Základní pojmy

h dat (text, grafika, zvuk - MM)
řeší se to použitím BLOBs (Binary Large Objects - velké binární objekty)
problém je manipulace nad nimi
dnes i jiné typy dat - např. objektově orientované databáze
DATABÁZE
- dřívější technologie zpracování dat
agendové zpracování, souborová technologie
isolované soubory pro každou agendu
2 typy souborů
kmenové (matriční) - stav k určitému datu
změnové - používaly se k aktualizace kmenových souboru
v souborech redundance (nadbytečnost - opakované výskyty dat
dnes především databázová technologie
hlavní komponenty informačního systému (IS) jsou databáze, SŘBD (systém řízení
báze dat), pracující pod určitým operačním systémem + HW + lidský mozek
charakteristiky a zároveň výhody db systému:
nezávislost dat na programech - data integrovaná do databáze
minimalizace a kontrola redundance
lepší možnost ochrany
lepší možnost ochrany dat
sdílení dat více uživateli, paralelní přístup
pružný přístup k datům
vznik nových architektur systémů (klient-server)
Úrovně návrhu databáze (databáze = soubor tabulek)
externí úroveň, analýza, podílí se uživatel, vznáší informační požadavky za svou
oblast (vychází se ze stávajících dokumentů)
konceptuální úroveň
více uživatelů
sémantické modely (konceptuální), E-R model
logické schéma databáze
metadata (popisy dat v databázi)
interní úroveň
fyzické schéma
implementace konceptuálního modelu
ERD - Entity relationship diagram = diagram vztahů entit
Další používané modely, ze kterých se vychází při návrhu (kromě konceptuální) - historicky
hierarchický (pro vztahy entit 1:N), doba sálových počítačů
síťový (vztahy M:N), doba sálových počítačů
relační (umožňuje modelovat všechny vztahy)
-umožňují pomocí tabulek modelovat všechny typy vztahů mezi entitami
Datový model - formální systém zahrnující strukturální, integritní a manipulační aspekty
ERD - Entity Relationship Diagram
abstraktní logický návrh db - nezávislý hardwarově, na OS, na SŘBD, jazykově
Integrita
entitní
referenční (viz dále)
Relační model dat
používá 2 rozměrné tabulky (abstrakce dřívějších souborů v klasické orientaci)
v tabulce (v řádcích) výskyty entity (sledovaný objekt např. student, pracovník,
auto,...)
sloupce tabulky pojmenované - v záhlaví (atributy = vlastnosti)
řádky se neopakují (tak, aby byly identické), jsou rozlišeny klíčem
klíč je jeden nebo více atributů, které jednoznačně identifikují entitu
na pořadí řádků a sloupců nezáleží
vztahy mezi více tabulkami jsou reprezentovány společnou (opakující se) položkou
(údaj, který se vyskytuje v obou, případně více tabulkách- např. rodné číslo)
na základě tohoto údaje lze tabulky spojovat
pomocí tabulky lez modelovat všechny typy vztahů mezi entitami (1:1, 1:N, M:N - př.
předměty:studenti)
vztah M:N se vyjadřuje pomocí třetí, tzv. vazební tabulky
operace relační algebry
selekce - výběr řádků tabulky (eventuelně spojených tabulek) na základě podmínky
projekce - výběr sloupců na základě seznamu atributů
spojení - na základě společného údaje
výsledkem je vždy zase relace (tabulka)
Pojmový aparát:
Relace - bázová (nemění se, nemusíme to opakovat, př. jméno a příjmení), vazební
(vyjadřuje vztah 2 tabulek), virtuální (výsledek výběrového dotazu) pohled má záhlaví (soubor atributů) a tělo (soubor n-tic)
Entita (př. student) - modelovaný objekt v tabulce (z reality)
Atributy - množina charakteristik entity (př. rodné číslo, jméno, příjmení,...)
Doména - množina hodnot, kterých může nabývat atribut, atribut definován na určitou
doménu
Stupeň relace - počet atributů (př. počet sloupců), unární relace (s 1 atributem, na rozdíl
od domény je dynamická)
Primární klíč - atribut, který jednoznačně identifikuje entitu (v bázové tabulce), jeho
hodnota zde nesmí být 0 (entitní integrita)
Alternativní klíč - další možný klíč v tabulce
Cizí klíč - jeho hodnotě odpovídá hodnota primárního klíče v relevantní bázové tabulce
vyskytuje se obvykle ve vazební tabulce
S tím souvisí referenční integrita
databáze nesmí obsahovat žádné hodnoty cizího klíče, které nemají odpovídající
hodnoty primárního klíče v relevantní bázové tabulce
např. nelze zapsat zkoušku studentovi v tabulce Zápisy na zkoušku, jehož RČ
neexistuje v odpovídající bázové tabulce Studenti
Příklady na vztahy entit (1:1, 1:N, M:N)
informační systém knihovny - Autoři : knihy 1:N, Čtenáři : knihy M:N
tento vztah je nutné rozložit na dva vztahy 1:N pomocí vazební tabulky Výpůjčky
tabulka Výpůjčky bude obsahovat minimálně údaje Číslo čtenáře a Evidenční číslo
knihy
vztah entit Studenti x Předměty = M:N
Bázová tabulka Studenti - jméno, příjmení, RČ, obor - klíč RČ
Bázová tabulka Předměty - kód předmětu, název, katedra, vyučující (kód) - klíč kód předmětu
Vazební tabulka (entita): Zápis na předměty - kód předmětu, RČ, datum zápisu
přes společný atribut lze propojit s bázovými tabulkami
další vazební tabulka může být Zápisy na zkoušky
může obsahovat atributy: kód předmětu, RČ (cizí klíče), datum zkoušky, kód
zkoušejícího, známka
Architektura klient - server
- Vývoj IS a jejich architektury
- dříve centralizovaný výpočetní model
centrální počítač = monolitický IS
na něm uložena data (soubory, později databáze)
- vstup db technologií + rozvoj sítí = požadavek na nové modely dat a nové architektury systém (objekt orientování)
architektura klient - server (C/S) - 2 a více stupňů
znamená dělení aplikací na častí, které komunikují
s tím souvisí:
komponentová metodologie programování (složky, které se spojují)
metodologie založená na softwarové komponentové infrastruktuře v síťovém prostředí
OO model (objektově orientovaný)
komponenty aplikace jsou též objekty
distribuované objekty = systémově nezávislé SW
entity, z nichž lze sestavit: aplikaci
jsou kdekoliv na síti, mají rozhraní (tabulka metod, operací a jejich parametrů)
klienti volají metody z jejich rozhraní, tj. zadávají požadavek na provedení metody
vlastní aplikační logika je předem definována a skryta
aby komponenty různých výrobců mohly spolupracovat, musí dodržovat standardy
2 konkurenční standardy
obecná architektura pro vytváření aplikací pomocí komponent
CORBA (Common Object Request Broker Architecture), specifikuje Oject Management Group
COM (Component Object Model) a DCOM (Distributed ...) - pravidla, aby spolu objekty komunikovali, od Microsoftu
-přenos zpráv mezi objekty (požadavek)
zprávy zakódovány pro přenos, součástí jsou data
podpůrný modul na obou stranách zajišťuje navázání spojení s partnerských procesem,
odeslání, příjem, kódování a dekódování, předání zpráv objektům - o to se programátor nestará
distribuovaný program - kombinace aplikačního programu a možných vzdálených
komponent, které používá - mohou běžet na 1 nebo více počítačích
C/S
2 stupňová architektura
servery postupně v různých rolích (souborový, tiskový, databázový, aplikační,
komunikační), omezený výkon
zpočátku nebyly nástroje pro správu takového IS
3 stupňová architektura (poprvé u SAP/R3) - slouží v ekonomickém systému
databázový server
aplikační (i více aplikačních serverů) server
velký počet klientů (PC) s GUI
+ komunikační kanály
= "virtuální superpočítače" - kooperace
vícestupňová architektura C/S
má 4 vrstvy
v klientské části je navíc webový server
C/S znamená z pohledu SW dělení aplikací (programů) na části, které v té síti spolupracují
Aplikace
má 3 části (komponenty), které řeší
mohou být různě umístěné (na serveru, na klientovi), spolupracují
části:
prezentační logika (uživatelské rozhraní)
aplikační logika (hlavní část) - business logika - obchodní služby
logika přístupu k datům - datové služby, správa dat
dělení se vede buď na hranici mezi nimi nebo uvnitř ze 3 části = 5 způsobů
způsoby dělení aplikací při 2 stupňové architektuře C/S:
distribuovaná prezentace -většina zpracování na straně serveru
vzdálená prezentace - většina zpracování na straně serveru
distribuované funkce - 2 aplikační programy
vzdálená správa dat - aplikace na klientovi, použití SQL
distribuovaná správa dat - aplikace na klientovi, použití SQL
SD............správa dat
Apl...........aplikační logika
P..............prezentace výsledků
SÍTĚ
Rozdělení sítí:
LAN (Local Area Network) - technické a programové prostředky v rámci budovy, areálu
MAN (Metropolitan Area Network)
WAN (Wide Area Network), globální síť, sem lze zařadit i Internet (síť sítí)
rozdíl LAN a WAN: vztah k prostředkům, které slouží k propojování uzlových
počítačů (u rozlehlých sítí jsou to kanály, pronajaté do spojů), dříve LAN rychlejší než
WAN
VAN (Value Added Network) - sítě s přidanou hodnotou, jsou to sítě, které poskytují
služby, za které se platí (proprietární sítě)
Význam sítí:
sdílení prostředků v síti (drahé periferie, procesor, paměť)
zvětšení kapacit vnější paměti (diskový procesor)
výměna zpráv (pošta, konference)
využití síťových verzí programů
možnost získat přímý přístup na vzdálený počítač (služba Telnet)
pro práci sítí jsou důležité komunikační protokoly:
služby, umožňují komunikaci systémům, jež byly vytvořeny nezávisle
soustava hierarchicky uspořádaných protokolů, do vrstev
dekompozice základního programového vybavení sítě na hierarchicky uspořádané
vrstvy (layers)
každá vrstva má na starosti zajištění přesně vymezeného okruhu úkolů
ke každé vrstvě se vztahuje protokol, podle kterého příslušná vrstva pracuje
pro jednu vrstvu může připadat v úvahu více různých protokolů - stejné úkoly mohou
být zajišťovány různými způsoby
je to podle toho, zda jsou k přenosu využívány např. komutované linky veřejné
telefonní sítě, pevné telefonní okruhy, veřejná datová síť, optická vlákna, druživocé spoje,...
2 koncepce protokolů:
ISO (mezinárodní normy - standardy) OSI (Open System Interconnection) - propojení
otevřených systémů
7 vrstev funkcí - komunikační protokoly
TCP/IP (protokol řízení přenosu /Internetový protokol)
stavba protokolů, 4 hierarchické vrstvy
na jejich bází pracuje Internet
TCP
převádí zprávy do sekvence paketů na zdrojovém uzlu a pak je znovu sestavuje do zdrojových zpráv v cíli
IP - obhospodařuje adresování
TCP a IP se ujali v praxi
Vrstvy:
vrstva síťového rozhraní (úkol - zajisti přenos bloků dat, rámců, mezi dvěma sousedními počítači s přímým spojením)
datový paket - hlavička, data, konec - závisí na protokolu, který ho vytvořil
rámec - před odesláním paketu se připojují další údaje - fyzická cílová a zdrojová
adresa
síťová vrstva (IP vrstva) - 2. vrstva - provádí směrování (volí cestu), přenos paketů i
přes přestupní uzly
transportní vrstva - rozlišuje příjemce a odesílatele, na každém uzlu je jich více, mění
nespojovaný způsob přenosu na spojovaný (navazuje se spojení před zahájením přenosu)
aplikační vrstva - zajišťuje konverzi dat, kompresi, šifrování, konverze tehdy, pokud je na obou stranách různá vnitřní reprezentace (ASCII x EBCDIC, Unicode)
Charakteristiky sítí LAN:
topologie
přístupová metoda stanic k síti
druh vodiče
rychlost přenosu (bity, M bity, G bity za sekundu)
adaptér (síťová karta, odpovídá typu sběrnice)
+ další aktivní prvky pro propojování
maximální počet stanic
maximální vzdálenost stanic
topologie:
fyzická -propojení uzlů
logická - způsob komunikace uzlů
sběrnice (bus) - lineární vedení, segmenty
kruh - spojené konce sběrnice, signál v kruhu, citlivé na výpadek stanice (musí se přesměrovat), jednosměrné vedení i obousměrné přes koncentrátor
hvězda - vrstva lineárních vedení, paprsky z centrálního uzlu (hub = rozbalovač), odolná proti výpadku stanice, kombinace - další větvení pomocí hubů
přístupové metody:
- definují způsob, jak stanice získává právo k vysílání, některé souvisí s topologií
- přístupové metody:
náhodné (CSMA/CD) - vícenásobný přístup užitím nosného signálu s detekcí kolizí
deterministické - Token Bus, Token Ring
CSMA/CD - nosný signál v síti - vysílá jiná stanice
zanikne-li, lze zahájit vysílání, možnost kolize - přerušení - opakování
Token Bus (Bus, star)
token (pověření, oprávnění) - speciální datový paket, předává se po síti v logickém
kruhu podle čísla síťové karty
stanice, která token obdrží, má právo vysílat
není závislá na topologii
Token Ring
-realizace výše uvedení metody v kruhové topologii

druhy vodičů:
koaxiální kabely (souosé), tenké, tlusté, propojují se konektory
optické kabely - skleněné nebo plastové vlákno
jednovidové (dražší), mnohovidové
vysoká přenosová kapacita optických kabelů (100 MB/sekunda)
LED diody (světlo imitující diody) na obou koncích vysílaní signálu do kabelu
propojení na velké vzdálenosti (1 vidové až 40 km)
kroucená dvoulinka - původně telefonní rozvody, odolná proti rušení
bezdrátové spojení
infračervený paprsek (dosah 300 m)
laserový paprsek (2 km)
mikrovlnný digitální spoj (až 25 km)
na obou stranách vysílač/přijímač s parabolickou anténou a přímá viditelnost
další aktivní prvky:
opakovač (repeater) - spojuje 2 segmenty sítě stejného typu a zesiluje signál
převodník - mezi různými typy kabelů (koaxální x optické)
hub - větvení (viz hvězda), koncentrátor u kroucené dvoulinky
směrovač (router) - volí optimální cestu pro pakety
filtrace paketů (lokální nejsou přenášeny dál do jiných segmentů)
dnes jsou multiprotokolové
brána (gateway) - spojuje heterogenní systémy, zajišťuje konverze dat
typy sítí LAN: přenosové technologie
- spojeny s určitou topologií a přístupovou metodou, určitá přenosová rychlost
Ethernet, bus, CSMA/CD - 10Mb/s
Fast Ethernet - 100Mb/s i 1 Gb/s
Token Ring, ring - 4,16 Mb/s
ATM (určitá technologie - asynchronní přenosový mod-způsob) 25-622 Mb/s
- Podle role uzlů v síti rozlišujeme (v LAN):
síť serverového typu - zdroje sítě (data, aplikace, soubory a periferie) jsou soustředěny
na centrálním místě (server) a odsud sdíleny
sítě peer - to - peer (rovný s rovným) - zdroje sítě zůstávají tam, kde se nachází (u svých
vlastníků) a jsou sdíleny odsud
Ochrana dat v síti
proti výpadku proudu - UPS (baterie)
jméno, heslo, práva uživatelů nastavená správcem sítě
zálohování disků
zrcadlení (mirroring), stejný řadič pro oba disky
zdvojení disků (duplexing), každý má svůj řadič
server duplexing, spojeny speciálním kabelem
firewally ("ohňová stěna, přes kterou nelze přejít")
širší smysl - souhrn technických opatření z řízení komunikace mezi chráněnou sítí a
vnějším světem
užší smysl - SW balík instalovaný na předsunutém počítače (proxy server nebo proxy
brána)
funkce:
řízení komunikace - selektivní povolení nebo zákaz
záznam událostí - monitorování provozu v síti
záznam úspěšných i neúspěšných pokusů o přístup do sítě, + relevantní detaily (i heslo)
překlad adres (převod mapování) - mapování množiny vnitřních adres
na 1 adresu nebo množinu vnějších adres, vnitřní adresy skryty za jednou adresou
vytváření bezpečných komunikačních kanálů - virtuální spojení, tunelové spojení
autentizace - ověřování totožnosti partnerů
obsluha síťových služeb - zároveň může fungovat jako nameserver, poštovní server,
vyrovnávací server (cache), viruswall (virová zeď)
implementace FW různými způsoby
někdy výkonné unixové servery, někdy se nazývají proxy servery, proxy brány
Sítě - INTERNET
- Síť sítí
- spousta dílčích sítí, které mají své vlastníky, dohodli se na propojení
- některé vysokorychlostní sítě jsou tzv. páteřní
- v přístupových bodech (PoP - Point of Presence) se k nim připojují různým způsobem další dílčí sítě
- ISP - Internet Service Provider, poskytovatelé připojení
zahraniční konektivita, ISP sám se připojuje k jiným ISP v zahraničí na jejich sítě
větší poskytovatelé mají alespoň 2 zahraniční linky (přístup do evropského Internetu a
do USA Internetu)
- samokoordinační způsob fungování Internetu
zpočátku řešeny hlavně technické problémy
nyní i etické (spekulativní registrace domén)
netiketa (net = síť)
historie:
1969 - základ architektury vojenská síť Arpanet
propojení s jinými odlišnými sítěmi
pomocí IP (Internet Protocol) se překlenuly odlišnosti
80. léta - budování sítě z 5 superpočítačových center, pro vysoké školy a vědecké ústavy
původně ryze akademická a vědecká výzkumná síť
financována ze státního rozpočtu
1990 - počátky komerčního využití
první firmy poskytují připojení na komerční bázi
vlastní páteřní sítě
1995 - přestává být financována státem (v USA)
adresní systémy:
E - mailová adresa - lidi
@doménaN....doména 1 (vrcholová)
IP adresa - počítačové uzly
32 bitové číslo (zapisuje se jako 4 dekadická čísla oddělená tečkami)
přířazená po dobu spojení, buď staticky táž, nebo dynamicky z množiny právě
nepřiřazencýh IP adres
budoucnost 128 bitů
doménová adresa
místo IP adresy jmenná synonyma, domény
symbolická jména uzlových počítačů
doména je organizační subjekt, oprávněný přidělovat nová symbolická jména v přísně
vymezeném okruhu působení a vytvářet subdomény
domény tvoří hierarchii
vrcholové domény (top level, TLD) jsou zkratky zemí (př. CZ), nebo tzv. generické
domény (původní domény): 7
.edu -školství, .com - obchodní organizace, .gov - vládní instituce, .mil - vojáci, .net -
getawaye, .org - ostatní (kromě .gov, . mil je může používat každý)
nové generické domény: .aero, . biz, .coop, .info., .museum, .name, .pro
TLD jsou spravovány centrálně
služba DNS (Domain Name System - systém doménových jmen) provádí převody symbolických adres na číselné adresy (IP)
každá doména má nameserver (alespoň 2) - obrovská, distribuovaná
databáze s údaji o každé doméně
každá doména má svého správce (u nás v Dejvicích)
URL - dokumenty
URL - Uniform Resource Loctor - jednotný zdrojový lokátor, adresa zdroje,
dokumentu, URI - identifier
části URL:
část - specifikuje metodu přístupu ke zdroji (protokol, nejčastěji HTTP - Hypertext Transfer Protocol, protokol pro přenos hypertextu)
symbolická adresní část hostitelského počítače (www serveru)
část - cesta k objektu na tomto počítači včetně jména
- hypertextové dokumenty - HTML (Hypertext Markup Language - hypertextový
značkovací jazyk), jsou umístěné na www serveru (3w)
www = World Wide Web (celosvětová síť)
klient, tj. browser pracuje na počítači uživatele
MIE (Microsoft Internet Explorer), Netscape apod.
komunikuje se serverem podle protokolu HTTP
předává požadavky a přebírá výsledky
centrálně je v Internetu zajišťováno (celosvětově):
přidělování IP adres (nutné pro faktické fungování přenosových služeb)
přidělují se bloky adres providerovi, ten je dále rozděluje
DNS - správa doménových jmen
Kromě mil a gov (USA) mohou ostatní vytvářet subdomény patřící subjektům na celém světě
standardy - de facto, nenařizuje je žádná instituce
služby Internetu:
WWW
FTP (File Transfer Protocol)
protokol, který se používá pro přenos souborů
zároveň je to jméno klientského programu, který tuto funkci implementuje
je standardní součástí síťového vybavení UNIXu
komunikuje se jednoduchými příkazy, např.:
GET název přenese soubor směrem k vám
PUT název přenese soubor na vzdálený počítač
mnoho FTP serverů jsou veřejné archivy, k nim lze přistupovat pod uživatelským jménem "anonymous"
heslem je e-mailová adresa (FTP, Telnet)
Telnet - protokol pro sdílení vzdáleného počítače
vytváří virtuální terminál na vzdáleném počítači
lze se připojit jako bychom byli lokální uživatelé
je třeba mít klienta Telnet
Gopher - distribuovaná služba umožňující přístup k dokumentům v síti
stromová struktura nabídek
všechny informace uvedené v nabídce budí zdání, že jsou umístěné na jednom místě
Netnews - diskusní skupiny
IRC - rozhovor v reálném čase (více účastníků)
Talk - 2 uživatelé komunikují v reálném čase
EL - pošta (elektronická pošta)
schránka na serveru poskytovatele připojení
někde ji lze vytvořit zdarma
přístup k ní přes webové rozhraní (prohlížeč)
nebo přes protokol POP 3 (e-mailový klient u uživatele)
aplikace klient-server (klient se spojí se serverem)
SMTP server funguje pro odesílání pošty
Single Mail Transfer Protocol (jednoduchý protokol pro přenos pošty)
POP 3 server pro příjem pošty - Post Office Protocol, verze 3
Další protokoly:
MIME - Multipurpose Internet Message Extensions
Pro vkládání objektů (souborů) do e-mailu
IMAP 4 - Internet Message Access Protokol
Způsoby připojení k Internetu:
Základní varianty:
Komutované - vytáčení, dail-up, dočasné, do sítě ISP, nutný modem
Pevná linka - trvalé, nutný u LAN (př. škola), nutný směrovač
Mobilní