TCSY: Computersystemen.

Doelstelling:

• de ontwikkeling van informatietechniek en de betekenis voor de maatschappij daarvan globaal aangeven;
• de basiscomponenten van computers opnoemen, herkennen en de functies beschrijven;
• de belangrijkste functies van een besturingssysteem opnoemen, herkennen en functies beschrijven;
• aangeven hoe de basiscomponenten en de diverse functies van computersystemen gekoppeld zijn, zowel qua hardware als vanuit het operating systeem;
• de basiscomponenten van een (eenvoudig) netwerk opnoemen, herkennen en de functies beschrijven.

Voor het tentamen is deze handleiding maatgevend!

§0.1 Algoritmen.

• kookboek recepten
• routeplanners
• handleidingen van allerhande huishoudelijke apparaten zoals wasautomaten, vaatwassers, stereo-installaties e.d.

Een eenvoudig delingsalgoritme.

1. Eenzelfde soort bewerking moet een aantal malen worden uitgevoerd (bepaal verschil);
2. Na of voor een dergelijke bewerking moet een inspectie plaatsvinden of verdergaande herhalingen nodig is (verschil ≥ 3)
3. Er vindt weliswaar een aantal malen eenzelfde soort bewerking plaats, maar één bij deze bewerkingen betrokken getal verandert voortdurend van waarde (17, 14, 11, ... monotoon dalend en dus eindigend).

Algoritme van Euclid.

Zoek naar de grootste gemene deler (ggd) van twee positieve gehele getallen.
 (16/6 of 12/8)

	Uitgangspunt: de probleemstelling. Doel:  een beschrijving van wat we willen. Wanneer dit niet juist en/of onvolledig is, is een verdere uitwerking bij voorbaat ook fout. Na de interpretatie van de probleemstelling dient zo nodig het geheel aangevuld te worden, waarna de zaak met de opdrachtgever wordt doorgesproken. Na één of enkele malen kan de conclusie getrokken worden dat het probleem correct is gesteld. Vervolgens dient er een oplossing gezocht te worden voor het probleem. Het Algoritme. Voor het formuleren van de oplossing hebben we nog niets te doen met de computer en de taal waarin het programma aan de computer moet worden aangeboden.
	Nadat een oplossing is bepaald en vastgelegd, dient deze te worden omgezet in een bepaalde taal die door de computer is te lezen => Coderen/vertalen. Als de regels bij het coderen niet goed zijn toegepast, maakt de computer hier melding van en geeft een foutenlijst.
	Nadat geconstateerd is dat het programma door de computer uitgevoerd kan worden, moet nagegaan worden of het resultaat van de uitvoering overeenkomstig de verwachting (vastgelegd tijdens de fase programmeren) is => Testen.
	Een programma dat na verloop van tijd niet meer voldoet, moet worden aangepast.

Zegen of gevaar?

Software - hardware - firmware.

Hardware en software zijn logisch equivalent.

• kosten
• snelheid
• betrouwbaarheid
• verwachte frequentie van verandering

• vermenigvuldigen en delen van gehele getallen
• floating-point arithmetics (co-processor)
• aanroepen en terugkeren uit procedures
• uitvoeren van lussen

§0.2 Het ontstaan van rekenende machines.

Eén van de eerste reken apparaten was de Abacus. Deze dateert nog uit de tijd van de oude Grieken en Romeinen.
Blaise Pascal (1623 - 1662, Frankrijk) 1642 pascaline (+ -)
Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646 - 1716, Duitsland) (+ - / *)
Charles Babbage  (1792-1871, Engeland) Difference engine   + -   Navigatie op zee ponste uitvoer in een koperen graveerplaat. Analytical engine had 4 componenten geheugen loopwerk invoerdeel (ponskaarten) uitvoerdeel
Augusta Ada Byron (gravin van Lovelace). Een goede vriendin van Babbage, werkt ondermeer het ponskaart-idee verder uit door voor te stellen bij terugkerende bewerking-reeksen slechts één setje kaarten te gebruiken.  Later is dit vertaald in de conditionele loop en de subroutine.  Zij wordt beschouwd als ‘s werelds eerste programmeur.
Ook Philips experimenteert met computers.   Voor intern gebruik bouwt men tot 1960 drie computers:   de Peter   (Philips Experimentele Tweetallige Elektronische Rekenmachine),   de Pascal (Philips Akelig Snelle Calculator) en   de Stevin (Snel Tel en Vermenigvuldig Instrument).   Het duurt - met name door de afspraak met IBM  (een belangrijke componenten-afnemer van Philips) om zich niet op de computermarkt te zullen begeven - echter nog tot 1963 voor Philips een programma opzet voor het ontwikkelen van commerciële (mini)computers.

Algemeen historisch overzicht.

De eerste generatie: elektronen buizen.

• 18000 elektronenbuizen
• 15000 relais
• 30 ton
• 140 kW
• 20 registers van getallen van 10 decimale cijfers

Eniac		Mark 1

John von Neumann.

• Programma in digitale vorm
• binair i.p.v. decimaal

De tweede generatie: transistoren.

De derde/vierde generatie: geïntegreerde circuits.

Moore's Law.

Een uitgebreid overzicht van Intel processoren is te vinden in de
"hall of fame" (http://www.intel.com/intel/intelis/museum/exhibits/hist_micro/hof/index.htm)

Nathan's law.

§0.4 Abstractie niveau.

Social issues.

Opgave.

1. De som;
2. Het gemiddelde.

§1.2 Main memory.

Elementaire eenheid = bit (binary digit)
De waarden nul en één zijn goed van elkaar te onderscheiden.

Geheugen bestaat uit een aantal cellen die elk een stuk info bevatten.
Om zo'n cel te bereiken wordt gebruik gemaakt van zijn adres.
Het geheugen kan in een plaatje als volgt worden weergegeven.

Hoewel er in een machine niet echt links of rechts bestaat, stellen we ons bits voor als ware ze in nette rijen (van 8 = byte) opgelijnd.

Single Inline Memory Module en Dual Inline Memory Module

Random Access Memory

• DRAM
• SRAM

Extra info over RAM geheugen.

32 versus 64 bits.

Er wordt veel gesproken over 64 bits systemen. Wat houdt dat eigenlijk in?

64 bits betekent dat grotere data-doorvoer mogelijk is, maar ook dat meer geheugenadressen toegankelijk worden.

Met 32 bits systemen kunnen maximaal adressen tot 4Gb worden gebruikt (2³²). Direct gevolg hiervan is dat 32 bit besturingssystemen niet meer dan 4GB aan RAM geheugen aan kunnen sturen.

Van deze 4GB staat maar 2GB (of in sommige gevallen 3GB) ter beschikking van de applicatie zelf, de rest wordt gebruikt door Windows.

AMD komt met zijn Opteron en Athlon™ 64 processor  op de 64 bit markt en Intel heeft de 64 bit Itanium.

Read Only Memory.

• het instoppen van de data is relatief duur
• er is geen ruimte voor fouten
• non volatile

• Speciale apparatuur noodzakelijk
• non volatile

Erasable Programmable ROM (EPROM)

• UV straling
• duur

• kan elk ogenblik herschreven worden
• schrijven gaat aanzienlijk langzamer dan lezen

Cache geheugen.

Van belang bij cache ontwerp zijn:

• Cache size (economie)
• grootte van de cache line
• organisatie van de cache, hoe wordt bijgehouden wat in cache staat
• unified cache (instruction and data) of split cache (i.v.m. pipelining)
• aantal caches (Level 1, Level 2 etc.)

§1.3 Mass Storage.

Harde schijf.
 

• informatie wordt op concentrische cirkels weggeschreven (sporen/tracks)
• sporen zijn weer onderverdeeld in sectoren (512 byte)
• Elke schijfstation heeft een beweegbare kop => cilinders

Hoe ziet een harde schijf er eigenlijk uit ??

Schrijven naar en lezen van een harde schijf .
 

Voordat gegevens geschreven worden, bevinden zich binnen een magnetische laag op de schijf metaaldeeltjes in een willekeurig patroon. Om deze deeltjes in data om te zetten, vloeien stroompulsjes in de lees/schrijfkop van de drive door een stroomspoel die om een metalen kern is gewonden.
De spoel brengt een magnetisch veld tot stand in de kern die over de schijf beweegt.  Dit veld magnetiseert op zijn beurt de metaaldeeltjes in de toplaag van de schijf.
Nadat de kop een magnetische strook op de draaiende schijf heeft aangebracht, wordt een tweede strook aangebracht. De twee stroken samen representeren een bit. Als dit bit een binaire 1 moet representeren, draait de spanning in de kern om zodat de magnetische polen worden verwisseld en de deeltjes in de tweede strook in de tegenovergestelde richting komen te staan.
Bij de opslag van een tweede bit is de polariteit van de eerste strook altijd tegengesteld aan de voorafgaande strook, om aan te geven dat het een nieuwe bit betreft.
Om data te lezen, wordt er geen stroom door de lees/schrijfkop gestuurd terwijl de schijf eronder door draait.  De beweging van de kop door het magnetisch veld van de deeltje genereert een stroompje dat in één van de twee mogelijke richtingen door de toevoerdraden van de kop stroomt.  De richting van de stroom wordt bepaald door de polariteit van de  stroken.  Door de richting van de stroom te bepalen weet de computer of de lees/schrijfkop boven een 1 of een 0 beweegt.

Vergroten van de schijfcapaciteit.

1. vergroting van de spoordichtheid;
   De spoordichtheid is hoe dichter de verschillende datasporen tegen elkaar aan liggen. Hoe kleiner deze afstand, hoe meer datasporen er op een schijfje passen.
   
2. de lineaire dichtheid.
   De lineaire dichtheid is hoe dicht de bits achter elkaar liggen. Hoe hoger beide dichtheden, des te groter de capaciteit per platter.
   

Hoge spoordichtheid, hoge lineaire dichtheid; Hoge spoordichtheid, lage lineaire dichtheid; Lage spoordichtheid, lage lineaire dichtheid; Lage spoordichtheid, hoge lineaire dichtheid.

Extra info over harde schijven is o.a. te vinden op de site:

Bij gebruik van meerdere schijven:Master/Slave

Extra info over harde schijven is o.a. te vinden op de site:

Raid (Redundant Array of Independent Disks).

SSD (Solid State  Disk).

• SSD's zijn beter bestand tegen mechanische schokken, omdat ze geen bewegende onderdelen bevatten.
• SSD's verbruiken minder energie

CD-Rom (optische schijf).

Philips

Fabricage:

• m.b.v. laserstraal putjes van 0.8 µ in master branden
• matrijs
• plastic schijven persen
• aluminium laag
• beschermende plastic laag
• label
• 120 mm diameter, 1.2 mm dik

Grote vraag is: wat is een 1 en wat een 0 ?
 

Hier is meer informatie te vinden over de CD-speler.

Crossinterleaved Reed Solomon code wordt gebruikt voor foutdetectie en correctie bij CD's.

CD-recordables.

CD-rom's zouden eind maken aan piraterij ....... helaas.
 

• Goudkleurig
• Kleurstof
• Kunstmatig pits en lands creëren door intensere laserstraal

Hierdoor wordt de capaciteit verzevenvoudigd tot 4.7 Gb (i.p.v. 650 Mb)

Deze capaciteits vergroting komt wordt niet alleen veroorzaakt door de geometrie.
Immers de 'track pitch' van de DVD is 2.16 maal kleiner dan die van de CD en de minimum 'pitch lengte' van de DVD is 2.08 kleiner dan die van de CD
=> op grond van de geometrie mag men een capaciteits vergroting van
2.16 * 2.08 = 4.5 verwachten.

Een verdere capaciteits vergroting wordt verkregen door minder fout-corrigerende data op de schijf te plaatsen. De methodes voor fout-detectie en correctie die bij de DVD worden toegepast zijn veel beter dan bij de CD => minder overhead noodzakelijk.

Tenslotte wordt bij de DVD ook een groter deel van het beschikbare oppervlak beschreven.

Hollywood eiste extra feature !!

Overzicht geheugen en acces time.

§1.5 The Binary System

• Binair
• Octaal
• Decimaal
• Hexadecimal

bits - bytes - Kb - Mb - Gb - Tb ......... Nibble (?)
bits = binary digits

Omrekenen.

Waarom al deze verschillende methoden?

Gewenst een systeem waarbij:

• slechts één representatie voor 0
• evenveel positieve als negatieve getallen

 
 
 

---

 

Berekeningen
 
 

Decimaal	one's complement	two's complement
10	00001010	00001010
-3	11111100	11111101
+-----	+------------	+------------
7	00000111 Carry wordt rechts geplaatst	00000111 Carry wordt weggegooit

---

 

Let op 'calculator' van Windows werkt met two's complement !

---

§1.7 Drijvende comma notatie

LZ adaptive dictionary

Most compression programs use a variation of the LZ adaptive dictionary-based algorithm to shrink files.
"LZ" refers to Lempel and Ziv, the algorithm's creators, and "dictionary" refers to the method of cataloging pieces of data.

The system for arranging dictionaries varies, but it could be as simple as a numbered list. When we go through Kennedy's famous words, we pick out the words that are repeated and put them into the numbered index. Then, we simply write the number instead of writing out the whole word.

So, if this is our dictionary:

ask  what  your  country  can  do  for  you

Our sentence now reads:

"1 not 2 3 4 5 6 7 8 -- 1 2 8 5 6 7 3 4"

If you knew the system, you could easily reconstruct the original phrase using only this dictionary and number pattern. This is what the expansion program on your computer does when it expands a downloaded file. You might also have encountered compressed files that open themselves up. To create this sort of file, the programmer includes a simple expansion program with the compressed file. It automatically reconstructs the original file once it's downloaded.

But how much space have we actually saved with this system? "1 not 2 3 4 5 6 7 8 -- 1 2 8 5 6 7 3 4" is certainly shorter than "Ask not what your country can do for you; ask what you can do for your country;" but keep in mind that we need to save the dictionary itself along with the file.

In an actual compression scheme, figuring out the various file requirements would be fairly complicated; but for our purposes, let's go back to the idea that every character and every space takes up one unit of memory. We already saw that the full phrase takes up 79 units. Our compressed sentence (including spaces) takes up 37 units, and the dictionary (words and numbers) also takes up 37 units. This gives us a file size of 74, so we haven't reduced the file size by very much.

But this is only one sentence! You can imagine that if the compression program worked through the rest of Kennedy's speech, it would find these words and others repeated many more times.

In our example, we picked out all the repeated words and put those in a dictionary. To us, this is the most obvious way to write a dictionary. But a compression program sees it quite differently:

It doesn't have any concept of separate words -- it only looks for patterns

And in order to reduce the file size as much as possible, it carefully selects which patterns to include in the dictionary.

If we approach the phrase from this perspective, we end up with a completely different dictionary.

If the compression program scanned Kennedy's phrase, the first redundancy it would come across would be only a couple of letters long. In "ask not what your," there is a repeated pattern of the letter "t" followed by a space -- in "not" and "what." If the compression program wrote this to the dictionary, it could write a "1" every time a "t" were followed by a space. But in this short phrase, this pattern doesn't occur enough to make it a worthwhile entry, so the program would eventually overwrite it.

The next thing the program might notice is "ou," which appears in both "your" and "country." If this were a longer document, writing this pattern to the dictionary could save a lot of space -- "ou" is a fairly common combination in the English language. But as the compression program worked through this sentence, it would quickly discover a better choice for a dictionary entry: Not only is "ou" repeated, but the entire words "your" and "country" are both repeated, and they are actually repeated together, as the phrase "your country." In this case, the program would overwrite the dictionary entry for "ou" with the entry for "your country."

The phrase "can do for" is also repeated, one time followed by "your" and one time followed by "you," giving us a repeated pattern of "can do for you." This lets us write 15 characters (including spaces) with one number value, while "your country" only lets us write 13 characters (with spaces) with one number value, so the program would overwrite the "your country" entry as just "r country," and then write a separate entry for "can do for you." The program proceeds in this way, picking up all repeated bits of information and then calculating which patterns it should write to the dictionary. This ability to rewrite the dictionary is the "adaptive" part of LZ adaptive dictionary-based algorithm. The way a program actually does this is fairly complicated, as you can see by the discussions on Data-Compression.com.

No matter what specific method you use, this in-depth searching system lets you compress the file much more efficiently than you could by just picking out words. Using the patterns we picked out above, and adding "__" for spaces, we come up with this larger dictionary:

ask__  what__  you  r__country  __can__do__for__you

And this smaller sentence:

"1not__2345__--__12354"

The sentence now takes up 18 units of memory, and our dictionary takes up 41 units. So we've compressed the total file size from 79 units to 59 units! This is just one way of compressing the phrase, and not necessarily the most efficient one. (See if you can find a better way!)

So how good is this system? The file-reduction ratio depends on a number of factors, including file type, file size and compression scheme.

In most languages of the world, certain letters and words often appear together in the same pattern. Because of this high rate of redundancy, text files compress very well. A reduction of 50 percent or more is typical for a good-sized text file. Most programming languages are also very redundant because they use a relatively small collection of commands, which frequently go together in a set pattern. Files that include a lot of unique information, such as graphics or MP3 files, cannot be compressed much with this system because they don't repeat many patterns (more on this in the next section).

If a file has a lot of repeated patterns, the rate of reduction typically increases with file size. You can see this just by looking at our example -- if we had more of Kennedy's speech, we would be able to refer to the patterns in our dictionary more often, and so get more out of each entry's file space. Also, more pervasive patterns might emerge in the longer work, allowing us to create a more efficient dictionary.

This efficiency also depends on the specific algorithm used by the compression program. Some programs are particularly suited to picking up patterns in certain types of files, and so may compress them more succinctly. Others have dictionaries within dictionaries, which might compress efficiently for larger files but not for smaller ones. While all compression programs of this sort work with the same basic idea, there is actually a good deal of variation in the manner of execution. Programmers are always trying to build a better system.

Lossy and Lossless

The type of compression we've been discussing here is called lossless compression, because it lets you recreate the original file exactly. All lossless compression is based on the idea of breaking a file into a "smaller" form for transmission or storage and then putting it back together on the other end so it can be used again.

Lossy compression works very differently. These programs simply eliminate "unnecessary" bits of information, tailoring the file so that it is smaller. This type of compression is used a lot for reducing the file size of bitmap pictures, which tend to be fairly bulky. To see how this works, let's consider how your computer might compress a scanned photograph.

A lossless compression program can't do much with this type of file. While large parts of the picture may look the same -- the whole sky is blue, for example -- most of the individual pixels are a little bit different. To make this picture smaller without compromising the resolution, you have to change the color value for certain pixels. If the picture had a lot of blue sky, the program would pick one color of blue that could be used for every pixel. Then, the program rewrites the file so that the value for every sky pixel refers back to this information. If the compression scheme works well, you won't notice the change, but the file size will be significantly reduced.

Of course, with lossy compression, you can't get the original file back after it has been compressed. You're stuck with the compression program's reinterpretation of the original. For this reason, you can't use this sort of compression for anything that needs to be reproduced exactly, including software applications, databases and presidential inauguration speeches.
 

§1.9 Communication errors.

In Computergeheugens kunnen af en toe fouten optreden t.g.v. spanningspieken in de voeding of andere oorzaken zoals straling en magnetisme.

• Hard errors
• Soft errors

Bitsgewijze Booleaanse Exclusive Or

Bitsgewijs vergelijken:
 

And, alleen waar (1) als beide expressies waar zijn.	Nand (Negative And), alleen onwaar (0) als beide expressies waar zijn.
Or, waar (1) als tenminste één expressie waar is.	Nor, waar (1) als tenminste géén van beide expressies waar zijn.	eXclusive or, waar (1) als slechts één van beide expressies waar is.

Na controle zijn er drie mogelijkheden:

• er zijn geen fouten opgetreden
• er is een fout opgetreden die verbeterd kan worden
• er is een fout opgetreden die niet verbeterd kan worden.

Voorbeeld 1:  4 bit (Venn diagram).

Syndrome: resultaat van de vergelijking van twee errorcorrecting codes

Stel verder de volgende eisen:

• Bij geen fouten bevat de "syndrome" alleen nullen.
• Indien de syndrome slechts één bit bevat met de waarde 1, dan is er een fout opgetreden in één van de error correcting bits en behoeft geen correctie van het data-woord uitgevoerd te worden.
• Indien de syndrome meer dan één bit bevat met de waarde 1, dan geeft de numerieke waarde van de syndrome de positie aan van de foutieve data-bit. Deze moet dan geinverteerd worden.

 

---

Hoe moeten de data en controle bits worden gerangschikt opdat aan onze eisen voldaan kan worden ?

Bij een data woord van 8 bits en 4 controle bits krijgen we het volgende:

Welke waarde moeten de checkbits hebben anders gezegd hoe ziet de functie f( ) eruit ?

C1 = M1 ® M2 ® M4 ® M5 ® M7
C2 = M1 ® M3 ® M4 ® M6 ® M7
C4 = M2 ® M3 ® M4 ® M8
C8 = M5 ® M6 ® M7 ® M8

waarbij ® een XOR operatie voorstelt.
 

A	B	XOR
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Databit M4 op positie 7 wordt gecontroleerd door checkbits C1, C2 en C4
( 7 = 1 + 2 + 4 ).

---

Voorbeeld 2: 8 bits

Input 0011 1001

C1 = M1 ® M2 ® M4 ® M5 ® M7 = 1
C2 = M1 ® M3 ® M4 ® M6 ® M7 = 1
C4 = M2 ® M3 ® M4 ® M8 = 1
C8 = M5 ® M6 ® M7 ® M8 = 0

Stel dat databit 3 een fout bevat => M3 := 1 dus we lezen uit:
0011 1101

De correctie bits worden nu:
C1 = M1 ® M2 ® M4 ® M5 ® M7 = 1
C2 = M1 ® M3 ® M4 ® M6 ® M7 = 0
C4 = M2 ® M3 ® M4 ® M8 = 0
C8 = M5 ® M6 ® M7 ® M8 = 0

XOR toepassen op syndroms

C8	C4	C2	C1
0	1	1	1
0	0	0	1
0	1	1	0

0*2⁰ + 1*2¹ + 1*2² + 0*2³ = 6

M3 staat inderdaad op positie 6.

---

Meeste geheugens zijn uitgerust met Single Error Correcting, Double Error Detecting code (SEC-DED).

---

---

§2.1 Computer architecture.

• het moederbord
• de processor
• het geheugen
• de invoer/uitvoer apparatuur 

Het moederbord (systeembord, mainboard, mobo).

Het hart van ieder moederbord is de chipset. Deze bestaat (meestal) uit twee chips:

• Northbridge; Deze regelt alle communicatie met de processor, het geheugen en de videokaart.
• Southbridge; Deze is verantwoordelijk voor alle overige communicatie.
  Chipsets: North and South Bridge. 

Belangrijk daarbij is de snelheid waarmee het geheugen de processor en de videokaart van informatie kan voorzien.

De data uit het geheugen gaat via de 'geheugenbus' naar de chipset en vervolgens via de FrontSideBus (FSB) naar de processor. De snelste FSB's draaien tegenwoordig op 800 MHz.
 

PCI (Peripheral Component Interconnect.).

PCI Express of PCI-E is een standaard voor insteekkaarten voor computers (slots). De PCI-E standaard ondersteunt insteekkaarten van maximaal 300 Watt, waarvan 75 Watt uit het PCI-E slot. Het vormt een oplossing voor de steeds grotere vraag naar snelheid. PCI Express vervangt twee vorige insteekkaartstandaarden: PCI en AGP. Het oude PCI bood een snelheid van 133 MB/s, en de speciale AGP (Accelerated Graphics Port) kaart voor grafisch gebruik in zijn snelste x8 variant 2,1 GB/s. PCI-Express slots komen in twee varianten, de x1 met één enkel serieel kanaal haalt een snelheid van 250 MB/s en de x16 variant met 16 kanalen haalt 4 GB/s. Alhoewel niet alle bandbreedte van PCI-E x16 gebruikt wordt in de huidige generatie videokaarten, biedt x16 wel voordelen bij het gebruik van SLI of Crossfire, omdat beide videokaarten dan 2 (of 4) GB/s tot hun beschikking hebben, wat nog steeds twee keer zo snel is als AGP x8. De oudere variant van PCI-E x16 is PCI-E x8. Dit betekent echter niet dat videokaarten in deze sleuf maar de helft presteren als dat ze in PCI-E x16 zouden zitten. PCI Express kaarten zijn er in een aantal fysieke formaten, waaronder een kleiner 'Low profile'-formaat.

Voorbeeld van meerdere PCI Express-sleuven (van boven naar beneden: x4, x16, x1 en x16 Onderste sleuf is een PCI sleuf, geen PCI-Express PCI-Express Snelheid 1x 250 MB/s 4x 1 GB/s 8x 2 GB/s 16 4 GB/s 32 8 GB/s

Oudere bustypen zijn:

• PCI: een tragere voorganger van de PCI-Express; wordt nog steeds veel gebruikt voor insteekkaarten die minder snelheid nodig hebben (bijvoorbeeld netwerkkaarten).
• EISA/ISA: Industry Standard Architecture, is een oud geworden bus voor uitbreidingskaarten. De 'E' in EISA staat voor 'Extended'. Maar ook de Extended-versie van de ISA is al weer verouderd.
  

Al geruime tijd voor dat PCI Express werd ontwikkeld bestond er al PCI-X, de afkorting hiervan moet echter niet worden verward met PCI Express. (PCI-X is een computerbus die oorspronkelijk is bedoeld voor servers. Het is dubbel zo breed als een PCI-slot en de kloksnelheid is tot vier keer zo hoog. Toch gebruikt PCI-X hetzelfde protoctol als PCI. In moderne computers is het parallelle PCI-X vervangen door het seriële PCI-Express).

Als een moederbordfabrikant besluit functionaliteit aan het moederbord toe te voegen door middel van extra chips, worden deze ook op de PCI-bus aangesloten. Veel fabrikanten bouwen bijvoorbeeld RAID-chips in het moederbord, die dan worden aangesloten op de PCI-bus.

ATX

Bij het ontwerpen van een moederbord is de fabrikant niet vrij in de plaatsing van alle onderdelen: hij moet zich aan de ATX-standaard houden.

Die standaard zorgt ervoor dat alle ATX-moederborden in iedere ATX-behuizing passen.
De locatie van de schroefgaten in het moederbord ligt vast, net als die van de PCI-sloten en het AGP-slot.

Linksboven op het moederbord heeft de fabrikant de beschikking over een rechthoekig gebied waar hij PS/2-connectors, USB-aansluitingen en andere in- en uitgangen kan plaatsen. Door de aanwezigheid van een parallelle poort en twee seriele wordt die rechthoek al voor een groot deel in beslag genomen, waardoor veel fabrikanten hun toevlucht nemen tot de gleuven aan de achterkant van de behuizing, die bedoeld zijn voor uitbreidingskaarten.

Stroomvoorziening en elektrische eigenschappen.

Elektronische componenten als chips kunnen alleen hun werk doen als ze stroom krijgen. Dat geldt vooral voor de processor. Die wordt in een aparte socket of slot van het moederbord bevestigd, niet in de laatste plaats omdat hij een erg hoog energieverbruik heeft.

Elke ATX-voeding heeft een twintigpolige stekker die op het moederbord bevestigd wordt. Deze stekker levert verschillende voltages, waarvan de belangrijkste 3.3 Volt, 5 Volt en 12 Volt zijn.

Computerchips kunnen erg slecht tegen fluctuerende voltages: ze gaan er fouten van maken.
Het is dus belangrijk dat de voeding een stabiel voltage levert.

Central Processing Unit / Centrale verwerkings eenheid

Functie van de CPU:

• Besturings eenheid (control unit) haalt instructies uit het hoofdgeheugen (RAM)
• De ALU voert operaties uit zoals optellen en boolean opdrachten
• Registers zijn snelle geheugens voor het opslaan van tussenresultaten en bepaalde besturingsinformatie.

Belangrijke registers:

• Program counter
• Instruction register 

Uitvoering van een instructie:

1. haal de volgende instructie uit het geheugen in het instructieregister
2. verander de programmateller zodat deze naar de volgende instructie wijst
3. bepaal de type van het zojuist opgehaalde instructie
4. als de instructie data uit het geheugen gebruikt, bepaal dan waar deze staat
5. haal de eventuele data in interne CPU-registers
6. voer de instructie uit
7. sla de resultaten op de juiste plaats op
8. ga naar stap 1 voor het uitvoeren van de volgende instructie.

Fetch-decode-execute-cyclus

Basis capaciteiten van een computer.

• optellen van twee getallen
• controleer of een getal gelijk is aan nul
• is a > b
• copieer een stuk data van de ene geheugenplaats naar een andere

Computerontwerpers maken keus op grond van:

• beoogd gebruik
• gewenste snelheid
• kostprijs

Risc versus Cisc

Sinds IBM's eerste 'Personal Computer' uit de jaren 80  is de technologie veel geavanceerder geworden.  Alleen de gebruikte instructieset  is vrijwel ongewijzigd gebleven. Niet omdat die geen verbetering zou kunnen gebruiken, in tegendeel zelfs, maar vanwege de enorme hoeveelheid software die ervoor beschikbaar was en is.

De huidige versie van de instructieset voor pc's heet IA32:

IA32 is een lid van de CISC-familie van instructiesets.

CISC: Complex Instruction Set Computing.

De filosofie achter CISC is programma's zo compact mogelijk te maken. Dit is een gevolg van het feit dat opslagruimte vroeger erg duur was.

CISC heeft parallellen met mensentaal: veel gebruikte woorden/instructies zijn het kortst, minder gebruikte zijn langer. Voor veel voorkomende combinaties van korte instructies zij bovendien nog langere instructies bedacht.

Het nadeel is dat werken met grote aantallen verschillende instructies van wisselende lengte ingewikkeld is en traag gaat.

RISC, Reduced Instruction Set Computing, gebruikt een klein aantal eenvoudige instructies, allemaal van dezelfde lengte. Als gevolg daarvan nemen RISC-programma's meer geheugenruimte in en moeten meer instructies worden uitgevoerd voor dezelfde berekening dan bij CISC. Omdat de simpele instructies echter veel sneller worden uitgevoerd, presteren RISC processoren wel beter.

Jaren 70 Cisc (200 - 300 instructies)
jaren 80 Risc (50 instructies)

Belangrijk is niet alleen de grootte van de instructies, maar vooral de snelheid waarmee zo'n instructie opgestart kan worden.
 

Waarom hebben  de Risc machines, de Cisc (nog) niet helemaal verdreven??

• backward compatibility
• Intel 486 heeft ook Risc trekjes.
  Moderne processors met een CISC instructieset vertalen de CISC-instructies eerst naar RISC en voeren die vervolgens uit.
  (Dit geeft een heel duidelijke indicatie van hoe afschuwelijk IA32 in feite is: het vertalen van IA32 naar RISC en het vervolgens uitvoeren van die RISC-instructies gaat veel sneller dan het rechtstreeks uitvoeren van IA32-instructies)
  

Java platform onafhankelijk !

ARM processor voor mobiele apparaten

De ARM architectuur werd voor het eerst gebruikt in de Acorn Archimedes computer	Apple ging meewerken aan de ARM-architectuur om een geschikte processor te hebben voor de Newton PDA, een verre voorloper van de iPad. In 1990 werd het ontwerpteam ondergebracht in het nieuwe bedrijf Advanced RISC Machines Ltd. (met dus wederom ARM als afkorting).

ARM is een volledig andere architectuur is dan X86 vandaar dat  X86-software als Microsoft Windows niet op een ARM-chip werkt. Toch is er meer dan voldoende software beschikbaar: zo'n beetje iedere Unix/Linux/BSD-achtig besturingssysteem is beschikbaar voor ARM.
Bekende namen zijn de Linux-derivaten Android, Chrome OS, Debian, Fedora, Maemo en MeeGo, maar ook de BSD-derivaten FreeBSD, NetBSD en Apple iOS.
Maar ook besturingssystemen als Symbian, Windows Embedded en Windows Phone maken gebruik van de ARM-architectuur.



Juist het feit dat Linux en ARM zo goed hand-in-hand gaan is één van de redenen waarom de architectuur zo populair is. Zo werkt de software van apparaten als routers, NAS-apparaten en mediaspelers vrijwel per definitie op basis van Linux. De keuze voor een chip die een ARM-core bevat ligt dan erg voor de hand.

Snelheid van de CPU.

probemen die optreden bij het steeds sneller worden van de computers:

• lichtsnelheid (300.000 km/sec = 30 cm/nanosec in luchtledige en 20 cm/nanosec in koper)
• temperatuur regeling (freon)

De massa hangt af van de snelheid.

Oplossing: Parallele instructies.

Er zijn twee algemene vormen van parallel rekenen

• op instructie niveau (meer instructies tegelijk)
• op processor niveau (meerdere cpu's op hetzelfde probleem)

§2.6 Instructie niveau: Pipelining (SISD).

Voorbeeld van Single Instruction Single Data waarbij gebruik wordt gemaakt van verscheidene verwerkingseenheden. Er is echter slechts één programma en één stel data.

Als één pipeline goed werkt, waarom dan geen twee toepassen.

Werkt echter alleen maar goed, als de instructies onafhankelijk van elkaar zijn.

Pipelines vond men eerst alleen bij Risc machines, maar later ook bij Cisc machines zoals de pentium.

Een andere optie is om meer gespecialiseerde ALU's toe te passen.

Idee is dat het rekenen meer tijd kost dan het ophalen en decoderen van de instructies.
 

processor niveau.

SIMD: Single Instruction Multiple Data (weersverwachting)

Vector processor: zelfde programma op een groot aantal datasets toepassen.
 
 

Array processor: ook een multiprocessor-achtige machine waarbij elke processor zijn eigen memory heeft, maar alle CPU's delen nog wel één controlle eenheid.

Multiprocessors

De meest eenvoudige toepassing is die van verscheidene CPU's die gebruik maken van een gedeelde geheugen, dit vraagt echter om moeilijkheden => geeft elke CPU zijn eigen lokaal geheugen.

Multikernprocessor.

• <>Het grote nadeel van multikernprocessors is dat software veelal niet automatisch gebruik maakt van meerdere kernen; de software moet ofwel uit meerdere processen bestaan, ofwel specifiek van multithreading gebruik maken. Klassieke applicaties met slechts een enkele thread profiteren nauwelijks van multikernprocessors.
  
  
• <>Het productieproces van de processors vereist dat beide processor kernen tegelijk succesvol geproduceerd worden. Indien een kern defect is, is de andere ook niet meer bruikbaar. Vanuit fabrikage oogpunt zijn multikernprocessors dan ook niet makkelijk hanteerbaar.
  
  
• <>Ook betekent een verdubbeling van het aantal kernen vrijwel een verdubbeling van het energieverbruik van de processor. Dit levert warmteproblemen op en om dit te compenseren dient in veel gevallen de kloksnelheid van de processor verlaagd te worden.
  Applicaties die slechts één kern kunnen gebruiken, zullen daarom trager werken dan in een enkelkernsysteem waar een hoger geklokte processor in zit. Intel heeft dit probleem min of meer verholpen met de introductie van Turbo Boost bij de Nehalem (Core i7) architectuur. Wanneer er slechts één core belast wordt, worden de overige cores uitgeschakeld. De kloksnelheid van de belaste core vermeerderde aanzienlijk. Als de belasting wegvalt, worden alle cores terug ingeschakeld en de kloksnelheid teruggebracht.

Thread .

Opbouw van een moderne processor.

	AGU: Adress Generation Unit.
	FPU: Floating Point Unit.
	Branch prediction: de volgende instructie  voorspellen.
	OoO: Out of Order organisator. Door deze organisator hoeven instructies niet in de programmavolgorde uitgevoerd te worden. Een instructie waarvan anderen afhankelijk zijn kan naar voren worden gehaald.

Computer architectuur.

• het moederbord
• de processor
• het geheugen
• de invoer/uitvoer apparatuur 

Invoer/uitvoer communicatie met randapparatuur.

Let bij de aanschaf van een computer altijd op het aantal aanwezige vrije sloten (zowel dimms al PCI)!

I/O apparaat (device) bestaat uit twee componenten:

• controller (hierin zit alle elektronika voor de besturing)
• het apparaat zelf

• aansturen van de I/O device
• toegang tot de bus regelen

Voorbeeld van een insteekkaart: Modem

Een telefoonlijn is echter niet zo geschikt voor het overzenden van computersignalen.
Computer:

• 0 volt voor nul
• 2 tot 5 volt voor één

Een pure sinusgolf bevat geen informatie, maar door variatie van:

• amplitude (hard, zacht geluid) => amplitude modulation
• frequentie (hoge, lage tonen) => frequency modulation (frequency shift keying)
• fase => phase modulation

Bij fase modulatie kan men behalve een verschuiving van 180 graden,
natuurlijk ook gebruik maken van verschuivingen van bijv. 45, 135, 225 en 315 graden.
 
Voordeel ....... ?

Men kan nu 2 bits per tijdsinterval versturen (dibit).

Bautrate = aantal mogelijke veranderingen per seconde.

Bij versturen van 2 of meer bits per tijdsinterval, zal de bitrate dus groter zijn dan de bautrate.

§3.1 Operating Systems (besturingssystemen).

• Windows XP van Microsoft;
• OS X van Macintosh;
• Linux of UNIX

• bestanden openen en data lezen, of data wegschrijven naar een bestand;
• een programma opzoeken op de harde-schijf en opstarten;
• bestanden copiëren of verwijderen.

Maar hoe was het vroeger?

Batch processing. Job queue FIFO JCL Computer operator No user interaction

Modern besturingssysteem.

1. het  beheert de hardware en software bronnen van een systeem. Bij een desktop computer denkt men bijvoorbeeld aan de processor, RAM, harde schijf, toetsenbord, beeldscherm, etc. (bij een mobiele telefoon denkt men bijvoorbeeld aan het scherm, adresboek, batterij, netwerkverbinding etc.)
2. het zorgt ervoor dat applicaties gebruik kunnen maken van de hardware, zonder dat zij alle details van deze hardware hoeven te weten.

Interactiveprocessing na opstarten van een proces is bijsturing mogelijk. Real-time processing programma reageert terstond op acties van de gebruiker (word-processor). Time-sharing de programma's van verschillende gebruikers krijgen elk een 'time-slice' toegekent. Multitasking time-sharing in single user environments. Load balancing multitasking met meerdere processoren. Scaling opsplitsen van een taak in een aantal kleinere taken die dan over de aanwezige processoren kunnen worden verdeeld.

Taken van een besturingssysteem.

Processor management; Memory management; Device management; Storage management; Application interface; User interface.

Processor management

• Een programma is een statische beschrijving van een aantal stappen dat (na elkaar) uitgevoerd moeten worden.
• Een proces is de daadwerkelijke uitvoering van de, in een programma beschreven, stappen (dynamisch).

1. zorg ervoor dat elk proces of applicatie voldoende processor tijd krijgt zodat deze processen of applicaties goed kunnen functioneren.
2. zorg ervoor dat zoveel mogelijk processor cycli efficiënt gebruikt worden.

• elk proces neemt een bepaalde hoeveelheid RAM geheugen in gebruik. Ook registers in de CPU worden gebruikt.
• als twee processen 'tegelijk' draaien (multi-tasking), zal het besturingssysteem aan elk proces een aantal processor cycli toewijzen.
• wanneer dat aantal cycli voorbij zijn, zal het OS van alle registers die het proces gebruikt kopieën maken en tevens bijhouden op welk punt het proces gepauzeerd is.
• vervolgens worden alle registers, die door het tweede proces gebruikt waren weer geladen en mag dit proces nu een aantal cycli van de processor gebruiken.
• hierna worden van het tweede programma weer kopieën van de registers gemaakt en wordt het eerste programma weer geladen.
  

  Film over multi-tasking.

  
  

• Scheduler:
  houdt een proces tabel bij en bepaalt welke taken worden uitgevoerd.
• Dispatcher:
  bepaalt hoeveel tijd (aantal processor cycli) elk proces toegewezen krijgt.
  Aan het eind van een time slice wordt een interrupt signaal gegeven.

Dit heen en weer schuiven van processen lijkt nogal omslachtig,  ..... is multi-tasking en time-sharing wel zo efficiënt

Memory Storage and Management.

1. Elk proces moet genoeg geheugen tot zijn beschikking hebben om te kunnen draaien, en geen enkel proces mag in het geheugen gebied van een ander proces komen.
2. De verschillende geheugentypen van het systeem moeten zo efficiënt mogelijk worden gebruikt.
   Is er bijvoorbeeld niet genoeg werkgeheugen, dan zal de memory manager een gedeelte van de harde schijf gaan gebruiken als 'virtual memory' en de data als 'pages' wegschrijven en teruglezen.
   

De verschillende geheugentypen

Device Management.

Application interface.

User interface.

De Shell en de Kernel

Opstarten van de computer: Post.

Als de computer wordt aangeschakeld, volgt een electrisch signaal een afgebakend pad naar de CPU om data te verwijderen die eventueel nog in de interne geheugenregisters aanwezig zijn. Dit signaal stelt de programmateller, een register van de CPU, op een bepaalde waarde in bijv. F000. De waarde in de programmateller deelt de CPU het adres mee van de volgende instructie die verwerkt moet worden.  In dit geval is het adres het begin van een startprogramma dat opgeslagen is op het adres F000 in een verzameling ROM-chips die het basic input/output system (BIOS) bevatten.
De CPU gebruik het adres om het ROM-BIOS startprogramma te vinden, dat op zijn beurt een aantal systeemcontroles uitvoert die bekend staan onder de naam Power-On-Self-Tests (POST's). De CPU controleert eerst zichzelf en het POST programma. Hierbij wordt op verschillende locaties programmacode gelezen, die vergeleken wordt met vast opgeslagen informatie.
De CPU stuurt signalen over de systeembus om te controleren of deze circuits correct werken.
De CPU controleert de klok van het systeem, die ervoor zorgt dat alle operaties van de PC gesynchroniseerd en ordelijk verlopen.
De POST-procedure controleert het geheugen op de grafische kaart en de videosignalen die de weergave verzorgen. Vervolgens wordt de BIOS-code van de grafische kaart opgenomen in het systeem-BIOS en in de geheugenconfiguratie verwerkt. Op dit moment ziet u voor het eerst iets op uw monitor verschijnen.
De Post controleert met een serie tests de werking van de RAM-chips. De CPU schrijft data naar deze chips, die vervolgens gelezen en vergeleken worden met de weggeschreven data. Op uw monitor ziet u de geheugenhoeveelheid die tijdens deze test gecontroleerd wordt.
De CPU controleert vervolgens of het toetsenbord correct aangesloten is en of er toetsen zijn ingedrukt.
De POST stuurt via specifieke buslijnen signalen naar eventueel aanwezige schijfstations. De reacties bepalen welke schijfstations beschikbaar zijn.
De resultaten van de POST woden vergeleken met een tabel in de CMOS-chip. In deze tabel zijn de geïnstalleerde componenten opgenomen. Een CMOS-chip behoudt dankzij een batterij zijn informatie als de computer uitgeschakeld wordt.
Sommige systeemcomponenten bevatten hun eigen BIOS-code, bijvoorbeeld sommige schijfcontrollers.  Is dit het geval, dan wordt deze code opgenomen in het BIOS en het geheugenbeheer van het systeem. De PC is nu in staat om het besturingssysteem vanaf schijf te laden.

Booting.

Het opstarten van het besturingssysteem zelf wordt boot strapping of booting genoemd.

Verschillende typen besturingssystemen.

• Real-time operating system (RTOS);
  Deze besturingssystemen worden gebruikt om machines of wetenschappelijke instrumenten aan te sturen. Een RTOS heeft meestal een zeer eenvoudige user-interface en eigenlijk geen gebruikers utility.
  Het zijn meestal 'black box' apparaten en het besturingssysteem heeft alleen tot taak de  beschikbare computerelementen zo te gebruiken dat bepaalde operaties elke keer in exact dezelfde tijdsduur worden uitgevoerd.
  
  
• Single-user, single task;
  Deze besturingssystemen hebben tot taak om ervoor te zorgen dat  één gebruiker  heel effectief één actie kan uitvoeren. Denk bijvoorbeeld aan het besturingssysteem van een Palmtop.
  
  
• Single-user, multi-tasking;
  Dit is het type besturingssyteem dat de meeste mensen het best kennen en dat op de meeste desktop en laptop computers wordt gevonden. Eén gebruiker kan vele programma's (taken) tegelijk laten uitvoeren.
  
  
• Multi-user.
  Dit is een besturingssysteem waarbij verschillende gebruikers tegelijkertijd de systeembronnen van een computer kunnen gebruiken. Zo'n OS moet er dan wel voor zorgen dat iedere gebruiker voldoende ' aandacht' krijgt en dat als één gebruiker 'vast' zit dit geen problemen voor de andere gebruikers oplevert.
  Bekende multi-user besturingssystemen zijn: Unix (Linux), VMS en mainframe besturingssystemen zoals MVS.
  

§4.1 Network Fundamentals.

Een verzameling onderling verbonden, autonome computers (eigen processor) die informatie en bronnen (resources) delen.
 

Kenmerkend voor een netwerk:

• een gebruiker moet  expliciet op een andere machine inloggen
• expliciet programma's op andere machines laten uitvoeren
• expliciet files verplaatsen.

Waarom is men in computernetwerken geïnteresseerd ?

• resource sharing
  het gezamenlijk gebruiken of delen van faciliteiten. Het doel hiervan is alle programma's, apparaten en vooral gegevens beschikbaar te stellen aan iedereen op het netwerk, onafhankelijk van de plaats van de faciliteit en de gebruiker.
   
• hoge betrouwbaarheid
  door het aanbieden van verschillende mogelijkheden.
  Alle bestanden kunnen bijvoorbeeld naar twee of drie machines gekopieerd zijn, zodat als er één uitvalt (door een hardwarefout) de andere kopieën gebruikt kunnen worden.
   
• Geldbesparing.
  Kleine computers hebben een veel betere prijs/prestatie-verhouding dan grote.
   
• Schaalbaarheid:
  De mogelijkheid het prestatievermogen van het systeem op te voeren naarmate het te verrichten werk toeneemt, door gewoon meer processors toe te voegen.

• toegang tot informatie op afstand;
• communicatie van persoon tot persoon;
• interactief amusement.

De fysieke verbinding wordt het transmissiemedium genoemd:

• koperdraad
• glasvezels
• microgolven

Coaxkabel De coaxkabel bestaat fysiek uit een aantal onderdelen.  De buitenste laag van de coaxkabel is meestal van een flexibele kunststof gemaakt.  Direct hieronder zit een laag gemaakt van koper, aluminium of staal, welke als doel heeft elektromagnetische straling af te vangen via het kooi van faraday principe. Deze shielding kan ook gebruikt worden als aarding.  Onder deze afschermende laag bevindt zich een stijvere kunst omhulsel, met hierin een koperen kern. De samenstelling van het kunststof omhulsel is niet aan bepaalde standaarden gebonden, en is afhankelijk van de dikte van de koperkern. Er zijn verschillende dikte koperkern beschikbaar op de markt. Ook bestaat er een grote diversiteit aan shieldings en kunststof omhulsels.  Toegepaste Snelheid Door coax kabel kan afhankelijk van de toepassing van hardware zoals modems en decoders theoretisch tot ongeveer een gigabit/s verstuurd worden.  Deze situatie gaat echter uit van een ideale situatie zonder omgevingsruis of signaalverlies.  Praktisch is de snelheid op te voeren tot 155 megabit/s. Dit brengt echter (relatief) grote investeringen met zich mee.  In de praktijk wordt coax ingezet voor een maximale snelheid van 10 megabit/s.

Voordelen: Een coax netwerk is relatief goedkoop.  De fabricage van coax kabel is eenvoudig, er zijn geen hoogwaardige materialen nodig.  De breedband inzetbaarheid van coax kan als een voordeel genoemd worden. Hierdoor is het uitermate goed toepasbaar waar een beperkte bandbreedte nodig is en kleine afstand te overbruggen is.  Coax is relatief makkelijk te leggen, en ook coax verbindingen en splitsingen zijn eenvoudig te realiseren.  Nadelen: Coaxkabel is maar beperkt schaalbaar. De bandbreedte wordt beperkt door het frequentiebereik, welke op dit moment al optimaal gebruikt wordt. Het verder uitbuiten van de bandbreedte mogelijkheden van coax, dus boven de 155 megabit, is duur, en onrendabel.  Verder speelt het een rol dat coax erg gevoelig is voor elektromagnetische straling. Omdat er elektrische signalen over coaxkabel getransporteerd wordt, kunnen elektromagnetische velden zorgen voor een ruis. Deze is bij coax standaard ongeveer 20 dB op een versterkt vermogen van 86 dB, met een verslechtering van 3dB per 40 meter. Dit lijkt een klein verschil, maar dat is het niet want de dB schaal is logaritmisch verdeeld.

Unshielded Twisted Pair (UTP)

Naast de coaxkabel vinden we tegenwoordig veel vaker de zgn. UTP kabel. Deze is een stuk voordeliger in prijs en de praktisch haalbare overdrachtssnelheid ligt ook hoger (10 - 100 Mb/s).
Het meest toegepast is de CAT5 UTP kabel met RJ45 stekker (Registered Jack - lijkt op een telefoonstekker-; de 45 geeft de manier van aansluiten aan 'pin numbering scheme').
In onderstaand tabel wordt getoond hoe zo'n kabel zelf te maken is, met gebruik van de juiste gereedschap.
 

In onderstaand tabel worden de kleurenschema's wat duidelijker getoond.
 

Wire pair #1:	White/Blue Blue
Wire pair #2:	White/Orange Orange
Wire pair #3:	White/Green Green
Wire pair #4:	White/Brown Brown

Voor het aansluiten van de kabels op de stekker pennen wordt het volgende schema gebruikt:
 

Pair#2 is connected to pins 1 and 2 like this:
Pin 1 wire color:	white/orange
Pin 2 wire color:	orange
Pair#3 is connected to pins 3 and 6 like this:
Pin 3 wire color:	white/green
Pin 6 wire color:	green
Pair#1
Pin 4 wire color:	blue
Pin 5 wire color:	white/blue
Pair#4
Pin 7 wire color:	white/brown
Pin 8 wire color:	brown

 
 

Glasvezel De glasvezel kabel bestaat uit een dikke kunststof buitenkant, met daarin een kunststof schaal. Een glasvezelnetwerkkabel bestaat uit ten minste twee strengen met elk een kunstof beschermlaag: één streng zendt en de ander ontvangt. Er zijn verschillende soorten en dikten glasvezelkabel verkrijgbaar. Deze variëren van 10 vezels voor intern gebruik tot circa 4000 vezels in lichte zeekabels. Iedere vezel is per stuk verpakt in een kunststof coating waardoor er minder kans op breuk is, en het restlicht binnengehouden wordt. Wat er opvalt aan deze kabel, in vergelijking met de coaxkabel is dat er geen (elektromagnetische) shielding aanwezig is.  Dit is niet nodig omdat het licht wat door de glasvezel gestuurd wordt maar in een heel beperkte mate te beïnvloeden is door elektromagnetische velden. Het enige wat deze (sterke) velden kunnen doen is het licht iets wat afbuigen, iets wat binnen de grenzen van de brekingsindex van glas, in combinatie met eventuele hoeken in de kabel niet snel een probleem oplevert.  De optische glasvezelkabels transporteren geen elektrische signalen. De datasignalen worden omgezet in lichtsignalen. Dit gebeurt d.m.v.: laser zeer zuiver; grote bandbreedte; grote afstanden; DUUR. light-emitting diode (LED) goedkoop, maar produceren licht van slechtere kwaliteit; goed genoeg voor bandbreedten tot 100 Mbps wanneer minder dan 2 km moet worden overbrugd. Aan de zuiverheid van het gebruikte glas worden bijzonder hoge eisen gesteld. Vervuilingen in de vezel kunnen niet verholpen worden, en zullen worden verwijderd bij productie. Door deze manier van produceren, is er sprake van relatief veel uitval, en productietijd.  Hierdoor is glasvezel per meter vele malen duurder dan coax/UTP.

Mogelijke Snelheid De doorvoer van data over een glasvezel is theoretisch vrijwel onbeperkt.  Wanneer standaard technieken toegepast worden is een snelheid van 155 megabit/s per vezel haalbaar.  Wanneer er echter gebruik gemaakt wordt van meerdere kleuren laser, zijn met de huidige stand van toepasbare techniek verbindingen mogelijk van meer dan 2.5 gigabit/s per vezel. De capaciteit is eenvoudig uit te breiden door het toevoegen van nieuwe kleuren lazers en compressietechnieken.  Op dit moment wordt er getest met een techniek die een verbinding van 7 terabit/s per vezel mogelijk maakt. Deze snelheden staan niet in verhouding met de snelheden die over coax behaald kunnen worden, vooral omdat er sprake is van communicatie over één vezel.

Voordelen Op dit moment lijkt er nog geen grens te zitten aan de capaciteit van glasvezel. Hierdoor is de glasvezel klaar voor de toekomst.  Verder is een erg belangrijk voordeel dat het signaal binnen een glasvezel relatief ruisvrij doorgegeven wordt. Met de huidige stand van de techniek hoeft het signaal pas na 60 km versterkt te worden, wat dus een exponentieel verschil geeft met de coax kabel. Nadelen Glasvezel is op dit moment erg duur in aanschaf mede door een schaarste op de wereldmarkt.  Ook is het zo dat de verdelers en versterkers nodig voor glasvezel verkeer erg prijzig zijn.  In vergelijking met het coax medium speelt ook mee dat coax modems al breed geproduceerd worden, en dat glasvezelmodems nog aan het begin van het ontwikkeltraject staan. Hierdoor zitten er in deze modems nog relatief veel kinderziekten, en zijn deze nog niet inzetbaar voor particulier (thuis) gebruik. Dit is echter een nadeel die in de loop der tijd door de voortschrijdende technologische ontwikkelingen weg zal gaan vallen.

Toekomst muziek: Lambda netwerken

Zoals zo vaak, vinden we de nieuwste ontwikkelingen op universiteiten. Op het ogenblik wordt onderzoek gedaan naar de mogelijkheden van een volledig optisch internet.
 

NetherLight's international verbindingen bestaat thans (2003) uit:

• a 10 Gbit/s wavelength to the StarLight facility in Chicago, IL, USA;
• a 10 Gbit/s wavelength to CERN, the European Organization for Nuclear Research, in Geneva, Switzerland;
• a 2.5 Gbit/s wavelength provided by CESNET to the CzechLight facility of CESNET in Prague, Czech Republic.

NetherLight is gehuisvest  bij SARA Reken- en Netwerkdiensten  in Amsterdam.
Het Informatica Instituut van de Universiteit van Amsterdam.

UDT (UDP-based Data Transport) is een netwerkvriendelijk protocol dat is
ontwikkeld door het National Center for Data Mining in Chicago. Het
nieuwe protocol kan veel sneller data over het internet vervoeren dan
bestaande protocollen. Ter vergelijking, met het veelgebruikte protocol
TCP (Transmission Control Protocol) zou het 25 dagen kosten om dezelfde
hoeveelheid data te verzenden.

• Open netwerken
  Deze netwerken zijn gebasseerd op technologieën die door iedereen vrij te gebruiken zijn (public domain). Bekendste voorbeeld het Internet.
  
  
• Proprietary netwerken (closed)
  Deze netwerken zijn gebasseerd op technologieën die ontwikkeld zijn door bedrijven. Bekend voorbeeld: Novell
  

Tegenwoordig ook intranet en extranet.
 

Local Area Network (LAN)

• Ethernet netwerk architecturen.
  • 10, 100 of 1000 Mbps.
  • Coax
  • UTP

De fysieke indeling van een netwerk heet de netwerktopologie.

• Bus
• Ster
• Ring

Bustopologie

Deze bestaat uit één kabel die alle computers van het netwerk in één lijn verbindt.
 
 
 

• 10Base2 (thinnet) Coax.
• Afsluitweerstand of terminator (50 ohm) om reflectie te voorkomen.
• Grootste segmentafmeting 185 m.
• max. 30 knooppunten per segment (clients + repeaters)
• Het langste pad in het hele netwerkbekabelingsegment mag niet langer zijn dan 925 m.
• 5-4-3 regel
  • maximaal 5 kabelsegmenten achter elkaar
  • maximaal 4 repeaters
  • maximaal 3 kabelsegmenten die knooppunten bevatten (dit geldt alleen voor coax, omdat UTP en glasvezel altijd point-to-point worden toegepast)

Filmpje over busnetwerken.

Stertopologie

Bij deze zijn alle apparaten in het netwerk direct op een hub of switch aangesloten.
 
 
 
 

• 10Base-T
• Categorie 3 unshielded twisted pair (UTP) kabel.
• Overdrachtssnelheid 10/100 Mbps.
• Max. 1024 computers op één botsingsdomein (word meestal  niet gehaald).
• Max. kabellengte is 100 meter (niet afgeschermd).
• Gebruik van 'intelligente' hubs mogelijk => opsporen van fouten gaat sneller.
• Nieuw is 100Base-T (categorie 5 UTP).

Ringnetwerk

Hierbij zijn alle computers via segmenten van een kabel in ringvorm, dus zonder einden op het netwerk aangesloten. Op het netwerk worden de berichten in één richting rondgestuurd.
 
 
 

• Signaal gaat elke computer in en wordt weer op sterkte gebracht
• Als een netwerkadapter stuk is, ligt het hele netwerk plat.
• Token Ring

Combinatie van netwerktopologieën
 

Resources

Nadat een netwerk bekabeld is (in een LAN), zijn er diverse manieren op de netwerkbronnen (network resources) te delen; de twee belangrijkste zijn:

• peer to peer
• dedicated server (server-based netwerk with clients)
  • File servers (Harde schijf)
  • Print servers (RAM)
  • Applicatieservers (CPU power)

Elk computer een unieke naam: IP-adres (Internet Protocol). Een IP-adres heeft de volgende vorm:
                xxx:xxx:xxx:xxx
                waarbij xxx een getal is tussen 0 en 255.

bijvoorbeeld: 130.161.180.1 of 194.171.128.221

Men kent statische (vaste) en dynamische IP-adressen, bij deze laatste maakt men gebruik van een DHCP server (Dynamical Host Configuration Protocol).

M.b.v. het commando ipconfig kunt u het toegekende IP-adres opvragen (KIM 194.171.128.xxx).

IPv6   (IP versie 6)
IPNG: Internet Protocol Next Generation.

Door de wereldwijde explosie van internet, raken zo langzamerhand de IP-adressen op!
Oplossing: IPv6
        overgang van 32 bit naar 128 bit adressen.
 

IPv4	IPv6
4 groepen decimale getallen tussen 0 en 255 gescheiden door een '.'	6 groepen van hexadecimale getallen tussen 0000 en FFFF gescheiden door een ';'
Om een decimaal getal tussen 0 en 255 binair aan te kunnen geven hebben we 8 bits nodig	Om een hexadeimaal getal tussen 0000 en FFFF binair aan te  kunnen geven hebben we 16 bits nodig

In theorie kan men met 128 bits adressen in totaal
2¹²⁸ = 3,4028236692093846346337460743177e+38 IP-nodes adresseren.

In de praktijk ligt dit aantal een stuk lager, o.a. omdat het onmogelijk is wereldwijd in één keer van IPv4 naar IPv6 over te gaan. Beide protocollen moeten dus naast elkaar kunnen bestaan.

The IPv6 transition mechanisms include a technique for hosts and routers to dynamically tunnel IPv6 packets over IPv4 routing infrastructure.
IPv6 nodes that utilize this technique are assigned special IPv6 unicast addresses that carry an IPv4 address in the low-order 32-bits.
This type of address is termed an "IPv4-compatible IPv6 address" and has the format:

     |                80 bits               | 16 |      32 bits        |
     +--------------------------------------+--------------------------+
     |0000..............................0000|0000|    IPV4 ADDRESS     |
     +--------------------------------------+----+---------------------+

A second type of IPv6 address which holds an embedded IPv4 address is also defined. This address is used to represent the addresses of IPv4-only nodes (those that *do not* support IPv6) as IPv6 addresses.
This type of address is termed an "IPv4-mapped IPv6 address" and has the format:
 

     |                80 bits               | 16 |      32 bits        |
     +--------------------------------------+--------------------------+
     |0000..............................0000|FFFF|    IPV4 ADDRESS     |
     +--------------------------------------+----+---------------------+

Dit houdt in, dat er 'slechts' 96 bits overblijven voor nieuwe adressen.
2⁹⁶ = 79228162514264337593543950336 (79.228.162.514.264.337.593.543.950.336).

Naast het feit dat er meer adressen te verdelen zijn, heeft IPv6  nog een aantal andere voordelen die het best zichtbaar worden als men de nieuwe header-formaat bekijkt.

   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |Version| Prior |                       Flow Label              |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |         Payload Length        |  Next Header  |   Hop Limit   |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                                                               |
   +                                                               +
   |                                                               |
   +                         Source Address                        +
   |                                                               |
   +                                                               +
   |                                                               |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
   |                                                               |
   +                                                               +
   |                                                               |
   +                      Destination Address                      +
   |                                                               |
   +                                                               +
   |                                                               |
   +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Ver
4-bit Internet Protocol version number = 6.

Prio
4-bit Priority value. See IPng Priority section.

Flow Label
24-bit field. See IPng Quality of Service section.

Payload Length
16-bit unsigned integer. Length of payload, i.e., the rest of the packet following the IPng header, in octets.

Next Hdr
8-bit selector. Identifies the type of header immediately following the IPng header. Uses the same values as the IPv4 Protocol field [6].

Hop Limit
8-bit unsigned integer. Decremented by 1 by each node that forwards the packet. The packet is discarded if Hop Limit is decremented to zero.

Source Address
128 bits. The address of the initial sender of the packet.

Destination Address
128 bits. The address of the intended recipient of the packet (possibly not the ultimate recipient, if an optional Routing Header is present).

Voordelen:

• Vereenvoudigde header waardoor het netwerkverkeer sneller wordt;
• Authenticatie mogelijkheden, waardoor integriteit van de data verhoogd wordt;
• Het wordt moeilijker voor spammers en virus-schrijvers om hun identiteit te verbergen.

Om thuis een eenvoudig netwerk van 2 of meer computers aan te kunnen leggen heeft men de volgende componenten nodig:

• iedere computer moet voorzien zijn van een netwerkkaart
• een hub of switch; dit apparaat vormt de knoop in het te maken ster netwerk.
• Indien ook een verbinding met het internet gewenst is, dan zal tevens één van de computers opgezet moeten worden als router.

Tegenwoordig zijn standaard setjes te koop.	Voorbeeld van een hub.
	Opzet van lokaalnetwerk dat via een router met het internet verbonden is.

De router is uitgerust met twee netwerkkaarten:

• één netwerkkaart is verbonden met het lokaal netwerk en heeft ook een daarbij behorend IP-adres
• de andere is verbonden met het internet (via bijvoorbeeld een analoog/ISDN telefoonlijn of een ADSL of een kabel aansluiting) en heeft een geregistreerd IP-adres (verkregen via ISP).

De netwerkkaart wordt meer algemeen ook wel "netwerkadapter" genoemd (NIC: Network Interface Card).

• Insteekkaart die u in een PCI-slot van de computer kunt steken;
• Tegenwoordig ook geïntegreerd op het moederbord;
• Draadloze netwerkadapter  die via de USB poort met uw computer verbonden wordt.

A router may create or maintain a table of the available routes and their conditions and use this information along with distance and cost algorithms to determine the best route for a given packet. Typically, a packet may travel through a number of network points with routers before arriving at its destination. Routing is a function associated with the Network layer (layer 3) in the standard model of network programming, the Open Systems Interconnection (OSI) model. A layer-3 switch is a switch that can perform routing functions.

Wilt u meer computers met elkaar verbinden, dan hebt u een soort stekkerdoos nodig die er voor zorgt dat het verkeer tussen die computers geregeld wordt.

• Hub (goedkoop, vergelijkbaar met open verkeerskruispunt) ;
  

  Een hub kan geen onderscheid maken tussen de verschillende computers. Als een computer een pakketje naar een andere computer wil verzenden, stuurt de hub dat naar alle aangesloten netwerkverbindingen. Als net op dat zelfde moment een andere computer ook een pakketje wil versturen, onstaat er een collision (botsing). In dat geval houden alle netwerkapparaten zich even in en proberen het daarna opnieuw.

• Switch (duurder maar ook sneller, vergelijkbaar met een klaverblad).  

  

  Als een computer een pakketje wil versturen, zorgt de switch ervoor dat het pakketje alleen bij de computer terecht komt waarvoor het bedoelt is. Het grote voordeel is dat elke node, de volledige bandbreedte kan gebruiken (bij de hub wordt de bandbreedte verdeeld).
  Bovendien kan een switch tegelijkertijd pakketjes verzenden en ontvangen (full duplex), zo wordt in theorie de netwerkbandbreedte verdubbeld.

On an Ethernet local area network (LAN), a switch determines from the physical device (Media Access Control or MAC) address in each incoming message frame which output port to forward it to and out of. In a wide area packet-switched network such as the Internet, a switch determines from the IP address in each packet which output port to use for the next part of its trip to the intended destination.

In the Open Systems Interconnection (OSI) communications model, a switch performs the layer 2 or Data-Link layer function. That is, it simply looks at each packet or data unit and determines from a physical address (the "MAC address") which device a data unit is intended for and switches it out toward that device. However, in wide area networks such as the Internet, the destination address requires a look-up in a routing table by a device known as a router. Some newer switches also perform routing functions (layer 3 or the Network layer functions in OSI) and are sometimes called IP switches.

Als u de hardware hebt aangesloten, moet u er vervolgens voor zorgen dat ook softwarematig het een en ander gebeurt.

• Alle pc's in het netwerk moeten dezelfde taal spreken (van hetzelfde protocol gebruikmaken). Het internetprotocol (TCP/IP)
• Elke computer moet uitgerust moet worden met een uniek adres (IP-adres).

• IP-adres;
• Subnetmasker;
• Groep of domein;
• Default gateway;
• DNS-server.

Deze werkwijze wordt algemeen toegepast en staat bekend als "Network Adress Translation" (NAT).

Voor gebruik op een prive-netwerk is een aantal IP-adressen gereserveerd:
 

Klasse A	10.0.0.1	tot en met	10.255.255.254
Klasse B	172.16.0.1	tot en met	172.31.255.254
Klasse C	192.168.0.1	tot en met	192.168.255.254

U kunt dus elk van deze IP-adressen gebruiken.
Even opletten: een IP-adres bestaat uit vier groepjes getallen (bytes). De kleinste waarde die u kunt gebruiken voor een computeradres is 1, de grootste waarde is 254.

Subnetmasker
In een IP-adres zitten twee soorten informatie opgeslagen:

• Netwerkadres;
• Uniek adres van de computer op dat netwerk.

Om die reden moet bij elk IP-adres een subnetmasker opgegeven worden.

Het principe is eenvoudig: u zet gewoon het subnetmasker onder het IP-adres. Een nul in het
subnetmasker geeft aan dat het overeenkomende getal in het IP-adres gebruikt wordt als
computeradres, als er 255 staat wordt het overeenkomende getal gebruikt als netwerkadres.

In het voorbeeldnetwerk ziet u dat het subnetmasker bij alle IP-adressen op het lokale netwerk is
ingesteld op 255.255.255.0. Dit betekent dat de eerste drie getallen gebruikt worden als netwerkadres en het laatste getal als computeradres.

De router heeft het subnetmasker 255.255.255.224.
Dit betekent dat een deel van het laatste getal wordt gebruikt als netwerkadres en een deel als computeradres.

Groep of domein
Thuis netwerken zijn vrijwel altijd opgezet als werkgroep, waarbij de computers in het netwerk direct met elkaar communiceren zonder tussenkomst van een server.

Bij bedrijven wordt gebruik gemaakt van een domein waarop men dan in moet loggen (op de server worden de userid's en passwoorden bewaard).

Gateway
Om te kunnen communiceren binnen een netwerkje, heeft een computer voldoende aan een IP-adres en een bijbehorend subnetmasker.
Als u ook wilt kunnen communiceren met computers op andere netwerken, moet u de computer vertellen hoe deze andere netwerken bereikt kunnen worden. Dit doet u door een "default gateway" te specificeren, noem het maar het adres van de deur naar buiten.

Het adres van de default gateway is altijd het adres van de router op uw netwerk. In ons voorbeeld is de default gateway dus 192.168.0.1

In the network for an enterprise, a computer server acting as a gateway node is often also acting as a proxy server and a firewall server.
A gateway is often associated with both a router, which knows where to direct a given packet of data that arrives at the gateway, and a switch, which furnishes the actual path in and out of the gateway for a given packet.
 

DNS-server
Als u alle voorgaande informatie hebt opgegeven, weet uw computer genoeg om te kunnen communiceren met elke andere computer op het internet.

U kunt alleen nog geen namen gebruiken. Dit zou betekenen dat u de IP-adressen van alle computers waarmee u wilt communiceren uit uw hoofd moet weten!!

Om er voor te zorgen dat u gebruik kunt maken van namen, wordt gebruik gemaakt van één of meer DNS-servers.
De DNS-server zorgt ervoor dat een duidelijke naam zoals KIM.nl vertaald wordt in een IP-adres.
 

Bovenstaande items zijn in Windows via het Network icon van het configuratie menu (Control Panel) in te stellen.
De basis van alle moderne netwerken is het TCP/IP protocol (Tranmission Control Protocol / Internet Protocol.

Controlle op TCP/IP configuratie
Om snel te controleren of de TCP/IP configuratie goed is uitgevoerd en uw netwerkkaart goed werkt, kunt u een ping sturen naar het 'loop-back-adres' 127.0.0.1.

Populair gezegd: met het ping commando zendt u een verzoek naar een bepaalde machine om een teken-van-leven te geven.

Meer info over de netwerkconfiguratie van uw machine is te verkrijgen m.b.v. onderstaande commando's:

• ipconfig (in Win95/98/Me winipcfg)
  
• nbtstat
  
  nbtstat -a geeft de gegevens van een gebruiker op een bepaalde machine.
   
   
• net view
  net view geeft een overzicht van andere gebruikers op het netwerk.
  hulp opvragen m.b.v. net help.

• de eerste 3 bytes geven de naam van de fabrikant;
• de tweede 3 bytes geven het serienummer van bijvoorbeeld de netwerkkaart;
     
  
   
• Netwerken geconfigureerd met NetBEUI of IPX/SPX vinden elkaar op basis van het hardwareadres van de netwerk adapter.

IPX (Internetwork Packet Exchange) is a networking protocol from Novell that interconnects networks that use Novell's NetWare clients and servers. IPX is a datagram or packet protocol. IPX works at the Network layer of communication protocols and is connectionless (that is, it doesn't require that a connection be maintained during an exchange of packets as, for example, a regular voice phone call does). Packet acknowledgment is managed by another Novell protocol, the Sequenced Packet Exchange (SPX).

NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) is a new, extended version of NetBIOS, the program that lets computers communicate within a local area network. NetBEUI (pronounced net-BOO-ee) formalizes the frame format (or arrangement of information in a data transmission) that was not specified as part of NetBIOS. NetBEUI was developed by IBM for its LAN Manager product and has been adopted by Microsoft for its Windows NT, LAN Manager, and Windows for Workgroups products. Hewlett-Packard and DEC use it in comparable products.

§4.2 The Internet.

Het was de tijd van de koude oorlog en men maakte zich zorgen over de gevolgen van een eventuele nucleaire aanval van de Russen. De wetenschapscentra van ARPA waren verdeelt over het land. Men vroeg zich af wat er zou gebeuren als een van die centra uitgeschakeld zou worden door een bom.
Tot die tijd bestond een netwerk uit directe verbindingen tussen computers. Geen probleem zolang alle verbindingen intact zijn, maar bij het uitvallen van een van de knooppunten zou een groot deel van het netwerk onbereikbaar worden.

Packet switching

De oplossing die men bij ARPA bedacht werd packet switching genoemd.
Als er informatie over het netwerk moet worden verstuurd, wordt deze in een elektronische envelope gestopt en voorzien van een adres. Grote bestanden worden opgesplitst over een aantal enveloppen, die elk naast het adres tevens een serie nummer krijgen. Langs welke route de enveloppen op het adres belanden maakte niet uit. Als ergens in het netwerk een knooppunt uitvalt dan kiezen de enveloppen een andere route.

Op het eindadres aangekomen worden de informatiepakketjes weer uit de enveloppen gehaald, eventueel in de juist volgorde aan elkaar geplakt en klaar is kees.

Zelfs als er onderweg een pakketje zoekraakt is dat geen ramp: dat ene pakketje wordt dan opnieuw opgevraagd aan de verzender.

TCP/IP

Het principe van pakket switching werd later, in 1974, door Vincent Cerf en Robert Kahn uitgewerkt in het netwerkprotocol TCP/IP.
Dat is de taal waarin alle Internetcomputers vandaag aan de dag met elkaar praten.

In 1970 draaide het ARPA net, een experimenteel netwerk dat vier universiteiten in de VS verbond:

• Standford University
• UCLA
• UCSB
• University of Utah

Naast ARPAnet onstond een tweede netwerk, CSnet. In 1982 werden beide netwerken aan elkaar gekoppeld met het TCP/IP protocol.
Ook elders in de wereld ontstonden grote netwerken. In Europa was dat EUnet, het European Unix Network.
Door koppeling van deze netwerken aan het Amerikaanse systeem ontstond het wereldwijde net dat we nu kennen onder de naam: Internet.

§4.3 WWW; How it all started with Tim Berners-Lee

W3 Concepts

Universal Readership

The W3 principle of universal readership is that once information is available, it should be accessible from any type of computer, in any country, and an (authorized) person should only have to use one simple program to access it.

This is now the case.In practice the web hangs on a number of essential concepts. Though not the most important, the most famous is that of hypertext.

Hypertext

W3 uses hypertext as the method of presentation, although as we shall see, this does not necessarily require that authors write hypertext. In W3, links can lead from all or part of a document to all or part of another document. Documents need not be text: they can be graphics, movies and sound, so the term "hypermedia", meaning "multimedia hypertext" applied equally well to W3.

Searching

Whilst hypertext is a powerful tool for finding information, it cannot cope with large amorphous masses of data. For these cases, computer-generated indexes allow the user to pick out interesting items from textual input. There are therefore two operations a reader can use:

• the hypertext jump
• the text search.

Client-Server Model

• Anyone can publish information, and anyone (authorized) can read it.
• There is no central control.
• To publish data you run a server, and to read data you run a client.
• All the clients and all the servers are connected to each other by the Internet.
• The W3 protocols and other standard protocols allow all clients to communicate with all servers.

Format negotiation

A feature of HTTP is that the client sends a list of the representations it understands along with its request, and the server can then ensure that it replies in a suitable way. We needed this feature to cope with the existing mass of graphics formats for example (GIF, TIFF, JPEG to name but a few). If we cannot cope with the existing formats, how can we hope to evolve to take advantage of all the exciting new formats yet to be invented?

Format negotiation allows the web to distances itself from the technical and political battles of the data formats.

 A spin-off of this involves high-level formats for specific data. In certain fields, special data formats have been designed for handling for example DNA codes, the spectra of stars, classical Greek, or the design of bridges. Those working in the field have software allowing them not only to view this data, but to manipulate it, analyse it, and modify it. When the server and the client both understand such a high-level format, then they can take advantage of it, and the data is transferred in that way. At the same time, other people (for example high school students) without the special software can still view the data, if the server can convert it into an inferior but still useful form. We keep the W3 goal of "universal readership" without compromising total functionality at the high level.

§4.3 HTML (Hyper Text Markup Language).

1. start the anchor with <A (include a space after the A)
2. specify the document you're linking to by entering the parameter HREF="filename" followed by a closing right angle bracket (>)
3. enter the text that will serve as the hypertext link in the current document
4. enter the ending anchor tag: </A> (no space is needed before the end anchor tag)

§4.4 Network Protocols GEEN tentamenstof !!

§4.5 Security

1. Authenticatie (Authentication, identificatie)
2. Autorisatie (Authorization, bevoegdheden)
3. Geheimhouding (Confidentiality, niemand kan meelezen, encryptie)
4. Integriteit (Data Integrity, ongewijzigde data)
5.  Onweerlegbaarheid (Nonrepudiation, geen twijfel, noch bij klant noch bij leverancier)

On the Internet, nobody knows you’re a dog’

Als het goed is geldt: P = K

Versleuteling bestaat in verschillende sterktes, maar in principe is geen enkel cryptosysteem onkraakbaar. Het uitgangspunt bij encryptie is daarom dat de versleuteling zo sterk moet zijn, dat een onevenredige inspanning nodig zou zijn om de code te kraken.

Er zijn op het ogenblik twee systemen in omloop:

    * de klassieke (secret key)
    * de public key systemen.

Klassieke systemen (Symmetrische encryptie)
   -          vercijfer, en ontcijfer algorithme (symmetrisch)
   -          verzameling sleutels
   -          S1 = S2

Bij symmetrische cryptografie maken de zender en ontvanger gebruik van dezelfde geheime sleutel. Het uitwisselen van de sleutel kan echter een probleem vormen bij dit systeem.

    * Wat doe je bijvoorbeeld als zender en ontvanger elkaar niet persoonlijk kennen?
    * Of ver uit elkaar wonen?

Dan moet de sleutel via het Internet worden uitgewisseld en de veiligheid is dan niet gegarandeerd.

Het meest gebruikte (klassieke) algorithme voor versleuteling en ontcijfering is:
      DES  (Data Encryption Standard)

Public key systemen

   -          vercijfer, en ontcijfer algorithme (asymmetrisch)
   -          verzameling sleutels voor vercijfering en andere voor ontcijfering.
   -          Geeft het goede antwoord als de relatie tussen de beide sleutels klopt.

Bij asymmetrische cryptografie hebben de zender en ontvanger ieder twee sleutels:

    * één geheime sleutel, die ze alleen persoonlijk kennen en die strikt geheim is
    * één publieke, die openbaar is en waar iedereen gebruik van kan maken.

Asymmetrische cryptografie zit vernuftig in elkaar: de publieke en geheime sleutel zijn verschillend waardoor de één niet uit de ander herleid kan worden, maar ze zijn toch wiskundig verwant waardoor berichten die met de ene sleutel zijn versleuteld met de andere kunnen worden ontcijferd.

De RSA public-key cryptosystem is de meest bekende vorm van public-key cryptografie.
RSA: Rivest, Shamir, en Adleman de namen van de uitvinders van de RSA encryptie methode.
 

ALLES IS TE KRAKEN !!!

DES werkte origineel met een sleutellengte van 56 bits. Men dacht daarmee veilig te zijn, echter zeker door de komst van het Internet wordt het mogelijk codes te kraken. Enkele voorbeelden:

• Juli 1998: Electronic Frontier Foundation slaagt m.b.v. een speciaal ontworpen computer erin een m.b.v. DES versleuteld bericht in 56 uur te kraken.
• Januari 1999: Distrubuted Computing Technologies organiseerde een kraakcompetitie op het Internet =>  Met DES versleuteld bericht gekraakt in minder dan een dag.
• Februari 1999: een 465 bits RSA-sleutel werd gekraakt in ongeveer 6 weken.