Тема 4. основы операционных систем и сетей

Состав операционной системы

Операционные системы

 

http://www.nevor.ru/comp/os.php виды ОС.

Операционная система - программа которая загружается при включении компьютера. Она осуществляет диалог с пользователем, управление компьютером, его ресурсами(оперативной памятью, местом на дисках и т. д.)запускает другие прикладные программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения(интерфейс) с устройствами персонального компьютера.

Наиболее распространенные операционные системы: MS-DOS, OS/2, UNIX, WINDOWS, LINUX, WINDOWS NT, они имеют разные модификации.

Операционная система (ОС) — это совокупность программных средств, осуществляющих управление ресурсами ЭВМ, запуск прикладных программ и их взаимодействие с внешними устройствами и другими программами, а также обеспечивающих диалог пользователя с компьютером.

Ресурсом является любой компонент ЭВМ и предоставляемые им возможности: центральный процессор, оперативная или внешняя память, внешнее устройство, программа и т. д.

ОС загружается при включении компьютера. Она предоставляет пользователю удобный способ общения (интерфейс) с вычислительной системой. Интерфейс при этом может быть программным и пользовательским.

Программный интерфейс — это совокупность средств, обеспечивающих взаимодействие устройств и программ в рамках вычислительной системы.

Пользовательский интерфейс — это программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или ЭВМ. В свою очередь, пользовательский интерфейс может быть командным или объектно-ориентированным. Командный интерфейс предполагает ввод пользователем команд с клавиатуры при выполнении действий по управлению ресурсами компьютера.

Объектно-ориентированный интерфейс — это управление ресурсами вычислительной системы посредством осуществления операций над объектами, представляющими файлы, каталоги (папки), дисководы, программы, документы и т. д.

Каждый компьютер обязательно комплектуется операционной системой, для каждой из которых создается свой набор прикладных программ (приложений). Большинство операционных систем модифицируются и совершенствуются в направлении исправления ошибок и включения новых возможностей. В целях сохранения преемственности новая модификация операционной системы не переименовывается, а приобретает название версии. Версии ОС обозначаются (как правило) «десятичной дробью» вида 6.00, 2.1, 3.5 и т. д. При этом увеличение цифры до точки отражает существенные изменения, вносимые в операционную систему, а увеличение цифр, стоящих после точки, — незначительные изменения (например, исправление ошибок). Чем больше номер версии, тем большими возможностями обладает система.

 

Структуру ОС составляют следующие модули:

базовый модуль (ядро ОС)- управляет работой программы и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;

командный процессор - расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;

драйверы периферийных устройств - программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по разному и в различном темпе);

дополнительные сервисные программы (утилиты) - делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Загрузка ОС. Файлы, составляющие ОС, хранятся на диске, поэтому система называется дисковой операционной (ДОС). Известно, что для их выполнения программы - и, следовательно, файлы ОС - должны находится в оперативной памяти (ОЗУ). Однако, чтобы произвести запись ОС в ОЗУ, необходимо выполнить программу загрузку, которой сразу после включения компьютера в ОЗУ нет. Выход из этой ситуации состоит в последовательной, поэтапной загрузке ОС в оперативную память.

Первый этап загрузки ОС. В системном блоке компьютера находится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, постоянная память, ROM-Read Only Memory - память с доступом только для чтения), в котором содержатся программы тестирования блоков компьютера и первого этапа загрузки ОС. Они начинают выполнятся с первым импульсом тока при включении компьютера. На этом этапе процессор обращаются к диску и проверяет наличие на определенном месте (в начале диска) очень небольшой программы - загрузчика. Если эта программа обнаружена, то она считывается в ОЗУ и ей передается управление.

Второй этап загрузки ОС. Программа - загрузчик, в свою очередь, ищет на диске базовый модуль ОС, переписывает его память и передает ему управление.

Третий этап загрузки ОС. В состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС и считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору и на экране появляется приглашение системы к вводу команды пользователя.

http://www.nevor.ru/comp/os.php виды ОС.

 

ОС

 

Командный язык Драверы внешних устройств

Файловая система

 

Командный язык

Командный язык - это набор команд, которые вводятся пользователем для непосредственного их исполнения. Командный язык поддерживает связь пользователя со всеми ресурсами персонального компьютера.

 

Файловая система

Файловая система, являясь одним из основных элементов операционной системы, представляет собой способ организации хранения файлов в дисковой памяти. Тип файловой системы и организация хранения данных на носителях устройств внешней памяти (накопители на гибких и жестких магнитных дисках) определяют удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам, организацию многозадачной работы, возможность создания хороших баз данных.многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

Драйверы внешних устройств

Поддержка широкого спектра периферийных устройств - важная функция любой операционной системы. Для управления внешними устройствами предназначены короткие программы - драйверы. Драйвер – это программа ОС обслуживающая отдельное периферийное устройство ПК Каждое устройство располагает своим драйвером, который реализует обмен информации между памятью компьютера и внешним устройством. Драйвер должен учитывать все характеристики и элементы конструкции периферийного устройства.

Драйверы стандартных устройств хранятся в микросхеме флэш-памяти BIOS или в микросхемах, смонтированных на контроллерах устройств ввода-вывода. Драйверы модернизированных или новых устройств представлены отдельными программами, которые при запуске компьютера динамически подключаются к операционной системе.

 

 

Заметим, что в оперативной памяти во время работы компьютера обязательно должны находится базовый модуль ОС и командный процессор. Следовательно, нет необходимости загружать в оперативную память все файлы ОС одновременно. Драйверы устройств и утилиты могут подгружаться в ОЗУ по мере необходимости, что позволяет уменьшать обязательный объем оперативной памяти, отводимый под системное программное обеспечение.

Утил́ита (англ. utility или tool) — небольшая программа, предназначенная не для решения какой-либо прикладной задачи (редактирование текста, таблиц, графики), а для решения вспомогательных задач (настройка, просмотр какой-либо системной информации).

Так компьютерные утилиты можно разделить на три группы: Утилиты сервисного обслуживания компьютера, утилиты расширения функциональности и информационные утилиты.

Утилиты сервисного обслуживания

Относятся все виды сервисных программ, такие как утилиты по: дефрагментации, проверке и исправлению структуры разделов жёсткого диска, исправлению системных зависимостей, тонкой настройке системы и т. д..

Защита информации

Законом Республики Казахстан «Об информатизации» информация, или информационные ресурсы, определяется как «электронная систематизированная информация (информационные базы данных), содержащаяся в информационных системах, объединенная соответствующим программным обеспечением и представляющая интерес для пользователей информации». Призванный регулировать отношения в сфере информатизации, порядок формирования и использования информационных систем, Закон РК «Об информатизации» определяет также необходимость обеспечения защиты информационных ресурсов и информационных систем.

Актуальность и важность проблемы защиты информации обусловлены следующими причинами:

· резкое увеличение объемов информации, накапливаемой, хранимой и обрабатываемой с помощью компьютеров и других средств автоматизации;

· сосредоточение в единых базах данных информации различного назначения и различной принадлежности;

· высокие темпы роста парка персональных компьютеров, находящихся в разных сферах деятельности;

· резкое расширение круга пользователей, имеющих непосредственный доступ к вычислительным ресурсам и массивам данных;

· бурное развитие программных средств, не удовлетворяющих даже минимальным требованиям безопасности;

· резкое увеличение вычислительной мощности современных компьютеров при одновременном упрощении их эксплуатации;

· повсеместное распространение сетевых технологий и объединение локальных сетей в глобальные.

Под защитой информационных ресурсов, информационных систем понимается комплекс правовых, экономических и организационно-технических мероприятий, направленных на предотвращение неправомерного доступа к информационным ресурсам, информационным системам, включая незаконные действия по получению, копированию, распространению, искажению, уничтожению или блокированию информации.

В статье 20 Закона РК «Об информатизации» определены цели защиты информационных ресурсов и информационных систем:

1) информационная безопасность личности, государства и общества;

2) предотвращение утечки, хищения, утраты, искажения, подделки, несанкционированного доступа, использования и распространения информационных ресурсов, причинения вреда, ущерба;

3) предотвращение неправомерного доступа в информационные системы;

4)сохранения конфиденциальности сведений о физических и юридических лицах, содержащихся в информационных ресурсах;

5) нераспространения сведений, доступ к которым в соответствии с законодательством Республики Казахстан ограничен;

6) и иных, предусмотренных законодательством Республики Казахстан

С учетом вышесказанного, основные требования к обеспечению безопасности хранения и передачи информация могут быть представлены следующими услугами безопасности:

· конфиденциальность, гарантия доступа к хранящейся в компьютерной системе и/или пересылаемой по каналам связи информации только тем субъектам, которые имеют на это право; нарушение этой категории называется несанкционированным получением информации, хищением либо раскрытием данных;

· аутентификация, гарантия надежной идентификации источника информации, а также идентификация партнеров по взаимодействию при установлении соединения или во время сеанса связи, нарушение этой категории также называется фальсификацией автора сообщения;

· целостность, гарантия возможности модификации содержащейся в компьютерной системе и/или пересылаемой по каналам связи информации только теми субъектами, которые имеют на это право; нарушение этой категории называется фальсификацией сообщения

· апеллируемость (или невозможность отречения), гарантия обеспечения невозможности отказа от факта передачи сообщения ни отправителю, ни получателю;

· управление доступом, гарантия обеспечения возможности контроля доступа к информационным ресурсам либо самой владеющей ресурсами системой, либо системой, которой эти ресурсы представляются;

· доступность, гарантия обеспечения авторизованным субъектам возможности доступа к хранящейся в компьютерной системе информации в любое время при первой необходимости.

Широкое развитие корпоративных сетей, интеграция их с информационными системами общего пользования помимо явных преимуществ порождает новые угрозы безопасности информации. Обеспечение требуемой защиты информационных ресурсов организаций и предприятий в этих условиях достигается применением дополнительных инструментальных средств. К их числу относятся средства анализа защищенности операционных систем и сетевых сервисов; межсетевые экраны, или брандмауэры; средства обнаружения опасных информационных воздействий (атак) в сетях; средства сканирования электронной почты.

Антивирусная защита

Пользователь современного персонального компьютера имеет свободный доступ ко всем ресурсам машины. Именно это открыло возможность для существования опасности, которая получила название компьютерного вируса.

Компьютерным вирусом называется специально написанная программа, способная самопроизвольно присоединяться к другим программам, создавать свои копии и внедрять их в файлы, системные области компьютера и в вычислительные сети с целью нарушения работы программ, порчи файлов и каталогов, создания всевозможных помех в работе на компьютере. В зависимости от среды обитания вирусы можно разделить на сетевые, файловые, загрузочные, файлово-загрузочные, макровирусы и троянские программы.

• Сетевые вирусы распространяются по различным компьютерным сетям.
• Файловые вирусы внедряются главным образом в исполняемые модули. Файловые вирусы могут внедряться и в другие типы файлов, но, как правило, записанные в таких файлах, они никогда не получают управление и, следовательно, теряют способность к размножению.
• Загрузочные вирусы внедряются в загрузочный сектор диска (Boot-сектор) или в сектор, содержащий программу загрузки системного диска (Master Boot Record).
• Файлово-загрузочные вирусы заражают как файлы, так и загрузочные секторы дисков.
• Макровирусы написаны на языках высокого уровня и поражают файлы документов приложений, которые имеют встроенные языки автоматизации (макроязыки), такие, например, как приложения семейства Microsoft Office.
• Троянские программы, маскируясь под полезные программы, являются источником заражения компьютера вирусами.

Для обнаружения, удаления и защиты от компьютерных вирусов разработано несколько видов специальных программ, которые позволяют обнаруживать и уничтожать вирусы. Такие программы называются антивирусными. Различают следующие виды антивирусных программ:

— программы-детекторы;

— программы-доктора, или фаги;

— программы-ревизоры;

— программы-фильтры;

— программы-вакцины, или иммунизаторы.

Программы-детекторы осуществляют поиск характерной для конкретного вируса сигнатуры в оперативной памяти и в файлах и при обнаружении выдают соответствующее сообщение. Недостатком таких антивирусных программ является то, что они могут находить только те вирусы, которые известны разработчикам таких программ.

Программы-доктора, или фаги, а также программы-вакцины не только находят зараженные вирусами файлы, но и «лечат» их, т. е. удаляют из файла тело программы-вируса, возвращая файлы в исходное состояние. В начале своей работы фаги ищут вирусы в оперативной памяти, уничтожая их, и только затем переходят к «лечению» файлов. Среди фагов выделяют полифаги, т. е. программы-доктора, предназначенные для поиска н уничтожения большого количества вирусов. Наиболее известные из них: Kaspersky Antivirus, Norton AntiVirus, Doctor Web.

В связи с тем, что постоянно появляются новые вирусы, программы-детекторы и программы-доктора быстро устаревают, и требуется регулярное обновление версий.

Программы-ревизоры относятся к самым надежным средствам защиты от вирусов. Ревизоры запоминают исходное состояние программ, каталогов и системных областей диска тогда, когда компьютер не заражен вирусом, а затем периодически или по желанию пользователя сравнивают текущее состояние с исходным. Обнаруженные изменения выводятся на экран монитора. Как правило, сравнение состояний производят сразу после загрузки операционной системы. При сравнении проверяются длина файла, код циклического контроля (контрольная сумма файла), дата и время модификации, другие параметры. Программы-ревизоры имеют достаточно развитые алгоритмы, обнаруживают стелс-вирусы и могут даже отличить изменения версии проверяемой программы от изменений, внесенных вирусом. К числу программ-ревизоров относится широко распространенная программа Kaspersky Monitor.

Программы-фильтры или «сторожа» представляют собой небольшие резидентные программы, предназначенные для обнаружения подозрительных действий при работе компьютера, характерных для вирусов. Такими действиями могут являться:

— попытки коррекции файлов с расширениями СОМ. ЕХЕ;

— изменение атрибутов файла;

— прямая запись на диск по абсолютному адресу;

— запись в загрузочные секторы диска;

— загрузка резидентной программы.

При попытке какой-либо программы произвести указанные действия «сторож» посылает пользователю сообщение и предлагает запретить или разрешить соответствующее действие. Программы-фильтры весьма полезны. так как способны обнаружить вирус на самой ранней стадии его существования, до размножения. Однако они не «лечат» файлы и диски.

Для уничтожения вирусов требуется применить другие программы, например фаги. К недостаткам программ-сторожей можно отнести их «назойливость» (например, они постоянно выдают предупреждение о любой попытке копирования исполняемого файла), а также возможные конфликты с другим программным обеспечением.

Вакцины или иммунизаторы — это резидентные программы. предотвращающие заражение файлов. Вакцины применяют, если отсутствуют программы-доктора, «лечащие» этот вирус. Вакцинация возможна только от известных вирусов. Вакцина модифицирует программу или диск таким образом, чтобы это не отражалось на их работе, а вирус будет воспринимать их зараженными и поэтому не внедрится. В настоящее время программы-вакцины имеют ограниченное применение.

Архиваторы

Одним из наиболее распространенных видов системных программ являются программы, предназначенные для архивации, упаковки файлов путем сжатия хранимой в них информации.

Сжатие информации — это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, в результате которого уменьшается ее избыточность, соответственно, требуется меньший объем Памяти для хранения.

Сжатие информации в файлах производится за счет устранения избыточности различными способами, например за счет упрощения кодов, исключения из них постоянных битов или представления повторяющихся символов или повторяющейся последовательности символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов. Применяются различные алгоритмы подобного сжатия информации.

Сжиматься могут как одни, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в так называемый архивный файл, или архив.

Архивный файл — это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания или модификации, размерах и т. д.

Целью упаковки файлов обычно являются обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и, соответственно, стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях. Кроме того, упаковка в один архивный файл группы файлов существенно упрощает их перенос с одного компьютера на другой, сокращает время копирования файлов на диски, позволяет защитить информацию от несанкционированного доступа, способствует защите от заражения компьютерными вирусами.

Под степенью сжатия понимают отношение размеров сжатого файла и исходного, выраженное в процентах.

Степень сжатия зависит от используемой программы сжатия, метода сжатия и типа исходного файла. Лучше всего сжимаются файлы графических образов, текстовые файлы, файлы данных, степень сжатия которых может достигать 5 — 40%, меньше сжимаются файлы исполняемых программ и загрузочных модулей — 60 — 90%. Почти не сжимаются архивные файлы. Программы для архивации отличаются используемыми методами сжатия, что соответственно влияет на степень сжатия.

Архивация (упаковка) — помещение (загрузка) исходных файлов в архивный файл в сжатом или несжатом виде.

Разархивацияия (распаковка) — процесс восстановления файлов из архива точно в таком виде, какой они имели до загрузки в архив. При распаковке файлы извлекаются из архива и помещаются на диск или в оперативную память.

Программы, осуществляющие упаковку и распаковку файлов, называются программами-архиваторами.

Большие по объему архивные файлы могут быть размещены на нескольких дисках (томах). Такие архивы называются многотомными. Том — это составная часть многотомного архива. Создавая архив из нескольких частей, можно записать его части на несколько носителей.