Michal Musílek, 2009 michal.musilek@uhk.cz http://www.musilek.eu/michal/
počítače bez operačního systému jednoduché operační syst. a správa souborů textová uživatelská rozhraní příkazové řádky grafická uživatelská rozhraní a jejich vývoj
První generace počítačů neměla operační systém a jednu ze tří základních funkcí OS předání vstupů počítači a získání výstupů z počítače řešil každý jednotlivý program individuálně. Řešení do značné míry záviselo na použitých vstupních a výstupních zařízeních. Zpracování úloh bylo zásadně dávkové, tj. stroj načetl dávku děrných štítků (program + data), nebo totéž z děrné pásky, či magnetické pásky, pak vše zpracoval a vytiskl požadované výstupy. Další program bylo možné zavést a spustit až po dokončení předcházejícího.
První operační systém pro sálové počítače byly vyvíjeny ve 2. polovině 60. let 20. století. Zhruba ve stejné době se v HW používají první integrované obvody 3. generace počítačů. Tedy počítače mají OS počínaje 3. generací! 1964 OS Multics předchůdce Unixu 1967 OS MFT firma IBM 1969 OS Unix Bellovy laboratoře
1964 OS Multics předchůdce Unixu. Multiplexed Information and Computing Service. Hlavním rysem byl mnohouživatelský (až tisíce) multitasking pro tehdy supervýkonný sálový počítač (mainframe) GE-645. 1969 vedení firmy AT&T, která zřizuje Bellovy laboratoře, ukončilo vývoj Multicsu pro jeho složitost a časovou a finanční náročnosti. Firma Honeywell pokračovala ve vývoji Multicsu až do roku 1985. Nebyl však komerčně úspěšný. Vyvinutá verze OS sloužila až do roku 2000.
* 1943 Vedoucí týmu Multics. Společně s Dennisem Ritchiem autor Unixu. Autor programovacího jazyka B (předchůdce C). Propagátor počítačového šachu (počítač Bell). Spoluautor OS Plan 9. Autor myšlenky použití regulárních výrazů. Spolu s Robem Pikem autor znak. sady UTF-8.
* 1941 Člen týmu Multics. Společně s Kennethem Thompsonem Unix. Autor programovacího jazyka C (referenční př. s Brianem Kernighanem) 1983 s K. Thompsonem získali Turingovu cenu. 1999 s K. Thompsonem získali Státní medaile za technologii z rukou Billa Clintona.
* 1942 Společně s Dennisem Ritchiem autor knihy Programovací jazyk C (The C Programming Language) z roku 1978. Spoluautor standardu K&R jazyka C. Spoluautor skriptovacího jazyka AWK. Navrhl název operačního sytému Unics > Unix.
1969 ukončila firma AT&T svoji účast v projektu Multics. Její Bellovy laboratoře přitom byly hlavním vývojovým pracovištěm projektu! Mozky týmu ale zůstávají v Bellových laboratořích a vytvářejí víceuživatelský a multitaskingový, ale mnohem jednodušší operační systém, kterému Brian Kernigham navrhne název Unics: Unary Information and Computing Service, později pozměněný na Unix, resp. UNIX. Revoluční myšlenkou je přeprogramování celého operačního systému v jazyce C v roce 1973, do té doby byly všechny OS programovány v JSA.
Se dále rozvíjí, a to i v současnosti. Ochranou známku Unix vlastní nyní konsorcium The Open Grup a požaduje certifikaci podle Single UNIX Specification. Existuje však řada OS, které jsou Unixem natolik inspirovány a snaží se mu podobat, že je lze označit jako klony Unixu: XENIX, MINIX, Linux, (různé distribuce), FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, Mac OS X, Solaris, tzv. Unix-like systémy.
Operační systémy založené na Unixu mají svoje místo i na trhu PC. Jejich obliba stoupá díky vysoké stabilitě a spolehlivosti. Představitelé: Mac OS X, Linux. Distribuce Linuxu se liší souborem aplikací a též správou instalačních balíčků. Jádro systému plus soubor základních nástrojů jsou stejné. Příklady distrubucí: Debian, Fedora, Red Hat, Mandriva, Gentoo, SuSe, Ubuntu, Slackware, Arch Linux.
Operační systémy firmy IBM pro sálové počítače (mainframes) řady 360 z roku 1967. Multiprogramming with a Fixed number of Tasks. Byl používán firmou IBM řadu let v počítačích řady 360 a 370. Jak říká název OS, počet souběžně běžících úloh byl omezen pevně daným číslem.
CLI Command Line Interface TUI Text User Interface GUI Graphical User Interface Uživatelská rozhraní jsou užívána OS i aplikačním software. Volba rozraní někdy souvisí i s účelem, pro který byl software naprogramován. Speciální rozhraní pro zrakově postižené uživatele: Braillský řádek, neboli hmatový displej, zvukové rozhraní s hlasovým syntezátorem.
Příkazový řádek byl typický pro první OS, šel ruku v ruce s textovými (znakovými) terminály. Pro své výhody je stále používaným rozhraním OS Unix a jeho klonů (Linux & spol.). Je nezastupitelný v ovládání některých aplikačních programů, např. systémů počítačové algebry (CAS, Computer Algebra Systém). Počítač zobrazuje výzvu (prompt) a za ní kurzor, zpravidla blikající, a tak naznačující, že očekává vstup uživatele.
Stejná operace stejný příkaz; modifikace funkce příkazu přepínači. Umíme-li anglicky, lze z tvaru příkazu odhadnout jeho účel. Lze definovat aliasy pro časté akce. Příkazy lze většinou využít i pro psaní skriptů. Ovládání systému je při dobré znalosti příkazů rychlejší a přesnější. Pro vzdálené ovládání vyžaduje mnohonásobně nižší rychlost než GUI. Je snazší naprogramovat reakci systému na CLI než na GUI.
Osvojení znalosti příkazů a přepínačů trvá déle a vyžaduje mnohem více úsilí než ovládnutí GUI. Nenabízí uživateli řešení dané situace, pouze prázdný prompt. (Poraď si sám, uživateli!) Ovládnutí základů vyžaduje značné úsilí, takže CLI není vhodný pro začátečníky a sváteční uživatele počítače.
Historická etapa vývoje uživatelského rozhraní směrem k větší uživatelské přístupnosti. Typické pro aplikace v MS DOSu, rozmach nastal s vývojovým prostředím Turbo Pascal 5.5 firmy Borland. Používal ho slavný Norton Commander.
Používá se i dnes u některých aplikací v Linuxu, např.: textový editor Vim (Víš jaký je nejlepší textový editor? Vim.), souborový manažer Midnight Commander, internetový prohlížeč Lynx. TUI je vývojovým mezistupněm a v současnosti kompromisem mezi CLI a GUI.
1980 vyvinuto vývojovým centrem PARC společnosti Xerox první grafické uživatelské rozhraní WIMP. Autor: Merzouga Wilberts. WIMP = Window, Icon, Menu, Pointing device. Od počátku jej používala a popularizovala firma Apple u svých počítačů (tj. od dubna 1984). Firma Apple Computers získala díky tomu velký náskok při nasazení osobních počítačů ve škole. Rok a půl po OS firmy Apple přichází Microsoft s první verzí OS Windows 1.0 (listopad 1985).
Dnes máme 2. cvičení věnované luštění šifer. Proti 1. bude náročnější, musíme se připravit. Proto si řekneme něco o luštění šifer a ukážeme si tři různé metody utajení zpráv.
nejtěžší je určit použitý šifrovací systém luštění agenturního systému (steganografie) luštění jednoduché transpozice - úplná tabulka luštění Vigenérovy šifry s periodickým heslem
Zpráva se tváří jako obyčejný dopis, ale je trochu kostrbatá. Věty jsou vyumělkované, šroubované. Frekvenční analýza zde samozřejmě nemá smysl. Klasický agenturní systém skrývá zprávu často v prvních, nebo v posledních slovech ve větách. V naší ukázce (převzato ze soutěže časopisu Crypto-World 2009) se jedná o k-té písmeno v prvním slově každé věty. Zkuste luštit
Bývalý spolužák se chtěl se mnou sejít. Sjednat schůzku s ním a Marií bylo lehké. Halenku si vzala na schůzku úplně novou. Vtipný jsem byl celý večer. Potit jsem se však nepřestával. Pletl jsem se při oslovení Marie, to byl trapas. Vylíčit jsem musel, proč. Našli jste první slovo zprávy?
Motal jsem to. Perlou pak byl můj omyl. Opil ses, zeptal se spolužák? Vrcholem bylo, když jsem musel odběhnout na WC. Placení proběhlo dobře. Setkání pomalu končilo. Pletený svetr byl teplý. Pohorky taky. Zbojník byl vedle mne elegán. A co druhé slovo? Systém je stále stejný. Stáhněte si z webu soutěže sekce Příběh zadání úloh 11 a 12 v dokumentu Zvláštní správa.
ACTES EMVAA AEEOO VPROR HMOPE ULHYS ZNAIO JSINE SJMSM OLTTT NRTJI BLKMO AVRIO BKZRJ SVIOE OZCLM NTAYB VVCTA NDDBL EOORM DEACV UMEIN POYLO OYZIN SASZO BEKCH ELBTN PSYAS VYOPE MTACK MBUAS ULATM OIBYS VOOAI IVAEE EONSE OKOAL ELOYX
A 8,9 % B 4,2 % C 3,2 % D 1,6 % E 9,5 % F 0 % G 0 % H 1,6 % I 5,3 % J 2,1 % K 2,6 % L 5,3 % M 5,8 % N 4,7 % O 12,6 % P 2,6 % Q 0 % R 3,2 % S 6,8 % T 5,3 % U 2,1 % V 5,3 % W 0 % X 0,5 % Y 4,2 % Z 2,6 %
Frekvence jednotlivých písmen abecedy odpovídá frekvenci v otevřeném textu. Z toho plyne závěr, že písmena nejsou zaměňována (substitutuce), nýbrž je zpřeházeno jejich pořadí (transpozice). Celý text má 190 znaků, 190 = 2. 5. 19. Zkusíme šifru přepsat do tabulky s 10 sloupci a 19 řádky (šířka 10 je nejpravděpodobnější). Písmena zapisujeme shora dolů. Začneme prvním sloupcem, pokračujeme druhým atd. Nakonec tabulku rozstřihneme na jednotlivé sloupce a zkusíme je různě přeskupit.
A R N K Z E O T U V C H E M C O O N A A T M S O L O Y P S E E O J A M R Z S U E S P M V N M I Y L E E E S R T D N A A O M U M I A E S S T N V L O O Y A A V M S A H L B B C S Y O E A Y T K V V Z O I O A S T Z V U O P B K E Z T R C M B E Y O E N N J T E E M S A O A R S A I K T V L O I T V N N C A O E V O J I D P H C O L P J I O D O E K A O R S B E B Y L M I Y O I L O L L B B I X Všimněte si písmene X na konci některých sloupců (tady je jen jedno, ale mohlo by jich být i víc). Písmeno X se běžně v českém textu nevyskytuje, proto se často používá jako znak doplňující zprávu na potřebný počet znaků.
Na kterouž věc mnoho a často pomýšleje a s rozumem svým pilně se radě, Jan Amos Komenský Čeho si přeje poutník nejméně? a
ZRSSW AOBJN HZDOZ IVRYD UISLX ZHCTZ CWFSO BILHM CWJFI SQQVB STBQW LGMGT MTIBI ETMWF PHCSN KSCOP BQITP FISQQ VCSGX MQVXR GBFBK KMLTQ GZDJI ENVSE FUVRI ZGSXL RDJTH CCVUS OGYSN VKHSD BMLKA OMXZQ DDVIG RUKAO VRGQZ DHLXO IKQMW AFMND PLXXS DTFYF HJIRV MXUWE UIFBQ QZGWJ HWQDX OPCNS IRVPX PMMWN COBBD GOPBG QWTZL HMUIH ZCEIM
A 1,5 % B 4,9 % C 4,2 % D 4,5 % E 1,9 % F 3,8 % G 4,5 % H 4,2 % I 6,4 % J 2,3 % K 2,6 % L 3,4 % M 5,7 % N 2,6 % O 4,2 % P 3,0 % Q 5,7 % R 3,4 % S 6,4 % T 3,8 % U 2,6 % V 4,5 % W 4,2 % X 4,2 % Y 1,1 % Z 4,5 %
Frekvence neodpovídají jednoduché záměně, kde by výrazně vyčnívaly samohlásky (E, A, O) a jiné znaky by měly nulovou frekvenci, protože některá písmena (Q, W) se v českém otevřeném textu (téměř) nevyskytují. Závěr: Jedná se o polyalfabetickou šifru. Mohlo by jít o Vigenérovu šifru s periodickým heslem. Abychom určili délku použitého hesla, musíme hledat v šifrovém textu bigramy (dvojice znaků), které se v něm opakují. K tomu se hodí např. funkce vyhledat v editoru Pspad.
ZRSSW AOBJN HZDOZ IVRYD UISLX ZHCTZ CWFSO BILHM CWJFI SQQVB STBQW LGMGT MTIBI ETMWF PHCSN KSCOP BQITP FISQQ VCSGX MQVXR GBFBK KMLTQ GZDJI ENVSE FUVRI ZGSXL RDJTH CCVUS OGYSN VKHSD BMLKA OMXZQ DDVIG RUKAO VRGQZ DHLXO IKQMW AFMND PLXXS DTFYF HJIRV MXUWE UIFBQ QZGWJ HWQDX OPCNS IRVPX PMMWN COBBD GOPBG QWTZL HMUIH ZCEIM Určete, po kolika znacích se bigramy opakují!
1: ZBZITBJBGBPCPCXKDEG TOHADADQDTRUGXRWGTH 2: RJISZIFSMIHOFSRMJFS HGSOVOHMPFVIWOVNOZZ 3: SNVLCLITGECPIGGLIUX CYDMIVLWLYMFJPPCPLC 4: SHRXWHSBTTSBSXBTEVL CSBXGRXAXFXBHCXOBHE 5: WZYZFMQQMMNQQMFQNRR VNMZRGOFXHUQWNPBGMI 6: ADDHSCQWTWKIQQBGVID UVLQUQIMSJWQQSMBQUM 7: OOUCOWVLIFSTVVKZSZJ SKKDKZKNDIEZDIMDWI
První písmeno hesla je P
Hledání posunu pro dané písmeno periodického hesla je přístupné pod jedním z tlačítek skriptu pro frekvenční analýzu textu. Algoritmus je ale možné snadno realizovat ručně. Druhá část textu je RJISZIFSMIHOFSRMJFSHGSOVOHMPFVIWOVNOZZ Spočítejte frekvence jednotlivých znaků v této části šifrového textu (vždy druhý znak ze sedmi) a napište je na proužek papíru pod příslušná písmena mezinárodní abecedy (26 písmen angl. abecedy bez diakritiky).
RJISZIFSMIHOFSRMJFSHGSOVOHMPFVIWOVNOZZ A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z - - - - - 4 1 3 4 2 - - 3 1 5 1-2 5 - - 3 1 - - 3 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z Proti proužku s četnostmi si připravíme druhý proužek (ve skutečnosti 2x za sebou) a pro různé posuny spočítáme součet četností pěti nejvíce frekventovaných písmen a od něj odečteme součet četností pěti nejméně frekventovaných.
Pod proužek s frekvencemi dáme dvojitý proužek s barevnými poli tak, že abeceda s frekvencemi je přesně nad druhou abecedou (A nad A). Pak dvojitý proužek posunujeme doprava, vždy o 1 pole (B nad A, C nad A, D nad A, ). Pro druhou skupinu jsou maximální posuny pro písmena E, O, F. Podobně prozkoumáme další skupiny a získáme heslo: POUTNÍK. Dešifrování provedeme buď ručně, nebo (lépe) využijeme pomůcku Vigenérova šifra na webu http://www.musilek.eu/michal/sifry-vigenere.html. Dešifrováním získáme otevřený text.
Když jsem v tom věku byl, v kterémž se lidskému rozumu rozdíl mezi dobrým a zlým ukazovati začíná, vida já rozdílné mezi lidmi stavy, řády, povolání, práce a předsevzetí, jimiž se zanášejí, zdála se mi toho nemalá býti potřeba, abych se dobře, k kterému bych se houfu lidí připojiti a v jakých věcech život tráviti měl, rozmyslil. Jan Amos Komenský