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PARTE A
IL CODICE BINARIO
È un sistema di codifica che usa le cifre binarie 0 e 1 al fine di rappresentare lettere, cifre, o altri caratteri all’interno di un computer o di un qualsiasi altro dispositivo elettronico. Il più grande numero rappresentabile in base 2 è 1111 mentre in base 10 è 9999.
BIT : un bit (Binary digit) è l’unità di informazione attraverso la quale un dispositivo gestisce tutti i tipi di informazione al suo interno; può avere solo due stati 0(B) e 1(A). Un gruppo di 8 BITS è chiamato Byte. All’interno di ogni dispositivo, l’informazione è veicolata per mezzo di un numero fissato di bytes che identifica la potenza di un dispositivo.
IL MODELLO DI VON NEWMANN
Attraverso la macchina di Von Newmann si possono svolgere tutte le operazioni principali come somma, sottrazione, moltiplicazione e divisione. All’interno degli elaboratori esiste un registro che è paragonabile a una cella di memoria; si caratterizza per il numero di BIT che può contenere. Ogni dispositivo è basato su questo modello che è composto da:
- Memoria: contiene i dati e le istruzioni che sono in esecuzione su un dispositivo. È chiamata anche RAM ed è costituita da celle di memoria di dimensione prefissata alle quali sono assegnati particolari indirizzi; costituiscono le unità di memoria , parte dei programmi e i relativi dati vengono inseriti in esse. Le operazioni che vengono effettuate sono FLETCH (recupero dati) e STORE (immagazzinamento) grazie al meccanismo di Memory Addresses. Ogni cella è composta da un Byte, al suo interno è presente un valore , mentre ognuna di esse è identificata da un indirizzo. Nella RAM è necessario distinguere tra larghezza della memoria (numero di bits di ogni singola cella) e larghezza degli indirizzi (numero di bits necessari ad indicare gli indirizzi ). La memoria funziona attraverso due passaggi:
LOAD : per leggere una locazione ; si scrive l’indirizzo all’interno del MAR, si manda un segnale di lettura della memoria, si legge il dato dall’MDR. STORE : per scrivere un valore ; si scrive il dato nell’MDR, si scrive l’indirizzo nel MAR e si manda un segnale di scrittura alla memoria.
Il disco rigido è dispositivo di memoria di tipo magnetico che utilizza uno o più dischi, con entrambe le superfici rivestite da materiale magnetico, per l'archiviazione dei dati e la memorizzazione delle informazioni (i bits).
Processore (Central Processing Unit - CPU): immagazzina e recupera dati attraverso due collegamenti:
MAR : registro in cui viene individuata la locazione dei dati (si occupa degli indirizzi); MDR : registro in cui i dati vengono momentaneamente passati al processore (si occupa dei dati). È diviso in due parti:
Processing Unit: è la parte che si occupa dell’esecuzione di un programma e dei dati ad esso correlati. Effettua tutte le operazioni, incluse quelle logiche e aritmetiche; è formata da altri due sotto-moduli: ALU (svolge le operazioni logiche e aritmetiche che sono richieste dal dispositivo e le operazioni di movimento) e TEMP (memoria piccola, di supporto all’ALU). Control Unit : è la parte che si occupa della supervisione di tutte le attività di elaborazione. È composta da due sotto-unità: IR (contiene le istruzioni del processore) e PC (contiene l’indirizzo della prossima istruzione da eseguire).
- Input/Output: si occupa di tutte le interazioni con il mondo esterno. È la parte dell’architetture che evidenzia la necessità di ogni dispositivo di essere connesso con l’esterno per immagazzinare e prelevare dati. Il programma che controlla l’accesso di un dispositivo ad una periferica è il DRIVER.
BINARIO DECIMALE
CONVERSIONE DA BINARIO A DECIMALE
Le istruzioni del sistema si leggono attraverso un Ciclo FE-DE-EX : Fetch (preleva dalla RAM l’istruzione corrente da eseguire), Decode (è la codifica delle informazioni), Execution (è lo svolgimento dell’istruzione, se ci sono da svolgere operazioni logico- aritmetiche i dati vengono trasmessi nell’ALU).
SISTEMI OPERATIVI
FIRMWARE : programma integrato direttamente in un componente elettronico e il suo scopo è quello di avviare il componente stesso e di farlo interagire con gli altri ; non è modificabile dall’utente. Quello più conosciuto è il BIOS (Basic Input Output System) , contenuto nella scheda madre , che permette l’avvio del computer. Esso è presente ovunque ci sia la necessità di gestire un hardware complesso dotato di processori; è un software contenuto in un chip di memoria in grado di mantenere i dati anche in assenza di alimentazione e ha la caratteristica di essere riscrivibile tramite un upgrade del sistema. Il BIOS si occupa di svolgere diverse operazioni:
Governare l’hardware per verificare il corretto funzionamento dei circuiti della scheda madre, del processore, della memoria e di tutto ciò che è installato nel dispositivo; Avviare un programma di gestione delle periferiche , affinché non vengano rilevati errori; Avviare una schermata video per consentire all’utente di intervenire nella modifica di alcune operazioni marginali; Inizializzare la routine di BOOT (disco di avvio), ovvero rendere la macchina stabile e utilizzabile.
Dopo la lettura delle routine di base del BIOS, si ha come prima istruzione quella di puntare all’inizio del disco rigido sul quale è ospitato il Sistema Operativo; all’interno di questa posizione si trova l’MDR. Il BIOS ne legge il contenuto e gli trasferisce il controllo. L’MDR sa dove nel disco rigido è posto il BOOT SECTOR , ovvero il punto di inizio/avvio del Sistema Operativo.
IL SISTEMA OPERATIVO : è il software di base che si occupa del funzionamento del computer; esso si colloca tra l’ hardware e le applicazioni e ha il compito di fornire un’astrazione dell’hardware ai programmi software. Ci sono vari tipi di sistemi operativi:
Batch : l’utente carica dati e il programma fornisce un output solo al termine dell’esecuzione. Real time : il sistema operativo garantisce l’esecuzione del programma in un tempo predefinito. Time sharing interattivi : l’utente carica dati e riceve immediatamente un output. Embedded : computer e sistema sono integrati nell’hardware e gestiscono alcune componenti. Hypervisor : ripartizione delle risorse hardware in più macchine virtuali.
Il KERNEL è il nucleo del sistema operativo, siccome su di esso si poggiano tutte le altre sue funzioni:
- Sistemi operativi a Kernel monolitico: completa astrazione del pc su cui gira il sistema;
- Sistemi operativi a micro-kernel : attivano nel kernel solo funzioni essenziali, assegnando ad altri programmi l’attivazione di altre funzioni;
- Sistemi operativi ibridi : attivano nel kernel diverse funzioni del sistema operativo, ma all’avvio possono caricare moduli aggiuntivi che arricchiscono le funzioni del Kernel.
La struttura di un sistema operativo è formata da:
Gestione dei processi (scheduler) : Un processo consiste in diverse attività, quali la creazione e terminazione di un processo , sospensione e ripristino , sincronizzazione e comunicazione tra i processi in esecuzione , gestione del blocco di un processo. In un pc multi-task possono essere eseguiti più processi:
- Init : fase iniziale del caricamento del processo in memoria;
- Ready : processo pronto per essere eseguito dalla CPU;
- Waiting : processo sospeso in attesa di un evento;
- Running: processo in esecuzione da parte della CPU;
- Swapped : processo traslato nella memoria virtuale in attesa di essere eseguito;
- Zombie : esecuzione del processo conclusa ma ancora presente in memoria;
- Terminated : processo in fase di terminazione.
Gestione della memoria primaria: la memoria primaria è costituita dai registri della CPU , dalla memoria cache della CPU e dalla memoria RAM. I compiti del sistema operativo nella gestione della memoria sono: allocazione e deallocazione della memoria richiesta dai processi in esecuzione, mantenere separate le porzioni di memoria destinate a processi diversi, collegare gli indirizzi di memoria logici con la memoria fisica, gestire la paginazione e la memoria virtuale. La memoria primaria è costituita da: stack : (alloca variabili), heap (alloca porzioni di memoria) e code segment (contiene le istruzioni in linguaggio macchina del processo). Gestione del file system: Il file system è un’astrazione del modello con cui il sistema operativo gestisce i dati sulla memoria secondaria. L’elemento di base è il file (una sequenza di byte memorizzata sulla memoria secondaria). Ogni file viene
Il sistema deve permettere la gestione dei processi aziendali integrando le varie funzioni che a questi processi partecipano e ne sono attraversate trasversalmente. L’azienda viene vista come sistema, insieme di elementi. Ciascuno di questi elementi corrisponde ad un insieme di funzioni codificate all’interno dell’organizzazione. Tali sottosistemi vengono considerati come elementi interagenti, che si scambiano reciprocamente informazioni e flussi di lavoro.
INTERAZIONE UOMO-MACCHINA
Dobbiamo distinguere tra interazione (manuale o vocale) ed interfaccia ( fisica : mouse; grafica : word).
Uomo : è l’utente finale che ha la capacità di ricevere un input e un output. Macchina : computer con cui noi interagiamo in particolare con un software che è l’interfaccia. Interfaccia : permette l’interazione tra computer e utente.
Si possono avere più tipi d’interazione:
Interazione uni-modale : l’utente interagisce con il pc attraverso una sola modalità (gesti della mano, voce, click); Interazione multi-modale : si utilizzano più modalità d’interazione, come se si parlasse con un’altra persona (voce e gesti, scrittura e voce).
PARTE B
MODELLO ENTITA’-RELAZIONE (ER)
- Entità: oggetti del mondo reale di cui vogliamo memorizzare (salvare) informazioni. Possono essere sia concrete che astratte.
- Relazioni: collegamenti tra due o più entità.
- Attributi: caratteristiche di entità e relazioni (es. nome completo di un cliente, indirizzo, numero di telefono, indirizzo e-mail ecc.…). Hanno un dominio (l'insieme di valori che l'attributo può avere) che dipende dall'attributo stesso; possono essere: Semplice : non possono essere divisi in altri attributi. Multiplo : possono assumere valori multipli. Composto : possono essere suddivisi in più parti. Opzionale : non necessari.
Un database è l'insieme di entità e relazioni riguardo alla parte del mondo reale di cui vogliamo memorizzare informazioni. Gli oggetti memorizzati in un database vengono chiamati ennuple. I vincoli delle informazioni memorizzate in una ennupla sono chiamati dipendenze funzionali (utili per evitare dati non corretti all'interno del database) e si scrivono nel modo seguente:
X → 𝑌 (X determina Y, dove X è il determinante e Y il dipendente)
Si possono rappresentare graficamente le entità, gli attributi e le relazioni attraverso il linguaggio ER ma, per mantenere più chiaro il diagramma, i tipi degli attributi sono riportati a parte. Il numero di entità coinvolte nella relazione è chiamato grado o arietà (es. se una relazione collega due entità, la relazione ha un grado pari a due). Inoltre, ogni relazione ha un vincolo di cardinalità , che indica quante volte un oggetto nel database può essere coinvolto in una relazione. Possiamo chiedere informazioni a un database utilizzando il linguaggio SQL. Le operazioni sono: creazione di tabelle, inserimento/eliminazione di righe, operatori e clausola select-from-where. Database complessi sono composti da centinaia di tabelle. Per interrogare un database, dobbiamo conoscere le relazioni tra le tabelle :
Relazione A uno a Uno : solitamente questa relazione non è usata, perché è possibile aggiungere semplicemente una colonna. Relazione Uno a Molti : tipo di relazione più comunemente utilizzato (Esempio: una persona che ordina più cose). Relazione Molti a Molti : per queste relazioni, dobbiamo creare una tabella in più che conterrà le chiavi di tutte le tabelle coinvolte nella relazione. Ovviamente, questa tabella può avere una propria chiave per distinguere tutte le coppie presenti nella tabella.
Per effettuare Query (procedura di richiesta informazioni) su più tabelle, ogni tabella deve avere una chiave perché si possa accedere ai dati all'interno di una tabella. Una Super chiave sono uno o più attributi che permettono di identificare in maniera univoca ogni linea della tabella (delle tabelle possono sembrare uguali).
UML è un linguaggio standard per specificare, visualizzare, costruire i sistemi. È anche utilizzato nella creazione del database , per vedere come i diversi utenti interagiranno con il sistema. I diagrammi UML sono fatti per chiunque sia interessato a comprendere il sistema, che non deve essere necessariamente software. Ci sono diverse persone coinvolte nella progettazione di un sistema: cliente, esperto di dominio, analista di sistema, designer, sviluppatore software, utente finale, manutentore del sistema. Le interazioni si modellano attraverso diagrammi dei casi d'uso. Un caso d'uso è un insieme omogeneo di funzionalità a cui accede un insieme di utenti. Lo stesso utente può avere diversi ruoli e diversi utenti possono essere rappresentati dallo stesso attore.
L’associazione indica la possibilità di accedere da un attore alla funzionalità di un caso d'uso. L'inclusione è definita nello schema con la parola chiave include e indica che, ogni volta che viene invocato, il caso d'uso A utilizza alcune funzionalità del caso d'uso B. L’estensione è definita nello schema con la parola chiave extend e indica che alcune funzionalità del caso d'uso A, in particolari circostanze, devono essere estese con alcune funzionalità del caso d'uso B.
MACHINE LEARNING (ML): insegna ai computer ad imparare dall'esperienza. Gli algoritmi di apprendimento automatico utilizzano metodi apprendere le informazioni direttamente dai dati; migliorano le loro prestazioni in quanto aumenta il numero di campioni disponibili per l'apprendimento. Un algoritmo di apprendimento supervisionato prende un insieme noto di input e risposte output, formando un modello per generare previsioni ragionevoli per la risposta ai nuovi dati. L' apprendimento non supervisionato trova modelli nascosti nei dati. Gli algoritmi possono essere statici (invia pacchetti in modo semplice, fisso, statico) e dinamico (invia pacchetti tramite salti tra un dispositivo intermedio e l’altro e controlla il collegamento e la velocità degli archi).
PARTE C
RETE DI CALCOLATORI
Insieme di dispositivi collegati da appositi canali di comunicazione , che permette il passaggio di risorse, informazioni e dati in grado di essere pubblicati e condivisi. Viene utilizzata per applicazioni domestiche (comunicazione fra utenti, intrattenimento), mobile (messaggistica, navigazione, m-commerce) e aziendali (e-commerce, comunicazione). La rete deve avere diverse caratteristiche: ridondanza, tolleranza d’errori, scalabilità, sicurezza e qualità del servizio.
MODELLO CLIENT SERVER (host-end devices) : è una struttura nella quale un computer client (richiede dati o elaborazioni) si connette ad un server (gestisce la maggior parte dei processi e memorizza i dati) per la fruizione di un certo servizio. Il server manda i risultati dell’elaborazione al client. Device intermedi sono dispositivi che inoltrano messaggi e creano connessioni. Sono:
LAN Switch: funziona solo in connessioni LAN; inoltra messaggi ma con funzioni limitate; Firewall appliance: filtro in grado di capire se ci sono connessioni buone o cattive; filtrano il traffico dati; Multiplayer Switch: per reti molto grandi e per grandi quantità di messaggi. È in grado di connettere diverse aree geografiche; Router: oggetto con molta potenza, in grado di inoltrare pacchetti e creare connessioni su più di una rete per inviare i dati a destinazione.
MODELLO POINT TO POINT : connette coppie di macchine. È composto da link/nodi (per arrivare a destinazione il messaggio deve attraversare più nodi).
MODELLO BROADCAST : le reti hanno un solo canale di comunicazione che è condiviso tra tutte le macchine della rete (un pc comunica con più pc). Può essere broadcasting (tutti sono i destinatari del messaggio), anycast (il destinatario è causale) e multicast (il messaggio è destinato ad un gruppo ristretto di pc).
MODELLO UNICAST : simile al point to point; il messaggio viene mandato a tutti ma solo uno può leggerlo.
TOPOLOGIA :
Topologia Fisica: modalità che disegna i dispositivi come una planimetria, che li rappresenta nella loro posizione fisica esatta. Topologia Logica: rappresenta la configurazione dei dispositivi e a cosa sono collegati.
In base alla topologia, possiamo avere più tipi di network: bus, stella, mesh, tree, ring.
PROGETTAZIONE E INTERFACCE GRAFICHE
INPUT TEXT: inserisco caratteri alfanumerici. TEXT AREA: possibilità di andare a capo e decidere la dimensione. CHECKBOX: possibilità di selezionare più cose contemporaneamente. RADIO BUTTON: selettore a scelta multipla che permette una scelta singola. SELEZIONE SINGOLA: menù a tendina in cui si può ricercare una parola (risparmia spazio). SELEZIONE MULTIPLA: menù a tendina, posso selezionare più cose contemporaneamente mentre scorro il menù.
TEORIA DEI GRAFI
I dispositivi collegati alla rete e che usano il protocollo IP vengono identificati grazie all’indirizzo IP. Questo è formato da 32 bit e codifica il NETWORK NUMBER e l’HOST NUMBER. PARTE RETE E PARTE HOST MASCHERA: parte dell’IP che divide e definisce rete e host.
- LIVELLO TRANSPORT: crea connessioni con il livello network, trasforma i dati in segmenti e li trasporta tramite connessioni di tipo TCP (ha massima qualità e si assicura che il pacchetto arrivi completo. È senza connessione, non ha ordine), UDP (punta al massimo della connessione e assicura il flusso di dati).
- LIVELLO SESSION: Ha la funzione di salvare le informazioni e mantiene la sessione attiva. Si occupa della sincronia di invio/recezione messaggi.
- LIVELLO PRESENTATION: Codifica il tipo di formato del file (es: HTML). Offre servizi di comunicazione comuni, come la crittografia, la compressione del testo e la riformattazione.
- LIVELLO APPLICATION: Ha l’obiettivo d’interfacciare l’utente e la macchina; fornisce un insieme di protocolli che operano a stretto contatto con le applicazioni e sfrutta il protocollo HTTP e DSN (contiene un database di indirizzi IP pubblici e i relativi nomi host associati e serve a tradurre nomi comuni in indirizzi IP).
MODELLO OSI MODIFICATO: non ha i livelli 5 e 6; ha diversi protocolli che appartengono al modello TCP/IP.
HTTP (HYPER TEXT TRANSFER PROTOCOL)
Protocollo usato come principale sistema per la trasmissione d'informazioni, in un' architettura Client-Server. È gestito da un server http residente sugli host che intendono essere fornitori di informazioni. Chi vuole accedere alle informazioni fornite dal server deve utilizzare un browser in grado di interpretare le informazioni. Il client (browser) esegue una richiesta e il server (macchina) restituisce la risposta.
HTML (HYPER TEXT MARKUP LANGUAGE)
Linguaggio di markup, è un insieme di regole che descrivono i meccanismi di rappresentazione (strutturali, semantici) di un testo. Struttura di una pagina html: tag html, head e body; inserire titoli e paragrafi; elaborazioni sul testo; creare elenchi; inserire tabelle ed elementi multimediali.
COS’È LA SICUREZZA?
Confidenzialità : solo il destinatario deve poter comprendere il messaggio. Accesso e disponibilità : i servizi devono poter essere accessibili agli utenti. Autenticazione : mittente e destinatario devono poter riconoscersi l’un l’altro. Integrità dei messaggi : il destinatario deve poter identificare se un messaggio è integro o meno.
TIPI DI ATTACCHI RETE :
Ping e port scan : individua le porte aperte; Man in the middle : si inserisce nella comunicazione; Denial of service : Impossibilità di accedere a un servizio. Social engineering : spionaggio e rivelazione di informazioni; Bypass del controllo di accesso : entra in un sistema tramite un altro sistema;
TECNICHE DI DIFESA : politiche delle password, autenticazione, permessi e livelli di accesso, access control list, backup e restore, criptazione, protezione software, chiave simmetrica e asimmetrica (privata + pubblica).
PHISHING : un malintenzionato effettua un invio massivo di messaggi di posta elettronica che imitano messaggi legittimi di fornitori di servizi; tali messaggi richiedono di fornire informazioni riservate come il numero della carta di credito o la password per accedere ad un determinato servizio.
CRITTOGRAFIA : tratta le scritture nascoste, ovvero dei metodi per rendere un messaggio offuscato in modo da non essere comprensibile a persone non autorizzate a leggerlo. L’antagonista della crittografia è la crittoanalisi ; è lo studio dei metodi per ottenere il significato di informazioni cifrate senza avere accesso all'informazione segreta. La crittografia può essere: simmetrica (si faceva uso di un'unica chiave sia per proteggere il messaggio che per renderlo leggibile. Il problema era condividere la chiave di cifratura con il destinatario del messaggio) e asimmetrica (non è necessario nascondere le chiavi o le password: c'è una chiave per crittografare (che chiunque può vedere) e una per decifrare , che conosce solo il destinatario).
BITCOIN : valore concordato tra le parti sulla base della legge della domanda e dell'offerta. Volevano creare un nuovo sistema di valuta elettronico senza nessun tipo di autorità centrale. Il protocollo Bitcoin utilizza un sistema di crittografia per gestire gli aspetti funzionali del bitcoin, come la generazione di nuova valuta o l'attribuzione di proprietà. Ogni utente ha dei wallet (portafoglio), che rappresentano i loro conti. Ogni transazione è pubblica e memorizzata in un database che viene replicato nei
computer di tutti coloro che possiedono un wallet. Quando un utente trasferisce criptovaluta ad un altro utente, attraverso una connessione diretta da computer a computer, aggiunge alle proprie monete la chiave pubblica e autorizza la transazione firmandola con la propria chiave privata. La transazione viene inviata sulla rete peer-to-peer , dove viene controllata e registrata da tutti gli elaboratori che partecipano alla rete. I bitcoin all'interno di un wallet possono essere spesi solo da chi ne possiede la chiave privata: se questa viene smarrita, i bitcoin associati non potranno più essere spesi e il relativo importo diverrà indisponibile.
