na začátku studené války ze dvou převážně vojenských projektů americké armády, a to z projektu sítě ARPANET (Advanced Research Project Agency Network) a systému SAGE (SemiAutomatic Ground Environment), které byly vyvinuty v šedesátých letech minulého století. Později byli tyto systémy zpřístupněny odborné veřejnosti a dále zdokonalovány. Síť internet poskytuje uživatelům mnoho služeb jako přístup k webovým stránkám, sdílení souborů, jejich publikování a stahování, přijímání a zasílaní elektronické pošty apod. Tyto služby jsou přístupné pomoci standardizovaných síťových protokolů. Intranet a extranet Často se setkáváme s označením sítě jako intranet, extranet. Toto označení sítě souvisí s účelem jejího provozování a slouží interním potřebám vlastníka nebo provozovatele. Intranet je síť, která je oddělena od vnější sítě. Příkladem může být podniková síť oddělená od internetu. Přístup ke všem zdrojům nacházejícím se v takovéto síti je jenom zevnitř sítě. Extranet je síť, do které je možné přistupovat i ze sítě internet. Je to většinou umožněno přesně specifikovaným uživatelům, klientským počítačům a pro tento přístup platí důležitá samostatně specifikovaná bezpečnostní pravidla. Hlavní význam extranetu spočívá v tom, že umožňuje pracovat s centrálnimi daty konkrétní sítě i v případě, že se uživatel pohybuje mimo ni. Přenos dat a rozpoznávání počítačů v síti Aby mohla probíhat datová komunikace mezi dvěma koncovými body v síti, musí mít síť určité vlastnosti a plnit určité požadované funkce. Tím se zabezpečí všeobecná komunikace jakýchkoliv dvou zařízení bez ohledu na výrobce. Proto vznikly některé standardy charakterizující datový přenos. Vývojem se zjistilo, že je výhodné, když komunikace v síti probíhá ve vrstvách, z nichž každá plní specifickou funkci. Říkáme, že nabízí a plní síťovou službu. Všechny vrstvy síťové komunikace mají vertikální uspořádání, ve kterém vždy nižší vrstva poskytuje služby vrstvám vyšším. Každá vrstva může poskytovat více služeb. Tyto služby jsou specifikované ve formě protokolů. Uspořádání všech vrstev síťové komunikace včetně použitých protokolů se též označuje pojmem síťová architektura. Nejrozšířenější síťová architektura, která je i základem internetu se nazývá TCP/IP. Vychází z nejzákladnější síťové architektury nazývané OSI-RM (Open System Interconnection-Reference Model) referenční model OSI, referenční model propojování otevřených systémů, který byl vytvořen standardizační komisi ISO v roce Obrázek 26 Vrstvy sítě podle standardu TCP/IP ve srovnání s referenčním modelem OSI. Vztah a uspořádání vrstev v standardizované podobě OSI a TCP/IP je uveden na obrázku. Nejjednodušší popis vrstev je možné shrnout takto: stránka 22 / 95

23 Obecné teoretické problémy Vrstva síťového rozhraní zajišťuje základní fyzickou komunikaci a spojení uzlů sítě. Popisuje elektrické nebo optické signály používané pro přenos dat. Umožňuje základní přenos dat, tedy přenášení celých bloků nazývaných pakety. Paket je skupina informací, která je předávaná jako jeden celek mezi jednotlivými uzly sítě. Má definovanou velikost, hlavičku, místo vyslání a určení. Síťová (IP) vrstva zabezpečuje adresování paketů v síti. IP vrstva umožňuje jejich doručení na správné místo. Transportní vrstva zabezpečuje přenos dat ke konkrétní aplikaci (programu), který je schopen tato data zpracovat. Doručení dat konkrétní aplikaci je uskutečněno přes kanál, kterému říkáme port. Tato vrstva také zabezpečuje rozložení dat do jednotlivých paketů při odesílání a jejich složení při přijímání. Aplikační vrstva rozlišuje povahu přenášených adresovaných dat a určuje, jak mají být zakódována, aby mohla být opět správně rozkódována konkrétním programem. Data dle aplikací mají různou povahu, a proto také existuje celá řada různých protokolů. Vznikem nové kategorie programů určených k plnění nějakého konkrétního požadavku v síti může vzniknout i nový protokol. Například zasílání a příjem elektronické pošty je zabezpečen službou nebo protokolem SMTP a POP3 aplikační vrstvy. Pro přenos souborů se používá protokol FTP (File Transfer Protokol). HTTP (HyperText Transfer Protocol) protokol používá webový prohlížeč pro komunikaci s webovým serverem. Jak již bylo řečeno, IP vrstva se stará o to, aby byla data putující sítí přijata správným adresátem. K tomu slouží IP adresa nebo doménová adresa. Každý počítač, který je připojen k síti nebo k internetu, má jedinečnou IP adresu. Jsou to 4 čísla oddělené tečkou v rozsahu 0-255, například Komunikace v síti probíhá tedy na základě IP adres, které zabezpečují identifikaci všech připojených počítačů. Pro zjednodušení rozeznávání takto pojmenovaných počítačů člověkem se zavedly také doménové adresy. Jsou to písmenné řetězce oddělené navzájem tečkou odpovídající IP adresám. Domény se člení na domény nejvyšší úrovně, domény druhého řádu, třetího řádu, atd. Domény nejvyšší úrovně se dále dělí na všeobecné domény (generické domény), které nejsou vázané na žádné teritorium (edu, com, net, org apod.), a dvojznakové domény podle států (cz, sk, de, uk, fr, au, ru apod.). Doména album.volny.cz jednoznačně identifikuje fotografická alba umístěné u společnosti Czech On Line, a.s. v České republice. Obrázek 27 Stránky společnosti CZ.NIC, zájmového sdružení právnických osob, která je správcem domény nejvyšší úrovně CZ. Adresa webové stránky je Systém, který umožňuje převod (překlad) doménových názvů na IP adresy a naopak, se jmenuje DNS (Domain Name System). Tento systém má obrovskou databázi, ve které jsou uloženy všechny IP adresy a jejich doménové ekvivalenty. DNS systém je uložen na jmenném serveru, tedy na DNS serveru. Takovýchto serverů je stránka 23 / 95

24 Obecné teoretické problémy v internetu velké množství. Tyto servery si navzájem vyměňují svá data a v případě, že vznikne nějaká nová IP adresa, případně nová doménová adresa přirazená k určité IP adrese, rozposílají se tyto informace všem DNS serverům v celém internetu. Tím je zabezpečena adresovatelnost a rozpoznávání serverů v síti internet. Obdobným způsobem pracují i menší sítě jako WAN, LAN atd. Pro doplnění je potřeba uvést, že většina počítačů v internetu, které mají svoji vlastní IP adresu, a zároveň umožňují přístup všem uživatelům z interní sítě k internetu, se nazývá internetová brána nebo gateway. Tento způsob připojení je typický pro větší sítě. Proto, když jsme přihlášení do interní sítě (například svého zaměstnavatele), jsme v této síti identifikování IP adresou interní sítě. V síti internet jsme však identifikováni IP adresou gatewaye. Podobným způsobem fungují i rozvětvené sítě LAN, WAN sítě. Důvodem takového uspořádání je lepší organizace a spravovatelnost všech počítačů. Sítě jsou tvořeny síťovým hardwarem. Síťový hardware zahrnuje dva druhy prvků, a to prvky pasivní a prvky aktivní. K pasivním patŕí kabely, konektory a různé zástrčky. Vytváří fyzický základ sítě a na přenosu dat se podílejí jen pasivně. Prvkům sítě, které k procházejícím signálům nejsou pouze pasivní, říkáme aktivní prvky. Usměrňují datový tok a propojují navzájem různé typy sítí. Mezi pasivní a aktivní prvky patří: Kabeláž je tvořena různými kabely, spojkami a konektory Síťové karty síťové adaptéry, NIC (Network Interface Card). Zabezpečují příjem a vysílání dat počítačem. Opakovače (repeatery) číslicové zesilovače, které se používají ve větších sítích k zesilování datového signálu, případně k spojení dvou sítí s různým typem kabelu. Pracují s fyzickou vrstvou referenčního modelu OSI. Rozbočovače (huby) slouží jako ukončovací body sítě a obsahují konektory pro připojení k ostatním rozbočovačům. Pracují s fyzickou vrstvou referenčního modelu OSI. Mosty (bridge) umožňují paketům přecházet z jedné sítě do druhé. Jejich zásluhou se propojené sítě jeví jednotlivým protokolům jako jedna síť. Pracují s linkovou vrstvou referenčního modelu OSI. Procházejí jimi pouze ta data, která jsou adresována druhé síti. Lokální data tak nepřekáží v jiné síti. Přepínače (switch) pracují obdobně jako mosty. Směrovače (routery) - pracují se síťovou vrstvou referenčního modelu OSI na podobných principech jako mosty, ale jsou schopny doručit paket přesně tam, kam je adresován. Mohou pracovat i jako jakési filtry paketů, protože jsou závislé na síťovém protokolu, se kterým pracují. Síťový hardware může mít různé podoby podle toho, pro jakou síť a k jaké činnosti je určen. V případě, že přenos dat v síti je umožněn bez propojení kabely, říkáme takovým sítím bezdrátové sítě, WLAN Sítě (Wireless Local Area Network). Často se setkáváme i s pojmem WiFi (Wireless Fidelity). Wifi je norma, která umožňuje vzájemnou kompatibilitu takto označených hardwarových síťových komponent.hardware s touto normou pracuje ve frekvenčním pásmu 2,4 GHz. Obrázek 28 Logo, označující sítě a síťové prvky se standardem WiFi. Bezpečnost Otázka bezpečnosti v oblasti informačních technologií je jednou z nejdůležitějších problematik, které řeší jak velké nadnárodní společnosti, tak i domácí uživatel při každodenní práci na počítači. Tato problematika se nejvíce týká počítačů v síťovém prostředí, protože k narušení bezpečnosti dochází často právě v souvislosti s připojením do sítě (i během několika málo vteřin). V současnosti je za nejnebezpečnější síť považována síť Internet. Důvodem je fakt, že internet je informační dálnice, po které putuje dennodenně nepředstavitelné množství dat nejrůznějšího významu. Proto se často vedou stránka 24 / 95

25 Obecné teoretické problémy diskuze o tom, jak bude vypadat bezpečnost internetu v budoucnosti, a hledají se novější a lepší způsoby ochrany.bezpečnost nebo ochrana v sítích v tomto smyslu představuje ochranu před neoprávněným vstupem do sítě nebo počítače, ke kterému může dojít buď nechtěnou instalací, případně automatickým stažením různých škodlivých nebo obtěžujících programů a ů, nebo vloupáním hackera do počítače. Neoprávněný vstup do počítače a následné narušení integrity jeho systému může být tedy způsobeno softwarem nebo člověkem. Neoprávněný vstup do počítače se často označuje jako infiltrace. Softwarová infiltrace je způsobená softwarem, který byl k takové činnosti vyvinut, a může mít mnoho různých podob. Jsou to různé viry, červy, spyware, adware atd. Člověk, který záměrně a neoprávněně vstupuje do cizího počítače, je nazýván hacker. Hacker se snaží dostat k informačním zdrojům cíleného informačního systému pomocí různých síťových programů nebo využívá tzv. sociální inženýrství. Obrázek 29 Dialogové okno, které nás při stahování programu z internetu informuje o možnostech nebezpečí. K zabezpečení informačních systémů se využívá mnoho bezpečnostních postupů, jejichž základem je bezpečnostní software nebo bezpečnostní hardware. Ten bychom podle funkce mohli jednoduše rozdělit na: Software nebo hardware pro zabezpečení přístupu do interní sítě nejčastěji firewall. Software nebo hardware sloužící k ochraně elektronické pošty před spamem. Software nebo hardware sloužící k antivirové ochraně stanic, serverů a elektronické pošty. Software proti dalšímu nebezpečnému softwaru jako je například spyware a adware Software a hardware určen pro zálohování dat Firewall Firewall neboli ohnivá zeď je bezpečnostní řešení, jehož úkolem je zabezpečit přístup do informačního systému zvenku, nejčastěji z internetu. Jedná se o bariéru, která má zabránit nežádoucímu přístupu do sítě. Správná instalace firewallu by měla zabránit činnostem jako je vzdálené přihlášení, otevření zadních vrátek v programech (odhalení a zneužití skrytých chyb v programech a v operačním systému), zneužití systému (vytvoření počítačového zombie - počítač napadený škodlivým programem napadá další počítače), napadení speciálními viry apod. Obrázek 30 Příklad umístění firewallu v síti LAN připojené k internetu. stránka 25 / 95

26 Obecné teoretické problémy Pomocí firewallu je povolena komunikace s vnější sítí a naopak jen do té míry,aby síťové připojení plnilo svůj účel. Pomocí firewallu se síťová komunikace obvykle povoluje otevřením komunikačních kanálů. Tyto kanály představují různé porty, kterým jsou přiřazena čísla. Každému portu náleží určitý druh spojení, které je charakterizováno typem síťové služby. Transportní síťová vrstva předává data aplikační síťové vrstvě prostřednictvím portů, jejichž čísla zodpovídají konkrétním protokolům. Například elektronická pošta je přijímána síťovým protokolem POP3 a odesílána protokolem SMTP. Číslo portu, pomocí kterého tato komunikace probíhá, je 80. Zakázáním takového portu v pravidlech firewallu je znemožněno přijímání a odesílání elektronické pošty. Firewally existují ve dvou různých provedeních: Softwarové firewally programy umožňující velké množství nastavení pro pravidla síťové komunikace. V sítích se nejčastěji instalují na samostatný počítač, který je umístěn na rozhraní dvou propojených sítí, nejčastěji mezi LAN nebo WAN sítí a internetem. Obrázek 31 Hardwarový firewall PIX 501 společnosti CISCO. Hardwarové firewally hardware0, který se připojí na rozhraní dvou sítí, a vykonává funkce bezpečnostní ohnivé zďi. Spaming Problematika spamu začala být aktuální v době, kdy se zjistilo, jak výhodná je cílená reklama v podobě elektronické pošty (nízká cena, neuvěřitelné množství e-adres, na které je možno rozeslat informace, rychlost a spolehlivost doručení). Slovem spam označujeme nevyžádaný masově rozesílaný , ale i jiný druh elektronické komunikace jako například fax, sms, které mají nejčastěji reklamní charakter. Negativa spamu spočívají především v množství rozesílaných spamů (jeden spammer může svojí činností bez větších problémů ohrozit miliony uživatelů elektronické pošty), v zahlcení elektronické pošty nepotřebnými sděleními (může dojít i k přerušení internetového spojení v důsledku zahlcení spamem), v zneužití cizích systémů (mnoho spamerů zneužívá chyby v nastavení poštovních systémů k rozesílaní svých vlastních spamů nic netušící firma je pak považována za odesílatele spamů), v nelegálnosti (např. šíření porna, případně jiných zakázaných produktů), v časové náročnosti potřebné k jejich odstranění atd. V poslední době je spamu věnováno hodně pozornosti a problematiku spamu řeší nejen legislativa, která jeho šíření považuje za trestné, ale i mnoho bezpečnostních softwarových firem. Ty se snaží vyvíjet účinné a inteligentní antispamové programy, které pracují na principu filtrace elektronické pošty. Pomocí různých vyhodnocovacích algoritmů (napřiklad vyhodnocování výskytu jednotlivých slov v těle nebo předmětu u) dokáží s poměrně velkou přesností spam odhalit. Na internetu jsou dostupné tzv. black listy, seznamy odesílatelů spamů, které jsou využívány antispamovými programy k přímé filtraci elektronické pošty. Antispamové systémy jsou dokonce schopné učit se, jak postupovat s některými y, zda je postupem času zařadit mezi spam nebo ne. Antivirová ochrana Pod pojmem virus si mnoho lidí představí škodlivý software obecně. V současnosti je však nebezpečný software tak různorodý a svými vlastnostmi se může natolik rozlišovat, že pojem virus nevystihuje vlastnosti celé skupiny takového softwaru. Rozlišujeme proto několik kategorií nebezpečného softwaru. Viry Hlavní vlastností virů je schopnost sebereplikace za přítomnosti hostitele, ke kterému jsou připojeny. Hostitelem mohou být spustitelné soubory, systémové oblasti disku nebo také soubory různých aplikací jako je MS Word, MS Excel apod. Znamená to, že viry jsou schopné života jen za přítomnosti hostitele. Hostitelem virů nemohou být stránka 26 / 95

27 Obecné teoretické problémy datové soubory, protože obsahují jen statická data. Viry bychom mohli rozdělit na mnoho kategorií a podkategorií, nejjednodušší rozdělení by však mohlo vypadat následovně: Viry pro DOS viry pro operační systém DOS. V současnosti se vyskytují velmi vzácně (bootviry a souborové viry). Makroviry jsou nejčastěji součástí kancelářských aplikací, přesněji řečeno součástí souborů vytvořených kancelářskými aplikacemi. Jsou to makra, která se dokáží kopírovat z jednoho dokumentu do druhého. V současnosti už nejsou tak rozšířené. Skriptové viry viry vytvořené skriptovacími jazyky, nejčastěji v jazyku JavaScript a Windows Script Host. Můžeme se s nimi setkat například při prohlížení internetových stránek a infikovat počítač jednoduše spuštěním prohlížeče a vyhledáním adresy infikované webové stránky. Souborové viry jsou součástí infikovaných spustitelných souborů, nejčastěji s příponou.exe,.com,.bat apod. Viry šířící se elektronickou poštou viry typu makrovirů, skriptových virů nebo souborových virů, které se šíří elektronickou poštou jako součást elektronické zprávy nebo jako její příloha. Jsou nebezpečné i kvůli schopnosti získávat adresy elektronické pošty z infikovaného počítače a dále se rozesílat bez vědomí uživatele. Existuje ale i další škodlivý software, který není možné označit jménem virus, protože není schopen jednoduché sebereplikace a infekce souborů. Trojské koně Trojský kůň se nejčastěji vyskytuje jako spustitelný soubor s příponou.exe. Sám o sobě obsahuje jen tělo škodlivého softwaru azbavíme se ho jen vymazáním z pevného disku. Trojský kůň se tváří jako užitečný, je však škodlivý. Existuje mnoho skupin trojanů: Password-steeling trojani (PWS) obvykle sledují stisky kláves a mohou tyto informace odesílat na určené elektronické adresy. Tímhle způsobem může dojít například k odcizení hesel apod. Destruktivní trojani mažou soubory na disku nebo jej rovnou celý zformátují. Řadí se k nim i dávkové soubory s příponou.bat. Backdoor viz níže Dropper program, který s sebou nese další program. Ten se vypustí do systému po jeho aktivaci (spuštění). Downloader (TrojanDownloader) chová se podobně jako dropper, ale aktivovaný škodlivý software stahuje další škodlivý software z internetu. Proxy Trojan (TrojanProxy) program, jehož činností se počítač stane zdrojem pro odesílání spamů. Backdoor Backdoor je aplikace typu klient/server, která vystupuje anonymně (uživatel o ní neví). Serverová část backdooru se nainstaluje na napadený počítač. Ten je ovládán klientskou částí backdooru, kterou má nainstalovanou útočník. Takto může být napadeno velké množství počítačů ovládaných jediným neznámým útočníkem z jakéhokoliv místa v internetové síti. Příkladem je IRC backdoor, který komunikuje s útočníkem prostřednictvím kanálu IRC, a může vystupovat jako skutečná osoba chatující na IRC. Červi (worms) Červi se nešíří ve formě infikovaných souborů. Pracují na nižší síťové úrovni než klasické viry a rozesílají se ve formě paketů. Tyto pakety jsou směrovány z úspěšně infikovaného systému do celé sítě internet. V případě, že dorazí takto zaslaný paket do systému s bezpečnostní dírou, infikuje ho. Tento způsob infekce tedy využívá stránka 27 / 95

28 Obecné teoretické problémy bezpečnostních děr v informačních systémech. Červy v neaktivní formě není možné zachytit antivirovým softwarem. Mezi známé červy patří SQLSlammer, Lovsan/Blaster, Sasser. Spyware, adware a jiné Kromě nebezpečí virů je potřeba znát i další neméně důležité škodlivé programy a činnosti, které mohou ohrozit bezpečnost sítě. Patří mezi ně zejména: Spyware software, který sbírá informace o statických datech v počítači, a odesílá je svému tvůrci. Jsou to nejčastěji data o návštěvnosti internetových stránek, o typech nainstalovaných programů v počítači atd., která následně slouží k statistickým vyhodnocením a k cílené reklamě. Nikdo však nemůže zaručit, že tato data nebudou zneužita i jiným způsobem. Adware software, který bývá často součástí instalovaných programů. Často obtěžuje uživatele reklamou, vyskakováním reklamních oken apod. Někdy je součástí licenčního ujednání instalovaného programu. Jeho instalací jsou uživateli zpřístupňeny funkce programu, které by u klasické verze bez adwaru byly nedostupné. Hoax poplašné zprávy, které varují před neexistujícím nebezpečím nebo něco vážného sdělují. Jejich vážnost je však smyšlená. Nabádají nepozorné uživatele k činnostem, při kterých se tyto zprávy dále šíří v elektronické podobě. Mohou popisovat nebezpečí viru nebo jeho ničivých účinků, varovat z důvěryhodných zdrojů nebo vyzývat k rozesílání. Phishing tímto slovem se označují podvodné e- maily, které předstírají podvodné dopisy významných institucí jako například bank. Podvodník takovýmto em nabídne uživateli například známy odkaz na webové stránky instituce s nutností registrace, platby, úpravy hesla z důvodu získání přístupových práv k bankovního účtu, kódů k internetovému bankovnictví nebo čísel pin pro různé platby. Dialer program, který mění způsob připojení k internetu modemem. Telefonní číslo pro připojení k internetu je přesměrováno na drahé volání, čímž uživateli vzniká finanční škoda v hodnotách až několik desítek tisíc korun. Dialer se může nainstalovat buď návštěvou neznámé internetové stránky kliknutím na reklamní odkaz apod. nebo automaticky bez vědomí uživatele v případě, že používaný internetový prohlížeč nemá nainstalovány bezpečnostní softwarové záplaty. Obrázek 32 Upozornění bezpečnostního programu Microsoft Antispyware na možné nebezpečí. Nahoře je hlášení v průběhu instalace programu 602Pro PRINT PACK. Dole při spuštění databázového systému MySQL. stránka 28 / 95

29 Obecné teoretické problémy Ochrana a prevence před napadením informačního systému Prevenci a ochranu múžeme rozdělit na dvě související části. První z nich je kvalitní bezpečnostní software nebo bezpečnostní hardware například v podobě firewallů, antivirů a antispywaru. Druhou, často důležitější částí jsou bezpečnostní zásady pro práci s počítačem. Mezi ně patří například zásada informovanosti o možných nebezpečích nebo zásada neklikat na vše, co vidím. Důležité je také sledování aktuálnosti softwaru a jeho pravidelný update. Updatu, který obsahuje bezpečnostní úpravy programů nebo operačních systémů se také říká bezpečnostní oprava, a je k dispozici na stránkach výrobce daného softwaru. V případě, že je taková aktualizace publikována, je potřeba ji stáhnout a nainstalovat. Příkladem je systém bezpečnostních oprav společnosti Microsoft Microsoft Windows Update. Důležité je i správné nastavení uživatelského softwaru, a to zejména aplikací pro práci s elektronickou poštou a internetovým prohlížečem. Záloha dat Součástí bezpečnostní prevence před případnou ztrátou dat je jejich zálohování. Zálohováním dat je možno zabezpečit kontinuální dostupnost elektronických zdrojů, a to i v případě jejich zničení. Samotné zálohování dat znamená jejich uložení na bezpečné místo, nejčastěji vytvořením jejich kopie na zálohovací médium, ze kterého je možné tato data opět obnovit. Protože zálohovaná data jsou často velmi objemná, jsou komprimována. V komprimované podobě je lze uložit i na zálohovací médium s menší kapacitou. Takto archivována data Obrázek 33 Zálohovací pásková mechanika. je možné kdykoliv dekomprimovat a obnovit. Vzhledem k důležitosti a objemu dat se volí vhodné zálohovací softwarové a hardwarové vybavení a samozřejmě vhodný časový interval zálohování. U menších sítí a firem mohou být data zálohována jednou týdně, ale například u mamutích bankovních systémů to může být i několikrát denně. Licence a ochrana osobních údajů Softwarové licence Instalace téměř každého programu není možná bez souhlasu s licenčním ujednáním autora produktu. Program je dílo autora, který jej vytvořil, a jedná se o jeho duševní vlastnictví. Instalace takového programu bez platné licence je porušením autorských práv, a je tedy trestné. Existují organizace, které za ochranu autorských práv bojují. Mezi ně patří i společnost BSA (Business Software Aliance), volné sdružení významných světových výrobců softwaru, které působí ve více než 60 zemích světa. Jejich cílem je vzdělávání uživatelů softwaru v oblasti ochrany autorských práv a upozorňování na různá hospodářská, právní a společenská rizika spojená s nelegálním užíváním počítačových programů. Obrázek 34 Úvodní fáze instalace programu. Uživatel musí být obeznámen a souhlasit s licenčním ujednáním autora. Software je tedy vždy poskytován koncovým uživatelům pod licenčním ujednáním, které vymezuje možnosti jeho použití. Podle toho, pod jakým typem licence je software rozšiřován, označujeme jej jako OEM software, Open stránka 29 / 95

30 Obecné teoretické problémy Source software a podobně. Existuje mnoho typů licencí a není nutné znát každou z nich. Je však dobré seznámit se alespoň se základním významem těch nejfrekventovanějších: Adware šíření takového programu je bezplatné. Daní uživatele za používání adwaru je však často reklama, která je v programu obsažená, a z důvodu licenčního ujednání ji není možné odstranit. Reklama je většinou stahována z internetu a často jsou z ní placeni veškeří vývojáři, kteří na softwaru pracují. Cardware podmínkou k legálnímu užívání cardwaru je zaslání pohlednice autorovi, který si tim vytváří přehled o tom, kde ve světě se jeho software používá. Licence se označuje i jako Postcardware. Donationware software, který je poskytován k užívání zdarma. V případě, že má uživatel pocit, že by rád ocenil autorovu práci, může zaslat libovolný finanční příspěvek na jeho konto. Demo programy sloužící pouze k předvedení jejich vlastností. Jsou zpravidla funkčně omezeny. Chybí jim například možnost ukládání souborů, tisk apod. Jsou to ukázkové verze, u kterých jsou veškeré funkce dostupné až po registraci programu. Freeware programy, které jsou k dispozici zdarma. U tohoto typu licencí se nesmí upravovat zdrojový kód programu a program se nesmí poskytovat za úplatu. Autoru přináleží veškerá autorská práva. Jedná se často o programy, které jsou určeny pouze pro domácí potřebu. Mnohokrát jsou to odlehčené verze placených programů a chybí jim některé vlastnosti. Jsou většinou vyvíjeny počítačovými nadšenci nebo softwarovými společnostmi, které si tak zdarma dělají účinnou reklamu. GPL (General Public License) znamená licenci pro svobodný copyleftovaný software. Programy s touto licencí je možné volně používat, šířit a upravovat jejich zdrojový kód. Podmínkou je, že se nebudou rozšiřovat za úplatu a budou k nim vždy, tedy i pro nově modifikované verze, poskytovány zdrojové kódy. Více informací o GPL na nebo OEM software (Original Equipement Manufacture) programy, které jsou součástí zakoupeného hardwaru, nejčastěji počítače, a nesmí být instalovány nebo použity s jiným hardwarem. Jsou tedy nepřenosné a po skončení životnosti hardwaru, se kterým byly prodány, zaniká uživateli právo jejich další použití. Příkladem může být OEM operační systém nebo další softwarová výbava nového počítače. Open Public License licence programů, které jsou většinou bez poplatků. V případě, že chceme takový software jakkoliv modifikovat nebo publikovat, je nutné změněnou verzi konzultovat s autorem původního programu. Open Source Software kategorie programů, které jsou šířeny jako freeeware, a u kterých je zveřejněn jejich kompletní zdrojový kód. Na vývoji takového softwaru tak může pracovat široká komunita lidí a zlepšovat tak jeho vlastnosti. S Open Source softwarem se nejčastěji setkávame v souvislosti s Linuxovými aplikacemi. Většinou se jedná o multiplatformní software, který kvalitou konkuruje komerčním programům. Public domain licence, která dává uživateli plnou svobodu v užívání softwaru. Touto licencí se autor vzdává veškerých nároků na autorská práva k vytvořenému softwaru. Shareware programy, které se poskytují zdarma. Je možné je stáhnout z internetu, nainstalovat a vyzkoušet si je. Obvykle fungují jako plné verze. Často se však po krátkém čase zablokují a k odblokování vyžadují registrační klíč. Svobodný software obecně se takto nazývá software, který je povoleno jakkoliv upravovat, kopírovat, distribuovat a zlepšovat. Je vždy zveřejňován se zdrojovým kódem. Získání svobodného softwaru je možné za úplatu nebo zdarma. Trial (Trialware) komerční programy, které jsou plně funkční obvykle 30 dní. Jejich další užívání je podmíněno vlastnictvím licence. stránka 30 / 95

31 Obecné teoretické problémy Ochrana osobních údajů S rozvojem informačních technologií dochází k novým možnostem manipulace s osobními údaji. To je důvod, proč se problematice ochrany osobních údajů v informační systémech věnuje i samotná legislativa. Cílem jsou úpravy a přizpůsobení zákona o ochraně osobních údajů novým požadavkům. Protože osobní údaje mohou být snadno zneužity, je na každém z nás, aby je dokázal identifikovat a znal práva a povinnosti při jejich poskytování druhým stranám. Osobní údaj je jakýkoliv údaj týkající se určené nebo určitelné osoby. Osoba se považuje za určenou nebo určitelnou, jestliže lze na základě jednoho či více osobních údajů přímo či nepřímo zjistit její identitu. Z toho je patrné, že osobní údaje mohou vypovídat o našem soukromí, zálibách a zvyklostech, o našich názorech či různých stránkách naší osobnosti, o našich majetkových poměrech, o tom, jaké máme vztahy k jiným lidem atd. Hledáním souvislostí v těchto informacích je možné vytvořit si obraz o tom, kdo jsme a jak žijeme. Některé osobní údaje nás jednoznačně odlišují od ostatních občanů a nazývají se identifikační údaje. Jsou to například jméno a příjmení, adresa bydliště, datum narození nebo rodné číslo. O osobní údaj se nejedná v případě, kdy je ke zjištění identity osoby potřeba vynaložit nepřiměřené množství času, úsilí či materiálních prostředků. Za osobní údaje se naopak považují ty, které fyzickou osobu určují nebo mohou určit, a to i nepřímo. Zpravidla se jedná o celý soubor údajů. Může se však jednat i o jeden a to identifikační údaj jako například rodné číslo. Jako zvláštní kategorii osobních údajů definuje zákon údaj citlivý, kterým je osobní údaj vypovídající o národnostním, rasovém nebo etnickém původu, politických postojích, členství v politických stranách či hnutích nebo odborových či zaměstnaneckých organizacích, náboženství a filozofickém přesvědčení, trestné činnosti, zdravotním stavu a sexuálním životě subjektu údajů. Citlivé údaje podléhají speciální ochraně. Obrázek 35 Stránky Úřadu pro ochranu osobních údajů. Webová adresa stránek je Je dobré vědět, že za jistých podmínek lze naše osobní údaje k různým účelům shromažďovat, ukládat, předávat či jinými způsoby zpracovávat. Zpracovávat však lze jen pravdivé a přesné údaje, a to v souladu s účelem, k němuž byly shromážděny. Musí být tedy předem stanoveno, kdo, proč a jak má zájem naše údaje zpracovávat. stránka 31 / 95

32 Obecné teoretické problémy Shromažďovat osobní údaje je možné pouze v rozsahu nezbytném pro naplnění stanoveného účelu. Uchovávat osobní údaje lze pouze po dobu, která je nezbytně nutná pro naplnění stanoveného účelu. Ke zpracování našich osobních údajů může zpracovatele opravňovat určitý zákon a my máme právo vědět, o jaký zákon se jedná. V jiném případě je ke zpracování našich osobních údajů zapotřebí náš souhlas. Při zpracování citlivých údajů musí být tento souhlas výslovný. Znamená to, že musíme souhlasit se zpracováním každého jednotlivého citlivého údaje. Souhlasem se rozumí náš svobodný a vědomý projev vůle, kterým dáváme svolení ke zpracování našich osobních údajů. Ten, kdo ho po nás vyžaduje, musí prokázat, že ho od nás získal. Každý občan má právo být informován o osobních údajích, které jsou o něm zpracovávány, o způsobu jejich zpracování, o rozsahu a účelu jejich zpracování, o sídle toho, kdo tyto osobní údaje zpracovává a také o předávání osobních údajů jiným subjektům. Na písemnou informaci máme nárok, kdykoli o ni požádáme. Za tento úkon po nás však může být požadována přiměřená úhrada nákladů, které při tom vznikají. V případě, že zjistíme, že zpracovávané osobní údaje nejsou správné, máme právo na jejich opravu, doplnění, případně na výmaz osobních údajů. Případné omezení těchto práv může být stanoveno pouze zákonem. Jakýmsi dozorcem nad dodržováním zákonem stanovených povinností při zpracování osobních údajů je Úřad pro ochranu osobních údajů. Ten poskytuje konzultace v oblasti ochrany osobních údajů. Korespondence s Úřadem pro ochranu osobních údajů může být navázaná klasickou poštou nebo prostřednictvím elektronické pošty - info@uoou.cz. Při porušení zákona o ochraně osobních údajů může Úřad uložit nápravná opatření a udělit pokutu až do výše 10 milionů Kč. Při vyplňování různých internetových formulářů bychom se měli nejprve přesvědčit o jejich pravosti a o tom, komu patří. Neměli bychom poskytovat své osobní údaje při jakékoliv registraci, která je po nás požadována, například jako podmínka pro přístup k některým stránkám. Ne vždy jsou provozovatelé takových stránek seriozní subjekty a může tedy dojít k zneužití našich osobních údajů. Úřad pro ochranu osobních údajů vykonává i dozor nad plněním zákona týkajícího se šíření obchodních sdělení prováděných v rámci podnikatelské činnosti, tedy šíření spamu. Tato problematika je rovněž řešena legislativně, a to zákonem č. 480/2004 Sb. o některých službách informační společnosti a o změně některých zákonů. Kromě jiných ustanovení je cílem tohoto zákona vymezit možnosti a práva subjektů nebo osob, které jsou cílem nevyžádaných obchodních sdělení v podobě elektronické pošty, a postih pro rozesílatele takovýchto spamů. Zákon řeší nejen internetový spam, ale také jiné formy elektronické komunikace jako SMS, telemarketing apod. Zdraví a životní prostředí Zdraví a bezpečnost Používání počítače představuje pro člověka kromě mnoha pozitiv v podobě zjednodušení a ulehčení práce i určitá omezení týkajíci se zdraví. O vliv počítače na zdraví člověka se odborníci zajímali již v šedesátých a sedmdesátých letech. V současnosti bychom mohli zdravotní problematiku práce s počítačem shrnout do několika oblastí: Elektromagnetické vyzařování monitoru elektromagnetické pole generované Obrázek 36 Logo normy TCO pro zobrazovací zařízení. Logo označující normu z roku 99 (vlevo), normu z roku 2003 (vpravo). monitorem je tvořeno třemi hlavními složkami a to radiofrekvenčním zářením, optickým zářením a rentgenovým zářením. Tyto vysokofrekvenční a nízkofrekvenční elektromagnetická vyzařování ve vysokých dávkách mohou vést až k poškození zdraví. Z toho důvodu byly vytvořeny standardy pro posuzování úrovně vyzařování monitorů přijaté na celém světě pod označením TCO. stránka 32 / 95

33 Obecné teoretické problémy Zrakové obtíže při práci s počítačem se u téměř ¾ osob projevují subjektivní potíže, jejichž příčinou je zraková náročnost, která vychází z přizpůsobení se očí na vidění na blízko, z námahy svalů ovládajících vyklenutí oční čočky, sbíhání os obou očí a z rozdílných jasů různých ploch. Tyto potíže se projevují pocitem zrakové i celkové únavy spojené s bolestmi hlavy, zvýšenou suchostí či slzením a pálením očí, případně tlakem v očích nebo rozostřeným viděním. Podle výsledků výzkumu v této oblasti počítačové obrazovky zrak nekazí a obtíže při práci s počítačem jsou způsobeny hlavně únavou zraku, která po odpočinku odezní. Obtíže pohybového aparátu práce s počítačem je práce trvale v sedě. Dochází při ní k bolestem páteře především v její bederní a krční části a k bolestem rukou a paží. Tyto problémy nelze jednoznačně označit za specifické pro práci s počítačem, neboť se vyskytují i u většiny sedavých činností například v kancelářích nebo v různých ekonomických odvětvích. Jsou zapříčiněny dlouhodobým sezením ve strnulé poloze často spojené se zvýšeným tlakem na meziobratlové ploténky v oblasti bederní páteře při tzv. kyfotickém sedu a trvalým předklonem hlavy, dále pak nevhodným ergonomickým uspořádáním pracoviště, zejména nevyhovujícím typem pracovního sedadla nebo jeho nevhodným nastavením. Příčinami obtíží horních končetin je jednostranné nadměrné a dlouhodobé zatížení malých svalových skupin předloktí a ruky, dále pak nevhodné umístění a skon klávesnice, nedostatečná relaxace horních končetin, příliš vysoké tempo při obsluze klávesnice bez možnosti mikropaus a dlouhodobý lokální tlak při opírání zápěstí o hranu klávesnice či stolu. Psychosomatické obtíže v souvislosti s prácí s počítačem dochází ke zvýšení požadavků na psychické procesy, jako je myšlení, rozhodování, představivost apod. Psychickou zátěž ovlivňují kromě obecných faktorů psychické pracovní zátěže další faktory jako jsou kombinace vysoké náročnosti práce s nízkou možností rozhodování, vysoké nároky na tvořivost a myšlení, často zpracovávání velkého množství informací, vysoká koncentrace pozornosti, monotónní a často se opakující úkoly nebo naopak časté změny typu úkolu, velké množství složitých informací apod. Speciálním druhem práce je vkládání dat do média počítače. Jde o vysoce monotónní typ práce s vysokými nároky na soustředění a pozornost. Vysoká psychická pracovní zátěž může vyvolat některé zdravotní obtíže jako neurotizaci pracovníků, chronickou nespokojenost, oslabení psychické vyrovnanosti, psychosomatická onemocnění spjená se snížením pracovní výkonnosti. Obrázek 37 Logo normy TCO z roku 2005 určené pro mobilní počítače (vlevo) a stolní počítače (vpravo) Zdravotní prevence Obecně lze jako prevenci doporučit vhodný režim práce a odpočinku, přestávky 5-10 minut po 2 hodinách práce, doba práce maximálně 6 hodin. Ideální je možnost individuálně volené přestávky dle potřeby, dostatečný zácvik pracovníků na všechny úkoly, dodržování ergonomických zásad pracoviště a pracovního místa. Mezi prvky prevence zrakových obtíží možno zařadit ergonomické uspořádání pracoviště, dodržování zásad vizuální ergonomie (zásad pro dobré vidění a zrakovou pohodu, odpovídající osvětlení). Pro sezení před obrazovkou není vhodná poloha proti oknu ani zády k němu. Okna je nutné osadit regulovatelnými stínidly. Je důležité používat obrazovkové filtry a vhodné vizuální parametry obrazovky. Důležitý je pracovní stůl s dostatečně velkou plochou a nízkou odrazivostí, dostatečná vzdálenost pozorovatele od obrazovky a správné umístění obrazovky. Vhodná organizace práce spočívající v časovém omezení práce s obrazovkou a ve stanovení přestávek by měla tvořit základ preventivních zdravotních opatření. Samozřejmostí by měli být lékařské preventivní prohlídky zraku. K prevenci oporně pohybového aparátu při práci s počítačem patří ergonomická úprava pracoviště, individuální nastavení parametrů pracovního místa, využití ergonomických pomůcek (podložka pod nohy, držák stránka 33 / 95

34 Obecné teoretické problémy dokumentace, opěrky předloktí, bederní opěrky apod.) a vhodné umístění monitoru (horní část monitoru by měla být zhruba ve výšce očí a asi cm od očí), klávesnice a dokumentů. Důležitá je výška manipulační roviny, na níž je umístěna klávesnice (předloktí s nadloktím by mělo svírat úhel 90 ). Velmi důležité je kvalitní sedadlo s individuálně nastavitelnými prvky, dostatek místa na pracovním stole a vhodné uspořádání na pracovním stole podle charakteru práce. Při sezení je vhodné uplatňovat uplatňovat kompenzační cvičení k předcházení obtíží a zásady tzv. dynamického sedu, tj. střídání poloh. Obecné zásady práce pro prevenci při práci s počítačem jsou stanoveny i některými směrnicemi a normami. Mezi ně patří například: Směrnice Rady EU 90/270/EEC z roku o minimálních požadavcích na bezpečnost a ochranu zdraví při práci na zařízeních se zobrazovacími jednotkami Norma ČSN EN ISO (ISO 9241) část 1-17: Ergonomické požadavky na kancelářské práce se zobrazovacími jednotkami Nařízení vlády č. 178 /2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci a NV č.523/2002 Sb. Zákon č. 65/1965 Sb., zákoník práce, jak vyplývá z pozdějších změn Co se týče bezpečnosti práce s počítačem je vhodné obeznámit se s pokyny bezpečnosti práce s elektronickým zařízením, které je připojeno ke zdroji elektrického napětí (správné zapojení, dávat pozor na přehřátí, zkrat, používat přepěťové pojistky, záložní zdroje apod.) Obrázek 38 Logo standardu TÜV Rheinland udělováno zařízením, které splňují požadavky na bezpečnost, recyklaci, ergonomii apod. V dolní části je vždy číslo certifikovaného produktu. Životní prostředí Informační technologie, konkrétně jejich hardwarová základna, mají obdobně jako jiné elektronické přístroje negativní dopad na životní prostředí. Neznamená to však, že by životní prostředí přímo ohrožovaly. Jejich působení je nepřímé a má především dva negativní důsledky. První z nich je spotřeba energie a druhý zatížení životního prostředí elektronickým odpadem. Hardware sám o sobě spotřebovává relativně málo elektrické energie. Když si však uvědomíme délku doby, po kterou ho dennodenně používáme, energetická spotřeba není tak zanedbatelná. Proto se výrobci hardwarových komponent snaží o vývoj produktů, které jsou schopny dosahovat stále vyššího výkonu při zachování nízké spotřeby energie. Nejvíce patrné je to v mobilních přístrojích. Obrázek 39 Logo normy Energy Star pro energetickou účinnost kancelářských zařízení. Existují normy, které musí některá tato zařízení splňovat. Mezi důležité normy, které přijalo i Evropské společenství, patří norma amerického úřadu pro ochranu životního prostředí EPA (Environmental Protection Agency) označovaná názvem Energy Star. Je to program energetické účinnosti kancelářských přístrojů a stanovuje kritéria jak pro přístroje určené pro domácí použití a pro komerční sféru, tak i pro přístroje používané veřejnými institucemi. Přístroje, které splňují tuto normu jsou označovány logem Energy Star. Využití takového hardwaru v praxi znamená nižší spotřebu elektrické energie s možností využití funkce přepínání do tzv. pohotovostního režimu, v němž má přístroj nejnižší spotřebu. K dalším specifikacím, které napomáhají ke snížení spotřeby energie hardwarem patří například pokročilá správa napájení označovaná jako APM (Advanced Power Management) vyvinutá firmami Intel a Microsoft. Zajišťuje přepínání počítače mezi pěti různými režimy (plně zapnut, zapnutá správa napájení systém je spuštěn, ale některá zařízení jsou v úsporném režimu, pohotovostní režim systém není funkční a většina hardwaru je v režimu nízké stránka 34 / 95

35 Obecné teoretické problémy spotřeby, počítač pozastaven systém není funkční a většina zařízení je vypnuta, počítač vypnut) v závislosti na aktuální činnosti systému. Novější specifikace se nazývá ACPI (Advanced Configuration and Power Interface). Umožňuje plné řízení správy napájení pouze operačním systémem. Dalším negativním důsledkem využívání elektronických zařízení, které způsobuje zatížení životního prostředí, je problém vzniku elektronického odpadu a jeho likvidace. Tato otázka je pro elektroniku velice aktuální z důvodu její krátké morální životnosti. Životnost předmětů rozdělujeme na životnost fyzickou, tedy fyzické opotřebení, a na životnost morální, která souvisí s vývojem, s inovacemi a se zastaralostí použitých technologií. Morální životnost softwaru i hardwaru je ve srovnámí s jejich fyzickou životnosti velmi krátká. V srpnu 2005 vešla v platnost směrnice Evropské unie o recyklaci veškerých elektronických a elektrických zařízení. Evropský parlament v únoru 2003 schválil směrnici WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive), která specifikuje povinnosti dodavatelů elektrických a elektronických zařízení v oblasti recyklace produktů, které dodávají na trh. Od ledna 2006 mají všichni dodavatelé elektronických zařízení povinnost zajistit sběr a recyklaci svých výrobků poté, co doslouží. Tato direktiva je zakotvena i v české legislativě v zákonu 7/2005 Sb a přečíst si ji můžeme na internetové adrese Cena produktů tedy nově zahrnuje samotnou cenu spotřebiče nebo přístroje a cenu odpovídající tarifu, který je určen zákonem o recyklaci elektronického odpadu. stránka 35 / 95

36 Aplikované teoretické problémy Aplikované teoretické problémy Hardware ovládání a instalace Instalace hardwarových komponent počítače není sama o sobě složitá činnost a často postači trochu technické zručnosti, abychom zdárně nainstalovali například novou zvukovou kartu. Pokud s tím ale nemáme žádné zkušenosti a zeména pokud se jedná o instalaci komponent dovnitř skříně počítače, je lepší tuto činnost ponechat specializovaným odborníkům. Pojem instalace hardwaru však zahrnuje i instalaci periferního hardwaru neboli periferních zařízení, mezi které patří přístroje a zařízení jako tiskárny, snímače, spektrofotomertry, elisa readry nebo externí paměťová zařízení jako flash disky, externí vypalovačky, hard disky, kamery, fotoaparáty apod. V tomto případě nemusíme mít žádné obavy ze samostatné instalace, protože je většinou jednoduchá a podrobně popsaná výrobcem zařízení. Probíhá nejčastěji ve dvou fázích: instalace softwaru, který je k zařízení dodáván samotným výrobce, nejčastěji na CD-ROMu. Tento software se skládá z ovládacího softwaru a z ovladačů (driverů), které mohou být součástí ovládacího softwaru. Pomocí ovládací softwaru je možné ovládat konkrétní zařízení. Instalací dodávaných ovladačů zabezpečíme komunikaci operačního systému počítače s instalovaným (připojeným) přístrojem. V praxi se však často ovladače a ovládací software nainstalují najednou. samotné připojení přístroje k počítači pomocí konektoru. Jeho připojení se uskutečňuje pomocí standardizovaných rozhraní, která zodpovídají standardizovaným typům konektorů. Mezi nejčastěji používané patří USB nebo FireWire rozhraní, rozhraní se sériovým portem a rozhraní s paralelním portem. Po úspěšné instalaci softwaru a připojení přístroje k počítači příslušným kabelem stačí spustit program a zapnout zařízení. Přístroj většinou funguje bez dalších složitých nastavení a plní svou funkci bez komplikací. Některá zařízení připojená pomocí rozhraní FireWire a USB lze najít pomocí správce souborů (například Průzkumníka Windows) jako velkokapacitní paměťová média nebo jako zařízení, která operační systém označí konkrétním názvem přístroje. Instalace zařízení pomocí USB a FireWire rozhraní USB rozhraní Dnešní počítače jsou standardně vybaveny USB portem, do kterého je možné připojit jakékoliv USB zařízení. USB (Universal Serial Bus) rozhraní je v současnosti nejpoužívanějším rozhraním pro připojení elektronických zařízení k počítači. Mezi jeho výhody patří hlavně vysoká rychlost přenosu dat a množství zařízení, která lze pomocí USB portu připojit. Další výhodou je fakt, že napájení připojeného zařízení je téměř vždy zabezpečeno pomocí USB připojení a spotřeba energie je velmi nízká. USB rozhraní funguje na standardu Plug & Play. To znamená, že zařízení připojené pomocí USB portu se v novějších operačních systémech samo automaticky nainstaluje a je plně funkční téměř okamžitě, bez potřeby instalace dalšího Obrázek 40 Logo standardu USB 1.1 (vlevo) a USB 2.0 (vpravo). softwaru nebo ovladačů. Některé typy zařízení však před prvním připojením instalaci ovladačů vyžadují. Rozeznáváme dva hlavní typy USB rozhraní: USB 1.1, označuje se také jako USB Full Speed. Maximální přenosová rychlost je 12 Mbps. USB 2.0, označuje se také jako USB Hi-Speed. Maximální přenosová rychlost je 480 Mbps. stránka 36 / 95

37 Aplikované teoretické problémy Rozdíl mezi nimi je hlavně v rychlosti. USB 1.1 je starší a pomalejší, USB 2.0 je novější a rychlejší typ rozhraní. Obě rozhraní jsou navzájem kompatibilní a rychlost datového přenosu závisí od nejpomalejšího prvku. Znamená to například, že když je zařízení typu USB 2.0. a náš počítač je rovněž vybaven rozhraním USB, ale pro propojení použijeme kabel se standardem USB 1.1, přenos dat bude odpovídat rychlosti standardu USB 1.1. Proto je důležité ke konkrétnímu typu rozhraní pouźívat odpovídající propojovací kabely. Nejvhodnější je používat certifikované kabely označené logem konkrétního standardu. FireWire rozhraní FireWire rozhraní se někdy označuje IEEE-1394 nebo i.link. Je to vysokorychlostní připojení podporující přenosovou rychlost 200 až 400 Mbps a podobně jako USB podporuje technologii Plug & Play. FireWire rozhraním jsou často vybaveny digitální videokamery, externí mechaniky DVD-ROM, hard disky a všechny přístroje, u kterých se předpokládá potřeba rychlého přenosu velkého objemu dat. Instalace zařízení s jiným rozhraním než USB Obrázek 41 Logo standardu FireWire ( IEEE-1394). FireWire a USB rozhraní patří k novým technologiím. Původně se jako propojovací rozhraní pro komunikaci mezi dvěmi zařízeními a pro přenos dat používaly sériové porty označované také jako RS232 konektory, které od začátku svého vzniku podporovaly obousměrnou výměnu dat, a paralelní rozhraní, které původně podporovalo jednosměrnou, časem však i obousměrnou výměnu dat, a které si při delších kabelech vyžadovalo zesilovače signálu. Tato dvě rozhraní je stále ještě možné vidět na starších zařízeních, pomalu ale jistě se však vytrácejí. V laboratoři se však setkáme s přístroji, které podobné propojení s počítačem stále využívají. Proto je dobré vědět, že takto připojené zařízení nebude funkční ihned po připojení k počítači, ale nejprve je potřeba nainstalovat potřebný software. Využijeme k tomu vždy ovládací software a ovladače dodávané výrobcem. Občas se stává, že je po spuštění takového přístroje potřeba nastavit v ovládacím programu vstupní/výstupní komunikační port. V případě sériových portů se tento port nazývá COM1 nebo COM2, případně COM3 a COM4. Paralelním portům zodpovídá port LPT1 nebo LPT2, přpadně LPT3. Jen pro ilustraci rychlosti takového připojení je vhodné uvést, že dva počítače propojené sériovým portem si mohou vyměňovat data maximální rychlostí 115,2 Kbps. V případě paralelního portu může přenosová rychlost dosáhnout až až 500 Kbps. Typy koncovek USB, FireWire, sériového a paralelního portu Abychom získali představu o tom, jak vypadají koncovky USB kabelů, FireWire kabelů a kabelů se sériovým a paralelním portem, uvádíme jejich přehled v tabulce. Označení F u kabelů znamená konektor, do kterého se zastrkává a M konektor, který se zastrkává. Je to zkratka slov F female (samice), M male (samec). Obrázek 42 Příklady různých typů USB konektorů. Vlevo nahoře koncovky prodlužovacího UBS kabelu, vpravo nahoře typické koncovky USB kabelu pro připojení digitálního fotoaparátu, dole koncovky USB kabelu pro připojení skenuru nebo tiskárny. stránka 37 / 95