Sisteme de calcul și rețele de calculatoare

Prezentarea componentelor hardware și software ale unui sistem de calcul și a principiilor de bază ale rețelelor.

Componentele hardware ale unui calculator

Hardware înseamnă totalitatea componentelor fizice ale unui sistem de calcul — tot ce poți atinge. Componentele principale:

• Procesorul (CPU – unitatea centrală de prelucrare) — „creierul” calculatorului: execută instrucțiunile programelor și efectuează calculele. Viteza lui se măsoară în GHz (miliarde de operații elementare pe secundă);
• Memoria RAM (memoria internă de lucru) — păstrează programele și datele în timpul execuției. Este rapidă, dar volatilă: se golește complet la oprirea calculatorului;
• Memoria ROM — memorie doar-citire, nevolatilă, care conține programul de pornire al calculatorului;
• Dispozitivele de stocare (memoria externă) — hard disk (HDD), SSD (mai rapid, fără piese mobile), stick USB, card de memorie: păstrează datele permanent;
• Dispozitivele de intrare — aduc date ÎN calculator: tastatură, mouse, scanner, microfon, cameră web;
• Dispozitivele de ieșire — scot informația SPRE utilizator: monitor, imprimantă, boxe;
• Placa de bază — leagă toate componentele între ele.

Capacitatea memoriilor se măsoară în octeți (bytes): 1 octet = 8 biți (un bit este cea mai mică unitate de informație, 0 sau 1). Multiplii uzuali cresc din 1024 în 1024: 1 KB = 1024 B, 1 MB = 1024 KB, 1 GB = 1024 MB, 1 TB = 1024 GB.

Confuzia cea mai penalizată: RAM versus stocare. Un telefon cu 8 GB RAM și 256 GB stocare are 8 GB memorie de lucru (rapidă, volatilă) și 256 GB spațiu pentru fișiere (permanent). „Nu mai am memorie pentru poze” se referă la stocare, nu la RAM.

Software de sistem și software aplicativ

Software înseamnă totalitatea programelor — partea logică, intangibilă a sistemului. Fără software, hardware-ul este doar metal și siliciu inert. Software-ul se împarte în două mari categorii, iar distincția dintre ele este subiect sigur de test:

• Software de sistem — programele care fac calculatorul utilizabil și gestionează resursele lui. Reprezentantul principal este sistemul de operare (Windows, Linux, macOS, Android, iOS), care: gestionează procesorul, memoria și dispozitivele; organizează fișierele și folderele; oferă interfața cu utilizatorul; controlează drepturile de acces. Tot aici intră și driverele — programe mici care învață sistemul de operare să folosească un anumit dispozitiv (imprimanta, placa video);
• Software aplicativ — programele cu care utilizatorul își rezolvă sarcinile concrete: editorul de texte, browserul, jocurile, aplicațiile de mesagerie, programul de calcul tabelar.

Regula de departajare: dacă programul servește calculatorul (îl pornește, îl organizează, îi gestionează resursele), e software de sistem; dacă servește direct utilizatorul într-o sarcină anume, e software aplicativ. Browserul este aplicativ (chiar dacă vine preinstalat!), iar sistemul de operare nu este „o aplicație mai mare” — el rulează sub toate aplicațiile, care nu pot exista fără el.

Legat de software, rețineți și noțiunea de licență: dreptul legal de a folosi un program. Există software comercial (plătit), gratuit (freeware) și liber/open-source (poate fi studiat și modificat — de exemplu Linux). Folosirea programelor piratate este ilegală și riscantă: versiunile modificate ascund adesea viruși.

Rețele de calculatoare: LAN, WAN, Internet

O rețea de calculatoare este un ansamblu de dispozitive interconectate care pot comunica între ele și pot partaja resurse: fișiere, imprimante, conexiunea la Internet.

Clasificarea după întindere — cerută la aproape orice test:

• LAN (Local Area Network) — rețea locală, pe o suprafață mică: o sală de clasă, o locuință, o clădire de birouri. Rețeaua de acasă (laptop + telefoane + televizor, legate la același router) este un LAN;
• WAN (Wide Area Network) — rețea de arie întinsă, care leagă între ele rețele aflate la distanțe mari: orașe, țări, continente;
• Internetul — cea mai mare rețea WAN: o rețea de rețele la scară planetară, care interconectează milioane de rețele locale. De reținut: Internetul nu are un proprietar unic și nu este totuna cu web-ul — web-ul (paginile accesate cu browserul) este doar unul dintre serviciile care circulă prin Internet, alături de e-mail, jocuri online, apeluri video.

Echipamentele de bază ale unei rețele: routerul (dirijează datele între rețele — el leagă LAN-ul tău de Internet), switch-ul (leagă între ele dispozitivele din interiorul unui LAN cu fir), placa de rețea din fiecare dispozitiv și mediul de transmisie: cablu (mai stabil și mai rapid) sau unde radio — Wi-Fi (mai comod, dar sensibil la distanță și obstacole).

Avantajele rețelelor: partajarea resurselor și a informației, comunicarea rapidă. Dezavantajul principal: un dispozitiv conectat devine expus atacurilor din rețea — de aici nevoia capitolului de securitate.

Cum comunică efectiv calculatoarele: protocoale și adrese

Ca doi oameni să se înțeleagă, vorbesc aceeași limbă și respectă reguli de conversație. La fel, calculatoarele comunică după protocoale — seturi de reguli care stabilesc exact cum se transmit datele.

Protocoalele fundamentale ale Internetului:

• IP (Internet Protocol) — regulile de adresare și dirijare: fiecare dispozitiv conectat primește o adresă IP unică în rețeaua sa (de forma 192.168.1.5 — patru numere între 0 și 255, despărțite prin puncte), iar datele sunt tăiate în pachete care călătoresc independent spre destinație, unde se reasamblează;
• TCP — completează IP verificând că toate pachetele au ajuns, în ordinea corectă, și cere retransmiterea celor pierdute; împreună formează familia TCP/IP, temelia Internetului;
• HTTP / HTTPS — protocolul de transfer al paginilor web; S-ul înseamnă securizat: comunicația este criptată, deci nu poate fi citită de cineva care o interceptează. Lacătul din bara browserului indică HTTPS — obligatoriu de verificat înainte de a introduce date personale.

Dar oamenii nu rețin adrese numerice, ci nume de domenii (exemplu: edu.ro). Traducerea numelor în adrese IP este făcută automat de DNS (Domain Name System) — „agenda telefonică” a Internetului: tu tastezi numele, DNS găsește adresa IP, browserul se conectează la ea.

Lanțul complet la accesarea unei pagini web — întrebare tipică de test: tastezi adresa → DNS traduce numele în adresă IP → browserul cere pagina prin HTTP/HTTPS → serverul o trimite în pachete dirijate prin TCP/IP → browserul reasamblează și afișează pagina.

Securitatea datelor în rețea

Conectarea la rețea aduce riscuri concrete, iar programa cere să le cunoști și să știi măsurile de apărare pentru fiecare:

• Malware (software rău-intenționat) — termenul-umbrelă pentru: viruși (se atașează de programe și se răspândesc), viermi (se răspândesc singuri prin rețea, fără gazdă), troieni (se dau drept programe utile, dar ascund funcții dăunătoare) și ransomware (criptează fișierele victimei și cere răscumpărare). Apărare: program antivirus actualizat + evitarea descărcărilor din surse dubioase;
• Phishing — mesaje care imită instituții reale (banca, școala, un magazin) ca să te păcălească să dezvălui parole sau date de card. Semnele de recunoaștere: adresa expeditorului suspectă, greșeli de limbă, ton de urgență („contul se blochează în 24 de ore!”), linkuri care nu duc unde pretind. Apărare: nu da click, verifică adresa reală, nu introduce date după un link primit prin mesaj;
• Interceptarea traficului pe rețele Wi-Fi publice, fără parolă. Apărare: HTTPS obligatoriu, evită operațiuni sensibile pe Wi-Fi public.

Măsurile de protecție de bază:

• parole puternice: lungi (minimum 10-12 caractere), cu litere mari și mici, cifre și simboluri, diferite pentru fiecare cont; parola nu se împrumută nimănui;
• autentificarea în doi pași (2FA) — pe lângă parolă, un cod de pe telefon: chiar dacă parola e furată, contul rămâne protejat;
• actualizările sistemului de operare și ale aplicațiilor — repară găurile de securitate descoperite;
• firewall-ul — filtrul care controlează ce comunicații intră și ies din calculator;
• copii de siguranță (backup) ale datelor importante — singura apărare reală contra ransomware-ului;
• prudență cu datele personale: nu publica adresa, școala sau programul zilnic pe rețele sociale; ce ajunge pe Internet rămâne acolo.

Test — 6 întrebări ca la examen