Überblick. Stichworte: Standards, Client-Server, ISO-OSI usw. Stichworte: Datenbanken, Bürodienste, Onlinedienste, Firewalls usw.

Transkript

1 Überblick System- und Netzarchitekturen Stichworte: Standards, Client-Server, ISO-OSI usw. Anwendungsdienste Stichworte: Datenbanken, Bürodienste, Onlinedienste, Firewalls usw. Systemnahe Software Stichworte: Betriebssysteme, Benutzeroberflächen usw. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 44

2 Komponenten eines IS Anwendungssoftware Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 45 Datenhaltungsdienste Archivierungsdienste Datensicherungsdienste Bürodienste/Arbeitshilfen Telekommunikationsdienste Sicherheitsdienste Systemnahe Software Hardware und Netware

3 Datenhaltungsdienste notwendig für jedes IS unterschiedliche Speicherorte (Festplatten, Flash-Speicher, Arbeitsspeicher usw.) Unterscheidung zwischen Dateisystemen (Speicherung in Dateien) Datenbanken (Speicherung in Datensätzen) Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 46

4 Konventionelle Datenhaltung im Dateisystem Anwendungsprogramm 1 Datei A Anwendungsprogramm 2 Datei B Anwendungsprogramm n Datei C Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 47

5 Aufbau eines Datenbanksystems Anwendungsprogramm 1 Anwendungsprogramm 2 Datenbanksystem Datenbankmanagementsystem Datenbank Anwendungsprogramm n Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 48

6 Definition Ein Datenbanksystem (DBS) wird definiert als ein System zur Beschreibung, Speicherung und Wiedergewinnung von umfangreichen Datenmengen, die von mehreren Anwendern und mehreren Anwendungen benutzt werden. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 49

7 Vorteile von Datenbanken Mit dem Einsatz von Datenbanken will man verhindern, dass Veränderungen der Daten und ihrer Strukturen zwangsläufig Programmänderungen nach sich ziehen (Datenunabhängigkeit). verhindern, dass sich jeder Programmierer mit der internen Organisation der Daten befassen muss. verhindern, dass Daten mehrfach gespeichert werden. unterschiedliche Sichten auf Daten ermöglichen. ermöglichen, dass Daten mehreren Nutzern parallel zugänglich sind. einen Schutz spezieller Daten vor unberechtigtem Zugriff gewährleisten. verhindern, dass jeder Nutzer unkontrolliert auf die Daten zugreifen kann. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 50

8 Nachteile von Datenbanken Nachteile von Datenbanken können sein aufwändiger hinsichtlich Soft- und Hardwareanforderungen Aufwand für Datensicherung größer Zugriff muss gewährleistet sein, z.b. Netzwerk erforderlich Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 51

9 Datenmodelle von Datenbanksystemen hierarchisches Datenbanksystem netzwerkartiges Datenbanksystem relationales Datenbanksystem objektorientiertes Datenbanksystem Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 52

10 Hierarchisches Datenmodell Kunde Name Adresse Bestellung KdNr Artikel BesNr Menge ArtNr Bezng. Lieferant Preis LNr Name Adresse Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 53

11 Netzwerkartiges Datenmodell Kunde Artikel KdNr Name Adresse Bestellung ArtNr Bezng. Lieferant Preis BesNr Menge LNr Name Adresse Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 54

12 Relationales Datenmodell Kunde KdNr Name Adresse Bestellung BesNr KdNr ArtNr Menge Artikel ArtNr Bezeichung LNr Preis Lieferant LNr Name Adresse Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 55

13 Neuere Entwicklungen objektorientierte Datenbanken NoSQL-Datenbanken Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 56

14 Integrität von Daten Ziel: Korrekte Daten Primärschlüssel (Hauptordnungsbegriff): Datenfeld oder die Kombination aus mehreren Datenfeldern, welcher die einzelnen Datensätze eindeutig identifiziert Fremdschlüssel: Bezug zu anderem Datensatz Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 57

15 Integritätsregeln in rel. Datenbanken Bei der Wertebereichsintegrität muss der Wert aller Schlüsselattribute einer Tabelle innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegen. Bei der Integrität der Entität muss jede Tabelle einen Primärschlüssel enthalten. Keine Komponente des Primärschlüssels darf einen NULL -Wert enthalten. Bei der referentiellen Integrität muss es für jeden Wert eines Fremdschlüssels ungleich einem NULL -Wert in einer anderen Tabelle der Datenbank ein entsprechender Primärschlüssel mit diesem Wert geben. Die semantische Integrität beinhaltet Zustandsbedingungen, Übergangsbedingungen und Ablaufbedingungen bezüglich Nichtschlüsselattributen aus der Sicht eines speziellen Anwendungsprogramms. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 58

16 Datenschutz in DBS Abgestufte Schutzeinheiten Eindeutige Schnittstellen Dezentrale Autorisierung (zuständige Fachabteilung) Dynamische Autorisierung (laufender Betrieb) Kooperative Autorisierung (unterschiedliche, gleichzeitig) Datenfluss- und Inferenzkontrolle Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 59

17 Datenhaltung und Systemarchitektur Datenhaltung in zentralen IS Datenhaltung bei IS am Arbeitsplatz Datenhaltung bei lokal vernetzten IS Verteilte Datenhaltung Datenhaltung bei lokal vernetzten IS Datenbankserver Datenhaltung bei lokal vernetzten IS Verteilte Datenbanken Datenhaltung bei global vernetzten IS Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 60

18 Definition Eine verteilte Datenbank besteht aus mehreren Rechnersystemen (Knoten), die durch ein Netzwerk miteinander verbunden sind, in welchem gilt: Jeder Knoten enthält ein eigenständiges DBMS, wobei die Durchführung und Kontrolle lokaler Datenbankoperationen allein durch das lokale DBMS erfolgt; Nutzer (bzw. Anwendungen) können an jedem Knoten des Netzwerkes zu Daten aller anderen Knoten des Netzwerks genauso zugreifen, wie zu den Daten ihres lokalen Knotens. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 61

19 Vorteile einer verteilten Datenbank Verteilte Datenbanken bieten: Lokationsunabhängigkeit: Ein Nutzer muss nicht wissen, wo die Daten im System gespeichert sind; Entschärfung von Kapazitäts- und Performance-Engpässen: Datenbestände können zwischen den Knoten verlagert werden; Leichtere Modifikation im Netz: Durch die Verlagerung von Knoten im Netz können organisatorische Änderungen technisch einfacher durchgeführt werden; Portabilität der IS; Lokale Autonomie: Jeder Knoten stellt ein autonomes System dar. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 62

20 Datenbankbewertungskriterien Standard-SQL-Schnittstelle (bei SQL-Datenbanken) Funktionsumfang Verbreitungsgrad des jeweiligen Datenbankproduktes Transaktionskonzept Multi-User-Konzept Datenschutzmechanismen Integrierte Entwicklungswerkzeuge Unterstützung Client-Server-Architektur Lade- und Entladeprogramme für Daten (z. B. Altdatenbestände oder Daten aus anderen Systemen), die in einem anderen/fremden Dateiformat vorliegen. Schnittstellen zu Tabellenkalkulations- und Textverarbeitungsprogrammen Integrierte Masken- und Reportgeneratoren Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 63

21 Ablage und Archivierung Dokumente sind elektronisch, auf Papier oder sonstigem Datenträger gespeicherte Informationen. Im engeren Sinne kann ein Dokument auch eine Urkunde sein. Es kann textueller, grafischer oder sonstiger Art (z. B. Sprache) sein. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 64

22 Ablage- und Archivierungsdienste Anforderungen an die Ablage bzw. den Archivierungsdienst sind: hierarchisches Management von elektronischen Ordnern, Mappen oder Vorgängen, differenzierte Zugriffsberechtigungen, nach Funktionen (Lesen, Ändern, Löschen, Anfügen, Kopieren, Drucken), nach Gruppen, Personen, Organisationseinheiten, Indexierung nach frei wählbaren Stichworten bzw. wahlweise automatische Indexierung, Volltextrecherche, Wiedervorlagefunktion, verteilte Ablage und Archivierung mit automatisierter Auslagerung auf kostengünstigere Speichermedien (günstige Festplatten, Bänder, CD usw.). Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 65

23 Datensicherungsdienste Problem: Zerstörung von Daten durch - Unglücke - Hardwarefehler - Bedienungsfehler - mutwillige Zerstörung bzw. Sabotage Empfehlung Plattenspiegelung Backup-Strategie Restart / Recovery bei Datenbanken Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 66

24 Bürodienste IKS zur Unterstützung von Büroarbeiten (sog. Bürokommunikationssysteme bzw. Bürosysteme) sollten mindestens die folgenden Funktionalitäten bieten: Dokumentbearbeitung, Dokumentverteilung, Dokumentarchivierung sowie eine Anzahl von Arbeitshilfen (Taschenrechner usw.) Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 67

25 Bürodienst Dokumentbearbeitung Textverarbeitung Tabellenkalkulation Geschäfts- und Präsentationsgrafikbearbeitung Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 68

26 Bürodienst Dokumentenverteilung Workflow-Systeme vs. Groupware Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 69

27 Funktionen von -Systemen Postverarbeitung und verwaltung: Katalogisieren von Ein- und Ausgangspost mit dem Bearbeitungsstatus; Oberfläche mit unterschiedlichen Ordnern Komfort der Benutzeroberfläche Bearbeitung und Versand beliebiger Dokumente mit Grafiken, Sprache und Bilder inklusive des automatischen Aufrufes geeigneter Editoren Standard-Kurzmitteilung: Einfacher Texteditor; Standard-Rückantwort; WAS-WAR-WANN- Funktion Adressierung von Personen oder Organisationseinheiten als Empfänger; zeitversetztes Senden Weiterleitung/Umleitung: Definition von Stellvertretern; Automatischer Hinweis an Absender bei Abwesenheit; Abbildung von Vorzimmerfunktionen Klassifizierung der Übermittlung: eilig, vertraulich, Einschreiben, zur Kenntnis, Blindkopie Verschlüsselungsmöglichkeiten Rückruf versehentlich versandter Dokumente Durchgängige Statusmitteilung Adressbuchfunktionen Verknüpfen von Dokumenten zu Akten Schnittstellen zu anderen Programmen/Anwendungen Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 70

28 Workflow-Systeme Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 71

29 Bewertungskriterien Workflow-Systeme Laufwegssteuerung formalisierte Vorgänge und individuelle Vorgänge Arbeitsplätze als Empfänger/Sender Programme als Empfänger/Sender dynamische Laufwegssteuerung (abhängig von Inhalten und erfolgter Verarbeitung) differenzierte Befugnisse Einzelner oder von Gruppen für die Bearbeitung der Dokumente und des Laufwegs (lesen, ändern, löschen, anfügen, kopieren, drucken) Statuskontrolle differenzierte Statusverfolgung Mitzeichnungsverfahren Revisionsfähiger Nachweis Ausnahmebehandlung Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 72

30 Merkmale von Groupware Systemen Gemeinsame Texterstellung und Textkommentierung Planung von Besprechungs- und Einzelterminen Elektronische Besprechungen, Diskussionsgruppen und Konferenzen Gezielte -Verteilung Gemeinsame Dateien, Verzeichnisse und Datenbanken Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 73

31 Groupware Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 74

32 Sicherheitsdienste Schutz von Rechnern und Speichermedien vor bewusster Manipulation unbefugtem Zugriff Fehlfunktionen des Systems menschlichem Fehlverhalten Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 75

33 Klassen von Bedrohungen der Sicherheit von IKS Verlust der Vertraulichkeit (unzulässiger Informationsgewinn) Verlust der Integrität (Manipulation von Informationen oder Fehlfunktion einer Applikation) Verlust der Verfügbarkeit (Beeinträchtigung der Funktionalität des Systems oder der Verfügbarkeit von Informationen) Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 76

34 Bedrohungen: Gegenmaßnahmen (I) Zugangssicherung (Zugang zu IS) Zugangskontrolle über Identifikation und Authentisierung des Benutzers Vergabe von Zugriffsrechten auf Verzeichnisse, Dateien und Geräte des Systems Kontrolle der Zugriffe anhand der Benutzer und der Rechte-Information Verschlüsseltes Speichern von Dateien / Verschlüsselung von Dateisystemen Verschlüsselung der Datenpakete bei der Übertragung in Netzen Einführung und Kontrolle von Prüfsummen für Dateien (Hash-Werte) Einführung und Kontrolle von individuellen Ressourcenbeschränkungen der Benutzer Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 77

35 Bedrohungen: Gegenmaßnahmen (II) Überwachung und Steuerung der Kapazitätsauslastung (CPU, Plattenspeicher und Netzwerk) Überwachung der Dateisystemkonsistenz und Fehlerbehebung Protokollierung der Benutzer und Systemaktivitäten zur Beweissicherung (Auditing) Regelmäßige Datensicherung sowie präventive Wartung (Backup und Diagnose) Unterstützung der Authentisierung durch zusätzliche Geräte (Codekartenleser, Fingerabdruckscanner, RFID) Geeignete administrative, organisatorische und bauliche Maßnahmen (Zugangssicherung) Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 78

36 Firewall-Konzept Computer Server Computer LAN Computer Firewallrechner WAN Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 79

37 Virenschutzsoftware Der Virus besteht i.d.r. aus drei Komponenten: einem Teil zur Ausbreitung des Virus (Replikation), einem Mechanismus, der die eigentliche Funktion unter bestimmten Umständen auslöst (Trigger) und einer eigentlichen Funktion. Virenschutzsoftware bietet im Allgemeinen die folgenden Grundfunktionen: Verhinderung der Infektion (sog. Impfung) Erkennung der Infektion (Virenscanner) und Beseitigung des Virus Unterscheidung: Viren, Würmer und Trojanische Pferde Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 80

38 Bewertungskriterien Virenschutzsoftware Verbreitungsgrad der Software Testergebnisse Signaturbasierte Erkennung von Bedrohungen Verhaltensbasierte Erkennung von Bedrohungen Performance / Scangeschwindigkeit Entfernung von Infektionen / Reparatur von Systemdateien Online-Aktualisierung von Programm / Signaturen Geschwindigkeit der Reaktion der Softwarehersteller auf Bedrohungen Virensignaturen verschlüsselt gespeichert? Schutz / Prüfung defekter Festplattensektoren, Bootsektoren usw. Kann die Überprüfung beim Starten des Rechners automatisch durchgeführt werden? Booten in alternatives Betriebssystem möglich? Ist der Virenschutz integriert (z.b. Firewall, Backuplösung, Smartphone usw.)? Benutzerfreundlichkeit der Programms (Rückfragen, Silent-Modus) Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 81

39 Kryptologie Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 82

40 Symmetrische Verschlüsselung Schlüssel S1 Chiffrierverfahren Kryptogramm Dechiffrierverfahren Schlüssel S1 Klartext Klartext Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 83

41 Asymmetrische Verschlüsselung Schlüssel S1 Chiffrierverfahren Kryptogramm Dechiffrierverfahren Schlüssel S2 Klartext Klartext Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 84

42 Überblick System- und Netzarchitekturen Stichworte: Standards, Client-Server, ISO-OSI usw. Anwendungsdienste Stichworte: Datenbanken, Bürodienste, Onlinedienste, Firewalls usw. Systemnahe Software Stichworte: Betriebssysteme, Benutzeroberflächen usw. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 85

43 Definition Betriebssystem Die Programme eines digitalen Rechnersystems, die zusammen mit den Eigenschaften der Rechenanlage die Basis der möglichen Betriebsarten des digitalen Rechnersystems bilden und insbesondere die Abwicklung von Programmen steuern und überwachen. (gemäß DIN 44300) Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 86

44 Geräteverwaltung Die Geräteverwaltung eines Betriebssystems umfasst die Auswahl und die Bereitstellung der für Ausgabe und Eingabe geeigneten Komponenten (z.b. Tastatur, Maus, Drucker, Bildschirm), die Anpassung an die physikalischen Eigenschaften der Komponenten (z.b. Bildschirm oder Modem) über sog. Treiber und die Überwachung der Datenübertragung zwischen einem Programm und einer Komponente (z.b. dem Drucker). Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 87

45 Prozessorverwaltung Die Prozessorverwaltung eines Betriebssystems umfasst Zuteilung des Prozessors an eines der zu bearbeitenden Programme und Mechanismen zum Start, Abbruch und zur Priorisierung von Prozessen bzw. Anwendungen. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 88

46 Speicherverwaltung Unter der Speicherverwaltung eines Betriebssystems ist zu verstehen: die Kontrolle aller im System vorkommenden Speicher (Register, Hauptspeicher oder Plattenspeicher), die Zuteilung von Speicher an die Anwendungsprogramme und die Organisation von Speicherhierarchien. Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 89

47 Dienstprogramme Unterschiedliche Programme zur Ausführung von Aufgaben: Dateiverwaltung einfache Editoren Benutzerverwaltung Fehleranalyse Datensicherung Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 90

48 Großrechner- vs. PC-Betriebssysteme Großrechner umfangreiche Stapel- und Transaktionsaufgaben typischerweise keine Nutzerinteraktion Anwendung: Flugbuchungen, Gehaltsabrechnungen z.b. BS2000 oder OS/390 Betriebssysteme für den Arbeitsplatz (PC) Anwendung: z.b. SAP-Client Windows 8, OS X Mountain Lion, Debian Linux Bei lokal verteilten Systemen Anwendung: Druckerserver, Fileserver usw. Linux, Unix, Windows Server 2003 Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015 # 91

49 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dipl.-Kfm. Claus Häberle WS 2014/2015