IT-Sicherheit

(faire) Ressourceneinteilung

-virtueller Speicher

-virtuelle Prozessoren

Ablage für Daten und Programme

allein das Betriebssystem teilt den Platz im Hauptspeicher zu

• Aufteilung des Kerns in viele Module
• ein Modul (Mikrokernel) enthält die essentiellen Aufgaben
• übrige Module werden bei Bedarf nachgeladen
• klein und flexibel, aber langsamer


Betriebssystemkern ist ein einziges großes Programm im Kernel Mode, das beim Systemstart komplett in den Hauptspeicher geladen wird

Betriebssystemkern:

Software, umfasst elementare Aufgaben wie Scheduling, Speichermanagement und Treiber

Central Processing Unit


Aufgabe:

• Ausführung arithmetisch-logischer Operationen (Rechenwerk)

•Ablaufsteuerung (Steuerwerk)


eigenständige Software zur Umsetzung der eigentlichen Aufgaben des Geräts

eigenständige Software zur Unterstützung des Betriebssystems

externe Peripheriegeräte

z.B. Tastatur

Hauptspeicher wird in gleich große, aufeinander folgende, zusammenhängende, durchnummerierte Seitenrahmen aufgeteilt

jeder Prozess glaubt sich allein in Vollbesitz des Hauptspeichers

jeder Prozess glaubt sich allein in Vollbesitz des Prozessors

• kibi
• mebi
• gibi
• tebi
• pebi
• exbi
• zebi
• yobi


• Kilo
• Mega
• Giga
• Tera
• Peta
• Exa
• Zetta
• Yotta


mehrere Prozessoren auf einem Chip

• oft Programm nicht austauschbar


programmgesteuerte Datenverarbeitung

Reduktion der komplexen Fähigkeiten eines Betriebssystems auf konkrete Funktionalität

Sammelleitungen zur Datenübertragung

Software zur Ansteuerung von Hardware-Controllern

unveränderlich

• verwaltet Betriebsmittel eines Computers
• ermöglicht Ausführung von Programmen


veränderlich

virtueller Speicher eines Prozesses wird in gleich große, aufeinander folgende, zusammenhängende, durchnummerierte Speicherseiten (

Pages

) aufgeteilt

vom Prozessor unmittelbar interpretierbare Bitfolgen

werden zur Ausführung von Programmen gebraucht (Hardware & Software)

übliche Länge einer solchen Bitfolge

bekannte Open Source-Lizenz ohne Copyleft (neue Software muss nicht unter Apache–Lizenz stehen)

Betriebsgeheimnis

Weitergabe freier Software, modifiziert oder nicht, nur unter Beibehaltung der vier Freiheiten

Dienstprogramm ohne Benutzerinteraktion (z.B. Webserver)

dynamisch angelegte Daten

• bedienen einen Benutzer zur selben Zeit
• mehrere Prozesse gleichzeitig — Browser, Musikspieler, ...


• Förderung freier Software
• Weiterentwicklung und Durchsetzung der GPL


für Textdokumente

• Freie Lizenz
• Nutzungsbedingungen stellen die vier Freiheiten bei Weitergabe sicher


Implementierung eines freien unixoiden Betriebssystem (GNU OS)

Linux-Kern unter GPL und Kombination mit GNU-Systemsoftware

Kombination von GNU/Linux mit Anwendungsprogrammen (1992)

• stromsparend und billig, aber daher auch langsame Hardware


Begriff "Open Source" (quelloffen) geschützt von OSI

Fokussierung auf die Interessen der Entwickler

UNIX-Standard zur Portabilität unter den Ablegern

Einschränkungen für den Nutzer einer Software bezüglich Weitergabe und Veränderung.

• bedienen mehrere Benutzer zur selben Zeit
• Benutzer teilen sich Ressourcen des Geräts
• Zugriff über Netzwerk
• bieten Dienste an — Netzlaufwerk, Webserver, ...

textuelle Kommandoeingabe

je ein Eintrag für jeden Methoden-/Funktionsaufruf

Binärcode des ausgeführten Programms

quelloffenes Betriebssystem, ursprünglich Bell Labs

unixoide Ableger, z.B.

• FreeBSD

• Linux

Verknüpfung über einen einzigen Verzeichnisbaum

• proprietäres Betriebssystem (Microsoft)
• Varianten für Server, Desktops, Mobilgeräte


grafische Benutzerschnittstelle

ACK Quittierungsnummer ist gültig


SYN Bitte um Verbindungsaufbau

Address Resolution Protocol


ermittelt zu bekannter IP-Adresse die zugehörige MAC-Adresse im lokalen Netzwerk

Adresse einer Anwendung auf einem Gerät

Angabe der Prefix Länge


Zahl hinter Adresse

Angabe für Prefix Länge


1-Bits für Predig

Datagramm des IP


• u.a. IP-Adresse der Quelle und des Ziels im Header 


















Hält die Regeln, nach der eine Kommunikation abläuft fest

Die Schicht eines Geräts kommuniziert ausschließlich mit derselben Schicht des anderen Geräts

Ethernet-Datagramm


• im Header u.a. MAC-Adresse der Quelle und des Ziels 














Gateway der Internet-Schicht

gleichzeitige (nicht abwechselnde) Übertragung

Im Transport Layer muss der Datenstrom wegen MTU in kleinere Einheiten (Segmente) aufgeteilt werden

Internet Assigned Numbers Authority


• vergibt "network" oder prefix"














Internet Control Message Protocol


Austausch von Daten zur Erreichbarkeit von Geräten und Netzen

Internet Engineering Task Force


wesentliches Standardisierungsgremium für Internettechnologien

internet protocol


• übliches Protokoll für Dienst Internet Layer














IP-Adresse und Port-Nummer einer Anwendung

maximum transmission unit


maximale Größe der Nutzlast in Bytes

Neighbor Discovery Protocol


Wie ARP nur für IPv6

request for comment


von der IETF veröffentlichtes Regelwerk

• Was ist die Hauptaufgabe des IP?
• Weg von der Quelle zum Ziel finden

secure socket layer


• Zusatzschicht zwischen Transport und Application Layer


















Sockets der miteinander kommunizierenden Anwendungen

Sonderadresse FF-FF-FF-FF-FF-FF für "an alle"

teilt Netzwerkzugriff auf vier aufeinander aufbauende Schichten (layer) auf.

Transmission Control Protocol


• Protokoll im Transport Layer
• Zuverlässig


















transport layer security

Umbenennung von SSL sei Standardisierung

User Datagram Protocol


 • Protokoll im Transport Layer

• keine Zuverlässigkeit
• schnell


















Aufbau der IP-Adresse:

Vergabe durch Netzwerkbetreiber in seinem Netzwerk

verknüpft zwei Netzwerke miteinander

weltweit eindeutige Kennzeichnung einer Netzwerkkarte (3 Bytes Herstellerkennung & 3 Bytes Seriennummer)

weltweit eindeutige Kennzeichnung eines Geräts im Internet

weltweit eindeutige Kennzeichnung eines Netzwerktreibers

Übermittlungseinheit

übliches Protokoll in kabelgebundenen Endanwendernetzen

• Netzwerkdienst
• Server stellt Dienstleistung bereit, Client ruft sie ab


mehrere Server lauschen unter derselben öffentlichen IP-Adresse

• IPv4: Port 67/UDP und 68/UDP
• IPv6: Port 546/UDP und 547/UDP
• Zuweisung (lease) der Netzwerkkonfiguration an den Client

• Port 53/UDP und 53/TCP
• Namensauflösung
• Abfrage eines oder mehrer Nameserver




Verwendung von Namen statt IP-Adressen

fully qualified domain name


• weltlweit eindeutiger Name eines Geräts im Internet














• root zone (wird i.d.R. weggelassen)
• TLD (top level domain)
• eine oder mehrere Unterdomänen


















• Port 20 und 21
• unverschlüsselte Übertragung von Dateien


• Port 80/TCP und 80/UDP





• Port 443/TCP
• nutzt TLS





• Port 143 und 993
• Protokoll zur Ansprache von Mail-Servern (Abholung)




eindeutige Umsetzung einer privaten in eine öffentliche IP-Adresse

Bestimmug der IP-Adresse aus FQDN

network address translation / port and address translation

• mehrere Geräte teilen sich so eine (teure) öffentliche IP–Adresse

• Geräte können trotz privater IP–Adresse externe Geräte erreichen, bleiben aber selbst unerreichbar


















Anwendung im Application Layer

• Port 2049/TCP und 2049/UDP
• Networked File System




• Netzwerkdienst
• Erbringung der Dienstleistung durch mehrere gleichberechtigte Geräte




• Port 110 und 995
• Protokoll zur Ansprache von Mail-Servern (Abholung)




Ergänzung zu SSH für sichere Datenübertragung

• Port 445/TCP und 445/UDP
• Server Message Block





• Port 25
• Protokoll zur Ansprache von Mail-Servern





private IP-Adresse und Port eines Geräts im privaten Netzwerk werden ausgetauscht durch öffentliche IP-Adresse des Routers und einen freien Router-Port

• Port 22
• verschlüsselte Übertragung von Befehlen, etc.






• Port 23
• unverschlüsselte Übertragung von Befehlen, etc.




• Port 69/UDP
• Vereinfachung von FTP




veraltetes Protokoll zur Abfrage von Informationen über Domains

lshw: Listet die Hardware-Konfiguration des Systems auf.


sync: Synchronisiert Daten zwischen dem Arbeitsspeicher und dem Massenspeicher, um sicherzustellen, dass alle Daten auf die Festplatte geschrieben wurden.

kill: Sendet ein Signal an einen Prozess, um ihn zu beenden.

nice: Ändert die Priorität eines Prozesses, um die CPU-Auslastung zu steuern.

free: Zeigt Informationen über den freien und belegten Speicher im System an.

ps: Zeigt eine Liste der laufenden Prozesse an.

pstree: Stellt die Prozesshierarchie in Baumstruktur dar.

getconf -a | grep PAGE: Gibt Informationen über die Framegröße und die Anzahl der Frames aus, die für den Speicher verwendet werden.

• Quell-und Zielport
• Sequenznummer: Bytes des ausgehenden Datenstroms werden durchgezählt
• Quittierungsnummer: Sequenznummer des eingehenden Datenstroms, die als Nächstes erwartet wird
• Control-Flags


















TCP/IP-Schichten

• Application: Welche Aufgabe soll im Netzwerk erledigt werden?
• Transport: Wie werden die dafür benötigten Daten zuverlässig zwischen den Geräten ausgetauscht?
• Internet: Wie finden sich die beteiligten Geräte über verschiedene Netzwerke hinweg?
• Link: Wie findet erst einmal der Datenaustausch im lokalen Netzwerk statt?


















• header mit operationalen Daten
• payload mit den eigentlichen Daten


• root zone (wird i.d.R. weggelassen)
• TLD (top level domain)
• eine oder mehrere Unterdomänen





Archivdatei zur Softwareinstallation

viele Pakete setzen andere Pakete voraus

ACL eines Objekts


• Einträge einer Spalte in Zugriffsmatrix

• welches Subjekt hat welche Rechte an diesem Objekt


















So wird Administrator in Linux genannt

bündelt sämtliche Informationen zu einem Benutzer

Benutzer meldet sich am Konto eines anderen Benutzers an (übernimmt UID und GIDs)

fertig kompiliertes und eingerichtetes Programm

_______________ eines Subjekts

• Einträge einer Zeile

• welche Rechte an welchen Objekten hat dieses Subjekt


















group identification


Kennung der Benutzergruppe

Verzeichnis mit den Nutzdaten und Einstellungen des Benutzers

Geräte, die von mehr als einem Benutzer bedient werden können und diese auch voneinander abgrenzen können.

Informationen über ein Paket

mehrere Benutzer können das Gerät gleichzeitig nutzen

realer Benutzer

wird agiert (hier: Betriebsmittel)

Software zur Verwaltung von Paketen

Medium oder Website, von dem Pakete geladen werden 

ein Subjekt soll nur so viele Rechte am Objekt haben, wie es für die Durchführung seiner Rolle notwendig ist

Quellcode, der erst noch kompiliert und eingerichtet werden muss

Sammlung von Softwarepaketen wird vom Distributor bereitgestellt

Aufgaben, die ein Subjekt durchzuführen hat

Kommando wird so ausgeführt, als wäre es vom Eigentümer (...) oder von einem Benutzer der Gruppe (...) aufgerufen worden

Benutzer arbeitet mit seinem Konto

beschränkt Rechte des Löschen und Namensänderung (durch Schreibzugriff) auf Admin und Eigentümer

agiert (hier: Benutzer)

• keine realen Benutzer
• Betreuung von Systemprozessen
• nur eingeschränktes Agieren möglich



user identification


Benutzernummer

In verschiedene Archive und wiederum in Komponenten nach Kriterien, wie (un)frei, (un)gepflegt oder (nicht) kommerziell

Überwachung des Zugriffs von Subjekten auf Objekte

• Zeilen: Subjekte oder Rollen
• Spalten: Objekte
• Einträge: Rechte des Subjekts oder der Rolle am Objekt




7 Bit-Zeichen

Zusammenfassung von einzelnen Aktionen (z.B. bei Journaling)

Anweisungen zum Laden des Betriebssystems

• Datei ist zusammenhängende Abfolge von Blöcken
• Problem: äußere Fragmentierung

erlauben den Zugriff auf gespeicherte Daten über Dateinamen

• sequentiell (sequential): Datei ist Sequenz von Bytes, kann nur vom Anfang her gelesen werden
• wahlfrei (random-access): sofortiger Zugriff auf jede beliebige Stelle der Datei




Kopie von Daten auf ein externes Medium, Schutz von Datenverlust

• Datei wird auf nicht zusammenhängende Blöcke aufgeteilt
• Eintrag enthält Verweis auf nächsten Block einer Datei
• Tabelle kan sehr groß werden




• auf einem Gerät fest installierte Software
• regelt Systemstart und grundlegende Initialisierung der angeschlossenen Geräte





• Quartz-Uhr im Rechner






index node


• gemeinsamer Speicherbereich für Metadaten und Verweise
• feste, eher kleine Anzahl von direkten Verweisen


















letzter Eintrag: Verweis auf einen Block mit zweifach indirekten Verweisen

vorvorletzter Eintrag: Verweis auf einen Block mit direkten Verweisen

vorletzter Eintrag: Verweis auf einen Block mit einfach indirekten Verweisen

beliebig oft wiederholbar

Erweiterung von ASCII auf 8-Bit Zeichen

• Aktionen vor der Ausführung in einen Bereich auf dem Datenträger (Journal) festhalten
• nach erfolgreicher Ausführung Aktionen aus Journal löschen





Reduktion der Datenmenge

logical block addressing


• Betriebssystem sieht Massenspeicher als Array von Blöcken, unabhängig von der Art des Datenträgers


















• Datei wird auf nicht zusammenhängende Blöcke aufgeteilt
• jeder Block verweist auf seinen Nachfolgder
• nur sequentieller Zugriff möglich





Anpassung an lokale Gegebenheiten

Logical Volume Manager


• Partitionen von mehreren Datenträgern als eine große einzige Partition darstellen


















Angaben über eine Datei

RAID Level 1


• alle Streifen werden auf weiteren Datenträgern gespiegelt

• erhöht Ausfallsicherheit


















• nicht überlappend
• zusammenhänged
• jeweils eigener Zweck




Auflistung der Partition des Datenträgers

physical partition


Partition der verschiedenen PVs der VG können zu einer virtuellen Partition (LV, logical volume) zusammengefasst werden

Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks


• mehrere Datenträger als einen einzigen darstellen


















RAID Level 0


• aufeinander folgende Blöcke werden zu gleich großen Streifen (stripes) zusammengefasst
• logisch liegen aufeinander folgende Streifen auf verschiedenen Datenträgern → umfangreiche Operationen werden parallel (schneller) ausgeführt


















RAID Level 5


• wie Level 1, aber Streifen werden XOR-verknüpft in einem weiteren Streifen abgelegt => nur ein weiterer Datenträger nötig














• Uhr, die vom Kernel verwaltet wird.
• Wird bei Systemstart aus der Hardware-Uhr gelesen




Universal Coded Character Set (UCS)


• alle in Gebrauch befindlichen Schriften


















spezielle Unicode-Kodierung, ASCII-kompatibel

Änderungen in einem Verzeichnis werden in ein anderes gespiegelt

Volume Group


• Datenträger (PV, physical volumes) werden zu einer volume group zusammengefasst


















Zusammenfassung wiederkehrender Funktionsabläufe

bash


Erweiterung der Bourne-Shell mit Schwerpunkt Interaktion

Skript für den Befehlsinterpreter cmd.exe

dash


Erweiterung der Bourne-Shell mit Schwerpunkt Skriptausführung

weit verbreitete ältere Skriptsprache

moderner Kommandozeileninterpreter auf Basis von .NET

weit verbreitete moderne Skriptsprache, aber auch interaktive Kommandozeile

sh


alte und weit verbreitete Skriptsprache

• Erweiterung der Kommandoeingabe um Variablen, Ausdrücke, Kontrollanweisungen und weitere Konstrukte



mehrere Dateien in einer einzigen Datei

• einfache Texte /-dateien
• wird nicht kompiliert, sondern zur Laufzeit interpretiert

Verarbeitet Daten, gemäß eines Programms

Zuteilung des Prozessors zu Prozessen (Ent- & Neuladung)

Erfüllt 4 Freiheiten:

Die Freiheit...

• das Programm auszuführen wie man möchte

•Funktionsweise prüfen und an eigenen Datenverarbeitungbedürfnissen anzupassen

• das Programm weiterzuverbreiten -> Menschen helfen

• Programm zu verbessern und das verbesserte weiterzuv

ausführbare Textdatei