Computer Psychologie: Netwerken Begrijpen

“Geen lotus zonder stengel. Niets is alleen maar mooi.”
                                                                                    - Bodhidharma

Netwerken zijn aangekoppelde informatiebronnen die gegevens kunnen uitwisselen. Computers hebben speciale apparaten ingebouwd voor dit specifieke doeleinde; een ‘netwerktoegang’ verzendt én ontvangt signalen die een besturingsysteem opvangt in speciale bestanden zodat programma’s gemakkelijk gegevens kunnen uitwisselen.

Om te voorkomen dat het uitwisselen van gegevens een warboel wordt, zijn er een aantal technieken die het voorkomen dat informatie verloren gaat. Ook hebben netwerken een conventie voor het uitwisselen van gegevens.

·      iedere ‘netwerktoegang’ heeft een uniek identificatienummer;

·      iedere informatie-uitwisseling volgt een vooraf gedefinieerde verbinding;

·      elke verbinding gebruikt een specifiek protocol voor informatie uitwisseling.

Het besturingssysteem neemt gelukkig al het beheer van deze regels tot zijn verantwoordelijkheid. Vaak worden netwerken gepresenteerd op z’n ‘1980; bepaalde details zijn echter niet nodig om de mechaniek van netwerken te begrijpen.

Identificatie gebeurd op twee niveaus; iedere netwerk toegang heeft een ‘serienummer’ vanuit de fabriek: het ‘MAC’ adres. Dit serienummer is uniek voor alle netwerktoegangen (en wordt gebruikt als hoofdidentificatie bij de laatste stap naar de computer). Grote netwerken, zoals het Internet, gebruiken een ‘extra’ nummer om individuele computers te identificeren: het IP-adres.

IP-adressen werken net als ‘voetpaden’ in bestandssystemen (feitelijk zijn computernetwerken gewoon bestandssystemen – Zier hier); ze bestaan uit 4 delen, waarvan het de eerste drie het hoofdnetwerk definiëren – zoals een mapstructuur. Een IP-adres kan een computer identificeren tussen miljarden anderen.

Informatie uitwisseling kan pas plaatsvinden wanneer de verzender en de ontvanger elkaar hebben geïdentificeerd; als we twee ‘mobiele telefoons’ hebben tussen vele anderen op een netwerk, moeten beide partijen elkaars ‘nummer’ hebben (het IP-adres). Wanneer de ene partij het nummer ‘belt’ gaat de telefoon met het corresponderende nummer over. Pas wanneer de andere partij ‘opneemt’ kunnen ze communiceren; dit proces heet verbinding maken. Deze verbinding is alleen tussen deze partijen; alle andere telefoons worden niet ‘gebeld’ en kunnen dus ook geen informatie ‘horen’ tussen deze partijen.

Als beide partijen een taal spreken én verstaan dan is de informatie uitwisseling pas praktisch; ze volgen beide een afgestemde vorm van communicatie, het protocol. Wanneer de informatie is uitgewisseld, verbreken ze de verbinding; de communicatie is voltooid.

In tegenstelling tot mensen zijn computers veel efficiënter; ze kunnen vanwege hun snelheid vele verbindingen aangaan en verwerken. Om te voorkomen dat informatie in wanorde valt, gebruiken computers ‘poorten’. Dit zijn geen aparte netwerktoegangen, maar speciale datastructuren gekoppeld aan een nummer om informatie gescheiden te houden. Wanneer we e-mail verzenden gebeurd dit meestal via poort 25; als we het over het Internet surfen naar websites, ontvangen we de informatie over poort 80. Als we een poort gebruiken dan is deze ‘bezet’ totdat de communicatie voltooid is.

Net zoals bestandssystemen hebben netwerken ‘inhoudsopgaves’ om gemakkelijker te navigeren. Speciale computers houden deze bij om een IP-nummer te koppelen aan naam: het domein. Wanneer we de naam van een website in de browser typen, verstuurd deze via een speciale poort, de naam naar zo’n speciale computer, die het gekoppelde IP-adres terugstuurt. Vervolgens maakt de browser verbinding naar de computer via dit IP-adres via poort 80 (het type poort dat volgens afspraak informatie geeft in het formaat wat browsers kunnen begrijpen), waarna de verbinding wordt beëindigd. Als men netwerken op dit niveau begrijpt, is het begrijpen van netwerkapplicaties geen mysterie meer.

Meer lezen over Informatie Technologie? Klik hier voor de inhoudsopgave van alle artikelen!

©SamRain
Netwerken

Computer Pscyhologie: Bestandssystemen begrijpen

“Goede orde is de grondslag van alle goede dingen”
                                                                        - E. Burke

Bestanden zijn cruciaal voor informatie uitwisseling; ze zijn een soort uitbreiding van het werkgeheugen. Bestanden worden echter beheerd door het besturingssysteem, waardoor zij een eigen ‘eco’ omgeving nodig hebben. De uitwisseling van informatie wordt namelijk pas praktisch als het opvragen of opslaan van bestanden een efficiënt proces is. Het bestandssysteem is de hiërarchie die besturingssystemen afdwingen om deze efficiëntie te waarborgen.

Bestanden zijn fysieke afspiegelingen van informatie. Een bestand kan maar op een enkele manier toegankelijk zijn: óf deze wordt gelezen óf er wordt in het bestand geschreven. Om te voorkomen dat meerdere programma’s naar een bestand tegelijk willen schrijven is een bestandssysteem essentieel; dit systeem zet een bestand op ‘slot’ zodra het in gebruik is en bevrijd het wanneer de opdrachten zijn voltooid. Er wordt echter nooit meteen naar een bestand geschreven; wanneer bewerkingen zijn voltooid, wordt de digitale kopie van het bestand naar de media gestuurd (de harde schijf bijv.) en wacht het besturingssysteem op een ‘OK’ signaal.

Er zijn verschillende klassen bestanden: bestanden voor de algemene besturing (systeembestanden), gebruikersbestanden (documenten, media, programma’s) en tijdelijke bestanden voor operationeel gebruik. Bestandssystemen houden al deze bestanden keurig bij in een tabel, dat veel wegheeft van een inhoudsopgave. Iedere bestand is in deze tabel genoteerd met zijn ‘voetpad’ oftewel locatie en grootte, gekoppeld aan een uniek nummer (inode). Zonder deze tabel zou de computer het hele opslagmedium keer op keer moeten afzoeken, een drama in de tijd waar vaak gigabytes aan gegevens worden gebruikt. Wanneer er een bestand wordt aangemaakt of verwijderd, gebeurd dit als eerst in deze tabel; als je dus een bestand verwijderd betekend het dus niet automatisch dat de gegevens ook daadwerkelijk weg zijn (zelfs wanneer je de prullenbak ‘leegmaakt’).

Hoewel zo’n tabel zijn voordelen heeft is de structuur voor mensen heel onpraktisch; vooral omdat informatie vaak relevant moet zijn. Daarom zijn er mappen structuren, zodat gegevens bij elkaar geplaatst kunnen worden. Bestandssystemen gebruiken daarvoor een heel elegant trucje; een speciaal formaat bewaard de ‘inhoud’ van een map als een miniatuur tabel. Een map is dus voor een computer een bestand zoals ieder ander bestand, het besturingssysteem presenteert het echter alsof de informatie ook zo ‘fysiek’ is opgeslagen. Omdat mappen een eigen index volgen, is er ook een speciale methode nodig om informatie te vinden, het ‘voetpad’ wat de computer moet volgen om bij het bestand uit te komen (path). Zonder dit ‘voetpad’ zou de computer het unieke nummer van het bestand niet kunnen vinden; mensen hebben de voorkeur aan namen in plaats van mystieke nummers.

Het besturingssysteem heeft een bestandssysteem voor zijn eigen omgeving; de harde schijf die wordt meegeleverd moet in deze structuur zijn ingedeeld. Zo is de ‘inhoudsopgave’ een speciaal formaat die door het besturingssysteem begrepen moet worden. Wanneer een besturingssysteem ‘geïnstalleerd’ wordt, vereist het dit speciale formaat op de harde schijf waar de programmatuur geplaatst wordt. De schijf dient dan ‘geformatteerd’ te worden, zodat tijdens het opstarten het besturingssysteem de ‘inhoudsopgave’ kan vinden om met bestanden te kunnen werken.

Buiten het ‘eigen’ bestandssysteem, moeten computers ook andere indelingen begrijpen: Dvd’s en USB-sticks volgen een andere mechaniek van informatieopslag en hebben hun eigen bestandssysteem. Met behulp van speciale programma’s, kan een besturingssysteem deze gebruiken; als het formaat van een bestandssysteem wordt begrepen kan er eenvoudig mee gewerkt worden. Zonder een ‘stuurprogramma’ snapt een besturingssysteem niets van het opslagmedium: er kan niet van gelezen of naar geschreven worden.

Besturingssystemen hebben daarom vaak moeilijkheden met het uitwisselen van programma’s omdat programma’s altijd via het besturingssysteem bestanden zal aanspreken. Ter illustratie: het ‘voetpad’ van Windows bestandsystemen gebruikt de ‘\’ (backslash) als scheidingsteken tussen mappen de Mac de ‘/’ (slash); het ‘voetpad’ in een programma gemaakt op het ene systeem is ongeldig op het andere.

Meer lezen over Informatie Technologie? Klik hier voor de inhoudsopgave van alle artikelen!

©SamRain
Bestandssystemen