Ing. Bohuslav Růžička, CSc. Ing. Lukáš Herout. Studijní zátěž. Počet výukových hodin podle počtu kreditů. Semestr

Transkript

1 Základy informatiky Garant: Autor: Ing. Bohuslav Růžička, CSc. Ing. Lukáš Herout Studijní zátěž Prezenční studium Počet kreditů Počet výukových hodin podle počtu kreditů Počet výukových kontaktních hodin Počet výukových hodin samostudia Počet časových hodin samostudia Semestr Týden ,5 Kombinované studium Počet kreditů Počet výukových hodin podle počtu kreditů Počet výukových kontaktních hodin Počet výukových hodin samostudia Počet časových hodin samostudia Semestr Výuka v blocích tři bloky za semestr 3 x 72 3 x 4 3 x 68 3 x 51

2 Obsah Úvod Úvod do Základů informatiky Algoritmus Řešení úloh na počítači Von Neumannovo schéma počítače Rozdělení počítačů dle typu vnitřní interpretace informace Hardware Stavba PC Základní jednotka Vnější paměť Vnitřní paměť Vstupní zařízení Výstupní zařízení Porty Software Číselné soustavy, ASCII tabulka Rozdělení software Operační systémy Struktura dat v počítači, FAT tabulka Ovladače periferních zařízení Údržba pevného disku Komprimace dat Databáze Sítě Charakteristika počítačové sítě Komponenty počítačové sítě, TCP/IP, FTP

3 4.3. Typy sítí z hlediska velikosti Topologie sítí Sdílená zařízení Historie internetu Připojení přes poskytovatele Služby internetu Malware Malware; Boot viry, Přepisující souborové viry Doprovodné viry, Link viry Spyware, Adware Hoax, Phishing Trojské koně Multiparitní viry, makroviry Antivirové programy, rezidentní programy Grafika Rastrová grafika Vektorová grafika DTP pracoviště, vybavení a účel Multimédia základní složky Licencování aplikačních programů Výukové programy Získávání a šíření programů Typy licencí a legální získávání software Etika a práce na počítači Dodatky

4 Úvod Úvod Právě jste otevřeli materiál, který by pro vás měl být vodítkem pro úspěšné samostudium k předmětu Základy informatiky I. Hned v úvodu je nutné sdělit, že tento text byl vytvářen pro využití v rámci všech studijních oborů Bankovního institutu vysoké školy a obsahuje pouze základní informace nutní k pochopení celé problematiky. Přistupujte prosím k takto vytvořenému materiálu s vědomím, že se z vás po jeho přečtení, pochopení a naučení (které je v některých částech podmíněno praktickým ověřením získaných poznatků) nestane odborník v IT oblasti, ale přinese vám základní vhled do problematiky a nastíní oblasti k dalšímu detailnějšímu samostudiu. Základy informatiky je jedním z povinných předmětů v rámci všech studijních oborů. Je to především kvůli tomu, že v dnešní době si nikdo z nás již nedokáže představit svět bez informačních a komunikačních technologií. Počítače ovlivňují a do značné míry mění náš svět a způsob našeho poznání. Je tak o to více důležité vědět, na jakých základech je naše úspěšnost postavena. Úvod do předmětu Základy informatiky I je povinným předmětem všech studijních oborů a je zakončen zápočtem a zkouškou. Předmět má hodinovou dotaci 2+2, kdy teoretické přednášky doplňuje praktické cvičení převážně s využitím kancelářského balíku Microsoft Office. K úspěšnému zvládnutí předmětu je nutné mít splněnou docházku (min 75% účast na cvičeních), splněny všechny zadané úlohy, vypracovanou a obhájenou semestrální práci, která je zadána na cvičení v průběhu semestru. Posledním krokem je úspěšné složení závěrečné zkoušky, která má jak praktickou, tak teoretickou část. Jak pracovat se studijní oporou Tento text nemá ambice nahradit přednášky k předmětu Základy informatiky I, které jsou velmi podstatným a zásadním zdrojem informací pro vaše studium (samostudium). Pro snadnější orientaci je studijní opora opatřena piktogramy, které vám pomohou ve snadnější orientaci. cíle kapitoly literatura test znalostí shrnutí kapitoly příklad - 4 -

5 1. Úvod do Základů informatiky C L Cíle kapitoly: Student dovede: vysvětlit pojem algoritmus a jeho základní vlastnosti algoritmizovat jednoduchou úlohu zná postup řešení úloh na počítači, coby popis základních 5 kroků při vytváření počítačových programů nakreslit a vysvětlit základní funkce Von Neumannova schématu, včetně základních rozdílů mezi Harvardskou architekturou a architekturou v současných počítačích rozlišit analogová, digitální a hybridní zařízení Doporučená literatura: HLINĚNÝ, P. Úvod do informatiky. Elportál, Brno: Masarykova univerzita, ISSN X. WIRTH, N.: Algoritmy a štruktúry údajov, Alfa, Bratislava, ISBN KRAYNAK, J.. The Complete Idiot's Guide to Computer Basics. 5. Alpha Books, ISBN Algoritmus Algoritmus je přesný návod či postup pro řešení určitého druhu problému nebo úlohy, který je prováděn pomocí konečného množství přesně definovaných kroků. Velmi zjednodušeně se jedná o přesný postup, jakým lze vyřešit daný úkol. Kvalitu algoritmu pak určuje nejmenší počet kroků, který je k dosažení cíle potřeba. Pojem algoritmu se nejčastěji objevuje v informatice při programování, nebo v přírodních vědách obecně, kdy se jím myslí teoretický princip řešení problému. Obecně se ale algoritmus může objevit v jakémkoli jiném vědeckém odvětví. Jako jistý druh algoritmu se může chápat i např. kuchařský recept, návod na sestavení nábytku a podobně

6 Algoritmy musejí splňovat 5 základních vlastností: jednoznačnost, korektnost, hromadnost, konečnost a elementárnost. Jednoznačnost (nebo také determinovanost) algoritmu znamená, že všechny kroky algoritmu jsou přesně definovány a v každé situaci musí být zřejmé, jak dále pokračovat. Tak se zaručí, že pro stejné vstupy dostaneme vždy stejné výsledky. Korektnost (nebo také resultativnost) algoritmu znamená, že skončí pro libovolná (tzv. korektní) data správným výsledkem v konečném množství kroků. Hromadnost (nebo také obecnost, případně univerzálnost) algoritmu znamená, že řeší všechny úlohy daného typu. Neřeší konkrétní problémy, například 2 x 5, ale obecně problém součinu dvou celých čísel. Konečnost algoritmu znamená, že každý algoritmus musí skončit v konečném počtu kroků. Tento počet kroků může být libovolně velký (podle rozsahu a hodnot vstupních údajů), ale pro každý jednotlivý vstup musí být konečný. Elementárnost algoritmu znamená, že se skládá z konečného počtu jednoduchých (nebo také elementárních) kroků Algoritmus je možné zapsat několika způsoby. Mezi nejrozšířenější způsoby patří: Vývojový diagram jedná se o jeden z hlavních prostředků pro znázorňování algoritmů. Je tvořen značkami ve formě uzavřených obrazců, do kterých jsou vpisovány jednotlivé operace. Jednotlivé tvary a velikosti obrazců, stejně tak spojovací čáry a šipky, jsou dány obecně uznávanými normami

7 Strukturogram jedná se o úspornější znázornění algoritmu kombinující textový popis a grafickou formu. Je tvořen tabulkou, kde v řádcích jsou uvedeny jednotlivé krok v pořadí, v jakém jsou prováděny. Textové vyjádření (pseudokód nebo PDL Program Description Language) jedná se o neformální způsob zápisu, který využívá základní konvence programovacích jazyků, ale nezabývá se detailní syntaxí. pokud je číslo kreditní karty platné proveď přenos jinak zobraz chybové hlášení konec podmínky UML jazyk pro vizuální návrh a popis datových struktur, programů či systémů, který umožňuje vytvářet různé typy diagramů. P S Příklad: 1. Navrhněte algoritmus výběru a objednávky jídla k dnešní večeři. Zapište ho pomocí vývojového diagramu. Shrnutí Algoritmus je přesný návod či postup, jakým lze řešit daný typ úlohy. Nejčastěji se využívá při programování, ale obecně je možné nalézt algoritmy v v jakémkoliv vědeckém odvětví či lidské činnosti

8 Kontrolní otázky a náměty: 1. Čím se zabývá algoritmus znázorněný na obrázku? 2. Která z vlastností algoritmu udává, že: algoritmus musí být jednoznačně a přesně definován, tzn. v každé situaci musí být naprosto zřejmé, co a jak se má provést. Správné odpovědi jsou uvedeny v dodatcích kapitola výsledky testů Řešení úloh na počítači Jednotlivé úlohy zpracovávané počítačem zajišťují počítačové programy. Jedná se o sadu instrukcí, která počítači říká, jak provést určitý úkol. Vytvoření počítačového programu, zahrnuje několik fází, které jsou nezbytné pro funkční a efektivní program. První fází je formulace úlohy, která odpovídá na základní otázku Co má program dělat. Následuje analýza problému (to znamená správné pochopení úlohy, upřesnění zadání úlohy, vytvoření popisu možných situací a koncept řešení úlohy). Třetí fází je Algoritmizace (do té patří vytvoření vývojového diagramu, strukturogramu nebo popis pomocí běžného jazyka). Tyto první 3 fáze jsou velmi důležité, jelikož bez důkladného pochopení úlohy a provedené analýzy se nemusí vytvořený program shodovat s původním záměrem

9 Následuje proces vytváření zdrojového kódu v programovacím jazyce to znamená napsání vlastního programu. Poslední fází je proces ladění. Ten zahrnuje tak zvanou kompilaci což je překlad programu do strojového kódu. S Po něm opět následuje ověření správnosti programu na testovacích datech, vylepšování programu, a opětovné ověřování správnosti programu, testování, editaci a tak to vše pokračuje, dokud autor, případně zadavatel programu není úplně spokojen. Shrnutí Řešení úloh na počítači má 5 základních kroků (v uvedeném pořadí): 1. Formulace úlohy 2. Analýza problému 3. Algoritmizace 4. Zdrojový kód 5. Ladění 1.3. Von Neumannovo schéma počítače Von Neumannova architektura je model architektury počítače využívající společnou paměť pro data i instrukce. To znamená, že zpracování je sekvenční oproti například harvardské architektuře, která je typickým představitelem paralelního zpracování. John von Neumann navrhl krátce po druhé světové válce schéma počítače, které je s malými úpravami platné dodnes. Činnost počítače řídí řadič, který vydává povely všem ostatním částem, tedy vstupním a výstupním zařízením, operační paměti a procesoru, který se skládá z řídící a výkonné (aritmeticko-logické) jednotky - zkráceně ALU. Řídící jednotka zpracovává jednotlivé instrukce uložené v paměti, přičemž jejich vlastní provádění nad daty má na starosti aritmeticko-logická jednotka. Vstup a výstup dat zajišťují vstupní a výstupní zařízení

10 Činnost počítače podle Von Neumanna by se dala popsat takto: Do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes Aritmeticko-logickou jednotku umístí program pro provedení výpočtu. Stejným způsobem se do operační paměti umístí data, se kterými bude program pracovat. Aritmeticko-logická jednotka poté provede výpočet. Tato jednotka je v průběhu výpočtu spolu s ostatními moduly řízena řadičem počítače. Mezivýsledky jsou ukládány do paměti. Po ukončení výpočtu jsou výsledky poslány na výstupní zařízení. Tento model se do dnes používá například v jednodušších kalkulačkách. Mezi odlišnosti Von Neumannovy architektury a současnými počítači patří zejména možnost využití více procesorů v počítači; mutlitasking, neboli souběžné zpracování více úloh najednou; programy se také nemusejí do paměti zavádět celé, ale pouze po částech; a v neposlední řadě nyní existují vstupněvýstupní zařízení, které umí zajišťovat jak vstup, tak i výstup dat. P Příklad: Vyjmenujte jednotlivé součásti Von Neumannovy architektury (celkem 5)

11 S Shrnutí Von Neumannova architektura digitálního počítače vznikla kolem roku 1946 a má 5 funkčních jednotek - řídící jednotka, aritmeticko-logická jednotka, paměť, vstupní zařízení, výstupní zařízení. Tento model architektury počítače využívá společnou paměť pro data i instrukce Kontrolní otázky a náměty: 1. Srdcem současných moderních procesorů jsou 2 základní prvny Von Neumannovy architektury, které to jsou? 1.4. Rozdělení počítačů dle typu vnitřní interpretace informace Pod pojmem počítač si většina z nás představí notebook nebo stolní počítač. Ve skutečnosti je tento pojem daleko širší a počítače se nacházejí všude kolem nás. Řídí činnosti nejrůznějších zařízení například v automobilech, mobilních telefonech, automatických pračkách, mikrovlnných troubách, průmyslových robotech, digitálních fotoaparátech, CD a DVD přehrávačích, automatických záchodových splachovadlech, dětských hračkách a tak dále. Pokud bychom rozdělili počítače dle typu vnitřní interpretace informací (neboli principu jejich činnosti), získali bychom 3 základní kategorie: Analogové počítače číslicové počítače hybridní počítače Analogový počítač je zařízení, které se používá pro simulování fyzikálních dějů pomocí elektrických veličin. Analogové počítače bývají úzce specializované obvykle na jednu úlohu nebo pouze na jednu třídu úloh. Analogový počítač je založen na podobnosti různých systémů, konkrétně jejich matematickému vyjádření. Například i přes odlišnosti mechanických, elektrických nebo hydraulických kmitů můžeme najít společnou vlastnost

12 shodné diferenciální rovnice, které je popisují. Díky této skutečnosti vznikla myšlenka zkoumání vlastností jedné soustavy pomocí jiné tak, aby to bylo pohodlnější a rychlejší. Podmínkou je, aby se obě soustavy chovaly podle stejného matematického zákona. Číslicový počítač zpracovává data v binární číselné soustavě. Na rozdíl od úzce specializovaných analogových počítačů mají široké možnosti využití a z toho důvodu jsou dnes převážně vyráběny a používány pouze číslicové počítače. Jednou ze základních koncepcí konstrukce počítače je již dříve zmiňovaná Von Neumannova architektura, který využívá jednu paměť pro program i data. Druhou koncepcí je Hardwardská architektura, která využívá oddělenou paměť pro data a pro program. Současné osobní počítače vycházejí z těchto koncepcí, ale nejsou konstruovány důsledně ani podle jedné z nich. Univerzální osobní počítač obsahuje jen jednu paměť, do které se umisťují programy i zpracovávaná data, avšak procesor umožňuje s pamětí pracovat tak, že nedochází ke kolizím mezi daty a programem. Harvardské schéma s oddělenou pamětí pro program

13 a data se často používá u jednočipových počítačů a dalších malých systémů (například mobilní telefony). Hybridní počítače, poslední zmiňovaná kategorie, zahrnují nejdůležitější kladné rysy analogových a číslicových počítačů. Číslicová část běžně slouží jako řídící jednotka a provádí logické operace, zatímco analogová složka většinou funguje jako zařízení pro výpočet diferenciálních rovnic. Obecně jsou analogové počítače výjimečně rychlé, protože zvládnou řešit většinu komplexních rovnic takovou rychlostí, jakou signál projde obvodem. Na druhou stranu jejich přesnost není příliš dobrá jsou omezeny na tři, nanejvýš na čtyři desetinná místa. Hybridní počítače mohou být použity, abychom obdrželi velmi dobré, i když relativně nepřesné, počáteční hodnoty pomocí analogového počítače, které jsou poté posílány na vstup číslicové části počítače. S přesností počátečních hodnot na tři nebo čtyři desetinná místa je zapotřebí mnohem méně iterací a díky tomu je čas, potřebný pro dosažení požadované přesnosti, výrazně zkrácen. S Shrnutí Počítače se dělí dle typu vnitřní interpretace informace na 3 základní kategorie. Číslicové, analogové a hybridní. V současné době jsou nejrozšířenější číslicové počítače (zpracovávají informace v digitální podobě tzn. ve dvojkové soustavě 1 a 0), zbylé 2 druhy patří spíše do historie výpočetní techniky a v současné době se téměř nevyužívají. Kontrolní otázky a náměty: 1. Na jakém principu fungují analogové počítače?

14 2. Hardware C Cíle kapitoly: Student dovede: chronologicky popsat vývoj výpočetních strojů a počítačů a vývoj osobních počítačů. vysvětlit funkci a roli základních počítačových komponent z hlediska fungování počítačové sestavy a přiřadit k základním komponentám používané zkratky charakterizovat a rozlišit v současnosti využívaná datová úložiště a záznamová média rozlišovat vstupní a výstupní zařízení a uvést jejich příklady rozlišovat druhy tiskáren a určovat jejich vhodnost pro různé způsoby využití L T Doporučená literatura: MEYERS, M., JERNIGAN S. Osobní počítač: názorný průvodce hardwarem, systémem a sítěmi. Vyd. 1. Překlad Ivo Fořt, David Krásenský. Brno: CP Books, 2005, 815 s. ISBN BENEŠ, Vladimír: Technická infrastruktura a síťové technologie. Skriptum BIVŠ, Praha ISBN NAVRÁTIL, Pavel. S počítačem na základní škole. Vyd. 4. Kralice na Hané: Computer Media, 2010, 192 s. ISBN Test předchozích znalostí: 1. Která ze základních vlastností algoritmu je definována takto? Řeší všechny úlohy daného typu. Neřeší konkrétní problémy, například 2x5, ale obecně problém součinu dvou celých čísel. a) Konečnost b) Hromadnost c) Jednoznačnost 2. Von Neumannovo schéma počítače má 5 základních částí. Jaké to jsou?

15 2.1. Stavba PC Na úvod této kapitoly je potřeba vysvětlit 2 základní pojmy spojené se stavbou počítače hardware a software. Hardware označuje veškeré fyzicky existující části počítače, které jsou více či méně nutné k jeho fungování. Naproti tomu software je programové vybavení počítače, neboli sada počítačových programů, které provádějí nějakou činnost. Základní součástí většiny počítačů je základní jednotka, někdy nazývaná základní deska, anglicky Motherboard nebo Mainboard. Hlavním účelem základní jednotky je propojit jednotlivé součástky počítače do fungujícího celku a poskytnout jim elektrické napájení. Na základní desce se nachází také řadič, který jak název napovídá, řídí činnost všech částí počítače) a také sběrnice, která má za účel zajistit přenos dat a řídicích povelů mezi dvěma a více elektronickými zařízeními. V poslední době se na základní jednotku integrují i další součástky počítače, což umožňuje snížit cenu a zmenšit rozměry počítačů. Příkladem může být například zvuková, síťová či grafická karta. Tyto prvky mohou být také umístěny do základní desky pomocí rozšiřujících karet. Procesor - neboli CPU z anglického Central Processing Unit je základní součástí počítače, která čte z paměti instrukce a na jejich základě vykonává příslušný program. Běžně používané programovací jazyky by byly pro procesor příliš složité, používá se tudíž univerzální jazyk všech procesorů - tzv. strojový kód. Funkce procesoru by se dala přirovnat například k funkci motoru u automobilu. Nedílnou součástí každého počítače je paměť, kterou můžeme rozdělit na 2 základní typy vnitřní a vnější paměť. Vnitřní pamětí je myšlena zejména Operační paměť (anglicky Random Access Memory neboli RAM). Jedná se o paměť s libovolným (neboli náhodným) přístupem. Operační paměť je velmi rychlá, spolupracuje přímo s procesorem a po vypnutí počítače se její obsah vymaže. Za hlavního představitele vnější paměti se považuje pevný disk (anglicky Hard Disk Drive, zkráceně HDD) který se využívá k dočasnému nebo trvalému uchovávání většího množství dat. Dalším představitelem vnější paměti může být SSD disk (z anglického Solid State Drive). Flash disk, DVD-ROM, CD- ROM případně dnes již příliš nepoužívaná disketa. Aby mohl počítač fungovat, je potřeba mu dodat elektrickou energii. K tomu slouží napájecí zdroj počítače. Jedná se o zařízení sloužící ke zpracování střídavého napětí dodávaného z elektrické sítě na nízké napětí potřebné k napájení komponent počítače

16 K počítači náleží i další hardware, bez kterého se při běžné práci neobejdeme. Jedná se o vstupní a výstupní zařízení - to znamená klávesnici, myš a monitor. V dnešní době se objevují nové možnosti, jak ovládat své zařízení, například dotykem, hlasem a podobně. S Shrnutí Hardware označuje veškeré fyzicky existující technické vybavení počítače na rozdíl od dat a programů, které jsou označovány jako software. Mezi nejdůležitější části počítače (HW) určitě patří Základní deska, procesor, paměti a napájecí zdroj. Kontrolní otázky a náměty: 1. Doplňte k obrázku názvy jednotlivých částí počítače

17 2.2. Základní jednotka Základní jednotka, anglicky Motherboard nebo Mainboard je jednou z nejdůležitějších součástí počítače. Hlavním účelem základní jednotky je propojit jednotlivé součástky počítače do fungujícího celku a poskytnout jim elektrické napájení. Postupem času se funkce základní jednotky rozšiřovaly a nyní obsahují některé součástky počítače, které se dříve musely dodatečně zapojovat pomocí rozšiřujících karet, například grafická karta, zvuková karta, síťová karta, Do základní jednotky se instaluje procesor, operační paměť, rozšiřující karty a připojují se k ní také pevné disky, optické mechaniky a další zařízení. Nejdůležitější integrované obvody na základní jednotce jsou zabudovány v čipové sadě (anglicky chipset). Fyzicky může jít o jeden nebo dva čipy. Základní jednotky se od sebe liší například svou velikostí nebo tím, jaké procesory a paměti se do nich mohou instalovat, jaké mají uspořádání, komponent a podobně. Výběr základní jednotky tak specifikuje dalších komponenty, které se mohou v počítači použít. Na základní jednotce je dále umístěna energeticky nezávislá paměť ROM, ve které je uložen systém BIOS sloužící k oživení počítače hned po spuštění. V poslední době se na základní jednotku integrují i další součástky počítače, odpadá tak nutnost vyžití rozšiřujících karet, což umožňuje snížit cenu a zmenšit rozměry počítačů. Integrované komponenty mají obvykle nižší výkon, takže jejich využití není vhodné pro náročné aplikace. Mezi hlavní parametry základních jednotek patří jejich formát. Výrobci se dohodli na specifikacích základních jednotek, což zaručuje, že všechny desky stejného formátu odpovídají stanoveným rozměrům, připojují se stejným způsobem, mají shodné konektory a napájecí konektor. Dnes je nejprodávanějším formátem ATX, následuje ho menší verze matx, nebo

18 také Micro ATX, případně ITX či Mini ITX, kdy písmeno I znamená Internet. Tyto 3 typy jsou jedinými sériově vyráběnými formáty. Dalším důležitým kritériem výběru vhodné základní jednotky je typ patice. Jedná se o specializovanou součástku, která slouží k mechanickému upevnění a elektrickému propojení procesoru se základní jednotkou. Mezi největší a v podstatě jediné výrobce procesorů do běžných PC jsou firmy AMD a Intel. Obě firmy využívají vlastní označení a také typy patic, tudíž výběr základní desky také určuje výrobce procesoru, který půjde použít. Jak již bylo řečeno dříve, o komunikaci mezi procesorem, sběrnicemi, sloty, řadiči a dalšími součástmi na základní desce se stará chipset neboli čipová sada. U počítačů třídy PC tento termín obvykle označuje dva čipy na základní desce tzv. northbridge (česky severní můstek) a southbridge (česky jižní můstek). V dnešní době někdy výrobce impletuje jak northbridge tak southbridge do jednoho čipu, neboli funkci zastupuje jeden celistvý čip. Osobní počítače musí být navrženy tak, aby bylo možné jejich snadné rozšiřování o další zařízení (například zvukové karty, síťové karty, řadiče disků apod.). Takovéto rozšiřování je velmi často uskutečňováno pomocí rozšiřující sběrnice počítače (častěji označované pouze jako sběrnice), na kterou se jednotlivá zřízení zapojují v podobě rozšiřujících karet. P S Příklad: Výrobce základní desky, chipsetu, procesoru, pamětí, grafické karty a dalších součástí mohou být rozdílní. Příkladem může být počítač Alza GameBox Ivy Full Pack 2013: Základní deska ASUS, rozměr ATX, Chipset Intel Z77, procesor Intel Core i5, grafická karta MSI N660 s chipsetem NVIDIA GeForce GTX660, operační paměti Kingston 16GB DDR3, HDD Western Digital Red 2000GB, optická mechanika LG GH24NS, Shrnutí Základní jednotka je jednou z nejdůležitějších částí počítače. Hlavním účelem základní jednotky je propojit jednotlivé součástky počítače do fungujícího celku a poskytnout jim elektrické napájení. Na základní desku se připojují veškeré komponenty počítače (procesor, paměti, zdroj, rozšiřující karty,...). Základní desky procházejí v posledních letech rychlým vývojem a jejich možnosti se neustále mění, rozšiřují a zlepšují. Příkladem může být například integrování součástí, které dříve bylo možné připojit pouze pomocí

19 rozšiřujících karet, například zvuková karta, grafická karta, síťová karta a další. U základních jednotek rozlišujeme několik formátu (ATX, matx, ITX), chipsetů a patic procesorů. Výběrem základní jednotky do jisté míry určujeme směr, který musejí další komponenty následovat (vhodný typ procesoru, pamětí, ) Kontrolní otázky a náměty: 1. Chipset (čipová sada) je označení 2 čipů na základní desce. Jak se jmenují? 2. Jaké formáty základních jednotek se dnes nejčastěji používají? Vyjmenujte alespoň Vnější paměť Vnější paměť počítače slouží k dlouhodobému ukládání informací, které se po vypnutí počítače neztrácejí, ale zůstávají nadále uloženy. Vnější paměť může být rozdělena na pevnou (kam patří například pevný disk), nebo výměnnou (například DVD, paměťová karta, flash disk a další). Nejčastěji využívanou vnější pamětí počítače je pevný disk, anglicky Hard Disk Drive, zkráceně HDD. Zde má většina z nás uloženy všechny programy, které jsou na počítači nainstalovány a jsou zde také uložena všechna data. Z pohledu uživatele je pevný disk jedna velká schránka, kam se ukládá vše, s čím na počítači pracuje. Při běžné práci veškerou komunikaci s pevným diskem realizuje operační systém, případně uživatelské aplikace. Data jsou na pevném disku uložena pomocí magnetického záznamu na kovové nebo keramické desky tzv. plotny, pokryté tenkou magneticky měkkou vrstvou. Čtení a zápis dat na magnetickou vrstvu zajišťuje čtecí a zápisová hlava, která se pohybuje těsně nad povrchem plotny. Důvodem velkého rozšíření pevných disků je velmi výhodný poměr kapacity a ceny disku spojený s dostatečnou rychlostí čtení a zápisu dat. Hlavní nevýhodou je mechanické řešení, které má vysokou spotřebu elektrické energie a je náchylné na poškození při nešetrném zacházení. Alternativou pevného disku je například SSD disk, z anglického Solid State Drive, který na rozdíl od magnetických pevných disků neobsahuje pohyblivé mechanické části a má mnohem nižší spotřebu elektrické energie. SSD disk používá nejčastěji pro uložení dat flash paměť

20 Dalšími představiteli vnějších pamětí jsou CD ROM, DVD a Blue-ray disky, které mohou být ve variantě pouze pro čtení, případně pro čtení a zápis dat. Dalšími velkými představiteli vnějších pamětí jsou flash paměti, které mohou být v podobě USB flash disků či paměťových karet. USB Flash disky jsou v dnešní době běžně využívány na přenášení či zálohování programů a uživatelských dat. Většinou májí podobu klíčenky a data se do disku nahrávají přes sběrnici USB. Stejně tak i paměťové karty jsou založeny na flash paměti a využívají se v digitálních fotoaparátech, noteboocích, mobilních telefonech, MP3 přehrávačích, video hrách a jiných elektronických zařízeních. Jedná se o malé, kompaktní zařízení s relativně vysokou kapacitou, které je odolné vůči magnetickým a elektrickým polím. Paměťové karty byly navržené jako náhrada pevného disku pro zařízení, ve kterých bylo jejich použití nevhodné buď z důvodu velkého rozměru, nebo použití pohyblivých částí. S Shrnutí Vnější paměť představuje v architektuře počítače paměť určenou k trvalému ukládání informací (programů a dat), její obsah se vypnutím počítače neztrácí. Mezi vnější paměť patří například pevný disk (HDD, případně SSD), flash disk, CD ROM, DVD-ROM, Blue-ray disk, paměťová karta a jiné. Kontrolní otázky a náměty: 1. Mezi jakou paměť (vnější x vnitřní) řadíme externí USB disk? 2.4. Vnitřní paměť Jako vnitřní paměť se u počítače označuje taková paměť, která je dynamická, energetický závislá a ke které má procesor zpravidla přímý přístup. Oproti vnějším pamětem mají podstatně vyšší rychlost, ale také cenu za bit a menší kapacitu

21 Pokud budeme postupovat od nejmenších a nejvýkonnějších pamětí k větším a pomalejším. Jedná se o: registry cache paměť operační paměť Registry, které jsou součásti procesoru, jsou malé paměťové bloky intenzivně využívané pro výpočty. Nejde tedy o obecně funkční paměti tak, jak je známe z pevných disků či RAM. Cache je vyrovnávací paměť, která se umísťuje mezi dvě zařízení, která nepracují stejnou rychlostí. Touto pamětí se dosáhne toho, že rychlejší zařízení nemusí čekat na to pomalejší. Příkladem může být cache u procesoru, která se snaží vyrovnat rychlost mezi CPU a RAM. Cache používá také pevný disk nejčastěji má kapacitu v řádu jednotek megabajtů. Slouží pro vyrovnání rozdílů mezi rychlou pamětí RAM a pevným diskem. Ten do ní může umístit souvislou část obsahu disku, neboť je pravděpodobné, že je paměť bude v nejbližší době potřebovat. Operační paměť (anglicky Random Access Memory zkráceně RAM) je určená pro dočasné uložení zpracovávaných dat a spouštěného programového kódu. V dnešní době mají operační paměti kapacitu v řádu stovek megabajtů či jednotek gigabajtů. Slouží pro ukládání aktuálně používaných dat a aplikací a jsou podstatně rychlejší než pevný disk, ale pomalejší nežli registry či cache. Operační paměť se obvykle dělí na bloky, které mohou být pevné či proměnné délky. Ty jsou pak jako celek přenášeny buď na disk, nebo do cache paměti. Jelikož jde o energeticky závislé médium, s narůstající kapacitou roste také spotřeba elektrické energie

22 S Shrnutí Jako vnitřní paměť se u počítače označuje paměť, ke které má procesor zpravidla přímý přístup. Vnitřní paměť je volatilní (nestálá) a po vypnutí počítače se její obsah ztrácí. Vnitřní pamětí v počítači označuje paměť určená pro uložení běžících procesů a pro data těmito procesy právě zpracovávaná. Kontrolní otázky a náměty: 1. Jaké druhy vnitřní paměti znáte? Vyjmenujte je od největší po nejmenší. 2. Co se stane s obsahem vnitřní paměti po odpojení počítače od zdroje elektrické energie? 2.5. Vstupní zařízení Vstupní zařízení je hardware, kterým počítač nebo jiný přístroj získává data. Mezi nejznámější vstupní zařízení patří počítačová klávesnice a počítačová myš. Vstupních zařízení je ale celá řada, a mohli bychom je rozdělit do následujících kategorií - Textové (například klávesnice), ukazatelové (například myš, touchpad, trackball), herní (například joystick) a poslední kategorií jsou zvuková a obrazová zařízení (sem bychom zařadili například mikrofon, webkameru nebo digitální fotoaparát). Jak již bylo řečeno, jedním z nejpoužívanějších vstupních zařízení je počítačová klávesnice. Jedná se o textové vstupní zařízení, které se skládá z kláves, jejichž stisky se předávají počítači. Rozložení klávesnice je dáno historickým vývojem a mezinárodními normami. Existuje velké množství různých rozložení. Vznikají proto, že rozdílní lidé potřebují snadný přístup k rozdílným symbolům. Obvykle je to tím, že píší odlišným jazykem, ale existují specializovaná rozložení pro matematické, účetní, programátorské použití. Rozložení jednotlivých kláves má z hlediska efektivity význam ale pouze pro osoby ovládající klávesnici všemi deseti prsty. Jednotlivé klávesy je možné zařadit do 4 kategorií. Základní alfanumerické klávesy (mezi které patří písmena abecedy, interpunkční znaménka a mezerník), dále numerické klávesy (které jsou nejčastěji umístěny v pravé části klávesnice), funkční klávesy (označené symboly F1 až F11) a speciální klávesy (mezi které patří například escape, detele, ctrl, shift a další)

23 Druhým velmi rozšířeným vstupním zařízením je počítačová myš. Počítačová myš je malé polohovací zařízení, které převádí informace o svém pohybu po povrchu plochy do počítače, což se obvykle projevuje na monitoru jako pohyb kurzoru. Nachází se na ní jedno či více tlačítek a může obsahovat jedno nebo více koleček pro usnadnění pohybu v dokumentu. Na spodní straně se nachází zařízení snímající pohyb. Alternativou klasické počítačové myši může být například trackball, touchpad, nebo trackpoint, který můžete nalézt u některých notebooků). Mezi další vstupní zařízení patří joystick, zvaný též pákový ovladač. Nejčastěji ho můžete vidět u fanoušků počítačových her. DO této skupiny patří také například gamepad a nebo volant s pedály k ovládání závodních her. Poslední kategorií jsou zvuková a obrazová zařízení. Do této kategorie patří scanner, umožňující převedení fyzické 2D nebo 3D předlohy do digitální podoby. Dále webová kamera, digitální fotoaparát, nebo digitální kamera. Všechna tato zařízení pořizují snímky, případně videozáznam v digitální podobně a následně se s nimi dá následně v počítači pracovat

24 S Shrnutí Vstupní zařízení je hardware, kterým počítač nebo jiný přístroj získává data. Jedná se například o klávesnici a počítačovou myš, touchpad, trackball, joystick, mikrofon, webkameru nebo digitální fotoaparát. Kontrolní otázky a náměty: 1. Vyjmenujte alespoň 5 vstupní zařízení (napovím, že první 2 mohou být klávesnice a myš) Výstupní zařízení Výstupní zařízení je hardware, který předává data z počítače k uživateli. Může se jednat o monitor, projektor, tiskárnu, reproduktory, interaktivní tabuli a další zařízení. Monitor je základní výstupní zařízení sloužící k zobrazování textových a grafických informací. V současné době jsou nejrozšířenější ploché LCD monitory (z anglického Liquid Crystal Displays, což v překladu znamená displej z tekutých krystalů). Molekuly tekutých kristalů jsou uspořádány do pixelů. Jednotlivé pixely jsou dále rozděleny na subpixely - a to červené, zelené a modré. Svítivost každého pixelu je možné kontrolovat nezávisle na ostatních, díky tomu je možné zobrazit na LCD monitoru milióny barevných odstínů

25 LCD monitory během posledních let vytlačili již zastaralé CRT monitory, které využívali katodovou trubici, anglicky Cathode Ray Tube z čehož vznikl také jejich název CRT. Mezi výstupní zařízení patří také tiskárny, které slouží k přenosu dat uložených v elektronické podobě na papír případně jiné médium. Tiskárnu nejčastěji připojujeme k počítači přes USB port, ale může fungovat i samostatně například při spojení přes Wifi nebo tisk z USB. Tiskárny mohou také být součástí multifunkčních zařízení (například pokladny v obchodě, lékařského přístroje apodobně). Tiskárny dělíme dle způsobu jejich tisku do 3 základních kategorií (v praxi se využívá více technologií, které ale funkčně vycházejí z níže uvedených kategorií, například termální, voskové, piezoelektrické, ): Jehličkové Inkoustové Laserové Jak název napovídá, jehličková tiskárna využívá řadu jehliček umístěných v tiskové hlavě, která projíždí kolmo nad papírem. Jehličky propisují přes barvící pásku na papír jemné body, z kterých se skládají písmena a obrázky. Tyto tiskárny mají velmi nízké náklady na tisk a mohou vytvářet kopii průpisem. Mohou se tak například tisknout mzdové lístky ve speciálních zalepených obálkách, případně různé formuláře s více kopiemi najednou. Další výhodou je, že tisková páska se opotřebovává postupně a nedojde najednou. Stejně tak je často používán "nekonečný" papír s boční perforací, který může být tenčí (a tím i levnější) a jeho vedení tiskárnou je spolehlivější. Nevýhodou je větší hlučnost, horší kvalita tisku a u levnějších modelů také nízká rychlost tisku

26 Inkoustové tiskárny využívají jiné technologie. Tisková hlava tryská z několika desítek mikroskopických trysek na papír miniaturní kapičky inkoustu. Inkoustové tiskárny se dále rozdělují na termické (využívající tepelná tělíska, které zahřívají inkoust. Při vzniku bubliny v trisce je vymrštěn inkoust na papír), piezoelektrické (kde tisková hlava pracuje s piezoelektrickými krystaly fungujícími jako mikroskopická pumpička, která je schopna vystřelit inkoust na papír) a voskové, které jsou svou funkcí podobné termickým s tím rozdílem, že využívají místo inkoustu speciální vosk. Tím docílí skvělého podání barev, používaného například u tisku fotografií. Posledním typem tiskáren jsou laserové. Pracují na stejném principu jako kopírky - laserový paprsek vykresluje obrázek na fotocitlivý selenový válec. Na jeho povrch se poté nanáší toner, který se uchytí jen na osvětlených místech. V poslední fázi tisku je nanesený toner na papír tepelně zafixován

27 Dalším výstupním zařízením mohou být například reproduktory, které přeměňují elektrickou energii na mechanickou energii ve formě zvuku. Obvykle se skládají z membrány, z pohonné části, do které je přiváděn vstupní signál a dalších dílů. Zvláštním případem reproduktorů jsou sluchátka, pracující na stejném principu. S Shrnutí Výstupní zařízení je hardware, který předává data z počítače k uživateli. Jedná se zejména o monitor, projektor, tiskárnu, reproduktory, interaktivní tabuli a další zařízení. Kontrolní otázky a náměty: 1. Popište, jakým způsobem fungují laserové tiskárny. 2. Jehličkové tiskárny jsou technologicky nejstarším typem, ale stále využívaným. Zdůvodněte proč Porty Počítačové porty jsou zařízení sloužící k připojování různých, většinou externích součástí, jako je klávesnice, myš, tiskárna, monitor, scanner a podobně. Jedná se v podstatě o druh zásuvky a obvykle bývají umístěny na zadním panelu počítače. Mezi nejznámější patří univerzální sériový port (neboli USB), dále síťový port RJ45, PS2 sériový port, sériový COM port, paralelní Centronics port, a v neposlední řadě bezdrátové IRDA, Bluetooth

28 USB port je "moderní" sériový port, určený k připojování mnoha zařízení. Nahrazuje dříve používané způsoby připojení pro běžné druhy periférií tiskárny, myši, klávesnice, joysticky, fotoaparáty, atd., ale i pro přenos dat z videokamer, čteček paměťových karet, MP3 přehrávačů, externích pevných disků a externích optických mechanik. Je velmi rychlý a umožňuje připojování zařízení za chodu počítače. Druhým ze zmíněných je síťový port RJ45. Dnes nejčastěji používaný typ zapojení síťových kabelů. Mimo to se používá i ke spojení například ADSL modemů, nebo ISDN zařízení s počítačem. PS2 Sériový port je určený prakticky výhradně pro připojení myši a klávesnice. V dnešní době je také nahrazován univerzálnějším USB portem. Na ústupu je dnes také používání sériového COM portu. V dnešní době se převážně využívá pro komunikaci s jednoúčelnými speciálními přístroji. Paralelní port Centronics je rozhraní, které umožňuje přenášet několik bitů současně, na rozdíl od sériového portu, kdy je vždy informace vysílána po jednotlivých bitech. Dříve byl paralelní port využíván například pro připojení tiskárny. V současné době již většina moderních tiskáren využívá USB připojení a paralelní port se tak stal dalším portem, který výrobci přestávají standardně na základní desky umísťovat. Bezdrátové porty, mezi které patří komunikační infračervený port, zkráceně IrDA byl vytvořen pro komunikaci s přenosnými zařízeními bez nutnosti použití kabelu. V současné době je nahrazen rychlejší Bluetooth technologií s větším dosahem a bez přímé viditelnosti mezi zařízeními

29 S Shrnutí Počítačové porty jsou zařízení sloužící k připojování různých (většinou externích) součástí, jako je klávesnice, myš, tiskárna, monitor, scanner, atd. Obvykle bývají umístěny na zadním panelu počítače. Mezi nejznámější porty patří USB, VGA, DVI, HDMI, PS/2, RJ45, RJ11 a další. Kontrolní otázky a náměty: 1. Který port slouží k připojení klávesnice? 2. K čem slouží port RJ45? 3. Co znamená zkratka USB v názvu portu?

30 C L Cíle kapitoly: Student dovede: 3. Software rozlišit mezi číselnými soustavami pozičními a nepozičními vyjmenovat 5 nejpoužívanějších číselných soustav a vysvětlit jejich uplatnění převést číslo z desítkové soustavy do dvojkové a obráceně vysvětlit a rozlišit mezi pojmem software a hardware s demonstrací na praktickém příkladu rozlišit mezi operačním systémem, aplikačním softwarem, ovladačem zařízení a vysvětlit jejich funkci a úlohu v rámci počítačového systému charakterizovat základní funkce operačního systému vysvětlit úlohu souborového systému a FAT tabulky popsat princip vytváření datových souborů, rozlišit spustitelný a datový soubor vysvětlit pojem formát datového souboru, vysvětlit vazbu typů datových souborů (asociace) s určitou aplikací zhodnotit význam standardizace datových souborů a mít přehled o nejpoužívanějších současných typech datových souborů a programů provést základní kroky v údržbě pevného disku s cílem zachování konzistentnosti dat a prodloužení jeho živnosti vysvětlit princip bezeztrátové a ztrátové komprese dat vysvětlit základní pojmy z oblasti relačních databází, zejména pojmy tabulka, pracovat se záznamy Doporučená literatura: MEYERS, M., JERNIGAN S. Osobní počítač: názorný průvodce hardwarem, systémem a sítěmi. Vyd. 1. Překlad Ivo Fořt, David Krásenský. Brno: CP Books, 2005, 815 s. ISBN KRAYNAK, J.. The Complete Idiot's Guide to Computer Basics. 5. Alpha Books, ISBN NAVRÁTIL, Pavel. S počítačem na základní škole. Vyd. 4. Kralice na Hané: Computer Media, 2010, 192 s. ISBN

31 T Test předchozích znalostí: 1. Která paměť je nejrychlejší? a) SSD disk b) Operační paměť c) Cache pamět 2. Co nepatří mezi vstupní zařízení? a) plotter b) trackball c) scanner 3.1. Číselné soustavy, ASCII tabulka Číselná soustava je způsob reprezentace čísel. Podle způsobu určení hodnoty čísla z dané reprezentace rozlišujeme dva hlavní druhy číselných soustav - poziční číselné soustavy a nepoziční číselné soustavy. Příkladem nepozičních číslených soustav mohou být například římské číslice, které využívají k zápisu písmena abecedy. V praxi dnes se obvykle používají soustavy poziční. Zápis čísla dané soustavy je posloupností symbolů, které se nazývají číslice. Mezi nejčastěji používané poziční číselné soustavy patří: Jedničková, kterou běžně používáme při počítání na prstech nebo při psaní čárek označujících počet nápojů na účtu v restauraci. Dvojková (neboli binární), která se využívá v digitálních elektronických obvodech, což znamená, že jí využívají všechny moderní počítače. Dále máme soustavu osmičkovou, která se také využívá v informačních a komunikačních technologiích. Nejpoužívanější číselnou soustavou v běžném životě je desítková, nebo také dekadická soustava. Dále je nutné zmínit dvanáctkovou soustavu, z které nám zbyly převážně jen názvy prvních dvou řádů tucet a veletucet

32 V informatice je také velmi využívá soustava šestnáctková, neboli hexadecimální. Zde se využívají číslice 0 až 9 a písmena A až F. Ptáte se, proč je vlastně tolik soustav v informatice samotné? V podstatě všechny současné počítače pracují ve dvojkové soustavě, protože je to z konstrukčního hlediska nejvýhodnější. Mnohaciferná dvojková čísla jsou však pro člověka dlouhá a nepřehledná. Proto se při programování počítačů často vyjadřují dvojková čísla a kódy v šestnáctkové, případně osmičkové soustavě, kde je počet cifer 4x resp. 3x menší. Dalším tématem tohoto dílu je ASCII tabulka. ASCII je anglická zkratka pro American Standard Code for Information Interchange (neboli americký standardní kód pro výměnu informací ). V podstatě jde o kódovou tabulku, která definuje znaky anglické abecedy, a jiné znaky používané v informatice. Jde o historicky nejúspěšnější znakovou sadu, z které vychází většina současných standardů pro kódování textu v euro-americké zóně. Tabulka obsahuje tisknutelné znaky (což jsou písmena, číslice a jiné znaky (například závorky, matematické znaky, interpunkční znaménka, speciální znaky $, atd.), a řídící kódy, které byly původně určeny pro řízení periferních zařízení (např. tiskárny nebo dálnopisu). Každému z nás se občas stane, že nemůže na klávesnici najít nějaký znak. Jednou z možností jak určitý znak z počítače dostat je použití mapy znaků a druhou možností je právě použití ASCII tabulky. Zde stačí vyhledat potřebný znak a jeho číslo. Ten se vám vypíše, pokud při stisknuté klávese ALT zadáte jeho kód. P Příklad: Převod mezi soustavami Převod z desítkové do dvojkové soustavy Máme číslo 70, které převedeme do dvojkové, binární soustavy. Princip je poměrně jednoduchý číslo dělíme neustále dvojkou, až dojdeme k nule, přičemž si zapisujeme zbytky po celočíselném dělení. Pokud chceme převést číslo do jiné soustavy, například do šestnáctkové, budeme dělit šestnáctkou. Pokud do šestkové, dělíme šestkou

33 Takže v praxi to bude vypadat takto: 70:2 = 35 => 0 35:2 = 17 => 1 17:2 = 8 => 1 8:2 = 4 => 0 4:2 = 2 => 0 2:2 = 1 => 0 1:2 = 0 => 1 Výsledné číslo ve dvojkové soustavě udávají zbytky po dělení, zapisuje je od spodu. To znamená, že číslo 70 = Převod z dvojkové do desítkové soustavy Máme číslo , které převedeme do desítkové soustavy. Tento převod je početně jednodušší: = Každý sčítanec má tvar x 2 i, kde x je číslice z původního binárního čísla a i se zprava postupně zvětšuje vždy o jedna. Číslo má sedm číslic, takže mocniny u čísla dva budou postupně 6, 5,, 1, 0. Po umocnění a vynásobení získáme výraz: = = 98. S Shrnutí Číselná soustava je způsob reprezentace čísel. Podle způsobu určení hodnoty čísla z dané reprezentace rozlišujeme dva hlavní druhy číselných soustav: poziční číselné soustavy a nepoziční číselné soustavy. Zápis čísla dané soustavy je posloupností symbolů, které se nazývají číslice. ASCII je anglická zkratka pro American Standard Code for Information Interchange (americký standardní kód pro výměnu informací). Jde o kódovou tabulku, která definuje znaky anglické abecedy, a jiné znaky používané v informatice. Tabulka obsahuje tisknutelné znaky: písmena, číslice, jiné znaky (závorky, matematické znaky (+ - * / % atd.), interpunkční znaménka (,. : ; atd.), speciální znaky (@ $ ~ atd.)), a řídící (netisknutelné) kódy, které byly původně určeny pro řízení periferních zařízení. Kontrolní otázky a náměty: 1. Převeďte číslo z dvojkové do desítkové soustavy

34 3.2. Rozdělení software Jak již bylo uvedeno dříve, software je programové vybavení počítače, neboli sada počítačových programů, které provádějí nějakou činnost. Software můžeme rozdělit do 2 základních kategorií: základní software aplikační software Začneme li odzadu, aplikační software umožňuje uživateli vykonávat nějakou užitečnou činnost, například vytvářet dokument, upravovat fotografie nebo přehrát oblíbený film. Jedná se tak o tu část software, kterou chceme aktivně používat a ta uživatele v počítači také nejvíce zajímá. Důležitější je však základní software, bez kterého bychom počítač vůbec nemohli použít, jelikož umožňuje efektivní používání počítače. Základní software můžeme dále rozdělit na operační systém a ovladače. Ovladače umožňují operačnímu systému pracovat s hardwarem. Některé ovladače jsou součástí samotného operačního systému, jiné jsou distribuovány s hardwarem (např. na CD-ROM, případně jsou umístěny ke stažení na internetu. Operační systém je v informatice základní programové vybavení počítače, které je zavedeno do paměti počítače při jeho startu a zůstává v činnosti až do jeho vypnutí. Skládá se z jádra a pomocných systémových nástrojů. Hlavním úkolem operačního systému je zajistit uživateli možnost ovládat počítač, vytvořit pro procesy stabilní aplikační rozhraní a přidělovat jim systémové zdroje. Operační systém je velmi komplexní software, jehož vývoj je mnohem složitější a náročnější, než vývoj obyčejných programů. Speciální kategorií mohou být programovací jazyky. Jedná se o komunikační nástroje mezi programátorem, který v programovacím jazyce formuluje postup řešení daného problému, a počítačem, který program interpretuje technickými prostředky. Programovací jazyk je vlastně soubor pravidel pro zápis algoritmu, odborně řečeno se jedná o formální jazyk. S Shrnutí Software je programové vybavení počítače, které můžeme rozdělit na 2 základní kategorie základní software a aplikační software. Základní software v sobě zahrnuje operační systém a ovladače. Mezi aplikační software řadíme veškerý nadstavbový software počítače, bez ohledu na to, zda je již součástí operačního systému, či je doinstalován později. Mezi

35 aplikační software patří například MS Word, internetový prohlížeč, program pro Instant Messaging a další Operační systémy Operační systém je v informatice základní programové vybavení počítače, které je zavedeno do paměti počítače při jeho startu a zůstává v činnosti až do jeho vypnutí. Skládá se z jádra a pomocných systémových nástrojů. Hlavním úkolem operačního systému je zajistit uživateli možnost ovládat počítač, vytvořit pro procesy stabilní aplikační rozhraní a přidělovat jim systémové zdroje. Operační systém je velmi komplexní software, jehož vývoj je mnohem složitější a náročnější, než vývoj obyčejných programů. Jádro, anglicky Kernel, je v informatice označením pro jádro operačního systému. Jádro je zavedeno do operační paměti při startu počítače a je mu předáno řízení. U pokročilých operačních systémů jádro nikdy neztrácí kontrolu nad počítačem a po celou dobu jeho běhu koordinuje činnost ostatních běžících procesů. Hlavní úkol jádra spočívá v přidělování paměti a času procesoru (či procesorů) jednotlivým programům, ovládání zařízení počítače pomocí ovladačů a abstrakci funkcí tak, aby bylo například možné načítat soubory z pevného disku a z jednotky CD-ROM stejným příkazem. Pro zajištění bezpečnosti operačního systému je nutné, aby procesor podporoval dva módy činnosti - omezený pro aplikace a privilegovaný pro jádro (což znamená se speciálními strojovými instrukcemi). Privilegovanému módu se proto někdy říká kernel mód. Operační systémy zaznamenaly za více než 40 let vývoje velký pokrok. Mezi nejdůležitější z nich patří bezpochyby ALTO od firmy Xerox, který představil grafické rozhraní operačního systému včetně ovládání myší. Vznikl v roce 1973 a nebyl příliš komerčně úspěšný. Přesto jeho návrh výrazně ovlivnil ostatní výrobce třeba výraz Pracovní plocha (anglicky Desktop) se poprvé objevil právě zde. S prvním osobním počítačem od IBM přichází v roce 1981 první operační systém - MS DOS od společnosti Microsoft. V roce 1984 ho následoval první Mac OS od společnosti Apple. Narozdíl od MS-DOS obsahoval Mac OS i grafické rozhraní. Rok poté přichází i Microsoft se svým prvním grifickým operačním systémem - Windows 1.0. V roce 1991 vytváří Linus Torvalds otevřený operační systém Linux

36 Dalším významným milníkem v operačních systémech je rok 1995, kdy Microsoft uvádí na trh Windows 95. Nabídli nový způsob ovládání, který je využíván až do dnešních dnů. Po několika méně úspěšných verzích přichází v roce 2001 Microsoft s verzí Windows XP. Jedním z nejoblíbenějších produktů v celé historii firmy. V 2002 se pokouší i Apple srovnat skóre a uvádí na trh Max OS X, který se s dalšími modifikacemi používá na počítačích Apple až doposud. Microsoft mezi tím opět uvedl méně úspěšné verze svých OS a v roce 2009 přišel s Windows 7, kterým se daří vytlačovat Windows XP z pozice nejrozšířenějšího OS. S Shrnutí Operační systém je základní programové vybavení počítače, které zajišťuje uživateli možnost ovládat počítač. Jeho hlavní součástí je jádro, anglicky Kernel. První operační systém pro osobní počítače byl v roce 1981 MS-DOS od společnosti Microsoft. Za více než 40 let vývoje zaznamenaly operační systémy velký pokrok. V podstatě se dělí na 2 základní větve. Microsoft a Unix. Z druhé jmenované se postupem času vyvíjejí další podmnožiny, například Linux, Mac OS, Free BSD a další. Zatím nejúspěšnějším operačním systémem je MS Windows XP, následovaný Windows 7. Kontrolní otázky a náměty: 1. Který z výrobců přišel s prvním operačním systémem využívajícím grafického rozhraní? 3.4. Struktura dat v počítači, FAT tabulka Ať již uživatel používá jakýkoliv operační systém, vždy je třeba, aby informace byly na disku uloženy nějakým přehledným způsobem. Pokud například napíšete v počítači dopis pro svého kamaráda, jistě budete chtít, aby se do něj nepletl jiný dopis pro někoho jiného. Proto existují tzv. soubory. Jedná se o určité množství informací, které spolu nějakým způsobem souvisejí a tvoří jeden celek. Jeden soubor je např. dopis, tabulka, ale i program. Soubor je tedy konkrétní nosič informace

37 Každý soubor je pojmenován názvem a příponou. Pravidla pro pojmenování souboru jsou u každého operačního systému jiná. Například u Windows může jméno souboru obsahovat až 254 znaků a přípona mívá obvykle znaky tři. Aby nebyly soubory chaoticky rozházené po disku existují tzv. adresáře (nazývané též složky). Jedná se o jakési přihrádky, ve kterých jsou soubory uspořádány. Na disku může být libovolné množství adresářů. Každý adresář může obsahovat libovolné množství podadresářů. Na každém disku se nachází adresář, jenž je nadřazen všem ostatním. Nazývá se kořenový adresář. Kořenový adresář je v hierarchii adresářů, podadresářů a souborů nejvyšší sférou. Každý adresář může obsahovat libovolné množství podadresářů resp. každá složka libovolné množství podložek a libovolné množství souborů. Pokud si toto uspořádání pomyslně spojíme čarami, vznikne návaznost připomínající větvení stromu. Z této analogie vznikl název pro uspořádání adresářů a souborů na disku - stromová struktura. S organizací souborů na disku je spojený další pojem souborový systém (anglicky file system). Souborový systém je v informatice označení pro způsob organizace dat ve formě souborů (a většinou i adresářů) tak, aby k nim bylo možné snadno přistupovat. Souborové systémy jsou uloženy na vhodném typu vnější paměti. Mezi nejznámější souborové systémy patří FAT a NTFS. FAT je zkratka anglického názvu File Allocation Table obsahující informace o obsazení disku v souborovém systému a také označující zmíněný souborový systém. FAT je jednoduchý souborový systém vytvořený původně pro Microsoft DOS, nyní podporovaný prakticky všemi operačními systémy. Kvůli jednoduchosti a rozšíření je velmi často používán na výměnných médiích. S vývojem operačních systémů přichází také nový souborový systém - NTFS (z anglického New Technology File System), který vyvinula firma Microsoft pro svoje operační systémy řady Windows NT. NTFS je v současné

38 době upřednostňovaný souborový systém pro současné verze Windows. Oproti staršímu souborovému systému má mnoho výhod, včetně automatické obnovy po některých chybách, podpory velkých pevných disků a lepšího zabezpečení, protože je možné pomocí oprávnění a šifrování povolit přístup k určitým souborům pouze schváleným uživatelům. S Shrnutí Souborový systém (anglicky file system) je způsob organizace dat ve formě souborů (a většinou i adresářů) tak, aby k nim bylo možné snadno přistupovat. Souborový systém zajišťuje ukládání a čtení dat paměťového média tak, aby s nimi uživatelé mohli pracovat ve formě souborů a adresářů. Základní ideou souborového systému je tedy zpřístupnění a ukládání dat pomocí hierarchicky organizovaného systému adresářů a souborů. Většina operačních systémů podporuje několik různých souborových systémů. V Microsoft Windows nalezneme podporu pro souborové systémy FAT a NTFS. V Linuxu nalezneme kromě již zmíněných také ext2, ext3, ext4, ReiserFS, JFS, XFS a mnoho dalších. Kontrolní otázky a náměty: 1. Kde můžete najít souborový systém FAT32? Jaká je jeho výhoda na rozdíl od modernějších formátů? 3.5. Ovladače periferních zařízení Ovladač zařízení (anglicky device driver) je software, který umožňuje operačnímu systému pracovat s hardwarem. Některé ovladače jsou součástí operačního systému, jiné jsou distribuovány s hardwarem (např. na CD-ROM), případně ke stažení na internetu. Ovladač zajišťuje řízení hardware a zároveň komunikuje se zbytkem operačního systému pomocí obecnějších rozhraní, která zajišťuje abstrakci zařízení. Základní vlastností abstrakce je použití stejného nebo podobného rozhraní pro podobná zařízení - třeba abstrakce blokového zařízení umožňuje pracovat stejně s diskem, disketou a CD/DVD mechanikou. CD/DVD

39 mechanika má navíc druhé rozhraní umožňující vypalování, ale program který má zájem jenom číst soubory o druhém rozhraní nepotřebuje vědět. Oddělení obsluhy zařízení od samotného jádra operačního systému značně zjednodušuje návrh architektury a snižuje možnost chyby při vývoji. V současné době je na trhu velké množství různého hardware a operačních systémů, a tak existuje také velké možností ovladačů. Z příkladů zařízení vyžadující ovladače můžeme uvést například grafický adaptér, síťová karta, zvuková karta, počítačová tiskárna, externí úložiště USB, datové úložné zařízení (což je například pevný disk, nebo jednotka DVD, zařízení zpracovávající obraz (digitální kamera a fotoaparát, skener) a další. S Shrnutí Ovladač periferních je software, který umožňuje počítači komunikovat s jednotlivými zařízeními (částmi) nejčastěji periferních zařízení. Ovladač je možné stáhnout z internetu, získat se zakoupeným HW, případně je již součástí operačního systému Údržba pevného disku Pro rychlý a správný provoz počítače je třeba mít i spolehlivý, velký a rychlý pevný disk. Pro jeho správný provoz je ovšem potřeba pravidelně vykonávat menší údržbu. To se provádí pomocí několika programů, které slouží k defragmentaci souborů, vyhledávání chyb v uložených datech či smazání nepotřebných souborů. Během neustálého mazání a ukládání souborů na disk dochází k tzv. fragmentaci, neboli roztříštění souborů. Samotná fragmentace vzniká velmi snadno a nelze ji zabránit. K defragmentaci souborů na disku slouží program Defragmentace disku. Defragmentace srovnává data za sebou, takže soubory již nejsou rozesety po disku a jsou uložené v clustrech následujících za sebou. Při velmi intenzivní práci s počítačem je vhodné provádět defragmentaci disku přibližně jednou za měsíc

40 Dalším užitečným nástrojem je ScanDisk. Při delším používání se mohou u pevných disků vyskytnout chyby, které vzniknou například poškozením povrchu či špatným zápisem dat. Ignorování těchto chyb má většinou za následek ztrátu uložených dat. Použitím ScanDisku je možné odstranit z disku ztracené fragmenty souborů, překřížené soubory, neplatné podadresáře a poškození povrhu disku, které vzniká z různých příčin. Jednou z možných je například havárie čtecí a zápisové hlavy, která narazí vlivem otřesu počítače do povrchu plotny a poškodí ho. Pokud se na poškozeném místě nacházejí data, budou ztracena. Na poškozené místo rovněž nelze zapisovat data. Pokud je při pravidelné kontrole povrchu disku vidět, jak přibývají poškozené clustery, je dobré rychle provést zálohu dat a jeho výměnu

41 V neposlední řadě je vhodné na disku provádět odstranění nepotřebných souborů. To může probíhat automaticky, například pomocí nástroje Vyčistění disku, případně ručním odstraněním nepotřebných dat. Vhodné je využít kombinaci obou přístupů. S Shrnutí Údržba pevného disku je jednou z nutných podmínek pro bezchybný a dlouhotrvající chod počítače. Defragmentace neboli srovnání dat; scandisk, neboli vyhledání a oprava chyb na disku; a také čištění a zálohování jsou jednoduché, ale velmi užitečné nástroje. Kontrolní otázky a náměty: 1. Který program slouží pro odstraněný chyb na disku způsobených například nárazem čtecí hlavy do plotny disku?

42 3.7. Komprimace dat komprimace dat (nebo také komprese dat) je zpracování počítačových dat s cílem zmenšení jejich objemu při současném zachování informací v datech obsažených. Obecně se jedná o snahu zmenšit velikost datových souborů, což je výhodné např. pro jejich archivaci nebo snížený doby nutné pro přenos přes síť. Komprese dat lze rozdělit do dvou základních kategorií - ztrátová komprese a bezztrátová komprese. Pří použití ztrátové komprese jsou některé informace nenávratně ztraceny a nelze je zpět rekonstruovat. Používá se tam, kde je možné ztrátu některých informací tolerovat a kde nevýhoda určitého zkreslení je bohatě vyvážena velmi významným zmenšením souboru. Používá se například pro kompresi zvuku a obrazu, jelikož při jejichž vnímání si člověk chybějících údajů nevšimne nebo si je dokáže do určité míry domyslet. Mezi nejznámější formáty využívající ztrátovou kompresi patří JPEGm MPEG, MP3, WMA, AAC a další. Bezeztrátová komprese obvykle není tak účinná jako ztrátová komprese dat. Velkou výhodou je, že komprimovaný soubor lze obráceným postupem rekonstruovat do původní podoby. To je nutná podmínka při přenášení počítačových dat, výsledků měření, textu apod., kde by ztráta i jediného znaku mohla znamenat nenávratné poškození souboru. Důležitým ukazatelem je Kompresní poměr udávající podíl velikosti původních dat k velikosti komprimovaných dat. Například při kompresi 10 MB souboru do 2 MB je poměr 5:1, to znamená, že komprimovaný soubor je 5x menší než původní. Kompresní poměr je ovlivněn volbou kompresního algoritmu i typem komprimovaných dat

43 S Shrnutí Lidé mají odvěkou touhu získávat a shromažďovat informace. Vzhledem k omezeným kapacitám médií a úložišť vznikají různé metody, jak na nich ušetřit místo a mít tak prostor pro další data - komprese. Komprese je speciální druh kódování dat za účelem zmenšení jejich objemu odstraněním nadbytečné informace (redundance). Kompresní algoritmus definuje přesný postup, jak toho docílit. Musí obsahovat i odpovídající opačný postup pro dekompresi, který původní informaci zpětně zrekonstruuje. Kompresní algoritmus převádí zdrojové jednotky (symboly a posloupnosti symbolů tzv. slova a posloupnosti slov) na posloupnosti bitů. Zdrojové jednotky se mohou označovat jako vzory (originály) a výsledné posloupnosti jako obrazy. Komprese může být ztrátová, to znamená, že data po obnovení nejsou shodná s původními daty používá se například u MP3, kdy se ořežou pro lidské ucho neslyšitelné části, případně u fotografií, kde se vypustí některé obrazové informace, které lidské oko není schopno zachytit, případně takové množství informací, které uvážíme za akceptovatelné. Bezztrátová komprese dat zmenšuje velikost komprimovaného souboru, který je však po jeho dekomprimaci obnoven do původní velikosti. V současné době se používají různé algoritmy s různou úspěšností, tzn. zmenšením souboru. Jako příklad je možné uvést například archivační programy (formáty) ZIP či RAR Databáze Databáze je určitá uspořádaná množina informací uložená na paměťovém médiu. V širším smyslu jsou součástí databáze i softwarové prostředky, které umožňují manipulaci s uloženými daty a přístup k nim. Tento software se v české odborné literatuře nazývá systém řízení báze dat (zkráceně SŘBD). Běžně se označením databáze myslí jak uložená data, tak i zmiňovaný software SŘBD. Systém řízení báze dat (anglicky database management system - zkráceně ŠŘBD případně DBMS) je softwarové vybavení, které pracuje a řídí databázi a je tak schopen efektivně pracovat s velkým množstvím dat. Tvoří rozhraní mezi aplikačními programy a uloženými daty. Z hlediska způsobu ukládání dat

44 a vazeb mezi nimi můžeme rozdělit databáze do 4 základních typů - Relační databáze, Hierarchické databáze, Síťové databáze a objektové databáze. Relační databáze využívají vzájemně propojené tabulky s předem nastavenými vztahy. Tabulka obsahuje jednotlivé sloupce (tzv. atributy) a řádky (tzv. záznamy). Každý sloupec má určen datový typ. Datových typů je omezené množství a jedná se například o znak, řetězec, datum, číslo a další. Každý atribut může uchovávat jedinou hodnotu. Vztahy nejsou explicitní, ale spíše plynou z hodnot ve speciálních polích, tzv. cizí klíče (foreign keys) v jedné tabulce, který se rovná hodnotám v jiné tabulce. Relační databáze využívají pro definici dat, řízení dat a přístup k datům jazyk SQL. SQL je zkratka anglických slov Structured Query Language, v překladu strukturovaný dotazovací jazyk. Jazyk v sobě zahrnuje nástroje pro tvorbu databází a nástroje na manipulaci s daty. SQL patří mezi deklarativní programovací jazyky, které jsou založené na myšlence programování pomocí definic co se má udělat a ne jak se to má udělat, jak je tomu například u jazyka C, Java a podobně. Se samotným jazykem SQL můžeme pracovat pouze v případě, že se terminálem připojíme na SQL server a na příkazový řádek bychom zadávali přímo příkazy jazyka SQL. P Příklad propojených tabulek v relační databázi

45 S Shrnutí Velice zjednodušeně je databáze místo, kde jsou všechny informace a stále další a nové se přidávají. Když tyto informace potřebujeme, tak je obdržíme. Abychom požadovaná data obdržela, potřebujeme program, který obstarává přístup k těmto datům - Systém Řízení Báze Dat - SŘBD, anglicky DBMS - DataBase Management System. Jednou z nejběžnějších databází jsou relační databáze. Zde jsou data (údaje) uspořádány do tabulek, kterých v jedné databázi může být několik vzájemně propojených. Řádky tabulky jsou záznamy, jednotlivé sloupce atributy, které poté obsahují údaje např. jméno, příjmení, pohlaví, věk, povolání, adresa. Kontrolní otázky a náměty: 1. Co znamená zkratka DBMS?

46 4. Sítě C L T Cíle kapitoly: Student dovede: vysvětlit pojmy LAN, MAN, WAN, server a klient, popsat druhy lokálních sítí a jejich služby, výhody a nevýhody popsat fungování sítí mobilních telefonů a globálních družicových polohovacích systémů popsat strukturu sítě Internet, vysvětlit principy použité při jejím návrhu a okolnosti jejího vzniku rozlišit technické způsoby připojení k síti Internet pro koncového uživatele charakterizovat webový prohlížeč a popsat způsob jeho práce, vyjmenovat nejpoužívanější současné prohlížeče webu vysvětlit princip fungování elektronické pošty nakreslit a popsat fungování TCP/IP vyjmenovat základní komponenty počítačové sítě a vysvětlit účel jejich použití rozlišit mezi sdílený zařízením a zařízením využívaném pouze jedním uživatelem, co do způsobu přístupu k takovému zařízení Doporučená literatura: BENEŠ, V.: Technická infrastruktura a síťové technologie. Skriptum BIVŠ, Praha ISBN HORÁK, J., ERŠLÁGER M. Počítačové sítě pro začínající správce. 5., aktualiz. vyd. Brno: Computer Press, 2011, 303 s. ISBN Test předchozích znalostí: 1. Jak se jmenuje jazyk, který se používá u relačních databází pro definici dat, řízení dat a přístup k datům.? a) SSL b) QLS c) SQL 2. Jaké je základní dělení komprimace dat?

47 4.1. Charakteristika počítačové sítě Počítačová sít je skupina navzájem propojených počítačů, respektive připojených k centrálnímu počítači, tzv. serveru. Podrobnější definice říká, že počítačová síť (anglicky computer network) je souhrnné označení pro technické prostředky, které realizují spojení a výměnu informací mezi počítači. Umožňují tedy uživatelům komunikaci podle určitých pravidel za účelem sdílení, využívání společných zdrojů nebo výměny informací. Historie sítí sahá až do 60. let 20. století, kdy začaly první pokusy s komunikací počítačů. V průběhu vývoje byla vyvinuta celá řada síťových technologií. V poslední době jsou všechny sítě postupně spojovány do globální celosvětové sítě Internet, která používá sadu protokolů TCP/IP. Díky počítačové síti můžeme brouzdat na internetu, odesílat y, využívat programy z jiného počítače, přenášet soubory, tisknout na vzdálené tiskárně a vykonávat spoustu dalších činností. S Shrnutí Počítačová síť (anglicky computer network) je souhrnné označení pro technické prostředky, které realizují spojení a výměnu informací mezi počítači. Umožňují tedy uživatelům komunikaci podle určitých pravidel, za účelem sdílení využívání společných zdrojů nebo výměny zpráv

48 4.2. Komponenty počítačové sítě, TCP/IP, FTP Základní komponenty počítačové sítě by se daly rozdělit do 3 základních kategorií: přenosová média kabely (koaxiální kabel, kroucená dvojlinka, optický kabel, případně zařízení pro bezdrátový přenos) pasivní prvky - konektory a zásuvky aktivní prvky - síťové adaptéry, propojovací prvky Mezi aktivní síťové prvky patří zejména síťový adaptér, neboli síťová karta, která slouží pro připojení stanice (uzlu) k síti. Síťový adaptér může být kabelový či bezdrátový. Další aktivní síťové prvky, s kterými se můžete setkat patří: Opakovač (Repeater) zesilovač signálu, který prodlužuje délku segmentu na požadovanou hodnotu Rozbočovač (Hub) větví síť a vzájemně propojuje stanice Přepínač (Switch) inteligentní propojovací prvek pracující s MAC adresami stanic Most (Bridge) slouží k propojení segmentů sítě Směrovač (Router) propojuje lokální sítě a směrování dat mezi sítěmi pomocí IP adres Brána (Gateway) propojuje místní síť a veřejnou síť Dále je vhodné mít síťový operační systém, respektive program realizující vstup do sítě, který se stará právě o komunikaci mezi síťovým hardwarem a aplikací kterou chceme používat pro komunikaci po počítačové sítí. Jednou z důležitých součástí počítačových sítí jsou protokoly. Protokol je v informatice konvence nebo standard, podle kterého probíhá elektronická komunikace a přenos dat mezi dvěma koncovými body. Mezi hlavní protokoly Internetu patří TCP/IP (což je zkratka z anglického Transmission Control Protocol a Internet Protocol). Vzhledem ke složitosti celé problematiky je síťová komunikace rozdělena do tzv. vrstev, které znázorňují hierarchii činností. Výměna informací mezi vrstvami je přesně definována. Každá vrstva využívá služeb vrstvy nižší a poskytuje své služby vrstvě vyšší. Komunikace mezi stejnými vrstvami dvou různých systémů je řízena komunikačním protokolem za použití spojení vytvořeného sousední nižší vrstvou. Architektura umožňuje výměnu protokolů

49 jedné vrstvy bez dopadu na ostatní. Příkladem může být možnost komunikace po různých fyzických médiích. Kromě rodiny protokolů TCP/IP jsou na Internetu používány i další - aplikační protokoly, jako například: HTTP, DHCP, FTP, SSH, POP3, IMAP, SMTP a další. HTTP (z anglického Hypertext Transfer Protocol) je internetový protokol určený pro výměnu hypertextových dokumentů ve formátu HTML. Jednoduše řečeno se jedná o klasické prohlížení webových stránek. HTTP používá obvykle port číslo 80. Tento protokol je spolu s elektronickou poštou tím nejvíce používaným a zasloužil se o obrovský rozmach internetu v posledních letech. Samotný protokol HTTP neumožňuje šifrování ani zabezpečení integrity dat. Zabezpečená verze protokolu nese název HTTPS a využívá port 443. FTP (z anglického File Transfer Protocol) je v informatice protokol pro přenos souborů mezi počítači pomocí počítačové sítě. Využívá protokol TCP a může být používán nezávisle na použitém operačním systému. Využívá porty číslo 20 a 21. Na tomto portu běží příkazy, které zachytává server. Na portu 20 se přenáší pouze data, nikoliv příkazy. Jakmile se začnou stahovat data, na

50 příkazovém portu se nic nepřenáší. Při stahování velkých souborů přes připojení s firewallem může tento kvůli dlouhodobé nečinnosti zablokovat komunikaci na portu 21. Dalšími, velmi často využívanými protokoly jsou SMTP (z anglického Simple Mail Transfer Protokol, využívající port 25), který je určený pro přenos zpráv elektronické pošty. Zpráva je doručena do tzv. poštovní schránky adresáta, ke které potom může uživatel kdykoli přistupovat pomocí protokolů POP3 (z anglického Post Office Protocol komunikující na portu 110) nebo IMAP (z anglického Internet Message Access Protocol, na portu 143). Rozdíl mezi POP3 a IMAP je ve způsobu přístupu k doručené poště. POP3 stahuje poštovní zprávy ze serveru do počítače a novější IMAP k nim přistupuje přímo v poštovní schránce. Zprávy tak zůstávají po celou dobu na serveru. S Shrnutí Komponenty počítačové sítě se dají dělit dle více hledisek. Tím základním je na přenosová média, pasivní prvky a aktivní prvky. Mezi aktivní prvky, které je možné nalézt i v domácích sítích patří například router, switch, případně repeater. Velmi důležitým pojmem v souvislosti s počítačovými sítěmi jsou porty. Konkrétně mezi ty nejznámější a nejdůležitější patří TCP/IP, které se starají o komunikaci v počítačové síti a jsou hlavními protokoly sítě internet. Protokol TCP/IP se skládá z několika hierarchicky řazených vrstev, kdy výměna mezi jednotlivými vrstvami je přesně definována. Každý vrstva využívá služeb nižší a poskytuje služby vrstvě vyšší. V souvislosti s protokolem TCP/IP je nutné zmínit pojem IP adresa, což je číslo, které jednoznačně definuje síťové rozhraní v počítači. Mezi další zajímavé protokoly jistě patří http, který je zodpovědný za přenos webových stránek, funguje na portu číslo 80 a jeho šifrovaná verze https na portu číslo 443. Dalším často využívaným protokolem je SMTP, který je zodpovědný za odesílání elektronické pošty. O příjem se stará buď zastaralý POP3 protokol případně novější IMAP, kde zprávy zůstávají na serveru, na rozdíl od POP3, kdy jsou staženy přímo do počítače. Kontrolní otázky a náměty: 1. Jak se jmenuje zařízení, které zesiluje signál, který prodlužuje délku segmentu počítačové sítě na požadovanou hodnotu? 2. Který z protokolů zajišťujících doručování elektronické pošty pracuje na portu č. 143? 3. Co znamená zkratka HTTP?

51 4.3. Typy sítí z hlediska velikosti Počítačové sítě se dají podle rozlehlosti a zároveň podle účelu použití rozdělit do tří základních skupin. LAN, MAN a WAN. LAN sítě, původem z anglického Local Area Network, česky lokální síť nebo místní síť, označuje počítačovou síť, která pokrývá malé geografické území (např. domácnost, nebo malou firmu. Přenosové rychlosti jsou zde vysoké a nejrozšířenějšími technologiemi v dnešních LAN sítích jsou Ethernet a Wi-Fi. MAN sítě, původem z anglického Metropolitan Area Network, česky metropolitní síť, označuje rozlehlou počítačovou síť, obvykle velikosti celého města. Metropolitní síť je technicky vzájemné propojení několika menších podsítí. Propojení se provádí většinou přes mikrovlnou technologii nebo optické vlákno. WAN sítě, původem z anglického Wide Area Network, česky rozlehlá síť pokrývající rozlehlé geografické území (například síť, která překračuje hranice města, regionu nebo státu). Největším a nejznámějším příkladem sítě WAN je Internet. Sítě WAN jsou využívány pro spojení lokálních sítí nebo dalších typů sítí, takže uživatelé z jednoho místa mohou komunikovat s uživateli a počítači na místě jiném

52 P S Příklad velikosti sítí Ukázkový příkladem může být například síť v rámci budovy bankovního institutu. Jedná se o sít LAN s využitím převážně stromové struktury, který je připojena k poskytovateli internetu příkladem může být například pražský poskytovatel internetu po kabelové televizi UPC. Vlastní síť UPC je možné vnímat jako síť MAN, jelikož působí na jednom místě a sdružuje více LAN siťí. Běžný uživatel tuto síť nevnímá, přistupuje přes ní pouze k internetu, ale ve skutečnosti se jedná o klasickou síť, nejspíše také se stromovou strukturou. Síť UPC je dále propojena optickými kabely do dalších větších sítí, tzn tím vzniká síť velikosti WAN, kde je vzájemně propojeno takto více subjektů. Shrnutí Pojmy LAN, MAN, WAN souvisejí s velikostí sítí co do jejího rozsahu. LAN jsou sítě v rámci firmy či větší domácnosti, MAN jsou sítě metropolitní, které sdružují několik LAN sítí a zasahují například na území celé metropole. WAN sítě jsou nejrozsáhlejší a zasahují na území celých států či kontinentů Topologie sítí Topologie sítí se zabývá zapojením různých prvků do počítačových sítí a zachycením jejich podoby. Topologii lze považovat za určitý tvar či strukturu dané sítě. Tento tvar nemusí nutně korespondovat se skutečným fyzickým rozvržením prvků, zapojených v síti. Například počítače v malé domácí síti mohou být uspořádány v pomyslném kruhovém tvaru, ale nemusí to nutně znamenat, že jejich logické zapojení představuje příklad kruhové topologie. Dvoubodový spoj je nejjednodušším typem topologie. Jedná se o permanentní spoj mezi dvěma koncovými body. typickým základním modelem je například telefonní pevná linka

53 Kruhová topologie označuje logické zapojení, při němž je každý počítač spojen se dvěma dalšími tak, aby společně vytvořily kruh. Přenos dat je relativně jednoduchý, nevznikají kolize a náklady jsou nižší než např. u hvězdicové topologie. Data ovšem musí projít přes každý uzel mezi odesílatelem a příjemcem, což přenos prodlužuje. Výpadek jednoho z uzlů ochromí celou síť. Hvězdicová topologie je nejpoužívanější způsob propojování počítačů do počítačové sítě. Každý počítač je připojený pomocí kabelu k centrálnímu prvku - hubu nebo switch. Mezi každými dvěma stanicemi existuje vždy jen jedna cesta. To znamená, že selhání jedné stanice neomezí provoz sítě, ovšem kolaps centrálního prvku znamená kolaps i pro celou síť

54 Stromová topologie se často využívá v rozsáhlejších počítačových sítích. Vychází z hvězdicové topologie spojením aktivních síťových prvků, které jsou v centrech jednotlivých hvězd. V případě, že selže jeden síťový prvek, výpadek ovlivní pouze část sítě pod něj spadající. Ostatní části sítě ale mohou dále pracovat Sběrnicová topologie využívá spojení zprostředkované jediným přenosovým médiem, ke kterému jsou připojeny všechny uzly sítě. Má nízké pořizovací náklady, ale omezenou rychlost přenosu a také v ní může docházet ke kolizím. Je vhodná spíše pro malé a dočasné sítě. Plně propojená obsahuje vzájemně propojené uzly. To zaručuje funkční provoz sítě i při výpadku některých z uzlů. Tento způsob do jisté míry využívá i Internet, tzn. jednotlivé uzly jsou vzájemně propojené několika cestami

55 S Shrnutí Topologie sítí udává informaci o fyzickém propojení jednotlivých částí. Mezi nejčastěji používané topologie patří hvězdicová, stromová, případně plně propojená (internet). Kontrolní otázky a náměty: 1. Co se stane, pokud v kruhové topologii (token ring) dojde k výpadku jednoho z uzlů?. 2. Co se stane, pokud v plně propojené topologii dojde k výpadku jednoho z uzlů? 4.5. Sdílená zařízení Sdílený prostředek, síťový prostředek, sdílení souborů, sdílení tiskáren jsou sdílení systémových prostředků počítače tak, že k nim lze vzdáleně přistupovat z jiného počítače (typicky přes lokální síť LAN). Účelem sdílení zařízení je snížení nákladů na jeho pořízení, kdy jedno zařízení může sloužit více uživatelům, nebo k usnadnění jejich správy pomocí centralizace na jednom místě. Nejčastěji sdílenými zařízeními mohou být tiskárny, diskový prostor v úložišti dat, skener, plotter a další. Sdílené prostředky jsou většinou ostatním počítačům nějakým způsobem nabízeny, například lze zobrazit všechny dostupné sdílené prostředky v síti. Někdy je však nutné, aby uživatel přesně znal název a umístění sdíleného prostředku. Klienti si sdílené zařízení vhodným způsobem připojí, například jako další disk v Microsoft Windows. Uživatel pak pracuje se sdílenými zařízením podobným způsobem, jako by byly přímo připojené k jeho vlastnímu počítači. To znamená, že komunikace přes počítačovou síť je mu skryta. Sdílené prostředky jsou typicky chráněny před neoprávněným zneužitím, nejčastěji pomocí autentizace uživatele přihlašovacím jménem a heslem. Po úspěšné autentizaci jsou dále aplikována přístupová oprávnění (oprávnění v systému souborů, oprávnění tisknout atp.). Konkrétní detaily jsou závislé na použité platformě a také na zvolené úrovni zabezpečení

56 S Shrnutí Sdílená zařízení znamenají pro počítačové sítě, zvláště jejich majitele, značné úspory, jelikož 1 zařízení, například tiskárnu, může využívat celé oddělení. Dochází tak k úspoře nákladů na pořízení, ale také na administraci a údržbu takového zařízení Historie internetu Internet je celosvětový systém navzájem propojených počítačových sítí, ve kterých mezi sebou počítače komunikují pomocí rodiny protokolů TCP/IP. Společným cílem všech lidí využívajících Internet je bezproblémová komunikace a výměna dat. Nejznámější službou poskytovanou v rámci Internetu je WWW (kombinace textu, grafiky a multimédií propojených hypertextovými odkazy) a neboli elektronická pošta, avšak nalezneme v něm i desítky dalších. Pokud bychom pohlédli do historie internetu, je určitě nutné začít v roce 1969, kdy byla vytvořena experimentální síť ARPANET, spadající pod ministerstvo obrany USA. V roce 1972 představil Ray Tomlinson první ový program. Další významným rokem byl 1980, kdy se poprvé testuje v síti ARPANET provoz TCP/IP. O 2 roky později, v roce 1982 se od ARPANETu oděluje vojenská část a nic již nebrání k dalšímu rozvoji této sítě. V roce 1984 byl vyvinut první DNS systém a v té době bylo k ARPANETu připojeno pouhých 1000 počítačů. V roce 1987 vzniká pojem "Internet". V roce 1989 publikuje Tim Barners-Lee návrh vývoje WWW a o rok později také koncept hypertextu. V roce 1991 dochází k nasazení WWW v evropské laboratoři CERN a o rok později, 1992 je připojen Bílý dům. Česká republika byla připojena 13. února roku 1992, konkrétně ČVUT v Pražských Dejvicích. V roce 1993 je představen první www prohlížeč Mosaic. V roce 2000 je na internetu již 250 milionů uživatelů. V roce 2005 toto číslo stoupne na 900 miliónů a v roce 2010 to byly již více než 2 miliardy uživatelů

57 S Shrnutí Internet je celosvětový systém vzájemně propojených počítačových sítí s cílem bezproblémové komunikace a výměny dat. Mezi hlavní milníky internetu patří: 1962 vzniká projekt počítačového výzkumu agentury ARPA 1969 vytvořena experimentální síť ARPANET, první pokusy proběhly 2. září s přepojováním 4 uzlů 1972 Ray Tomlinson vyvíjí první ový program 1980 vydáno RFC 760, které popisuje IPv4, experimentální provoz TCP/IP v síti ARPANET 1983 z ARPANETu oddělena síť MILNET (Military Network), TCP/IP přeneseno do komerční sféry (Sun), zavedeno DNS (Domain Name System) 1987 vzniká pojem Internet 1989 Tim Berners-Lee publikuje návrh vývoje WWW (Information Management: A Proposal) 1991 nasazení WWW v evropské laboratoři CERN února oficiálně připojena Česká republika 1993 Marc Andreessen vyvíjí Mosaic, první WWW prohlížeč, a dává ho zdarma k dispozici došlo k vyčerpání adres protokolu IPv4-57 -

58 4.7. Připojení přes poskytovatele Poskytovatel internetového připojení (používá se zkratka ISP z anglického Internet service provider) je firma nebo organizace zprostředkující přístup do Internetu, tj. poskytující telekomunikační služby. V minulosti byla většina ISP zároveň telefonními společnostmi nebo si od nich infrastrukturu pronajímala. Dnes jsou to samostatné společnosti s vlastní velmi specifickou infrastrukturou zaměřenou zejména na přenos dat a až následně dochází k integraci telefonních a dalších služeb. Poskytovatel internetového připojení disponuje škálou technologií, které umožňují spotřebitelům připojit se k jejich síti. Pro domácí uživatele patří mezi nejpopulárnější možnosti ADSL, bezdrátový přístup pomocí Wi-Fi a prostřednictvím poskytovatele kabelové televize. S rostoucí oblibou stahování hudby, internetového videa a s všeobecnou poptávkou po rychlejším načítání jednotlivých webových stránek se vyšší rychlosti připojení k internetu stávají stále populárnějšími. K internetu se můžeme připojit hned několika způsoby. Prvním z nich je telefonní linka. V počátcích internetu bylo připojení přes telefonní linku, konkrétně vytáčené připojení jediným možným způsobem, jak se na síť sítí připojit. Telefonní linka ale má i dnes co nabídnout. Vytáčené připojení následovalo ISDN a v současné době jedno z nejrozšířenějších - ADSL připojení. K připojení pomocí ADSL musíte mít i odpovídající vybavení. Nejčastěji je to rozdělovač, anglicky splitter, který jak název napovídá, rozděluje z běžné telefonní linky signál pro provoz telefonu a připojení k internetu. Dalším prvkem je ADSL modem, správnou terminologií terminálový adaptor, jelikož modem je zařízení určené pro převod analogového

59 signálu do digitálního a zpět. Moderní telefonní linky však v dnešní době využívají digitálního přenosu dat. Poslední součástí zapojení je router, případně wifi router, který zpřístupní připojení k internetu uživatelům. Další možností připojení k internetu je kabelová přípojka. Jedná se o připojení s velkým potenciálem, které již dnes nabízí velké rychlosti připojení a díky dostupnosti kabelových televizí ve větších městech také zaujímá jednu z předních příček co do počtu uživatelů. Kabelové připojení vyžaduje speciální zařízení - kabelový modem. Další možností připojení k internetu je bezdrátová síť, nejčastěji postavená na Wifi technologii. Jedná se o relativně levné a hlavně bezkabelové připojení k internetu. Wifi může být provozováno ve volném 2,4 GHz pásmu, kde může docházet díky rušení k občasným výpadkům, případně v pásmu 5 GHz, které vzhledem ke své šířce netrpí zmíněnými problémy. Dalšími možnostmi připojení může být například satelitní síť, mobilní telefonní síť, elektrická rozvodná sít a další. Pokud hovoříme o připojení k internetu, nesmíme zapomenout na faktory, které ovlivní kvalitu takového připojení. O kvalitě připojení rozhoduje agregace (tj. kolik uživatelů sdílí jednu linku), doba odezvy (kdy dlouhé odezvy mohou mít negativní vliv např. při telefonování přes Internet), rychlost připojení a také technologie použitá v na poslední míli, což znamená propojení mezi koncovým bodem telefonní sítě a účastníkem. Koncovým bodem zpravidla bývá místní ústředna

60 S Shrnutí Internet je velmi mocný nástroj. Pro jeho využívání je nutné mít vhodného poskytovatele (ISP) a také zvolit vhodnou technologii. Mezi nejzákladnější způsoby připojení k internetu patří: Kabelová přípojka Telefonní linka (xdsl) Kabelová televize Bezdrátové připojení (wifi) Připojení přes mobilní síť Mikrovlnné připojení Satelitní připojení Rozvody přes el. síť Kontrolní otázky a náměty: 1. Co znamená pojem agregace u připojení k internetu? Konkrétně pokud v nabídce je uvedena rychlost 2048/1024 s agregaci 1: Služby internetu Než se dostaneme k službám na internetu, musíme zmínit 2 pojmy, které jsou při používání internetu velmi důležité. Jedná se o IP adresu a DNS server. IP adresa je v informatice číslo, které jednoznačně identifikuje síťové rozhraní v počítačové síti, která používá internetový protokol. V současné době je nejrozšířenější verze IPv4, která používá 32bitové adresy zapsané dekadicky po jednotlivých oktetech, například Z důvodu nedostatku IP adres bude v brzké době nahrazen protokolem IPv6, který používá 128bitové IP adresy. DNS (z anglického Domain Name System) je hierarchický systém doménových jmen, který je realizován DNS servery a protokolem stejného jména, s kterým si vyměňují informace. Jeho hlavním úkolem jsou vzájemné převody doménových jmen a IP adres uzlů sítě. Jak bylo vysvětleno u pojmu IP adresy, každé síťové rozhraní má vlastní unikátní adresu. DNS zajišťuje, že nemusíme při otevírání www stránek google.com psát jejich IP adresu, což je

61 , ale stačí, pokud do adresního řádku zadáme O zbytek se postará DNS server, který takto zadaný text převede na požadovanou IP adresu a náš požadavek zpracuje. Nejoblíbenější a nejvyužívanější službou na internetu je World Wide Web (zkráceně www nebo web), což je v doslovném překladu "světová rozsáhlá síť" a označuje aplikace internetového protokolu HTTP. Tím je myšlena soustava propojených hypertextových dokumentů. Dokumenty umístěné na počítačových serverech jsou adresovány pomocí URL, jehož součástí je i doména a jméno počítače. Název naprosté většiny těchto serverů začíná zkratkou www, i když je možné používat libovolné jméno vyhovující pravidlům URL. Protokol HTTP je dnes již používán i pro přenos jiných dokumentů, než jen souborů ve tvaru HTML a výraz World Wide Web se postupně stává pro laickou veřejnost synonymem pro internetové aplikace. Autorem World Wide Webu je Tim Berners-Lee, který jej vytvořil při svém působení v CERNu v roce Další oblíbenou službou internetu je elektronická pošta, zkráceně , je způsob odesílání, doručování a přijímání zpráv přes elektronické komunikační systémy. ové služby se poprvé rozšířily mezi veřejnost až díky vzniku jedné z prvních volných ových služeb Hotmail v roce Tu po jejím celosvětovém úspěchu zakoupila firma Microsoft a později vznikly i další nyní velmi známé služby. K širokému rozšíření u přispěl zejména internet

62 Konverzace v reálném čase, anglicky Instant Messaging (zkratka IM) je internetová služba, umožňující svým uživatelům sledovat, kteří jejich přátelé jsou právě připojeni, a dle potřeby jim posílat zprávy, chatovat, přeposílat soubory mezi uživateli a i jinak komunikovat. Hlavní výhodou oproti používání např. u spočívá v principu odesílání a přijímání zpráv v reálném čase. Jinými slovy zpráva je doručena ve velmi krátké době od odeslání. Další službou pro komunikaci je Voice over Internet Protocol (zkráceně VoIP). Jedná se o technologii, umožňující přenos digitalizovaného hlasu v těle paketů rodiny protokolů TCP/IP prostřednictvím počítačové sítě. Využívá se pro telefonování prostřednictvím Internetu, intranetu nebo jakéhokoliv jiného datového spojení. Nejznámějším programem pro internetové volání je Skype. S Shrnutí IP adresa jednoznačně identifikuje síťové zařízení v síti a je jedním ze základních kamenů fungování internetu a protokolu TCP/IP. S tím je spojen také pojem DNS (či DNS server), který je zodpovědný za překlad IP adres do námi srozumitelné podoby. Například server BIVŠ má svou adresu , což je pro uživatele značně nezapamatovatelný údaj a proto je zde DNS server, který zajistí překlad při zadání do prohlížeče na tuto adresu. Samotné služby internetu poté souvisejí s dalšími protokoly, jako je již zmíněný HTTP případně IMAP a s nimi souvisejícími porty. Mezi dosud neuvedenými službami internetu jsou dnes velmi populární VoIP technologie a Instant Messaging

63 C L T Cíle kapitoly: Student dovede: 5. Malware vysvětlit potřebu aktualizací operačního systému a aplikačních programů, aktualizaci provést a nastavit způsob jejího provádění s porozuměním používat antivirový program, firewall a další bezpečnostní nástroje vysvětlit problematiku a způsoby šíření počítačových virů a červů, malware a spyware popsat nejčastější metody útoků přes webové stránky a elektronickou poštu a bránit se proti nim vysvětlit problematiku spamu a používat obranu proti němu, rozpoznat hoax rozlišit nebezpečí podvodů (tzv. technik sociálního inženýrství), rozpoznat základní rysy takového podvodu zdůvodnit důležitost komplexního přístupu k bezpečnosti IT Obecné bezpečnostní zásady a ochrana dat aplikovat zásady vytvoření bezpečného hesla pro identifikaci přístupu popsat způsoby zabezpečení dat před jejich zneužitím chránit svá data před ztrátou, zálohovat svá data Doporučená literatura: HÁK, Igor a Josef ZELENKA. Ochrana dat: škodlivý software. Vyd. 1. Hradec Králové: Gaudeamus, 2005, 211 s. ISBN ELISAN, Christopher C. Malware, rootkits: a beginner's guide. New York.: McGraw-Hill, c2013, xxvi, 353 p. ISBN Test předchozích znalostí: 1. Jaký port využívá protokol HTTP, díky kterému je možné zobrazovat webové stránky v prohlížeči? a) 443 b) 25 c) Co znamená zkratka ISP?

64 5.1. Malware; Boot viry, Přepisující souborové viry Úvodem tohoto bloku je potřeba vysvětlit výraz malware ten vznikl složením anglických slov malicious (zákeřný) a software a popisuje záměr autora takového programu spíše než jeho specifické vlastnosti. Pod souhrnné označení malware se zahrnují počítačové viry, trojské koně, spyware a adware a podobně. Počítačový virus, za který je většinou (chybně) označován jakýkoliv malware, je škodlivý program či kód, který se dokáže sám šířit bez vědomí uživatele. Takový program se tedy chová obdobně jako biologický virus. V souladu s touto analogií se někdy procesu šíření viru říká nakažení či infekce a napadenému souboru hostitel. Boot viry napadají systémové oblasti disku. Šíří se po restartu počítače, který má povoleno zavádění systému z externího média (disketa, USB disk, ) s boot virem. Vir se spustí a napadne systémové oblasti pevného disku. Při dalším spuštění počítače se boot vir inicializuje z pevného disku a napadá další externí paměťová úložiště, které uživatel použije. Hlavní výhodou bootvirů je to, že se dostanou do paměti jako vůbec první program zaváděný z disku nebo diskety. Díky tomu mají k dispozici informace o stavu počítače bezprostředně po jeho startu a mohou také ovlivňovat činnost všech následně spuštěných programů. Souborové viry napadají pouze soubory, které obsahují spustitelný kód - programy. V napadeném programu přepíší část kódu svým vlastním, nebo vlastní kód k programu připojí a tím změní jeho velikost a chování. Jsou velmi snadno rozpoznatelné, jelikož přepisem zničí původní program. S Shrnutí Základem této problematiky je termín malware, kterým se označuje veškerá havěť ohrožující naše zařízení. Jedená se o víry, rootkity, boot viry, souborové viry, trojské koně a spoustu dalších, které jsou vysvětleny v následujících kapitolách. Boot viry napadají systémové oblasti disku a po restartu se zavádějí do operační paměti, kde mohou začít páchat škody a dále se šířit

65 Souborové viry napadají pouze spustitelné soubory programy. Nahradí část původního kódu vlastním a tím jsou velmi snadno rozpoznatelné. Původní program po napadení přestává díky přepisu jeho vlastního kódu fungovat Doprovodné viry, Link viry Doprovodné viry využívají chyb některých operačních systémů, které při požadavku na spuštění programu se pokouší nejdříve vyhledat a spustit.com příponu a poté až.exe. Tyto viry vytvoří své kopie se shodným názvem souboru, ale příponou.com, čímž se při spuštění programu nejprve spustí virus, který provede vše, co uzná za vhodné, a poté předá řízení původnímu programu s.exe příponou. Tento způsob šíření není příliš efektivní a má jedinou výhodu doprovodný virus nemusí modifikovat obsah žádného existujícího souboru a je tedy méně pravděpodobné, že ho zachytí nějaká kontrola integrity dat nebo rezidentní ochrana. Jen pro upřesnění doplním, že tento vir byl nebezpečný hlavně pro operační systém MS-DOS. Link viry takto označujeme ty souborové viry, které se připojují k infikovanému souboru a zachovávají jeho původní funkce. Je zřejmé, že tyto viry mají daleko větší šanci na úspěch a své maskování. Tyto viry modifikují kód své oběti tak, aby při spuštění infikovaného souboru byl spuštěn kód viru, který vykoná vše, co považuje za nutné, a poté obnoví a spustí původní program. S Shrnutí Doprovodné viry a link viry jsou další druhy souborových virů. Doprovodné viry využívali dřívější zranitelnosti operačních systémů, které při spuštění nejdříve hledali soubor s příponou.com a poté až.exe. Po provedení požadovaných akcí vir předal řízení původnímu programu a tím se do jisté míry účinně maskoval. Link viry se nabalují k napadenému programu, ale zachovávají jeho funkce, na rozdíl od souborových virů. Po provedení plánovaných činností předá vir řízení zpět původnímu programu

66 5.3. Spyware, Adware Spyware (z anglického spy špión) je škodlivý program, jehož cílem je odesílat data z vašeho počítače. Může se jednat o obchodní informace, sledování vašeho chování na internetu, odeslání přihlašovacích jmén a hesel, čísla kreditních karet a další. Některý spyware umožňuje vzdáleně ovládat počítač, takže útočník může s počítačem nakládat jakkoliv uzná za vhodné. Spyware se často nainstaluje společně s instalací "legitimního" software a s vědomím autora legitimního programu, který si instalujete. Za distribuci spyware dostávají mnohdy autoři korektních programů zaplaceno. Adware (z anglického ad reklama) se do počítače opět dostává za vědomí uživatele a převážně i s jeho souhlasem, podobně jako je to u spyware. Odlišuje se tím, že na rozdíl od vynášení citlivých informací zobrazuje nevyžádanou reklamu, čímž dokáže do značné míry znepříjemnit práci s počítačem. Jedním příkladů může být například změna domovské stránky a vyhledávače internetového prohlížeče. S Shrnutí Spyware a Adware je malware obtěžující uživatele napadeného počítače. Spyware je vytvářen s cílem odcizit citlivé údaje a Adware s cílem zobrazovat nevyžádanou reklamu na počítači uživatele. Spyware i Adware mohou být šířeny buď samostatně, případně jako součást legitimního software, který si vědomě stahujeme (díky čemuž autor software dostane zaplaceno od tvůrce Spyware či Adware). Kontrolní otázky a náměty: 1. Jakým způsobem je adware škodlivý pro počítač či uživatele?

67 5.4. Hoax, Phishing Jedním z velmi častých nešvarů, který se na Internetu vyskytuje, je šíření poplašných, nebezpečných a zbytečných řetězových zpráv, tzv. hoaxů. Anglické slovo HOAX [:houks:] v překladu znamená falešnou zprávu, mystifikaci, novinářskou kachnu, podvod, poplašnou zprávu, výmysl, žert, kanadský žertík. Typický text poplašné zprávy obsahuje většinou tyto body: Popis nebezpečí (viru) - smyšlené nebezpečí (vir) bývá stručně popsané, v případě viru bývá uváděný i způsob šíření. Ničivé účinky viru - zde záleží převážně na autorově fantazii. Ničivé účinky mohou být celkem obyčejné, třeba zformátování disku nebo už míň důvěryhodné - zběsilý útěk myši do ledničky, roztočení HDD opačným směrem, výbuch počítače... Důvěryhodné zdroje varují - ve většině případů se pisatel poplašné zprávy snaží přesvědčit, že varování přišlo od důvěryhodných zdrojů ("IBM a FBI varují" nebo "Microsoft upozorňuje" atd...) Výzva k dalšímu rozeslání - tento bod HOAX vždy obsahuje! Mnoho nezkušených uživatelů se nechá zprávou napálit a bez přemýšlení výzvu uposlechnou. Právě proto se tyto nesmysly lavinovitě šíří. Phishing označuje podvodné ové útoky na uživatele Internetu, jejichž cílem je vylákat důvěrné informace. Nejčastěji jsou to údaje k platebním kartám včetně PINu nebo různé přihlašovací údaje k účtům. Nemusí jít jenom o účty přímo bankovní, ale také ostatních organizací, kde dochází k manipulaci s penězi nebo je možné jakýmkoliv způsobem zneužit jejich služeb. Příkladem můžem být PayPal, ebay, Skype, Google. Typické znaky phishingového u: Snaží se vyvolat dojem, že byl odeslán organizací z jejichž klientů se snaží vylákat důvěrné informace. Toho se snaží docílit grafickou podobou u a zfalšováním adresy odesílatele. Text může vypadat jako informace o neprovedení platby, výzva k aktualizaci bezpečnostních údajů, oznámení o dočasném zablokování účtu či platební karty, výzkum klientské spokojenosti nebo jako elektronický bulletin pro klienty

68 V textu zprávy je link, který na první pohled většinou vypadá, že směřuje na stránky organizace (banky). Při jeho bližším prozkoumání zjistíte, že ve skutečnosti odkazuje na jiné místo, kde jsou umístěné podvodné stránky. P Příklad Phishingu Česká spořitelna Ukázkový Phishing, kdy byla zkopírována útočníkem přihlašovací stránka do elektronického bankovnictví České spořitelny. Stránka se tvářila jako pravá, jediným signálem byla adresa webové stránky, kdy na místo zde bylo uvedeno Nezkušený uživatel tento detail snadno přehlédl a vyplil své přihlašovací jméno a heslo do útočníkova formuláře. Po odeslání systém vrátil informaci, že byly zadány chybné údaje a požádal o opětovné zadání. Ihned také přesměroval klienta na správnou oficiální stránku bankovnictví České spořitelny. Na druhý pokus vše fungovalo jak mělo a klient se přihlásil, aniž by mu došlo, že při prvním pokusu předal své přihlašovací údaje díky podvržené stránce útočníkovi. Tento případ vedl k zavedené autentizace pomocí SMS kódu, která zhoršila do jisté míry vstup do bankovnictví, ale také není nepřekonatelná

69 S Shrnutí Hoax i phishing patří mezi techniky sociálního inženýrství, které vychází z manipulovatelnosti a důvěřivosti lidí. Hoax je škodlivý o do šíření poplašné zprávy, na rozdíl od phishingu, který se cíleně snaží odcizit vaše přihlašovací údaje do různých portálů či jiné důvěrné informace Trojské koně Trojský kůň je jedním z druhů Malware, stejně jako například počítačový virus, link virus a podobně. Označení trojské koně získaly podloudné prográmky podle starověkých řeckých bájí, kdy se Řekové rozhodli dobýt město Trója úskočnou lstí darovali tamějším obyvatelům dřevěného koně, v jehož útrobách byli skryti vojáci. Paralela s novodobými elektronickými verzemi trojských koňů je nabíledni, protože oproti klasickým virům se trojské koně nejčastěji šíří tak, že se vydávají za na první pohled neškodný, nebo dokonce nadmíru užitečný, případně zábavný prográmek. Trojský kůň může být šířen samostatně v podobně odkazu například na sociálních sítích upozorňující na nové fotografie, které vám právě zaslal váš přítel. Po kliknutí na odkaz je ale spuštěn trojský kůň, který infikuje počítač. Druhým způsobem šíření může být přidání k funkčnímu programu. Poté je upravená verze šířena například pomocí peer-to-peer sítí nebo warez serverů. Uživatel stažením kopie aplikace (nejčastěji bez platné licence nebo jako volně šířený program z nedůvěryhodného serveru) může získat pozměněnou kopii aplikace obsahující část programového kódu trojského koně dodaného třetí stranou. Trojský kůň v podstatě funguje shodně se svou antickou předlohou. Jedná se o transportní médium, které v sobě může zahrnovat například sniffer, keylogger, spyware, zadní vrátka, spam server a další

70 S Shrnutí Počítačové trojské koně jsou typem infiltrace, které se snaží maskovat za užitečné programy. Jejich hlavním cílem je získat snadný přístup do systému, aby tam mohli vykonávat škodlivou činnost Multiparitní viry, makroviry Multipartitní viry využívají jednu z hlavní výhod bootvirů a to, že se dostanou do paměti jako vůbec první program zaváděný z disku nebo diskety. Díky tomu mají k dispozici informace o stavu počítače bezprostředně po jeho startu a mohou také ovlivňovat činnost všech následně spuštěných programů. Multipartitní viry dokáží infikovat nejen Partition tabulku pevného disku, ale i spustitelné soubory. Při útoku na soubor mohou multipartitní viry použít libovolný postup souborové infekce a napadení systémové oblasti je shodné s technikami používanými běžnými bootviry. Jednou z technicky zajímavých pasáží je, že multipartitní virus se po svém zavedení ze systémové oblasti do paměti musí chvíli chovat trpělivě počkat, až bude dokončeno zavádění operačního systému a teprve poté převzít kontrolu. Jedním z hlavních představitelů této skupiny virů byl One_Half, jeden z vůbec nejrozšířenějších virů v historii PC. Makroviry napadají datové soubory - dokumenty vytvořené v některých kancelářských aplikacích. Využívají toho, že tyto soubory neobsahují pouze data, ale i makra, která viry využívají ke svému šíření. Jsou napadány především dokumenty aplikací MS Office, výjimečně byly zaznamenány i případy dokumentů jiných aplikací. Možnosti jazyka Visual Basic for Aplications, ve kterém jsou psána makra, jsou velmi rozsáhlé a bezpečnost byla zvláště v dřívějších dobách minimální. Příkladem může být vir W97M Melissa, který při své aktivaci použije dokument, na němž uživatel zrovna pracuje, infikuje jej a rozešle elektronickou poštou na 50 náhodně vybraných adres z adresáře uživatele

71 S Shrnutí Multiparitní viry kombinují přístupy boot virů a souborových virů a napadají tak soubory i systémové oblasti disku. Makroviry oproti tomu napadají datové soubory dokumenty nejčastěji vytvořené pro aplikace Microsoft Word a Excel. To je možné díky jejich funkci spouštět makra, která využívají programovací jazyk Microsoft Visual Basic Antivirové programy, rezidentní programy Antivirový program je programové vybavení počítače (aplikační software), který slouží k nalezení a eliminaci škodlivého kódu (malware) v počítači, či jiném zařízení (mobilní telefon, tablet, ). Antivirový program sleduje všechny nejpodstatnější vstupní/výstupní místa, kterými by malware mohl do počítačového systému proniknout. Pokud jde o malware jako takový, můžeme říci, že se jedná o nežádoucí a ve většině případů škodící kód, který se cíleně šíří. Antivirové programy můžeme rozdělit například takto: On-demand skenery - spouštějí se přes rozhraní přenosných OS a jsou určeny pro případ, že systém není z důvodu poškození schopen nastartovat běžným způsobem. Jednoúčelové antiviry - jde o antivirové programy, které jsou zaměřeny na detekci, popřípadě i odstranění jednoho konkrétního malware, popřípadě menší skupiny virů. Tyto antiviry vznikají většinou k likvidaci aktuálně rozšířeného malware. Antivirové systémy - jde o komplexní antivirové řešení, které má za úkol ochránit váš počítač před širokou škálou nežádoucího malware. Tento komplexní nástroj může mít ve výbavě firewall a další specializované nástroje, závisející na výrobci konkrétního antivirového řešení. Mezi základní principy a funkce antiviru patří: Antivirový program vyhledává a kontroluje data na základě virové databáze. V dnešní době vznikají nové viry a jejich mutace tak rychle, že výrobce musí na tuto situaci reagovat 24 hodin denně. Tato virová databáze je tedy průběžně aktualizována a je k dispozici uživatelům ke stažení, což se většinou děje automaticky stažením z internetu

72 Antivirové programy dnes všechna data, ke kterým přistupujeme, kontrolují na pozadí. Tuto činnost většinou uživatel nezaregistruje, pokud je antivirový program dostatečně rychlý a soubor není infikován. Antiviry nabízejí také funkci skenování souborů na vyžádání uživatele s nastavitelnou úrovní analýzy souborů. Rezidentní programy neboli rezidentní ochrana antivirového programu průběžně kontroluje provoz na počítači a chrání jej tak v reálném čase před průnikem počítačových virů. Rezidentní ochrana antivirového programu se někdy označuje jako rezidentní štít. Rezidentní ochranou se rozumí funkce antivirového programu, která neustále na pozadí systémových úloh kontroluje a monitoruje všechny otevírané soubory, složky systému a rovněž to, s čím momentálně pracujeme. Jestliže máme v počítači zavirovaný soubor a otevřeme jej, potom nám antivirový program pomocí rezidentní ochrany zahlásí přítomnost malware v konkrétním souboru. Co se s takto nalezeným souborem stane, závisí na nastavení rezidentní ochrany. To, co se zobrazí, je už opravdu pouze oznámení, rezidentní ochrana musí totiž z bezpečnostních důvodů zareagovat co nejrychleji a nemůže proto čekat na reakci uživatele. Rezidentní ochrana je často posledním místem, jak zachytit virus před jeho spuštěním v operační paměti, při kterém obvykle dochází k dalšímu šíření škodlivého kódu. S Shrnutí Antivirový program (zkráceně antivir) je počítačový software, který slouží k identifikaci, odstraňování a eliminaci počítačových virů a jiného škodlivého kódu (malware). Rezidentní program je takový program, který po spuštění zůstává v operační paměti až do vypnutí počítače (či jeho ukončení) a je schopen na sebe navázat některé důležité procesy. Konkrétně u antivirových programů zajišťuje jeho rezidentní část nepřetržitou kontrolu právě spouštěných souborů a je tak schopen zachytit nebezpečný kód před jeho načtením do operační paměti (spuštěním). Kontrolní otázky a náměty: 1. Co je to hoax? 2. Jakým způsobem se nejčastěji dostává trojský kůň do počítače? Jak funguje? 3. Jak fungují makro viry? Co využívají pro své šíření?

73 6. Grafika C L Cíle kapitoly: Student dovede charakterizovat základní pojmy a principy počítačové grafiky jako rastrová/vektorová grafika, 3D grafika, barevné modely RGB a CMYK, obrazový bod/pixel a barevná hloubka upravovat počet bodů rastrového obrázku, jeho rozlišení (DPI) a barevnou hloubku respektovat estetické zásady vhodné grafické kompozice a barevného ladění specifikovat běžné grafické formáty a jejich vlastnosti provádět konverzi mezi formáty včetně nastavení vhodné komprese dat zvolit grafický formát vyhovující danému užití vyhledat obrázky, skenovat obrázky, publikovat a sdílet obrázky používat digitální fotoaparát, dodržovat zásady kompozice obrazu, rozhodnout, jaký motivový program kdy použít vytvářet kresby pomocí nástrojů vektorového editoru používat text ve vektorovém editoru a nastavovat jeho vlastnosti vkládat do kresby rastrové obrázky provádět export vektorového obrázku do zvoleného rastrového formátu orientovat se v běžně používaných formátech zvukových souborů a video souborů vysvětlit pojem kodek a převádět nekomprimované zvukové stopy a soubory do vhodných komprimovaných formátů s provedením základních nastavení kvality posoudit kvalitu zvuku u komprimovaných audio souborů na základě datového toku ve vztahu k účelu použití vysvětlit princip streamování a přehrávat streamované audio a video soubory Doporučená literatura: KOUTNÁ, M. Vektorová a rastrová grafika na PC. Distanční opora, Gymnázium Orlová, ŽÁRA, J. Moderní počítačová grafika. Vyd 1. Brno: Computer Press, 2004, 609 s. ISBN HUGHES, J. F. Computer graphics: principles and practice. Third edition. xivii, 1209 pages. ISBN

74 T Test předchozích znalostí: 1. Co je to malware? Jaký je vztah mezi počítačovým virem a malware? 2. K čemu slouží antivirový program? 3. Co je to rezidentní ochrana? 6.1. Rastrová grafika Existují 2 způsoby, jakým počítače ukládají a zpracovávají obrazové informace a to buď vektorovou, nebo rastrovou (bitmapovou) grafikou. Vektorová grafika je způsob, jak popsat obrázek pomocí souboru instrukcí. Naproti tomu rastrová grafika popisuje obrázek jako řádky a sloupce pixelů (pravidelná síť bodů). Pokud přiblížíme rastrový obrázek, začne být patrný rastr a obrázek tak ztrácí na kvalitě. Naopak při přiblížení ve vektorové grafice, zůstane obrázek ostrý a jasný. Rastrová grafika (někdy také nazývána bitmapovou) je tvořena mřížkou z mnoha barevných bodů, která se podobá několikrát zmenšenému milimetrovému papíru. Rastrové obrázky jsou především fotografie, příp. namalované obrázky (např. v programu Malování). Základní zobrazovací prvek je bod (pixel) a celková kvalita obrazu je dána počtem prvků obrazu a počtem základních barev, čím více bodů, tím lepší obrázek, ovšem také větší soubor po uložení na disk. Obrázek je uložen bod po bodu a každý bod obsahuje informace o poloze, barvě, jasu, kontrastu. Body neleží nahodile, ale jsou uspořádány do mřížky. Mřížce se říká rastr, proto se také užívá pojmenování rastrová grafika. S tím také souvisí pojem rozlišení (DPI = Dot Per Inch, počet bodů na palec), což je počet bodů na jednotku vzdálenosti, pro představu 1 palec je přibližně 2,54 cm V rastrové grafice jsou data uložena v rastrovém formátu (bitová mapa), nejastějšími formáty souborů jsou přípony bmp, jpg, gif, tiff, png a další. Mezi nejznámější editory pro rastrové obrázky patří Malování, Corel PHOTO- PAINT, Adobe Photoshop, Painter, GIMP

75 P Příklad znázorňující pixely v přiblížené části obrázku S Shrnutí Bitmapová grafika (rastrová grafika) je jeden ze dvou základních způsobů, jakým počítače ukládají a zpracovávají obrazové informace. V bitmapové grafice je celý obrázek popsán pomocí jednotlivých barevných bodů (pixelů). Body jsou uspořádány do mřížky. Každý bod má určen svou přesnou polohu a barvu v nějakém barevném modelu (např. RGB). Tento způsob popisu obrázků používá např. televize nebo digitální fotoaparát Vektorová grafika Vektorová grafika je založena na matematických výpočtech, což umožňuje vyšší stupeň komprese. Obraz je reprezentován pomocí geometrických objektů křivek, kružnic, lomených čar, mnohoúhelníků. Změna velikosti se provádí výpočtem, a tak nedochází ke zhoršení kvality. Matematický způsob vyjádření každého bodu, křivky nebo plochy znamená, že křivka takto nakreslená je definována souřadnicemi počátečního bodu, vektorem (odtud název grafiky), který určuje směr a zakřivení, a koncovým bodem. K této rovnici se ještě přidají informace o tloušťce a barvě čáry. Vektorový obrázek zpravidla bývá seskupen z mnoha menších a jednodušších objektů. Jednou z hlavních charakteristik vektorových obrázků je, že při změně velikosti zůstávají stále hladké a ostré, neboť vektorový editor přepočítává čary a křivky podle velikost objektu

76 Vektorová grafika má využití zejména v konstruktérské činnosti, reklamě a propagaci. Nejpoužívanější přípony souborů *.cdr, *.wmf, *.ai, *.emf, *.plt. P Mezi nejznámější editory pro vektorové obrázky patří Adobe Illustrator, CorelDRAW, Autocad a další. Příklad znázorňující přiblížení při vektorové a rastrové grafice S Shrnutí Vektorová grafika je jeden ze dvou základních způsobů reprezentace obrazových informací v počítačové grafice složen ze základních geometrických útvarů, jako jsou body, přímky, křivky a mnohoúhelníky. Mezi hlavní výhody vektorové grafiky oproti rastrové patří libovolné zmenšování nebo zvětšování obrázku beze ztráty kvality; práce s každým objektem v obrázku odděleně; a nižší paměťová náročnost obrázku než při použití rastrového zápisu. Kontrolní otázky a náměty: 1. Který z obrázků (b nebo c) je zvětšeninou vektorového obrázku a? 2. charakterizujte rozdíl mezi rastrovou a vektorovou grafikou, co do způsoby tvorby grafiky. 3. V jakých oblastech se můžete setkat s vektorovou a v jakých s rastrovou (bitmapovou) grafikou? Uveďte konkrétní příklady. 4. Pokud naskenujete obrázek, bude vektorový či bitmapový? Nebo to záleží na tom, jakou předlohu skenujete?