Veľkosť textového súboru, procesy v operačnom systéme a ochrana softvéru a údajov

Veľkosť textového súboru, procesy v operačnom systéme a ochrana softvéru a údajov

Táto téma z informatiky sa venuje výpočtu množstva textu uloženého v jednoduchom textovom súbore, fungovaniu procesov v operačnom systéme a spôsobom, ktorými chránime softvér a údaje pred neoprávneným používaním, stratou alebo poškodením.

Jednoduchý textový súbor

Jednoduchý textový súbor obsahuje predovšetkým samotné textové znaky. Na rozdiel od dokumentov vytvorených v textových procesoroch neobsahuje informácie o vzhľade textu, ako sú typ a veľkosť písma, farby, obrázky alebo zložité rozloženie stránky.

Typickým príkladom je súbor s príponou .txt.

Veľkosť textového súboru závisí najmä od:

• počtu uložených znakov,
• použitého kódovania znakov,
• pomocných znakov, napríklad znakov konca riadka.

Výpočet počtu strán textu

Máme text napísaný v jednoduchom textovom editore. Súbor má veľkosť 15 KiB. Na jednom riadku sa nachádza približne 100 znakov a jedna strana obsahuje približne 50 riadkov.

Máme vypočítať, koľko strán textu súbor približne obsahuje.

1. Prevod KiB na bajty

Platí:

1 KiB = 1 024 B

Preto:

15 × 1 024 = 15 360 B

Súbor má veľkosť:

15 360 bajtov

2. Počet znakov na jednej strane

Na jednom riadku je približne 100 znakov a na jednej strane 50 riadkov:

100 × 50 = 5 000 znakov

Jedna strana teda obsahuje približne:

5 000 znakov

3. Výpočet pri jednom bajte na znak

Ak v zjednodušenom školskom výpočte predpokladáme:

1 znak = 1 B

potom súbor obsahuje približne:

15 360 znakov

Počet strán vypočítame:

15 360 ÷ 5 000 = 3,072

Výsledkom sú teda približne:

3 strany textu

4. Výpočet pri dvoch bajtoch na znak

Ak by jeden znak zaberal 2 bajty:

15 360 ÷ 2 = 7 680 znakov

Počet strán:

7 680 ÷ 5 000 = 1,536

Výsledkom je približne:

1,5 strany textu

Celý výpočet

15 × 1 024 = 15 360 B

100 × 50 = 5 000 znakov na jednu stranu

Ak platí 1 znak = 1 B:

15 360 ÷ 5 000 ≈ 3 strany

Ak platí 1 znak = 2 B:

15 360 ÷ 2 ÷ 5 000 ≈ 1,5 strany

Kódovanie znakov v praxi

V skutočných textových súboroch nemusí každý znak zaberať presne jeden alebo dva bajty. Závisí to od použitého kódovania znakov.

V súčasnosti sa veľmi často používa kódovanie UTF-8, pri ktorom môžu rôzne znaky zaberať rôzny počet bajtov. Napríklad niektoré znaky slovenskej abecedy potrebujú viac bajtov ako základné písmená anglickej abecedy.

Pri maturitnej úlohe však používame zjednodušený výpočet podľa údajov v zadaní.

Proces v operačnom systéme

Proces je práve vykonávaná inštancia programu spolu s údajmi a systémovými prostriedkami, ktoré potrebuje na svoju činnosť.

Jednoducho povedané, program uložený na disku je súbor s inštrukciami. Keď ho spustíme, operačný systém vytvorí jeden alebo viac procesov.

Program a proces

Je dôležité rozlišovať medzi programom a procesom:

• program je súbor inštrukcií uložený napríklad na disku,
• proces je program, ktorý sa práve vykonáva.

Ten istý program môže mať súčasne spustených aj viac procesov.

Napríklad webový prehliadač môže používať samostatné procesy pre jednotlivé karty, rozšírenia alebo pomocné služby.

Čo obsahuje proces?

Proces potrebuje na svoju činnosť viacero informácií a systémových prostriedkov.

Patria medzi ne napríklad:

• programový kód,
• údaje programu,
• pridelená operačná pamäť,
• otvorené súbory,
• informácie o aktuálnom stave procesu,
• jedno alebo viac vlákien,
• ďalšie prostriedky pridelené operačným systémom.

Viac procesov súčasne

Moderný operačný systém dokáže spravovať veľké množstvo procesov naraz. Tento spôsob práce označujeme ako multitasking.

Používateľ tak môže napríklad súčasne:

• písať dokument,
• počúvať hudbu,
• sťahovať súbor,
• používať internetový prehliadač,
• mať na pozadí spustenú antivírusovú ochranu.

Procesor pritom vykonáva jednotlivé úlohy podľa rozhodnutí operačného systému a jeho plánovača.

Plánovač procesov

Plánovač procesov je súčasť operačného systému, ktorá rozhoduje, ktorý proces alebo vlákno dostane v konkrétnom okamihu čas procesora.

Operačný systém pri plánovaní zohľadňuje napríklad:

• prioritu procesu,
• stav procesu,
• dostupnosť procesora,
• čakanie procesu na vstup alebo výstup,
• ďalšie pravidlá plánovania.

Na viacjadrových procesoroch môžu byť rôzne procesy alebo vlákna skutočne vykonávané paralelne na viacerých procesorových jadrách.

Priorita procesu

Procesy môžu mať rôznu prioritu. Operačný systém môže procesom s vyššou prioritou prideľovať procesorový čas prednostne.

Dôležité systémové procesy tak môžu dostať prednosť pred menej dôležitými úlohami používateľa.

Prioritu procesu však nie je vhodné svojvoľne meniť, pretože nesprávne nastavenie môže negatívne ovplyvniť stabilitu alebo výkon systému.

Plánovač procesov a Plánovač úloh nie sú to isté

Plánovač procesov pracuje automaticky vo vnútri operačného systému a neustále rozhoduje o prideľovaní procesorového času.

Plánovač úloh – Task Scheduler vo Windows má inú funkciu. Umožňuje používateľovi nastaviť automatické spustenie určitého programu alebo činnosti napríklad:

• v konkrétnom čase,
• v určitý deň,
• pri spustení počítača,
• pri prihlásení používateľa,
• pri splnení určitej systémovej podmienky.

Plánovač úloh teda určuje, kedy sa má úloha spustiť, zatiaľ čo plánovač procesov rozhoduje, ako sa bude už spustený proces vykonávať na procesore.

Stavy procesu

Proces sa počas svojho života môže nachádzať v rôznych stavoch.

V zjednodušenom modeli rozlišujeme napríklad:

• nový alebo inicializovaný – proces sa práve vytvára,
• pripravený – môže sa vykonávať a čaká na pridelenie procesora,
• bežiaci – práve vykonáva svoje inštrukcie na procesore,
• čakajúci alebo blokovaný – čaká napríklad na údaje, dokončenie operácie alebo inú udalosť,
• ukončený – proces dokončil svoju činnosť.

Pripravený proces

Pripravený proces má všetko potrebné na vykonávanie, ale práve nemá pridelený procesor.

Nachádza sa v rade procesov čakajúcich na pridelenie procesorového času.

Bežiaci proces

Bežiaci proces práve vykonáva svoje inštrukcie.

Na jednom jadre procesora môže byť v konkrétnom okamihu priamo vykonávané jedno vlákno. Moderné procesory však obsahujú viac jadier a môžu spracovávať viac vlákien súčasne.

Blokovaný proces

Blokovaný alebo čakajúci proces momentálne nemôže pokračovať vo vykonávaní.

Môže napríklad čakať na:

• načítanie údajov z disku,
• odpoveď zo siete,
• vstup používateľa,
• dokončenie činnosti iného procesu alebo zariadenia.

Proces a vlákno

Vlákno – thread je základná vykonávaná časť procesu.

Každý proces obsahuje najmenej jedno vlákno, ale môže ich obsahovať aj viac.

Ak program využíva viac vlákien, hovoríme o multithreadingu.

Jednotlivé vlákna toho istého procesu zdieľajú veľkú časť jeho pamäte a systémových prostriedkov.

Výhody viacerých vlákien

Viacvláknové programy môžu napríklad:

• vykonávať viac činností súčasne,
• lepšie využívať viacjadrové procesory,
• zachovať plynulé používateľské rozhranie počas náročného výpočtu,
• spracovávať viac požiadaviek naraz.

Adresný priestor procesu

Moderné operačné systémy prideľujú jednotlivým procesom vlastný virtuálny adresný priestor.

Proces tak bežne nemôže ľubovoľne pristupovať do pamäte iného procesu. Toto oddelenie zvyšuje stabilitu a bezpečnosť systému.

Ak jeden bežný používateľský proces havaruje, nemusí to automaticky spôsobiť pád ostatných programov alebo celého operačného systému.

Virtuálna pamäť

Virtuálna pamäť umožňuje operačnému systému pracovať s väčším adresným priestorom, než aká je aktuálne dostupná fyzická operačná pamäť RAM.

Pamäť je rozdelená na menšie časti označované ako stránky.

Ak niektoré údaje nie sú práve potrebné v RAM, operačný systém môže ich časť presunúť do priestoru na úložisku.

V systéme Windows sa používa napríklad stránkovací súbor – pagefile.

Prístup k SSD alebo pevnému disku je však podstatne pomalší ako prístup k RAM, preto nadmerné využívanie virtuálnej pamäte môže spomaliť počítač.

Komunikácia medzi procesmi

Procesy sú síce navzájom oddelené, ale v mnohých prípadoch potrebujú spolupracovať a vymieňať si informácie.

Na tento účel operačné systémy poskytujú mechanizmy označované ako IPC – Inter-Process Communication.

Komunikácia medzi procesmi môže prebiehať napríklad prostredníctvom:

• zdieľanej pamäte,
• správ,
• rúr – pipes,
• socketov,
• signálov alebo systémových udalostí.

Identifikovanie bežiacich procesov vo Windows

Na sledovanie a správu procesov slúži vo Windows predovšetkým Správca úloh – Task Manager.

Najjednoduchšie ho otvoríme pomocou klávesovej skratky:

Ctrl + Shift + Esc

V Správcovi úloh môžeme vidieť napríklad:

• názov bežiaceho programu alebo procesu,
• využitie procesora,
• využitie operačnej pamäte,
• aktivitu disku,
• sieťovú aktivitu,
• využitie grafického procesora.

Ukončenie procesu

Ak program prestane reagovať, môžeme ho v Správcovi úloh označiť a použiť možnosť Ukončiť úlohu.

Nútené ukončenie procesu však môže viesť k strate neuložených údajov. Preto by sme ho mali používať najmä vtedy, keď program nemožno ukončiť bežným spôsobom.

Nie je vhodné bez znalosti ich funkcie ukončovať systémové procesy, pretože môžeme narušiť fungovanie operačného systému.

Ochrana softvéru

Softvér je výsledkom tvorivej a programátorskej činnosti a môže mať značnú ekonomickú hodnotu. Preto je potrebné chrániť ho pred neoprávneným kopírovaním, používaním a šírením.

Softvér je chránený najmä autorským právom a licenčnými podmienkami.

Softvérová licencia

Licencia určuje podmienky, za ktorých smie používateľ program používať.

Môže určovať napríklad:

• na koľkých zariadeniach možno program používať,
• či ho možno ďalej šíriť,
• či možno meniť jeho zdrojový kód,
• či je používanie povolené na komerčné účely,
• ako dlho licencia platí.

Zakúpením programu používateľ spravidla nekupuje samotné autorské práva k programu, ale získava licenciu na jeho používanie podľa stanovených podmienok.

Spôsoby technickej ochrany softvéru

Výrobcovia používajú rôzne technické mechanizmy na kontrolu oprávnenosti používania svojich programov.

Produktový alebo licenčný kľúč

Pri inštalácii alebo aktivácii programu môže byť potrebné zadať produktový kľúč alebo sériové číslo.

Bez platného kľúča sa program nemusí aktivovať alebo môže fungovať iba v obmedzenom režime.

Online aktivácia

Program môže prostredníctvom internetu overiť, či je licencia platná a či sa nepoužíva na väčšom počte zariadení, než povoľujú licenčné podmienky.

Licencia viazaná na používateľský účet

Moderné programy často používajú licenciu priradenú k používateľskému účtu.

Používateľ sa do programu prihlási a server výrobcu následne overí jeho oprávnenie program používať.

Sieťové a viacpoužívateľské licencie

Vo firmách alebo školách sa môžu používať licencie povoľujúce určitý počet používateľov alebo zariadení.

Licenčný server môže kontrolovať, koľko používateľov program práve používa.

Hardvérový kľúč

Niektoré profesionálne programy používajú hardvérový kľúč – dongle, ktorý musí byť pripojený k počítaču.

Obsahuje údaje potrebné na overenie licencie programu.

Historické spôsoby ochrany

V minulosti sa používala aj požiadavka, aby bolo počas používania programu v mechanike vložené originálne CD alebo DVD.

Tento spôsob sa dnes používa oveľa menej, pretože veľká časť softvéru sa distribuuje elektronicky a mnohé počítače už optickú mechaniku vôbec nemajú.

Prečo je nelegálny softvér rizikom?

Používanie nelegálne získaného softvéru nie je iba právnym problémom. Predstavuje aj bezpečnostné riziko.

Nelegálne upravené programy môžu:

• obsahovať škodlivý softvér,
• kradnúť používateľské údaje,
• neobsahovať bezpečnostné aktualizácie,
• poškodzovať systém,
• umožniť útočníkovi vzdialený prístup k počítaču.

Ochrana údajov

Ochrana údajov znamená zabezpečenie informácií pred neoprávneným prístupom, zneužitím, zmenou, poškodením alebo stratou.

Pri ochrane informácií sledujeme najmä tri základné vlastnosti:

• dôvernosť – k údajom majú prístup iba oprávnené osoby,
• integritu – údaje neboli neoprávnene alebo neúmyselne zmenené,
• dostupnosť – oprávnení používatelia majú údaje k dispozícii vtedy, keď ich potrebujú.

Zálohovanie údajov

Zálohovanie je vytváranie ďalších kópií údajov, pomocou ktorých ich môžeme obnoviť v prípade straty alebo poškodenia originálu.

Údaje môžeme stratiť napríklad v dôsledku:

• poruchy HDD alebo SSD,
• chyby používateľa,
• náhodného vymazania,
• chyby softvéru,
• napadnutia malvérom alebo ransomvérom,
• krádeže zariadenia,
• požiaru alebo inej mimoriadnej udalosti.

Úplná záloha

Úplná záloha – full backup vytvorí kópiu všetkých vybraných údajov.

Je jednoduchá na obnovu, ale môže vyžadovať veľké množstvo úložného priestoru a dlhší čas na vytvorenie.

Inkrementálna záloha

Inkrementálna záloha po vytvorení základnej zálohy ukladá iba údaje, ktoré sa zmenili od poslednej vykonanej zálohy.

Je rýchla a úsporná na miesto, ale pri obnove môže byť potrebné použiť viacero postupne vytvorených záloh.

Diferenciálna záloha

Diferenciálna záloha obsahuje všetky zmeny vykonané od poslednej úplnej zálohy.

S každou ďalšou zálohou sa preto jej veľkosť zväčšuje, ale obnova je zvyčajne jednoduchšia ako pri dlhom reťazci inkrementálnych záloh.

Verzovanie a zaznamenávanie zmien

Niektoré systémy uchovávajú viacero predchádzajúcich verzií súborov alebo zaznamenávajú vykonané zmeny.

Vďaka tomu možno obnoviť napríklad stav dokumentu spred jeho nechcenej úpravy alebo vymazania.

Pravidlo zálohovania 3-2-1

Pri dôležitých údajoch sa odporúča dodržiavať pravidlo 3-2-1:

• mať minimálne 3 kópie údajov,
• uchovávať ich aspoň na 2 rôznych typoch úložísk,
• aspoň 1 kópiu uchovávať na inom mieste.

Záloha by nemala byť neustále dostupná rovnakým spôsobom ako pôvodné údaje, pretože napríklad ransomware by mohol poškodiť aj záložné súbory.

Ochrana pred počítačovou kriminalitou

Technická ochrana počítača a údajov pozostáva z viacerých vzájomne sa dopĺňajúcich opatrení.

Aktualizácie a bezpečnostné záplaty

Operačný systém a aplikácie by mali byť pravidelne aktualizované.

Bezpečnostné záplaty opravujú známe chyby, ktoré by mohol útočník zneužiť.

Firewall

Firewall kontroluje sieťovú komunikáciu podľa určených pravidiel a pomáha blokovať neželanú komunikáciu medzi počítačom a sieťou.

Antivírusová ochrana

Aktuálny bezpečnostný softvér pomáha zisťovať a blokovať vírusy, trójske kone, ransomware a ďalšie druhy škodlivého softvéru.

Silné heslá

Pri používateľských účtoch by sme mali používať dlhé a jedinečné heslá.

Rovnaké heslo by sme nemali používať vo viacerých dôležitých službách.

Viacfaktorové overenie

Viacfaktorové overenie – MFA pridáva k heslu ďalší spôsob overenia používateľa.

Aj v prípade prezradenia hesla tak útočník nemusí automaticky získať prístup k účtu.

Šifrovanie komunikácie

Pri prenose citlivých údajov cez internet je dôležité používať zabezpečenú komunikáciu.

Pri webových stránkach sa používa najmä protokol HTTPS, ktorý chráni prenášané údaje pomocou šifrovania TLS.

Kontrola bezpečnostného certifikátu

Prehliadač pri HTTPS overuje digitálny certifikát servera. Používateľ by nemal ignorovať varovania prehliadača o neplatnom alebo nedôveryhodnom certifikáte.

Podozrivé prílohy a odkazy

Nemali by sme otvárať neočakávané prílohy alebo odkazy z neznámych či nedôveryhodných zdrojov.

Častým spôsobom útoku je phishing, pri ktorom sa útočník vydáva za dôveryhodnú osobu alebo organizáciu a snaží sa získať heslá, platobné údaje alebo iné citlivé informácie.

IDS a IPS

IDS – Intrusion Detection System je systém na detekciu podozrivých alebo nežiaducich aktivít v počítačovej sieti alebo systéme.

IPS – Intrusion Prevention System ide o krok ďalej a môže podozrivú komunikáciu alebo aktivitu automaticky blokovať.

Tieto riešenia sa používajú najmä vo väčších počítačových sieťach a organizáciách.

Základné zásady ochrany softvéru a údajov

• Používať legálny a dôveryhodný softvér.
• Pravidelne aktualizovať operačný systém a aplikácie.
• Používať antivírusovú ochranu a firewall.
• Používať silné a jedinečné heslá.
• Pri dôležitých účtoch používať viacfaktorové overenie.
• Pravidelne vytvárať zálohy dôležitých údajov.
• Neotvárať podozrivé prílohy a odkazy.
• Chrániť osobné a citlivé údaje pred neoprávneným prístupom.
• Pri citlivej komunikácii používať zabezpečené spojenie.
• Neignorovať bezpečnostné upozornenia operačného systému a internetového prehliadača.

Čo si zapamätať

• Súbor s veľkosťou 15 KiB obsahuje 15 360 bajtov.
• Ak má jedna strana približne 5 000 znakov a jeden znak zaberá jeden bajt, súbor obsahuje približne 3 strany textu.
• Proces je práve vykonávaná inštancia programu.
• Proces môže byť napríklad pripravený, bežiaci, čakajúci alebo ukončený.
• Plánovač procesov rozhoduje o prideľovaní procesorového času jednotlivým procesom a vláknam.
• Plánovač úloh vo Windows slúži na automatické spúšťanie úloh v určenom čase alebo pri určitej udalosti.
• Vlákno je vykonávaná časť procesu a jeden proces môže obsahovať viac vlákien.
• Bežiace procesy môžeme vo Windows sledovať a spravovať pomocou Správcu úloh.
• Softvér je chránený autorským právom a jeho používanie upravuje licencia.
• Medzi technické spôsoby ochrany softvéru patria produktové kľúče, online aktivácia, používateľské účty a hardvérové kľúče.
• Ochrana údajov sa zameriava najmä na ich dôvernosť, integritu a dostupnosť.
• Zálohovanie je jedným z najdôležitejších spôsobov ochrany údajov pred stratou.
• Rozlišujeme napríklad úplné, inkrementálne a diferenciálne zálohy.
• Ochranu počítača zvyšujú aktualizácie, firewall, antivírus, silné heslá, viacfaktorové overenie a bezpečné správanie používateľa.