Computer Science General

# De watervalmethode De watervalmethode is een projectaanpak waarbij ontwikkelingsfasen sequentieel worden doorlopen, met een strikte volgorde en afsluiting van elke fase alvorens aan de volgende te beginnen [5](#page=5). ### 1.1 Kenmerken van de watervalmethode De watervalmethode kenmerkt zich door een sequentiële en lineaire voortgang van projectfasen. Elke fase moet volledig zijn afgesloten voordat de volgende fase kan beginnen, wat vergelijkbaar is met een "vloeiende waterval". Indien een fout wordt ontdekt in een eerdere fase, is het noodzakelijk om terug te keren naar die specifieke fase om het probleem op te lossen en vervolgens alle daaropvolgende fasen opnieuw te doorlopen [5](#page=5). Een cruciaal aspect is dat de scope, oftewel het afgebakende werk dat ontwikkeld zal worden, aan het begin van het project wordt vastgesteld en gedurende het project strikt wordt bewaakt. Het eindresultaat van het project wordt eveneens in de beginfase gedefinieerd. Een passend voorbeeld voor deze methode is de bouw van een huis, waarbij de fasen (ontwerp, fundering, ruwbouw, afwerking) duidelijk na elkaar komen [5](#page=5). ### 1.2 Voordelen van de watervalmethode De watervalmethode biedt diverse voordelen voor zowel het team, het bedrijf als de klanten. #### 1.2.1 Voordelen voor het team * **Duidelijke structuur en planning:** De taken zijn per fase bekend en de volgorde en verwachtingen zijn helder voor iedereen binnen het team [8](#page=8). * **Minder risico op misverstanden:** Elke fase wordt grondig gedocumenteerd en goedgekeurd, wat de kans op misverstanden verkleint [8](#page=8). * **Focus op één fase:** Men werkt geconcentreerd aan één specifieke fase, met aandacht voor kwaliteit bij elke stap [8](#page=8). * **Goede controle over budget en planning:** De methode faciliteert een efficiënte beheersing van het projectbudget en de tijdlijn [9](#page=9). * **Duidelijke documentatie:** De uitgebreide documentatie is zeer nuttig voor de inwerking van nieuwe teamleden, audits en juridische kwesties [9](#page=9). * **Minder afhankelijk van klantinteractie:** De ontwikkeling vereist minder intensieve interactie met de klant, wat tijd bespaart [9](#page=9). #### 1.2.2 Voordelen voor het bedrijf * **Klanten hebben een goed beeld:** Klanten krijgen aan het begin van het project een helder inzicht in wat zij mogen verwachten [10](#page=10). * **Vaste planning en kosten:** De planning en de kosten worden aan het begin van het project vastgelegd [10](#page=10). * **Uitgebreide documentatie:** Dit maakt het onderhoud van het project op de lange termijn eenvoudiger [10](#page=10). #### 1.2.3 Voordelen voor de klanten * **Duidelijk beeld van verwachtingen:** Aan het begin van het project is er een helder beeld van het te verwachten eindresultaat [10](#page=10). * **Vaste planning en kosten:** De afspraken over de planning en kosten aan het begin van het project bieden zekerheid [10](#page=10). * **Uitgebreide documentatie:** Dit draagt bij aan een beter begrip van het project en maakt onderhoud gemakkelijker [10](#page=10). ### 1.3 Nadelen van de watervalmethode Ondanks de voordelen kent de watervalmethode ook significante nadelen. #### 1.3.1 Nadelen voor het team * **Weinig ruimte voor creativiteit:** De noodzaak om de gedocumenteerde specificaties te volgen, beperkt de creatieve vrijheid van het team [8](#page=8). * **Hoge druk aan het einde:** Een groot deel van de test- en kwaliteitsborging wordt naar het einde van het project verschoven, wat kan leiden tot hoge druk [8](#page=8). * **Tragere feedback:** De klant ziet het uiteindelijke resultaat pas laat in het project, waardoor feedback pas laat beschikbaar is [8](#page=8). * **Weinig flexibiliteit bij veranderingen:** Wijzigingen tijdens het project zijn kostbaar in termen van tijd en geld [9](#page=9). * **Fouten worden later ontdekt:** Problemen die pas in de testfase aan het licht komen, kunnen leiden tot aanzienlijke vertragingen en extra kosten [9](#page=9). * **Lange tijd voor zichtbare resultaten:** Het duurt lang voordat er tastbare resultaten van het project zichtbaar zijn [9](#page=9). #### 1.3.2 Nadelen voor het bedrijf * **Weinig flexibiliteit bij veranderingen:** Het implementeren van wijzigingen is inefficiënt en leidt tot tijdsverlies en extra kosten [9](#page=9). * **Fouten kunnen leiden tot vertraging/kosten:** Ontdekte fouten in latere fases kunnen de projectvoortgang belemmeren en de kosten opdrijven [9](#page=9). * **Tragere oplevering van waarde:** De klant ervaart de waarde van het project pas aan het einde [10](#page=10). #### 1.3.3 Nadelen voor de klanten * **Weinig flexibiliteit bij wijzigingen:** Klanten ervaren beperkte mogelijkheden om tijdens het project wijzigingen aan te brengen [10](#page=10). * **Latere feedbackmogelijkheden:** De klant ziet het eindresultaat pas laat, wat het risico op een mismatch tussen het resultaat en de initiële verwachtingen vergroot [10](#page=10). * **Tragere oplevering van waarde:** De klant profiteert pas aan het einde van het project van de geleverde waarde [10](#page=10). > **Tip:** De watervalmethode is het meest geschikt voor projecten met zeer duidelijke en stabiele vereisten, waarbij de kans op veranderingen gedurende het project klein is. Denk hierbij aan projecten waarbij de technologie volwassen is en de specificaties vooraf gedetailleerd en onomstotelijk vastgelegd kunnen worden [6](#page=6). > **Voorbeeld:** De bouw van een standaard woning waarbij de architecturale plannen en materiaalkeuze volledig vastliggen, of de ontwikkeling van een softwarecomponent met zeer specifieke, onveranderlijke technische vereisten. --- # Agile en scrum principes Agile werken stelt organisaties in staat om veerkrachtig en duurzaam succesvol te zijn in dynamische omgevingen door snel in te spelen op veranderingen, nieuwe trends en klantwensen. Scrum is een specifieke methode die deze agile principes volgt om op een flexibele manier, met focus op teamwerk, producten te ontwikkelen [12](#page=12) [13](#page=13) [20](#page=20). ## 2.1 Wat is agile? Agile, wat staat voor wendbaar, lenig en flexibel, is een benadering om projecten aan te pakken waarbij de organisatie, het projectteam, klantwensen en technische keuzes snel aangepast kunnen worden [13](#page=13). ### 2.1.1 Nuttigheid van agile werken Agile werken biedt diverse voordelen: * Het stelt organisaties in staat om goed in te spelen op veranderingen [14](#page=14). * Het verbetert het inspelen op de behoeften van de klant [14](#page=14). * Het maakt het mogelijk om zo snel mogelijk een kleine demo te geven en feedback te ontvangen [14](#page=14). * Het resulteert sneller in een product dat klaar en bruikbaar is voor de klant [14](#page=14). ### 2.1.2 Voorbeeld van agile werken De ontwikkeling van de Linux-kernel is een bekend voorbeeld van agile werken. Duizenden ontwikkelaars wereldwijd werken in korte iteraties, leveren regelmatig nieuwe versies in en verwerken snel feedback van de community. Deze continue samenwerking en aanpassing zorgen ervoor dat de kernel stabiel, veilig en up-to-date blijft met de noden van gebruikers en hardware-fabrikanten [14](#page=14). ### 2.1.3 Agile principes ervaren De principes van agile werken kunnen worden ervaren door middel van oefeningen, zoals het "Agile balspel". De spelregels van dit spel omvatten onder andere dat iedereen de bal moet raken, de bal in de lucht moet zijn geweest, de bal de grond niet mag raken en de bal niet naar de directe buur mag worden doorgegeven [16](#page=16) [17](#page=17). #### 2.1.3.1 Kernprincipes uit het balspel Uit dit spel kunnen de volgende agile principes worden afgeleid: * **Vertrouwen in het team**: Er is vertrouwen nodig dat iedereen zijn rol opneemt en men werkt samen [17](#page=17). * **Zelforganisatie**: Het team neemt zelf beslissingen over hoe ze werken en opereert autonoom [17](#page=17). * **Leren & aanpassen**: Continu kijken naar het verloop, evalueren, aanpassen en verbeteren leidt tot betere resultaten [17](#page=17). * **Iteratief werken**: Dit betekent herhalend werken, waarbij schatten, plannen en verbeteren plaatsvinden binnen een afgesproken tijd [17](#page=17). * **Focus op waarde voor de klant**: Zo goed mogelijk leveren wat waarde heeft voor de klant [17](#page=17). > **Tip:** De term "iteratief" betekent dat het proces zich vele malen herhaalt [17](#page=17). ## 2.2 Wat is Scrum? Scrum is een methode die de agile principes volgt en wordt gebruikt om op een flexibele manier (software)producten te maken. De term "scrum" is afkomstig uit rugby, waar het een manier is om een spel te hervatten na een kleine, technische overtreding en de nadruk ligt op teamwerk [20](#page=20). ### 2.2.1 Doel van Scrum Het doel van Scrum is: * In korte tijd werkende producten opleveren [21](#page=21). * Snel duidelijkheid verschaffen of men goed bezig is [21](#page=21). * Het risico verminderen dat de klant ontevreden is met het eindresultaat [21](#page=21). * Snelle duidelijkheid over voortgang creëren [21](#page=21). * Snelle communicatie tussen teamleden bevorderen [21](#page=21). * Voortbouwen op inzichten die gedurende het proces worden verkregen [21](#page=21). ### 2.2.2 Kenmerken van Scrum Scrum is een vast framework voor agile werken, gebaseerd op duidelijke principes en rollen. Het hanteert een vaste terminologie, waardoor bedrijven die Scrum toepassen dezelfde "taal" spreken. Het biedt structuur en houvast in projecten [22](#page=22). > **Tip:** De volgende secties zullen dieper ingaan op de specifieke ceremonies, artefacten, rollen, user stories, epics, inschatting van werk, werkopvolging en uitdagingen en toepassingen binnen Scrum [19](#page=19). --- # Scrum ceremonies en artefacts Dit onderdeel van Scrum beschrijft de terugkerende gebeurtenissen (ceremonies) en de zichtbare resultaten (artefacten) die essentieel zijn voor het gestructureerd en efficiënt uitvoeren van een project [19](#page=19) [23](#page=23). ### 3.2.1 De rol van ceremonies in scrum Scrum ceremonies zijn de vaste bijeenkomsten binnen een sprint die het team helpen om te communiceren, te plannen, te inspecteren en aan te passen [24](#page=24). #### 3.2.1.1 Sprint Planning * **Doel:** Aan het begin van elke sprint wordt het werk voor die sprint vastgelegd. Het team bepaalt welke Product Backlog Items (PBIs) ze kunnen realiseren binnen de komende sprint [36](#page=36) [42](#page=42). * **Proces:** Het team selecteert de meest geprioriteerde items uit de Product Backlog en splitst deze op in gedetailleerde taken. Deze taken worden door het hele team ingeschat [36](#page=36). * **Resultaat:** De Sprint Backlog wordt opgesteld, wat de planning voor de komende sprint vormt. Dit omvat de taken die gerealiseerd moeten worden [36](#page=36) [44](#page=44). #### 3.2.1.2 Daily Stand-up (Daily Scrum) * **Doel:** Een dagelijkse, korte bijeenkomst om de voortgang van het werk te bespreken en eventuele obstakels te identificeren [39](#page=39) [42](#page=42). * **Proces:** Elk teamlid deelt drie kernpunten: 1. Wat heb ik bereikt sinds de vorige daily stand-up [39](#page=39) [40](#page=40) [44](#page=44)? 2. Wat ga ik vandaag doen en bereiken [39](#page=39) [40](#page=40) [44](#page=44)? 3. Verwacht ik problemen of uitdagingen, en wie kan me daarbij helpen [39](#page=39) [40](#page=40) [44](#page=44)? * **Kenmerken:** De meeting moet kort gehouden worden, idealiter maximaal 10 tot 15 minuten. Details worden in een apart overleg besproken, met focus op vooruitgang en benodigde ondersteuning [39](#page=39). #### 3.2.1.3 Sprint Review * **Doel:** Aan het einde van de sprint wordt geëvalueerd of het sprintdoel is behaald, het voltooide werk wordt getoond, en feedback van de klant wordt verzameld [26](#page=26) [42](#page=42) [44](#page=44). * **Proces:** Het team presenteert het opgeleverde deelproduct, bespreekt of alles is behaald, en noteert feedback [26](#page=26). * **Agile balspel analoog:** Na elke poging werd gekeken wat er van het doel bereikt was en hoeveel balletjes er doorgegeven waren [26](#page=26). #### 3.2.1.4 Sprint Retrospective * **Doel:** Een interne teammeeting aan het einde van de sprint om het verloop en de geleerde lessen te bespreken en te verbeteren [27](#page=27) [42](#page=42) [44](#page=44). * **Proces:** Het team bespreekt: * Wat ging goed? Wat ging minder goed [27](#page=27) [44](#page=44)? * Waarom gingen dingen zo, en wat hebben we ervan geleerd [27](#page=27)? * Concrete acties worden afgesproken om samenwerking, processen en resultaten voor de volgende sprint te verbeteren [27](#page=27) [44](#page=44). * **Agile balspel analoog:** Na elke poging besprak het team hoe ze het beter konden doen [27](#page=27). > **Tip:** Alle Scrum ceremonies zijn verplicht uit te voeren wanneer Scrum wordt toegepast [42](#page=42). ### 3.2.2 De rol van artefacten in scrum Scrum artefacten zijn de zichtbare middelen die informatie verschaffen over het werk en de voortgang van het project, en zorgen voor transparantie [29](#page=29) [30](#page=30). #### 3.2.2.1 Product Backlog * **Definitie:** Een dynamische, geprioritiseerde lijst van alle gewenste "punten" of werkzaamheden die ontwikkeld moeten worden gedurende het project [30](#page=30) [44](#page=44). * **Product Backlog Item (PBI):** Elk individueel punt op de Product Backlog dat waarde toevoegt aan het product voor de klant. Deze worden vaak geformuleerd als user stories [30](#page=30). * **Levensduur:** PBIs worden over meerdere sprints heen opgeleverd [30](#page=30) [44](#page=44). > **Voorbeeld Product Backlog (kamer vernieuwing):** > 1. Nieuwe gaming stoel [33](#page=33). > 2. Opnieuw verven [33](#page=33). > 3. Nieuwe gordijnen [33](#page=33). > 4. Nieuwe posters [33](#page=33). > 5. Grotere bureau [33](#page=33). #### 3.2.2.2 Sprint Backlog * **Definitie:** Een verzameling van taken die gerealiseerd moeten worden binnen één specifieke sprint [31](#page=31) [44](#page=44). * **Relatie met Product Backlog:** De PBIs die worden opgenomen in een sprint, worden verder opgesplitst in gedetailleerde taken die in de Sprint Backlog worden genoteerd. Deze taken worden ingeschat door het hele team tijdens de Sprint Planning [31](#page=31) [36](#page=36) [44](#page=44). * **Visueel Management:** De Sprint Backlog wordt vaak weergegeven op een scrumbord, waar taken visueel worden gemarkeerd in verschillende kolommen (bv. 'todo', 'doing', 'done') [37](#page=37) [38](#page=38) [41](#page=41). > **Voorbeeld Sprint Backlog (sprint 1, kamer vernieuwing):** > * Bureaustoel kiezen in winkel [33](#page=33). > * Bureaustoel bestellen [33](#page=33). > * Nieuwe verfkleur kiezen [33](#page=33). > * Verf kopen [33](#page=33). > * Plamuren [33](#page=33). > * Verven [33](#page=33). #### 3.2.2.3 Visueel Management (Scrumbord) * **Definitie:** Het visueel inzichtelijk maken van taken en de voortgang daarvan [37](#page=37) [42](#page=42) [44](#page=44). * **Doel:** Transparantie bieden over wat er nog gedaan moet worden, waarmee men bezig is, wat voltooid is, en welke punten later worden opgepakt [37](#page=37) [44](#page=44). * **Gebruik:** Wordt dagelijks gebruikt tijdens de Daily Stand-up om de voortgang met het team te bespreken. Tijdens de Sprint Planning wordt het scrumbord klaargemaakt voor de volgende sprint [38](#page=38). > **Tip:** Visueel management is een krachtige tool bij het toepassen van Scrum [37](#page=37). --- ### 3.2.3 De Sprint Een sprint is een korte periode met een vaste lengte, typisch variërend van één tot vier weken, waarin een Scrumteam werkt aan het opleveren van een werkend en waardevol stuk software of product. Elke sprint heeft een duidelijk doel. Het leveren van een werkend product aan het einde van elke sprint is cruciaal [24](#page=24) [25](#page=25) [44](#page=44). > **Agile balspel analoog:** Elke poging om zoveel mogelijk balletjes door te geven was een iteratie of een sprint, waarbij men aan het einde van elke poging keek naar de resultaten. In softwareontwikkeling betekent dit het ontwikkelen van een eerste stukje software of een bruikbaar product voor de klant [24](#page=24) [25](#page=25). --- # Rollen en user stories in scrum In scrum spelen specifieke rollen en de heldere formulering van user stories en epics een cruciale rol in het succesvol leveren van waarde [19](#page=19) [46](#page=46). ### 4.1 Rollen binnen een scrumteam Scrum kent drie kernrollen die essentieel zijn voor het proces: de Product Owner, de Scrum Master en het Scrum Team [48](#page=48). #### 4.1.1 Product Owner De Product Owner is primair verantwoordelijk voor het maximaliseren van de waarde van het product dat door het Scrum Team wordt ontwikkeld [49](#page=49). * **Verantwoordelijkheden:** * Bepalen van de visie en prioriteiten van het product [49](#page=49). * Motiveren van het team om de vastgestelde prioriteiten te realiseren [49](#page=49). * Beheren van de product backlog [49](#page=49). * Samenwerken met het Scrum Team en andere stakeholders [49](#page=49). * Deelnemen aan de planningsmeetings en de sprint review [49](#page=49). #### 4.1.2 Scrum Master De Scrum Master is de procesexpert die ervoor zorgt dat het scrum proces goed verloopt en de spelregels worden nageleefd [50](#page=50). * **Verantwoordelijkheden:** * Organiseren van de scrum ceremonies (zoals de Daily Scrum en Retrospective) [50](#page=50). * Wegnemen van storende elementen om het team te helpen focussen op de sprint [50](#page=50). * Coachen van het Scrum Team om productiever te worden, fungerend als raadgever en inspirator [50](#page=50). * Zorgen dat het scrum proces goed verloopt en de spelregels bekend zijn [50](#page=50). #### 4.1.3 Scrum Team Het Scrum Team is een multidisciplinaire groep die verantwoordelijk is voor het leveren van een werkend product aan het einde van elke sprint [51](#page=51). * **Kenmerken:** * Multidisciplinair samengesteld: leden beschikken over verschillende kennis en vaardigheden die nodig zijn voor softwareontwikkeling [51](#page=51). * Verantwoordelijk voor het afleveren van productwaarde [52](#page=52). * Bestraaft bij voorkeur maximaal negen personen [52](#page=52). * Is zelfsturend en organiseert zichzelf [52](#page=52). * Voert al het werk uit dat nodig is om het product klaar te krijgen, inclusief analyse, ontwerp, ontwikkeling, testen en documentatie [52](#page=52). * **Factoren voor een succesvol Scrum Team:** * Toewijding [53](#page=53). * Focus [53](#page=53). * Openheid [53](#page=53). * Respect [53](#page=53). * Moed/kwetsbaarheid [53](#page=53). #### 4.1.4 Vergelijking met Waterval In tegenstelling tot traditionele methoden zoals Waterval, werkt Scrum met een geïntegreerd Scrum Team, een Product Owner (die geen lid is van het team) en een Scrum Master, wat verschilt van de structuur van een projectteam in een Watervalmodel [54](#page=54). ### 4.2 User Stories en Epics User stories en epics zijn concepten die worden gebruikt om werk te definiëren en te organiseren binnen een agile omgeving zoals Scrum [55](#page=55). #### 4.2.1 User Stories Een User Story is een korte, eenvoudige beschrijving van een behoefte van een eindgebruiker, geschreven vanuit hun perspectief [56](#page=56). * **Doel:** * Duidelijk maken wat een eindgebruiker wil of nodig heeft, en waarom [56](#page=56). * De waarde voor de gebruiker of klant beschrijven, niet de oplossing [56](#page=56). * **Formaat:** Een user story volgt een gestandaardiseerd formaat: * Als `` `` [56](#page=56). * Wil ik `` [56](#page=56). * Zodat `` [56](#page=56). > **Voorbeeld:** "Als zorgverlener wil ik inzicht in de medicatiehistoriek van de patiënt, zodat ik bij twijfel de nieuw voorgeschreven dosering gemakkelijk kan verifiëren." [56](#page=56). * **Totale Waarde:** * Alle user stories op de product backlog vertegenwoordigen de totale waarde van een project [58](#page=58). * Met elke user story wordt een stukje waarde geleverd aan de eindgebruiker/klant [58](#page=58). * **Creatie en Implementatie:** * Een user story wordt geschreven door een Product Owner of business analist en genoteerd op de product backlog [58](#page=58). * Een agile development team/Scrum team neemt user stories van de product backlog, werkt ze uit en levert ze op in een sprint [58](#page=58). #### 4.2.2 Epics Een Epic is een grotere eenheid van werk die meerdere user stories kan verzamelen en groeperen [59](#page=59). * **Kenmerken:** * Beschrijft grote stukken werk, vergelijkbaar met een "grote user story" [59](#page=59). * Verzamelt meerdere user stories onder een groter thema [59](#page=59). * Geeft samenhang aan user stories [59](#page=59). * Is groter en minder specifiek dan een individuele user story, die gericht is op één functionaliteit [59](#page=59). * **Gebruik van Epics:** * Handig bij het maken van grote producten, door het werk op te delen [60](#page=60). * Helpt bij het faseren en geeft stakeholders een helder overzicht [60](#page=60). * Kan worden gebruikt om user stories te groeperen per soort gebruiker [60](#page=60). * **Sprint Planning:** * Aan één epic kan in meerdere sprints gewerkt worden [60](#page=60). * Een user story daarentegen moet idealiter in één sprint afgerond kunnen worden [60](#page=60). > **Voorbeeld Epic:** "aantrekkelijke en gebruiksvriendelijke interface" [62](#page=62). > **Bijbehorende User Stories:** > * Als gebruiker wil ik dat de belangrijkste knoppen en menu’s duidelijk zichtbaar zijn, zodat ik snel kan vinden wat ik zoek [62](#page=62). > * Als gebruiker wil ik dat titels, subtitels en tekstblokken logisch geordend en visueel onderscheiden zijn, zodat ik de informatie gemakkelijk kan verwerken [62](#page=62). > * Als gebruiker wil ik dat de interface zich automatisch aanpast aan verschillende schermgroottes (desktop, tablet, mobiel), zodat ik overal dezelfde gebruikservaring heb [62](#page=62). > **Voorbeeld Epic:** "gebruikersaccount beheren" [63](#page=63). > **Bijbehorende User Stories:** > * Als gebruiker wil ik mijn wachtwoord kunnen resetten zodat ik gemakkelijk en snel een nieuw wachtwoord heb als dat nodig is [63](#page=63). > * Als gebruiker wil ik mijn e-mail adres kunnen bijwerken zodat ik zelf kan zorgen dat mijn e-mail adres altijd up to date is in mijn persoonlijke account [63](#page=63). > * Als gebruiker wil ik mijn profielfoto kunnen uploaden zodat ik altijd een foto naar keuze kan gebruiken [63](#page=63). * **Relatie tot Project:** Een epic kan worden gezien als een belangrijk onderdeel van een groter project, waarbij meerdere epics samen de scope van een project kunnen definiëren [61](#page=61) [66](#page=66). > **Tip:** Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen de omvang van een project, een epic en een user story. Een epic is nuttig om grote stukken werk te structureren en te visualiseren voor stakeholders, maar mag niet te groot zijn om in meerdere sprints te worden afgerond. User stories daarentegen moeten klein genoeg zijn om in één sprint te kunnen worden gerealiseerd. Het correct definiëren van epics draagt bij aan een succesvol project door helderheid en focus te bieden, terwijl slecht gedefinieerde epics tot problemen kunnen leiden [65](#page=65). --- # Werkinschattingen, werkopvolging en uitdagingen van scrum Dit onderwerp behandelt de unieke benaderingen van werkinschatting en voortgangsbewaking binnen het Scrum-framework, evenals de inherente uitdagingen en diverse toepassingen ervan. ### 5.1 Werkinschattingen in scrum In tegenstelling tot klassieke projectmethodes die werk inschatten in absolute tijdseenheden zoals mandagen, manuren, of Euro, hanteert Scrum een systeem van relatieve inschattingen. Dit houdt in dat werkitems worden ingeschat op basis van hun grootte of complexiteit, door ze te vergelijken met reeds bekende of ingeschatte items [68](#page=68) [70](#page=70). #### 5.1.1 Relatieve inschattingen Relatieve inschattingen in Scrum maken gebruik van "punten" (story points) als een abstracte eenheid voor het inschatten van werk. Vaak worden T-shirtmaten (XS, S, M, L, XL) gebruikt als een meer tastbaar referentiepunt voor deze inschattingen. Deze methode vergelijkt de omvang of complexiteit van een taak met die van een ander bekend item [73](#page=73). > **Voorbeeld:** Het ene gebouw is dubbel zo hoog als het andere, of het ontwerpen van een affiche kost dubbel zoveel tijd als het maken van schetsen [70](#page=70). #### 5.1.2 Wanneer werkinschattingen in scrum? Werkinschattingen worden primair gedaan tijdens de sprintplanningsmeeting, in samenwerking met het hele team en de Product Owner. Hierbij wordt bepaald wat er in de komende sprint kan worden gedaan, waarbij de hoogst geprioriteerde items uit de product backlog worden genomen. De Product Owner geeft uitleg bij user stories, waarna deze worden ingeschat. Het team bespreekt vervolgens welk werk ze realistisch kunnen oppakken en stelt het sprintdoel vast. Gedetailleerde taken worden besproken en opgesplitst, en elke taak op de sprint backlog wordt ingeschat [75](#page=75). Een best practice is om user stories vooraf in te schatten tijdens backlog refinement (ook wel grooming genoemd), wat de sprintplanning efficiënter maakt [75](#page=75). #### 5.1.3 Vergelijking Waterval vs. Scrum voor inschattingen | Kenmerk | Waterval | Scrum | |----------------|-------------------------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------------------| | Wat? | Schatting in absolute waarde (uren, werkdagen, manuren, etc.) | Relatieve inschatting (T-shirt size, Story points) | [87](#page=87). | Bv. | Gebouw B is 4 meter hoog | Gebouw B is dubbel zo hoog als gebouw A | [87](#page=87). | Bv. | Het maken van schetsen kost 2 uur tijd | Het ontwerpen kost dubbel zoveel tijd als schetsen | [87](#page=87). | Wanneer? | Begin van het project (en herzien) | Tijdens sprintplanningsmeeting, begin van elke sprint | [87](#page=87). ### 5.2 Werkopvolging De gemaakte werkinschattingen vormen de basis voor de opvolging van de projectvoortgang. Dit wordt door het team gemonitord met behulp van een burndown chart [78](#page=78). #### 5.2.1 Burndown chart Een burndown chart is een grafische weergave van de resterende hoeveelheid werk ten opzichte van de beschikbare tijd. Het biedt visuele informatie voor dagelijkse projectmonitoring, waarbij zowel het totale resterende werk als het werk voor de huidige sprint kan worden weergegeven [78](#page=78) [79](#page=79). De burndown chart toont twee lijnen: * Een lijn die het "resterende werk" aangeeft [79](#page=79). * Een lijn die de "ideale voortgang" weergeeft [79](#page=79). #### 5.2.2 Interpretatie van de burndown chart * Als de lijn van het resterende werk (vaak blauw) onder de lijn van de ideale voortgang (vaak rood) ligt, loopt het project voor op schema [80](#page=80). * Als de lijn van het resterende werk boven de lijn van de ideale voortgang ligt, loopt het project achter op schema [80](#page=80). ### 5.3 Uitdagingen en toepassingen van scrum #### 5.3.1 Uitdagingen in scrum Het werken met Scrum brengt diverse uitdagingen met zich mee: * **Leercurve:** Er is een leercurve in het proces zelf en in het omgaan met problemen [84](#page=84). * **Teamontwikkeling:** Het team moet groeien; goede samenwerking en het leren benutten van vrijheden zijn cruciaal [84](#page=84). * **Organisatie-integratie:** Omgaan met de rest van de organisatie die mogelijk niet volgens Scrum werkt [84](#page=84). * **Focus behouden:** Managers buiten het team mogen zich niet bemoeien met de dagelijkse werkzaamheden, en prioriteiten mogen niet zomaar veranderen zonder overleg met de Product Owner en voor de volgende sprint [84](#page=84). * **Omgaan met verandering:** Goed leren omgaan met voortdurende veranderingen, voortkomend uit feedback en bijgestelde prioriteiten [84](#page=84). * **Visie behouden:** Aandacht blijven hebben voor het "grotere plaatje" en de langetermijndoelen, zowel voor de klant als voor de herbruikbaarheid en uitbreidbaarheid van de oplossing [84](#page=84). #### 5.3.2 Succesfactoren in scrum * **Mensen:** * De Product Owner moet nauw betrokken zijn bij de business [85](#page=85). * Scrumteams mogen niet te groot zijn [85](#page=85). * Samenwerken in één ruimte of via video-meetings is bevorderlijk [85](#page=85). * **Organisatie:** * Betrokkenen in de organisatie moeten de Scrum-gedachte omarmen [85](#page=85). * Goede, open en proactieve communicatie is essentieel [85](#page=85). * Succesvolle opleveringen moeten gevierd worden om de betrokkenheid te behouden [85](#page=85). * **Proces:** * Het project moet goed worden opgedeeld in kleine stukken per sprint [85](#page=85). * Schattingen, demo's en retrospectives moeten effectief gebruikt worden om te leren en direct toe te passen [85](#page=85). #### 5.3.3 Toepassingen van scrum Scrum wordt niet alleen toegepast in IT-ontwikkeling, maar ook daarbuiten [86](#page=86). * **IT-ontwikkeling:** * Softwareontwikkeling [86](#page=86). * Online toepassingen [86](#page=86). * Ontwikkeling van apps [86](#page=86). * Ontwikkeling in samenwerking met infrastructuurteams (DevOps) [86](#page=86). * **Buiten IT:** * Productontwikkeling (bv. Fitbit, Lego) [86](#page=86). * Marketingcampagnes [86](#page=86). * HR-afdelingen [86](#page=86). ##### 5.3.3.1 Toepassingen in infrastructuurprojecten Scrum kan ook toegepast worden in infrastructuurprojecten, zoals grootschalige migraties van on-premise systemen naar de cloud. Hierbij kan de Product Backlog dienen als een lijst van te migreren systemen en de Sprint Backlog voor de taken binnen een sprint. Sprint Planning bepaalt wat er in een migratiefase gebeurt, Daily Stand-ups monitoren de voortgang en lossen blokkades op, en Sprint Retrospectives evalueren en verbeteren het proces voor de volgende fase. Hoewel niet iedereen het een goed idee vindt, wordt het potentieel ervan erkend [87](#page=87). ##### 5.3.3.2 Voorbeelden van scrum-implementatie Er zijn diverse praktijkvoorbeelden van Scrum-implementaties: * Implementatie bij Intracto voor klant Habufa [89](#page=89). * Het DOTS platform van Attentia (HR bedrijf) [89](#page=89). * Het opzetten van een benefit (marketing) [89](#page=89). Bij deze voorbeelden kan men de herkenbare Scrum-terminologie identificeren en analyseren hoe iteratief gewerkt wordt en welke "waarde" een sprint levert [89](#page=89). --- # Kanban als agile werkmethode Kanban is een visueel werkmanagementsysteem dat helpt bij het organiseren en verbeteren van taken binnen een agile context, met een focus op continue flow en efficiëntie [97](#page=97). ### 4.1 Introductie tot Kanban Kanban is oorspronkelijk afkomstig uit Japan en werd in de jaren '40 ontwikkeld bij Tokyo om productieprocessen te optimaliseren. Tegenwoordig wordt het veelvuldig toegepast in projectmanagement, softwareontwikkeling en agile werken als een methode voor visueel werkmanagement [97](#page=97). ### 4.2 Principes van Kanban De kernprincipes van Kanban zijn ontworpen om werk efficiënter te maken door visualisatie, beperking van onderhanden werk, focus op flow en continue verbetering [98](#page=98). #### 4.2.1 Visualiseer het werk met een Kanban bord Een essentieel onderdeel van Kanban is het visualiseren van het werk op een Kanban-bord. Dit bord bestaat typisch uit kolommen zoals 'todo' (te doen), 'ongoing' (bezig) en 'done' (klaar), hoewel de kolommen aangepast kunnen worden aan de specifieke categorieën van werk. Taken worden van links naar rechts door de kolommen verplaatst naarmate ze vorderen [98](#page=98). > **Voorbeeld:** > Een IT development project kan kolommen hebben zoals 'TODO', 'ONGOING', 'DONE' met taken zoals 'Website design', 'Bug 404 onderzoeken', 'Alle koppelingen bouwen', 'Documentatie', 'Login pagina', 'Database opzetten' [99](#page=99). > > Een IT infrastructuur project kan bijvoorbeeld 'TODO', 'ONGOING', 'DONE' kolommen gebruiken, met taken zoals 'Documentatie', 'Overdracht naar beheer', 'Firewall rules instellen', 'Rack installatie'. Soms worden taken ook per categorie van werk opgehangen, zoals 'Ontwerp netwerkarchitectuur', 'Capaciteitsplanning', 'Implementatie', 'Aankoop servers, firewall en switches', 'Testen', 'Afronding', 'Netwerk-configuratie', 'Load tests uitvoeren', 'Failover testen' [100](#page=100). > > Een Helpdesk kan een Kanban-bord gebruiken met 'TODO', 'ONGOING', 'DONE', en ook een 'ON HOLD' kolom. Taken kunnen specifieke ticketnummers hebben zoals 'Ticket #1042 Printer werkt niet op 3de verdieping' in 'TODO'. Een taak kan toegewezen worden aan een persoon in de 'ONGOING' kolom, zoals 'Ticket #1039 E-mail synchronisatieprobleem' aan Kurt. De 'ON HOLD' kolom kan worden gebruikt voor taken zoals 'Ticket #1038 Gebruiker moet logbestanden aanleveren', wat aangeeft dat er gewacht wordt op de gebruiker . #### 4.2.2 Beperk Work in Progress (WIP) Een cruciaal principe is het beperken van het aantal taken dat tegelijkertijd in een kolom mag worden uitgevoerd (Work in Progress - WIP). Dit voorkomt dat teams overbelast raken met te veel taken tegelijk, wat de afrondingssnelheid ten goede komt [98](#page=98). #### 4.2.3 Focus op de flow Het primaire doel van Kanban is het waarborgen van een soepele doorstroming van werk, van de initiële 'todo' fase naar 'ongoing' en uiteindelijk naar 'done', met minimale vertragingen en obstakels [98](#page=98). #### 4.2.4 Continu verbeteren Kanban teams evalueren regelmatig hun processen om knelpunten te identificeren en te bespreken hoe zij zich verder kunnen verbeteren en beter kunnen organiseren [98](#page=98). ### 4.3 Kanban versus Scrum Hoewel Kanban en Scrum beide agile werkmethode zijn, verschillen ze op verschillende punten, met name in hun focus op sprints en doorlopende levering . | Kenmerken | Scrum | Kanban | | :----------------- | :--------------------------------------- | :----------------------------------------- | | **Opzet** | Werken in vaste sprints met periodieke oplevering; Sprint Backlog aanwezig. | Continue planning en oplevering; geen Sprint Backlog. | | **Terminologie** | Scrum Master (verplicht), Daily Scrum, Sprint Review (einde sprint), Sprint Retrospective (einde sprint). | Agile coach (optioneel), Daily stand-up, Demo (wanneer het past), Retrospective (periodiek). | | **Visueel management** | Scrumbord: linker kolom wordt opgevuld bij start sprint en is leeg bij einde sprint; bevat geplande items. | Kanban-bord: linker kolom wordt continu aangevuld; bevat WIP items en blijft altijd (aan)gevuld. | Scrum focust op de levering aan het einde van een sprint, terwijl Kanban zich richt op de continue flow van werk. In Kanban kan op elk moment werk worden toegevoegd, en er zijn geen sprints, met de bedoeling om werk zo snel mogelijk af te ronden [98](#page=98). > **Tip:** Het belangrijkste verschil ligt in de focus: Scrum is gericht op het cyclisch leveren van waarde binnen vaste tijdsblokken (sprints), terwijl Kanban zich concentreert op het optimaliseren van de doorstroming van werk en het minimaliseren van doorlooptijden [98](#page=98). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Watervalmethode | Een lineaire projectmanagementmethode waarbij fasen opeenvolgend worden doorlopen, van analyse tot onderhoud, zonder terugkeer naar eerdere fasen tenzij er fouten worden ontdekt. | | Agile | Een verzamelnaam voor flexibele en adaptieve werkwijzen, gericht op snelle reactie op veranderingen en continue verbetering, met de nadruk op samenwerking en klantwaarde. | | Scrum | Een iteratief en incrementeel raamwerk voor projecten, gebaseerd op agile principes, dat teams helpt om complexe producten te ontwikkelen met behulp van korte sprints, duidelijke rollen, ceremonies en artefacten. | | Kanban | Een agile werkmethode die zich richt op het visualiseren van werkstromen, het beperken van werk in uitvoering (WIP) en het continu verbeteren van de doorstroming van taken, zonder de vaste cycli van sprints. | | Sprint | Een korte, afgebakende tijdsperiode (meestal 1 tot 4 weken) waarin een scrumteam werkt aan een deel van een product, met als doel een werkend en waardevol stuk software of product op te leveren. | | Sprint Backlog | Een verzameling taken die zijn afgeleid van de product backlog en die door het scrumteam worden uitgevoerd binnen één specifieke sprint om het sprintdoel te realiseren. | | Product Backlog | Een geprioritiseerde lijst van alle gewenste functionaliteiten, aanpassingen en verbeteringen voor een product, die in verschillende sprints worden opgeleverd. | | Product Owner | De persoon binnen een scrumteam die verantwoordelijk is voor het maximaliseren van de waarde van het product door het beheren van de product backlog, het stellen van prioriteiten en het vertegenwoordigen van de klant. | | Scrum Master | De persoon die het scrumteam begeleidt en faciliteert, ervoor zorgt dat de scrumregels worden gevolgd, obstakels wegneemt en het team helpt om efficiënter te werken. | | Scrum Team | Een zelforganiserend, multidisciplinair team dat samen verantwoordelijk is voor het ontwikkelen van een werkend productdeel aan het einde van elke sprint. | | User Story | Een korte, eenvoudige beschrijving van een behoefte of functionaliteit vanuit het perspectief van de eindgebruiker, inclusief het doel ("zodat") om de waarde ervan te duiden. | | Epic | Een grote user story die een substantieel stuk werk beschrijft en die kan worden opgedeeld in meerdere kleinere user stories, vaak gebruikt om grotere thema's te structureren. | | Daily Stand-up (Daily Scrum) | Een korte, dagelijkse bijeenkomst van het scrumteam om de voortgang te bespreken, het werk voor de dag te plannen en eventuele obstakels te identificeren. | | Sprint Review | Een bijeenkomst aan het einde van een sprint waar het scrumteam het opgeleverde werk demonstreert aan de Product Owner en stakeholders om feedback te verzamelen. | | Sprint Retrospective | Een bijeenkomst aan het einde van een sprint waar het team terugkijkt op het proces, leermomenten identificeert en concrete acties afspreekt om de samenwerking en effectiviteit te verbeteren. | | Visueel Management | Het gebruik van visuele hulpmiddelen, zoals een kanban- of scrumbord, om de status van taken en de voortgang van het werk zichtbaar te maken voor het team en belanghebbenden. | | Burndown Chart | Een grafiek die de voortgang van een project of sprint weergeeft door het resterende werk te plotten tegen de beschikbare tijd, wat helpt bij het volgen van de voortgang ten opzichte van het ideale pad. | | Story Point | Een relatieve eenheid die gebruikt wordt om de omvang, complexiteit en inspanning van een taak of user story in te schatten, in plaats van absolute tijdseenheden zoals uren. | | Work In Progress (WIP) Limiet | Een principe in Kanban waarbij het aantal taken dat tegelijkertijd in een specifieke kolom (bijvoorbeeld "ongoing") mag zijn, wordt beperkt om de doorstroming te bevorderen en teams te concentreren. |

# Soorten cryptografische aanvallen Dit onderwerp behandelt verschillende categorieën van aanvallen op encryptiesystemen, gebaseerd op de beschikbare informatie van de aanvaller en de mogelijkheden die het systeem biedt [2](#page=2). ### 1.1 Categorieën van aanvallen op encryptiesystemen Cryptografische aanvallen kunnen worden gecategoriseerd op basis van de hoeveelheid informatie die een aanvaller tot zijn beschikking heeft en de interactiemogelijkheden met het encryptiesysteem [2](#page=2). #### 1.1.1 Op basis van beschikbare informatie * **Ciphertext-only aanval:** De aanvaller heeft alleen de beschikking over de versleutelde tekst (ciphertext). Dit is de meest basale vorm van aanval [2](#page=2). * **Known-plaintext aanval:** De aanvaller beschikt over één of enkele bekende klare teksten (plaintext) en hun bijbehorende versleutelde teksten. Dit biedt meer informatie dan een ciphertext-only aanval [2](#page=2). * **Chosen-plaintext aanval:** De aanvaller heeft de mogelijkheid om één of enkele klare teksten naar keuze naar de encryptiemachine te sturen en de resulterende versleutelde teksten te verkrijgen. Dit kan eenmalig of adaptief zijn [2](#page=2). * **Chosen-ciphertext aanval:** De aanvaller kan één of enkele versleutelde teksten naar keuze aanbieden en de bijbehorende gedecodeerde teksten opvragen. Dit kan ook adaptief zijn [2](#page=2). #### 1.1.2 Op basis van interactiemogelijkheden * **Adaptieve aanvallen:** Bij adaptieve aanvallen kan de aanvaller de selectie van plainteksten of cipherteksten aanpassen op basis van de resultaten die tussentijds zijn verkregen. Dit maakt de aanval dynamischer en potentieel krachtiger [2](#page=2). * **Niet-adaptieve aanvallen:** De selectie van plainteksten of cipherteksten wordt vooraf bepaald zonder aanpassingen op basis van tussentijdse resultaten. #### 1.1.3 Andere kwetsbaarheden * **Ontwerpfouten of backdoors:** Kwetsbaarheden kunnen ook voortkomen uit fouten in het ontwerp van het encryptiealgoritme, de keuze van parameters (zoals modus van operatie, te beperkte sleutels, of verouderde paddingstandaarden), fouten in de implementatie, of zelfs opzettelijk ingebouwde backdoors in het protocol of de implementatie [2](#page=2) [3](#page=3). ### 1.2 Specifieke aanvalsvectoren op RSA De documentatie besteedt specifieke aandacht aan aanvallen op het RSA-algoritme, waarbij verschillende kwetsbaarheden worden belicht. #### 1.2.1 Kwetsbaarheid door te dichtbij gelegen priemgetallen $p$ en $q$ Een fundamenteel principe in RSA is dat de priemgetallen $p$ en $q$, waaruit de modulus $n=p \times q$ wordt gevormd, voldoende van elkaar gescheiden moeten zijn. Als $p$ en $q$ te dicht bij elkaar liggen, kunnen ze makkelijker worden gevonden [4](#page=4). Een aanval kan gebaseerd zijn op de eigenschap dat als $p$ en $q$ dicht bij elkaar liggen, hun gemiddelde, $\frac{p+q}{2}$, dicht bij $\sqrt{n}$ ligt. Als men een getal zoekt waarvan het kwadraat groter is dan $n$ (de "close square root") en dit kwadraat gelijk is aan $(\frac{p+q}{2})^2$, dan kan men de waarden van $\frac{p+q}{2}$ en $\frac{p-q}{2}$ achterhalen. Door deze waarden op te tellen of af te trekken, kunnen $p$ en $q$ worden herleid [4](#page=4) [5](#page=5). > **Tip:** Het is cruciaal dat $p$ en $q$ ruim voldoende van elkaar verschillen. Dit is een veelvoorkomende kwetsbaarheid die deel kan uitmaken van oefeningen en examens. Bestanden zoals `rsa_square_attack` kunnen worden gebruikt om deze aanvallen te simuleren [5](#page=5) [6](#page=6). #### 1.2.2 Kwetsbaarheid door kleine waarden van $m$ en $e$ Als de exponent $e$ klein is en de berichtwaarde $M$ ook klein is, kan de versleuteling $C = M^e \pmod{n}$ eenvoudig worden gedecodeerd door de $e$-de wortel van $C$ te nemen. Dit is met name een risico wanneer RSA wordt gebruikt om sleutels van symmetrische algoritmen te versleutelen, omdat deze sleutels (zoals AES-256) aanzienlijk kleiner kunnen zijn dan de modulus $n$ [7](#page=7). > **Oplossing:** Padding van het bericht voordat het wordt versleuteld, kan dit risico minimaliseren. #### 1.2.3 ROCA-kwetsbaarheid (Return of the Coppersmith Attack) De ROCA-kwetsbaarheid treft RSA-sleutelgeneratie in specifieke softwarebibliotheken, zoals die gebruikt werden in Infineon Trusted Platform Modules. Miljoenen smartcards bleken hierdoor getroffen te zijn. De kwetsbaarheid ontstaat doordat de gegenereerde priemgetallen een specifieke vorm hadden, wat aanvallers gemakkelijk konden uitbuiten. Met deze kwetsbaarheid kon zelfs een 2048-bit RSA-sleutel voor een relatief laag bedrag (bijvoorbeeld 1000 US dollars, via Amazon renting) gebroken worden [8](#page=8) [9](#page=9). #### 1.2.4 Zwakke sleutels door onvoldoende random number generators Wanneer willekeurige getallen (randomness) die gebruikt worden bij het genereren van $p$ en $q$ onvoldoende zijn, kunnen er zwakke sleutels ontstaan. Dit is herkenbaar aan gemeenschappelijke delers tussen verschillende moduli $n$ [10](#page=10). De grootste gemene deler (GCD) tussen twee moduli $n_1 = p_1 \times q_1$ en $n_2 = p_2 \times q_2$ kan snel worden berekend met het Euclidische algoritme. Als $p_1 = p_2$ of $q_1 = q_2$, dan is de GCD direct de gemeenschappelijke priemfactor, waarna de andere factor eenvoudig kan worden berekend [10](#page=10). Een efficiënte methode om dit te detecteren bij een grote set moduli is om de GCD van een modulus te berekenen met het product van alle andere moduli. Dit kan, dankzij het efficiënte Euclidische algoritme, relatief snel worden gedaan. De hoofdoorzaak van dit probleem ligt vaak bij apparaten met onvoldoende entropie of zwakke random number generators [10](#page=10) [11](#page=11). #### 1.2.5 Problemen met Diffie-Hellman en Elgamal (veilige priemgetallen) Hoewel de documentatie primair gericht is op RSA, wordt ook verwezen naar kwetsbaarheden in Diffie-Hellman en Elgamal, met name de "Logjam" aanval. Deze aanval maakt gebruik van hergebruikte priemgetallen en slecht geconfigureerde groepen [12](#page=12). De oplossing hiervoor is het gebruik van "veilige priemgetallen" ($p$), waarbij $\frac{p-1}{2}$ ook een priemgetal is. Dit zorgt ervoor dat $p-1$, een cruciaal getal in berekeningen zoals die voor de discrete logaritme, minder gemeenschappelijke delers heeft (behalve 2). Veel gebruikte Diffie-Hellman groepen maken echter geen gebruik van veilige priemgetallen, waardoor kwetsbaarheden blijven bestaan [12](#page=12). ### 1.3 Side-channel aanvallen Side-channel aanvallen maken gebruik van informatie die lekt uit de fysieke implementatie van cryptografische systemen, in plaats van directe wiskundige aanvallen op het algoritme zelf. #### 1.3.1 Parity side-channel (of Least Significant Bit) aanval Bij deze aanval wordt aangenomen dat er een "orakel" beschikbaar is dat kan bepalen wat de minst significante bit (parity) is van de plaintext achter een gegeven ciphertext. Als men $C = P^e \pmod{n}$ heeft, kan men door $C$ te vermenigvuldigen met $2^e \pmod{n}$ de plaintext $2P$ verkrijgen. Door het orakel opnieuw te gebruiken, kan men bepalen of $2P$ even of oneven is [13](#page=13). De logica hierachter is als volgt: * Als $P < n/2$, dan is $2P$ een even getal kleiner dan $n$. De parity van $2P \pmod{n}$ is even [13](#page=13). * Als $P > n/2$, dan is $2P > n$ (maar kleiner dan $2n$). De berekening wordt $2P - n$. Aangezien $2P$ even is en $n$ oneven (omdat $n=p \times q$ met $p, q$ oneven priemgetallen), is $2P - n$ een oneven getal. De parity van $2P \pmod{n}$ is oneven [13](#page=13). Door dit proces iteratief te herhalen met $4P$, $8P$, enzovoort (door $C$ te vermenigvuldigen met $4^e \pmod{n}$, $8^e \pmod{n}$, etc.), kan de aanvaller het bereik van $P$ steeds nauwkeuriger bepalen en uiteindelijk $P$ reconstrueren [13](#page=13) [14](#page=14). > **Voorbeeld:** Een orakel kan bestaan als een website die controleert of men een loterij heeft gewonnen, en een foutmelding geeft als het gedecodeerde getal (dat de status van de loterij aangeeft) oneven is, terwijl dit onmogelijk zou mogen zijn. Een ander voorbeeld is een boerderij die alleen een even aantal eieren verkoopt; als een RSA-encryptie die het aantal eieren vertegenwoordigt, bij decodering een oneven getal oplevert, kan dit een foutindicatie zijn [14](#page=14). --- # Differentiële en lineaire cryptanalyse Dit gedeelte behandelt twee fundamentele cryptanalytische technieken: differentiële cryptanalyse en lineaire cryptanalyse, inclusief hun basisprincipes, toepassingen en de weerstand van algoritmen [22](#page=22). ### 2.1 Differentiële cryptanalyse Differentiële cryptanalyse is een techniek die zich richt op het bestuderen van hoe verschillen (delta's) in invoerteksten zich voortplanten door een cryptografisch algoritme om informatie over de geheime sleutel te verkrijgen. Het belangrijkste idee is om paren van invoerteksten te kiezen die een bepaald verschil $\Delta X$ hebben, en vervolgens de overeenkomstige uitvoerteksten te observeren om te zien of deze ook een bepaald verschil $\Delta Y$ vertonen. Als er een consistente relatie is tussen $\Delta X$ en $\Delta Y$ voor specifieke stappen in het algoritme, kan dit worden uitgebuit om de sleutel te achterhalen [23](#page=23). #### 2.1.1 Basisprincipes van differentiële cryptanalyse * **Gedefinieerd verschil:** Het proces begint met het selecteren van een specifiek verschil $\Delta X$ tussen twee invoerteksten ($X_1$ en $X_2$, waarbij $X_1 \oplus X_2 = \Delta X$) [23](#page=23). * **Observatie van uitvoerverschil:** Vervolgens worden de overeenkomstige uitvoerteksten ($Y_1$ en $Y_2$) geobserveerd, en het verschil $\Delta Y = Y_1 \oplus Y_2$ wordt berekend [23](#page=23). * **Sleutel XOR-operatie:** Een belangrijke observatie is dat een XOR-operatie met een onbekende sleutel het verschil tussen twee teksten onveranderd laat; $\Delta Y = \Delta X$ als de sleutel gelijk is voor beide encrypties [23](#page=23). * **Niet-lineaire componenten:** De uitdaging ligt in de niet-lineaire componenten van het algoritme (zoals S-boxen of niet-lineaire functies), waar de relatie tussen $\Delta X$ en $\Delta Y$ niet triviaal is en voorspeld moet worden [23](#page=23). #### 2.1.2 Aanvalstype Differentiële cryptanalyse is een *chosen-plaintext attack* (CPA). Dit betekent dat de aanvaller de mogelijkheid heeft om paren van invoerteksten te kiezen en de corresponderende uitvoerteksten te verkrijgen. De aanvaller selecteert een $\Delta X$ en kiest vervolgens twee willekeurige platte teksten $P_0$ en $P_1$ zodanig dat $P_1 = P_0 \oplus \Delta X$ [24](#page=24). #### 2.1.3 Toepassing op FEAL-4 Het FEAL-4 algoritme wordt vaak gebruikt als een voorbeeld om differentiële cryptanalyse te illustreren vanwege de zwakheden die het vertoont [18](#page=18) [53](#page=53). * **G-functie differentiële eigenschappen:** De G-functie in FEAL-4, die bestaat uit modulo-additie en een circulaire shift, vertoont specifieke differentiële eigenschappen. Bijvoorbeeld, een invoerverschil van $0 \times 80$ voor één byte in de G-functie kan leiden tot een uitvoerverschil van $0 \times 02$ na de circulaire shift. Een verschil van $0 \times 00$ leidt tot een verschil van $0 \times 00$ [21](#page=21) [25](#page=25). * **Ronde-functie differentiële eigenschappen:** Door de differentiële eigenschappen van de G-functie te combineren, kan het differentiële gedrag van de gehele ronde-functie worden geanalyseerd. Met een invoerverschil van $0\times80800000$ voor de eerste vier bytes, en $0\times00000000$ voor de volgende vier bytes, wordt het uitvoerverschil $0\times02000000$ [26](#page=26). * **Opbouw van het volledige pad van differentiëlen (Meet-in-the-Middle):** De aanval kan worden uitgebreid door de differentiële paden door meerdere rondes van het FEAL-4 algoritme te volgen. Hoewel de sleutel XOR-operaties de differentiëlen niet veranderen, kunnen de niet-lineaire rondes de voorspelling van het uitvoerverschil bemoeilijken. Een specifieke zwakte in FEAL-4 is dat een invoerverschil van $0\times80800000$ een uitvoerverschil van $0\times02000000$ genereert in de ronde-functie [27](#page=27). * **Herstellen van de laatste ronde subkey:** Om de laatste ronde subkey te achterhalen, kan men gebruik maken van het berekende uitvoerverschil van de laatste ronde. Dit wordt verkregen door het linkergedeelte van de geëncrypteerde teksten van een paar af te trekken. Vervolgens kan elke mogelijke subkey worden getest door deze toe te passen op de invoer van de laatste ronde en te controleren of het resulterende uitvoerverschil overeenkomt met het berekende differentiële pad [28](#page=28) [29](#page=29). * **Complexiteitsreductie:** Hoewel het brute-force zoeken naar alle subkeys extreem is ($2^{32}$ voor een 32-bit subkey), kan differentiële cryptanalyse de complexiteit drastisch reduceren. Voor FEAL-4 kan de zoekruimte voor de laatste subkey worden teruggebracht tot ongeveer $2^{16}$ combinaties door slim gebruik te maken van de structuur van de ronde-functie en het creëren van specifieke invoervariabelen die slechts afhankelijk zijn van twee bytes van de sleutel. De totale aanval op FEAL-4 kan worden uitgevoerd met een zoekruimte van $2^{17}$ voor alle subkeys [30](#page=30) [31](#page=31) [32](#page=32) [33](#page=33) [34](#page=34) [35](#page=35). #### 2.1.4 Differentiële aanvallen met waarschijnlijkheden In de praktijk zijn differentiële paden zelden met 100% zekerheid aanwezig. Als een specifiek verschil $\Delta X$ een hogere waarschijnlijkheid heeft om te resulteren in een bepaald $\Delta Y$, kan dit nog steeds worden uitgebuit. Het creëren van distributietafels voor mogelijke $\Delta X$ waarden helpt bij het identificeren van de meest interessante differentiëlen. De vereiste hoeveelheid plaintexts voor een aanval is omgekeerd evenredig met de waarschijnlijkheid van het differentiële pad [36](#page=36) [37](#page=37) [39](#page=39). #### 2.1.5 Weerstand van algoritmen * **FEAL-4:** Vertonen significante zwakheden tegen differentiële cryptanalyse. De zwakte ligt in de niet-lineaire componenten van de ronde-functie [18](#page=18) [21](#page=21) [53](#page=53). * **AES:** De S-Box in AES is de primaire verdediging tegen differentiële cryptanalyse. Andere componenten van het algoritme dragen niet significant bij aan de differentiële waarschijnlijkheid. Met een 2-ronde limiet van $\pounds 2^{-24}$ en een 4-ronde limiet van $\pounds 2^{-96}$, wordt een differentiële aanval over 10 rondes onwaarschijnlijk [38](#page=38). * **DES:** DES was ontworpen met aandacht voor differentiële weerstand, hoewel differentiële cryptanalyse pas later werd ontdekt [38](#page=38). ### 2.2 Lineaire cryptanalyse Lineaire cryptanalyse is een techniek die tot doel heeft om probabilistische lineaire relaties te vinden tussen subsets van platte tekstbits en subsets van data-bits die voorafgaan aan de laatste ronde. Deze relaties gedragen zich op een niet-willekeurige manier en kunnen worden uitgebuit om informatie over de sleutel te verkrijgen [41](#page=41). #### 2.2.1 Basisprincipes van lineaire cryptanalyse * **Known-plaintext attack:** Lineaire cryptanalyse is typisch een *known-plaintext attack* (KPA). De aanvaller heeft een grote hoeveelheid platte tekst-cijfertekstparen tot zijn beschikking [41](#page=41). * **Lineaire vergelijkingen:** Het doel is om lineaire vergelijkingen te vinden die de bitposities van platte teksten, cijferteksten en (een deel van) de sleutel met elkaar verbinden. Deze vergelijkingen zijn vaak van de vorm [40](#page=40) [42](#page=42): $$ \sum_{i \in I} p_i \oplus \sum_{j \in J} c_j = \sum_{k \in K} k_k \pmod{2} $$ waarbij $p_i$, $c_j$, en $k_k$ specifieke bits van de platte tekst, cijfertekst, en sleutel zijn, en $I$, $J$, $K$ verzamelingen van bitindices [40](#page=40). * **Partiële decryptie:** Voor elke kandidaat-sleutel wordt het algoritme gedeeltelijk gedecrypteerd, en wordt gecontroleerd of de gevonden lineaire relatie geldt [41](#page=41). * **Sleutelherstel:** De kandidaat-sleutel die de relatie het vaakst en met de grootste afwijking van 0.5 benadert (d.w.z. het meest non-random gedrag vertoont), wordt beschouwd als de meest waarschijnlijke sleutel. De sleutel wordt vaak gevonden door het testen van specifieke bitposities van de sleutel, en niet de volledige sleutel, omdat niet alle bitposities in de vergelijking verschijnen [41](#page=41) [47](#page=47). #### 2.2.2 Toepassing op FEAL-4 Lineaire cryptanalyse is zeer effectief tegen FEAL-4. Door de relatief simpele en lineaire aard van de ronde-functie, kunnen er lineaire vergelijkingen worden opgesteld die een hoge waarschijnlijkheid hebben om te gelden. Een voorbeeld van een dergelijke vergelijking is $X_3 \oplus X_4 \oplus Y_1 \oplus Y_4$ met een waarschijnlijkheid van 14 uit 16 om 1 te zijn. De analyse van FEAL-4 toonde aan dat met slechts 10 plaintexts en 2 seconden op een 1992 computer, de sleutel kon worden achterhaald [43](#page=43) [45](#page=45) [47](#page=47) [49](#page=49). #### 2.2.3 Lineaire cryptanalyse in het algemeen * **Probabilistische relaties:** Net als bij differentiële cryptanalyse, kan lineaire cryptanalyse ook werken met probabilistische relaties. Dit maakt het mogelijk om algoritmen met imperfecte S-boxen te analyseren [48](#page=48). * **Robuustheid:** Het is moeilijk om lineaire cryptanalyse volledig te voorkomen wanneer het algoritme bekend is, maar de complexiteit kan aanzienlijk worden verhoogd [48](#page=48). * **Niet-lineaire componenten:** De S-Box is de enige niet-lineaire component in AES en speelt een cruciale rol in de weerstand tegen lineaire cryptanalyse. Een typische aanpak is het vinden van een R-1 ronde lineaire benadering met een voldoende hoge waarschijnlijkheid om vervolgens de laatste subkey te herstellen [48](#page=48). ### 2.3 Confusion en Diffusion Moderne blokcijfers gebruiken zowel *confusion* (verwarring) als *diffusion* (verspreiding) om hun veiligheid te waarborgen [52](#page=52). * **Confusion:** Verbergt de relatie tussen de sleutel en de cijfertekst. In FEAL-4 wordt dit bereikt door de XOR van de sleutel ($K_i$) en de additie in de G-functie [52](#page=52). * **Diffusion:** Verspreidt de invloed van één bit van de platte tekst of sleutel over zoveel mogelijk bits van de cijfertekst. In FEAL-4 gebeurt dit door het shiften van bytes in de F-functie en bits in G0, G1 [52](#page=52). FEAL-4 wordt beschouwd als zwak in zowel diffusie als confusie, wat bijdraagt aan de kwetsbaarheid ervan voor cryptanalytische aanvallen [52](#page=52). --- # Andere cryptanalytische technieken en aanvallen op implementaties Dit onderwerp verkent diverse aanvalsvectoren buiten de standaard frequentie- of statistische analyses, waaronder side-channel attacks, invasieve aanvallen, black-bag cryptanalyse en dwangmatige decryptie, evenals de bijbehorende tegenmaatregelen. ### 3.1 Aanvallen die niet afhankelijk zijn van het aantal ronden Sommige cryptanalytische technieken zijn effectief, ongeacht het aantal implementatieronden van een algoritme, wat ze bijzonder gevaarlijk maakt voor algoritmen die hier niet tegen beschermd zijn [58](#page=58). #### 3.1.1 Boomerang attack De boomerang attack is een uitbreiding van differentiële cryptanalyse. In plaats van één enkele, zeer waarschijnlijke differentiële patroon over het hele cijfer te proberen te dekken, zoekt de aanvaller naar twee waarschijnlijke patronen die niet noodzakelijk gerelateerd zijn, maar samen het hele cijfer bestrijken. Dit vermindert de complexiteit van de differentiële aanval aanzienlijk [58](#page=58). * **Werking:** Een cijfer wordt gezien als een samenstelling van twee functies, $E_0$ en $E_1$, waarbij $E(P) = E_1(E_0(P))$. Er worden twee plaintexts $P$ en $P'$ gekozen, en hun corresponderende ciphertexts $C$ en $C'$ worden verkregen. Vervolgens worden varianten $C'$ en $D'$ gecreëerd uit $C$ en $D$ (bijvoorbeeld $C' = C \oplus \Delta$ en $D' = D \oplus \Delta$). Het doel is dat deze varianten, na decryptie, resulteren in $P'$ en $Q'$ [58](#page=58) [59](#page=59). #### 3.1.2 Slide attack De slide attack is voornamelijk van toepassing op cyclische key schedules. Als de key schedule cyclisch is, verhoogt het toevoegen van meer ronden de complexiteit van het algoritme niet significant, omdat er een relatie blijft bestaan tussen de ciphertexts die overeenkomen met gerelateerde plaintexts. Het is een techniek waarbij een relatie tussen twee plaintexts $P$ en $P'$ nog steeds zichtbaar is in de relatie tussen de bijbehorende ciphertexts $C$ en $C'$, wat een "slide pair" wordt genoemd [60](#page=60). * **Tegenmaatregel:** Het gebruik van niet-cyclische key scheduling algoritmen en rondeconstanten kan weerstand bieden tegen slide attacks door voldoende variatie tussen de rondefuncties te creëren [60](#page=60). #### 3.1.3 Related-key attack Een related-key attack is elke vorm van cryptanalyse waarbij de aanvaller de werking van een cijfer onder verschillende, initieel onbekende sleutels kan observeren, waarbij er een bekende wiskundige relatie tussen deze sleutels bestaat. Deze aanvallen zijn vaak theoretisch, aangezien het onwaarschijnlijk is dat een aanvaller een cryptograaf kan overhalen om onder meerdere, op een bepaalde manier gerelateerde, geheime sleutels te versleutelen [61](#page=61). ### 3.2 Andere cryptanalytische aanvallen Naast differentiële en lineaire cryptanalyse zijn er nog andere technieken die gebruikt kunnen worden. * **Impossible Differential:** Een differentiële karakteristiek die optreedt met een kans van 0. Dit kan gebruikt worden om waarden voor sleutelbits te elimineren [62](#page=62). * **Partial Differential:** Beschouwt differentiële patronen over minder dan het volledige blokformaat bits [62](#page=62). * **Higher Order Differentials:** Verdergaande varianten van differentiële cryptanalyse [62](#page=62). * **Davies' Attack:** Een statistische cryptanalytische methode, gebaseerd op een bekende-plaintext aanval, die de niet-uniforme distributie van outputs van aangrenzende S-boxes benut. Het werkt door de empirische distributie van bepaalde kenmerken te berekenen op basis van veel bekende plaintext/ciphertext-paren. Bits van de sleutel kunnen worden afgeleid, waarna de resterende bits met brute force worden gevonden. Deze aanval werd gebruikt tegen DES en andere Feistel-cijfers [63](#page=63). * **Interpolation Attack:** Een aanval die de ciphertext uitdrukt als een polynoom van de plaintext. Als dit polynoom een relatief klein aantal onbekende coëfficiënten heeft, kan het worden gereconstrueerd met behulp van plaintext/ciphertext-paren. Dit geeft de aanvaller een representatie van de encryptie zonder exacte kennis van de geheime sleutel. Een probabilistische versie kan werken, zelfs als de algebraïsche relatie slechts voor een fractie van de waarden geldt. Nieuwe blokcijfers die ontworpen waren om resistent te zijn tegen differentiële en lineaire cryptanalyse, zoals KN-Cipher en SHARK, waren kwetsbaar voor deze aanval. Machine learning en deep learning worden in dit verband beschouwd als equivalente methoden om de beste benadering te vinden op basis van gewichten [64](#page=64). * **Integral Cryptanalysis:** Een techniek die de gelijktijdige relatie tussen vele encrypties benut, in tegenstelling tot differentiële cryptanalyse die paren van encrypties beschouwt. Het maakt gebruik van sets of multisets van gekozen plaintexts waarbij een deel constant wordt gehouden en een ander deel alle mogelijkheden doorloopt. Bijvoorbeeld, een aanval kan 256 gekozen plaintexts gebruiken die op alle bits na 8 bits gelijk zijn, maar in die 8 bits verschillen. De XOR-som van deze set is 0, en de XOR-sommen van de corresponderende ciphertexts verschaffen informatie over de werking van het cijfer. Blokcijfers die resistent waren tegen differentiële en lineaire cryptanalyse bleken kwetsbaar voor deze aanval, zoals de SQUARE-aanval die leidde tot aanpassingen in AES. Deze aanval was oorspronkelijk bekend als de SQUARE attack, later omgedoopt tot saturation attack en integral cryptanalysis [65](#page=65). ### 3.3 Aanvallen op implementaties Deze aanvallen richten zich niet op het cryptografische algoritme zelf, maar op de manier waarop het is geïmplementeerd. Het zijn eerder technische of engineeringproblemen dan puur wiskundige problemen [67](#page=67) [68](#page=68). #### 3.3.1 Side-channel attacks Side-channel attacks maken gebruik van informatie die lekt tijdens de fysieke uitvoering van cryptografische operaties. Deze aanvallen zijn niet-destructief [67](#page=67) [68](#page=68). * **Typen:** * **Timing attacks:** Analyseren van de tijd die nodig is voor cryptografische bewerkingen [68](#page=68). * **Bandwidth attacks:** Meten van de bandbreedte die gebruikt wordt, bijvoorbeeld om woorden in een versleuteld VoIP-gesprek te detecteren op basis van de lengte van de gecodeerde berichten [70](#page=70). * **Power analysis attacks:** Meten van het stroomverbruik tijdens de cryptografische operaties [68](#page=68). * **Electromagnetic analysis attacks:** Analyseren van elektromagnetische straling die door het apparaat wordt uitgezonden [68](#page=68). * **Acoustic attacks:** Gebruiken van geluidsgolven, bijvoorbeeld om RSA-decryptiesleutels te extraheren via akoestische analyse [71](#page=71). * **Visible light attack:** Gebruiken van visueel licht, bijvoorbeeld door thermische beelden van een toetsenbord te maken om ingevoerde wachtwoorden te achterhalen [73](#page=73). * **Error message attack:** Analyseren van foutmeldingen die door het systeem worden gegenereerd [68](#page=68). * **Attack based on CPU cache misses:** Profiteren van cache-geheugen patronen [68](#page=68). * **Memory attacks:** Lezen van geheugeninhoud zoals RAM, swap-bestanden of cache [77](#page=77). * **Brain-computer interfaces (BCI):** Het extraheren van PIN-codes uit EEG-signalen [76](#page=76). * **Voorbeelden van implementaties:** * Detecteren van woorden in versleutelde VoIP-gesprekken door analyse van berichtlengtes [70](#page=70). * Extraheren van RSA-decryptiesleutels via akoestische analyse of het meten van elektrische potentiaal [71](#page=71). * Analyseren van elektromagnetische emissies van computers met behulp van kleine apparaten [72](#page=72). * Gebruiken van thermische beelden van een toetsenbord om wachtwoorden te achterhalen [73](#page=73). * Keyboard acoustic side channel attack om wachtwoorden te achterhalen door de unieke geluiden van toetsaanslagen te analyseren [74](#page=74). * Meten van elektromagnetische of stroomvariaties van andere apparaten, zoals telefoons of smartcards, om geheime sleutels te stelen (bv. voor Bitcoin-wallets) [75](#page=75). * PIN-extractie uit EEG-signalen via brain-computer interfaces [76](#page=76). * Lezen van geheugen (RAM, swap, cache) na beëindiging van een programma, zelfs na overschrijving of in virtuele machines [77](#page=77). * **Tegenmaatregelen tegen side-channel attacks:** * **Preventie van ongeautoriseerde code en toegang:** Beperken van debug-toegang, beveiligen van bussen en geheugencomponenten, en verhogen van code-integriteit [75](#page=75). * **Vermindering van lekkage:** * **Randomisatie/blinding:** Verwerken van willekeurige waarden (bv. een basispunt gerandomiseerd met een willekeurig punt, vermenigvuldigen van ciphertext met een willekeurig getal voor exponentiatie) [75](#page=75). * **Masking:** Toevoegen van een willekeurig masker aan input en sleutel, met mask-correctie aan het einde [75](#page=75). * **Hiding:** Doorbreken van de relatie tussen verwerking en observatie, bijvoorbeeld door constante tijd te gebruiken voor exponentiatie [75](#page=75). * **Shuffling:** Veranderen van de volgorde van berekeningen indien toegestaan [75](#page=75). * **Verhogen van ruis:** Willekeurig invoegen van instructies die moeilijk te herkennen zijn in een trace, of toevoegen van willekeurige timingvariaties (hoewel met voldoende data er nog steeds een statistische relatie kan bestaan) [75](#page=75). #### 3.3.2 Invasive attacks Dit type aanval vereist fysieke toegang tot het apparaat en kan leiden tot permanente schade [78](#page=78). * **Typen:** * **Probing attacks:** Directe fysieke manipulatie of analyse van componenten [78](#page=78). * **Fault induction attacks:** Induceren van fouten door middel van spanningsvariaties, kloksignalen, temperatuurveranderingen, straling of licht [78](#page=78). #### 3.3.3 Black-bag cryptanalysis Dit betreft het verkrijgen van cryptografische geheimen via inbraak. De aanvaller richt zich op het endpoint in plaats van op de wiskunde van het algoritme. Voorbeelden zijn het installeren van keyloggers of het onderscheppen van data voordat deze versleuteld wordt [80](#page=80). #### 3.3.4 Compelled decryption Dit is geen aanval op de cryptografie zelf, maar op de gebruiker of wetgeving. In sommige jurisdicties kan een verdachte gedwongen worden om inlogcodes van computersystemen of smartphones te verstrekken. Het recht om te zwijgen is niet absoluut en vereist medewerking van de verdachte onder bepaalde voorwaarden [81](#page=81). #### 3.3.5 Rubber-hose cryptanalysis Dit is een metafoor voor het met geweld verkrijgen van een cryptografische sleutel, bijvoorbeeld door marteling [82](#page=82). * **Oplossing:** Plausibly deniable encryption, waarbij de bestaan van versleutelde data ontkend kan worden en er geen statistisch bewijs is van de aanwezigheid van echte data achter een reeks bytes. Een voorbeeld is een versleutelde map die met twee verschillende wachtwoorden geopend kan worden: één voor gevoelige foto's en één voor de echte geheimen [82](#page=82). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Ciphertext-only aanval | Een type cryptografische aanval waarbij de aanvaller enkel toegang heeft tot de versleutelde tekst (ciphertext) en probeert om de oorspronkelijke platte tekst of de sleutel te achterhalen. | | Bekende platte tekst aanval | Een cryptanalytische techniek waarbij de aanvaller zowel de versleutelde tekst (ciphertext) als de bijbehorende oorspronkelijke platte tekst (plaintext) kent. Dit helpt bij het afleiden van de cryptografische sleutel. | | Gekozen platte tekst aanval | Een aanval waarbij de cryptanalist de mogelijkheid heeft om specifieke platte teksten te kiezen en deze te laten versleutelen door de cryptosysteem. De resulterende ciphertexts worden vervolgens geanalyseerd. | | Adaptieve gekozen platte tekst aanval | Een geavanceerdere vorm van de gekozen platte tekst aanval, waarbij de aanvaller de keuze van de platte teksten kan aanpassen op basis van de tussentijdse resultaten die worden verkregen uit eerdere versleutelingen. | | Gekozen ciphertext aanval | Een aanval waarbij de aanvaller de mogelijkheid heeft om specifieke ciphertexts te kiezen en deze te laten ontsleutelen door het cryptosysteem. De resultaten worden vervolgens gebruikt om de sleutel te achterhalen. | | Adaptieve gekozen ciphertext aanval | Een variant van de gekozen ciphertext aanval waarbij de aanvaller de keuze van de ciphertexts kan aanpassen op basis van de tussentijdse resultaten van de ontsleutelingen. | | Ontwerpfout encryptieschema of backdoor | Kwetsbaarheden die voortkomen uit fouten in het ontwerp van het encryptiealgoritme zelf of de implementatie ervan, of het bestaan van een "achterdeur" die door een aanvaller misbruikt kan worden. | | RSA | Een van de eerste en meest gebruikte publieke-sleutel cryptosystemen, dat gebaseerd is op het wiskundige probleem van het ontbinden van grote getallen in priemfactoren. | | Differentiële cryptanalyse | Een cryptanalytische techniek die zich richt op het analyseren van de verschillen (XOR) tussen de inputs en outputs van een cryptografisch algoritme. Het doel is om patronen te vinden die informatie over de geheime sleutel kunnen onthullen. | | Lineaire cryptanalyse | Een cryptanalytische techniek die lineaire benaderingen gebruikt om de relatie tussen platte teksten, ciphertexts en sleutels te vinden. Het werkt door middel van statistische analyse van een groot aantal plaintext/ciphertext paren. | | Feistelstructuur | Een symmetrische blokcijferarchitectuur die is opgebouwd uit meerdere rondes. Elke ronde splitst de data in twee helften, waarbij een functie wordt toegepast op één helft en het resultaat wordt gecombineerd met de andere helft. | | Ronde functie | Het kernonderdeel van een blokcijfer dat in elke ronde wordt toegepast op de data. De complexiteit en veiligheid van het cijfer hangen sterk af van de eigenschappen van de ronde functie. | | Subkey | Een deel van de hoofdsleutel dat in een specifieke ronde van een cryptografisch algoritme wordt gebruikt. Het afleiden van subkeys is vaak een doelwit van cryptanalisten. | | Zijdeproblemen (Side-channel attacks) | Aanvallen die niet direct de wiskundige eigenschappen van het cryptografische algoritme exploiteren, maar in plaats daarvan informatie verkrijgen door het meten van fysieke eigenschappen van de implementatie, zoals stroomverbruik, timing of elektromagnetische straling. | | Invasieve aanvallen | Een categorie van cryptanalytische aanvallen waarbij de aanvaller fysieke toegang verkrijgt tot de hardware van het cryptosysteem om deze te manipuleren of te analyseren, bijvoorbeeld door middel van het aanbrengen van fouten (fault induction) of directe probing. | | Plausibel ontkenbare encryptie | Een encryptietechniek waarbij de aanwezigheid van versleutelde gegevens ontkend kan worden. Dit kan bijvoorbeeld door het gebruik van meerdere wachtwoorden, waarbij het ene wachtwoord gevoelige data onthult en het andere een valse of lege set data. | | Gedoemde ontsleuteling | Een situatie waarin een verdachte wettelijk verplicht kan worden om toegang te verschaffen tot versleutelde gegevens, bijvoorbeeld door het verstrekken van wachtwoorden of pincodes. | | Boemerang aanval | Een type cryptanalytische aanval dat een uitbreiding is van differentiële cryptanalyse. Het maakt gebruik van twee paren van plaintext/ciphertext om de kans op succes te vergroten, vooral bij algoritmen die weerstand bieden tegen standaard differentiële aanvallen. | | Glijdende aanval (Slide attack) | Een aanval die voornamelijk gericht is op cryptografische algoritmen met cyclische sleutelgeneratie. De aanval maakt gebruik van de repetitieve aard van de sleutelplanning om de complexiteit te verminderen en de sleutel te achterhalen. | | Gerelateerde sleutelaanval | Een aanval waarbij de aanvaller kennis heeft van een wiskundige relatie tussen verschillende geheime sleutels die voor encryptie worden gebruikt. Dit kan de analyse vergemakkelijken in vergelijking met aanvallen op individuele, onbekende sleutels. | | Integrale cryptanalyse | Een cryptanalytische techniek die verschilt van differentiële cryptanalyse doordat het niet slechts paren van encrypties analyseert, maar sets of multisets van encrypties. Het onderzoekt de relaties tussen de sommen van vele waarden. | | Verwarring (Confusion) | Een principe in cryptografie, geïntroduceerd door Claude Shannon, dat stelt dat de relatie tussen de sleutel en de ciphertext zo complex mogelijk moet zijn om het voor een aanvaller moeilijk te maken de sleutel te achterhalen. | | Diffusie | Een ander principe van Shannon dat stelt dat de invloed van elke bit van de platte tekst en elke bit van de sleutel zich moet verspreiden over zoveel mogelijk bits van de ciphertext. Dit zorgt ervoor dat kleine veranderingen in de input grote veranderingen in de output veroorzaken. |

# Introductie tot webmanagement en conversie Dit deel introduceert het belang van webmanagement, de rol van websites in digitalisering en hoe aandacht trekken kan leiden tot conversie, met een onderscheid tussen conversie vroeger en nu. ### 1.1 Het belang van webmanagement en websites Webmanagement is relevant omdat websites een cruciale rol spelen in de huidige digitaliseringsgolf. Het primaire doel van een succesvolle website is het genereren van conversie, wat gedefinieerd wordt als het omzetten van bezoekers naar een gewenste uitkomst. ### 1.2 Van aandacht trekken naar conversie Aandacht trekken is een belangrijke eerste stap, maar de ware waarde van een website ligt in het vermogen om deze aandacht om te zetten in concrete resultaten. Digitalisering maakt dit proces steeds belangrijker, aangezien websites continue mogelijkheden bieden voor conversie. #### 1.2.1 Wat is conversie? Conversie is het proces waarbij een websitebezoeker een specifieke, gewenste actie onderneemt. Dit kan variëren van interacties zoals het volgen op social media of het aanmelden voor een nieuwsbrief (micro conversies), tot meer transactionele acties zoals het aanvragen van een offerte, het invullen van een contactformulier voor afspraken, direct bellen, of een aankoop doen (macro conversies). #### 1.2.2 Conversie vroeger versus nu * **Conversie vroeger:** * Vaak one-on-one interacties. * Beperkte openingsuren. * Gelimiteerd door het aantal werknemers. * Vaak locatie-afhankelijk. * **Conversie nu:** * 24/7/365 beschikbaarheid. * Schaalbaarheid is niet beperkt door de beschikbaarheid van medewerkers. * Locatie speelt een minder grote rol. #### 1.2.3 De conversiefases Het proces van bewustwording tot een uiteindelijke conversie is niet altijd lineair. Het omvat verschillende stadia waarin een potentiële klant interactie heeft met een website. ### 1.3 Doelstellingen van een website De doelstellingen voor het opzetten van een website zijn divers, maar leiden uiteindelijk tot het verbeteren van marketingperspectief en het kunnen optimaliseren van de site: * Richting geven aan de invulling van een website. * Een basis fundament leggen omtrent het web en websites. * De eigen visie of ideeën kunnen overmaken aan een technische partij. * In staat zijn de website te optimaliseren vanuit een marketingperspectief. * Elkaar (marketeer en technische partij) leren verstaan. ### 1.4 Essentiële vragen bij het starten van een website Voordat er gestart wordt met de ontwikkeling van een website, is het cruciaal om een aantal kernvragen te beantwoorden: * Wie zijn de klanten? * Wat wil men bereiken met de website? * Waar zijn de klanten naar op zoek? * Wat zijn hun behoeften? * Hoe wil men aan deze behoeften beantwoorden? * Hoe pakt de concurrentie het aan? * Welk budget is beschikbaar? ### 1.5 Verschillen tussen websites (B2B vs. B2C) Niet elke website is hetzelfde, en de specifieke invulling dient afgestemd te worden op de doelstellingen en doelgroep. * **B2B (Business-to-Business):** * Vaak een lager bezoekersaantal, wat wijst op een andere afzetmarkt. * Vaker desktop-georiënteerd. * Vaak geen focus op directe verkoop, maar eerder op contactaanvragen of offertes. ### 1.6 De basisprincipes van webtechnologie De basisbouwstenen van het web zijn: * **HTML (HyperText Markup Language):** Zorgt voor de structuur van de website. * **CSS (Cascading Style Sheets):** Bepaalt de visuele inkleding en voorstelling. * **JavaScript:** Maakt interactie en gedrag op de website mogelijk. Deze drie componenten vormen samen de kern van client-side webtechnologie. ### 1.7 Hoe het web werkt: Clients en Servers Het surfen op het web is gebaseerd op de interactie tussen clients en servers: * **Clients:** Dit zijn de apparaten van de gebruikers, zoals laptops, smartphones en tablets, waarmee diensten die door servers worden aangeboden, worden opgevraagd. * **Servers:** Deze ‘serveren’ informatie, wat betekent dat ze de vragen van clients beantwoorden en de gevraagde diensten leveren. #### 1.7.1 DNS (Domain Name System) Het Domain Name System functioneert als een telefoonboek voor het internet. Het vertaalt een domeinnaam (URL) naar een numeriek IP-adres, wat nodig is om de juiste server te lokaliseren. DNS-instellingen zijn cruciaal voor de configuratie van diensten zoals Mailchimp, Google Search Console en social media pixels. ### 1.8 Domeinnaam en Hosting * **Domeinnaam:** Dit is het unieke adres van een website op het internet dat verwijst naar een IP-adres. Domeinnamen kunnen gekocht worden bij een hostingprovider. * **Best practices voor een domeinnaam:** Kort, gemakkelijk te spellen en te onthouden, uniek, eventueel met een belangrijk sleutelwoord (SEO), en gebruik makend van relevante extensies (bv. .be, .com, .eu). * **Hosting:** Een hostingprovider biedt ruimte op het internet en zorgt ervoor dat een website gekoppeld is aan het internet en actief staat. Bij het selecteren van een provider zijn criteria zoals budget, benodigde webruimte (afhankelijk van afbeeldingen, animaties) en verwachte hoeveelheid dataverkeer belangrijk. ### 1.9 CMS (Content Management Systeem) Een Content Management Systeem (CMS) is een systeem dat wordt gebruikt om de inhoud van een website te beheren zonder dat er directe kennis van HTML, CSS en JavaScript vereist is. * **Voordelen van een CMS:** * Eenvoudig aanpassen van de website structuur. * Gemakkelijk aanpassen van content (tekst, afbeeldingen, video). * Mogelijkheid tot het aanbrengen van lay-out wijzigingen. * Toevoegen van functionaliteiten (bv. reviews, blog, foto-albums). * Toevoegen van gebruikers. * Vereist geen of beperkte code kennis. #### 1.9.1 All-in-one CMS oplossingen Sommige CMS-oplossingen bieden een geïntegreerde aanpak waarbij hosting niet apart geregeld hoeft te worden. Deze zijn vaak eenvoudig in beheer en kunnen gratis studentenlicenties aanbieden. ### 1.10 Praktisch gedeelte en evaluatie Het praktische gedeelte van deze cursus omvat groepenwerk waarbij websites gebouwd worden. Er is een tussentijdse evaluatie van opdrachten en een eindevaluatie in de vorm van een videopresentatie. De website wordt als eindklant gepresenteerd, waarbij de opbouw en het conversiepotentieel worden toegelicht, inclusief een training over het aanpassen van de homepage, het creëren van blogartikelen, en het onderhouden van SEO. De puntenverdeling is gebaseerd op het behalen van deadlines, de werking van de website, en de videopresentatie. --- # Doel en inhoud van webmanagement Dit onderwerp introduceert de kernconcepten en doelstellingen van webmanagement, de basisprincipes van het web en de marketinggerichte optimalisatie van websites. ### 2.1 De relevantie van webmanagement Webmanagement is relevant omdat het de mogelijkheid biedt om aandacht te trekken en deze vervolgens te converteren naar gewenste uitkomsten. Digitalisatie maakt dit proces efficiënter dan traditionele methoden. #### 2.1.1 Conversie Conversie is het proces waarbij websitebezoekers worden omgezet naar een specifieke uitkomst. * **Vroegere conversie:** Vaak one-on-one, beperkt door openingsuren, personeel en locatie. * **Huidige conversie:** 24/7 beschikbaar, schaalbaar onafhankelijk van personeel, en niet locatiegebonden. #### 2.1.2 De reis van awareness tot review De klantreis van bewustwording tot een eventuele review is niet altijd lineair. De manier waarop consumenten online aankopen doen kan variëren. ### 2.2 Het doel van webmanagement De algemene doelen van webmanagement zijn: * **Richting geven aan de invulling van een website:** Bepalen hoe de website eruitziet en functioneert. * **Basis fundament omtrent het web & websites:** Begrijpen hoe het web en websites technisch in elkaar zitten. * **Visie/idee overbrengen aan een technische partij:** Effectief kunnen communiceren met webontwikkelaars. * **Website optimaliseren vanuit marketingperspectief:** De website beter laten renderen om marketingdoelstellingen te behalen. * **Elkaar leren verstaan:** Zorgen voor een goede communicatie tussen marketeers en technische specialisten. ### 2.3 De inhoud van de cursus De cursus is opgedeeld in theoretische en praktische onderdelen. #### 2.3.1 Theoretische inhoud * **The basics:** De fundamentele technologieën van het web. * **SEO intro:** Hoe Google het web indexeert en interpreteert. * **UX intro:** Hoe gebruikers het web ervaren. * **Tracking & CRO:** Methoden om websiteprestaties te meten en te verbeteren voor meer conversie. #### 2.3.2 Praktische inhoud * Inspiratie, brainstormen en onderzoek. * Wireframing en sitestructuur opzetten. * Website uitwerken in een CMS (zoals Webflow). * Overdracht van de website en training, inclusief videopresentaties. #### 2.3.3 Evaluatie * **Tussentijdse evaluatie:** Opdrachten die binnen bepaalde termijnen moeten worden voltooid. * **Eindevaluatie:** Een videopresentatie per groep (maximaal 10 minuten) waarin de opbouw van de website en de strategie voor conversie worden toegelicht. Er wordt ook uitleg gegeven over het onderhoud van de website, zoals het aanpassen van de homepagina, het creëren van blogartikelen en het controleren en onderhouden van SEO. ### 2.4 Relevante vragen voor het starten van een website Voordat met de bouw van een website wordt begonnen, zijn de volgende vragen essentieel: * Wie zijn de klanten? * Wat wil men bereiken met de website? * Waar zijn de klanten naar op zoek? * Wat zijn hun behoeften? * Hoe wil men aan deze behoeften beantwoorden? * Hoe pakt de concurrentie het aan? * Welk budget is beschikbaar? ### 2.5 Het uiteindelijke doel: conversie Een succesvolle website leidt tot conversie, wat betekent dat bezoekers worden omgezet naar een gewenste uitkomst. #### 2.5.1 Micro- en macroconversies * **Microconversies:** Kleine interacties of engagement-gebaseerde acties (bv. een websitepagina delen, aanmelden voor een nieuwsbrief, een bedrijf volgen op sociale media). * **Macroconversies:** Grotere, vaak transactionele acties (bv. een offerteaanvraag, een aankoop doen, een account aanmaken, direct bellen via Google My Business). ### 2.6 Verschillen tussen websites Websites kunnen sterk verschillen, met name tussen Business-to-Business (B2B) en Business-to-Consumer (B2C) contexten. * **B2B Websites:** * Vaak lager bezoekersaantal, gericht op een specifieke afzetmarkt. * Vaker desktop-georiënteerd. * Focus ligt minder op directe verkoop en meer op contactaanvragen of offertes. Het is cruciaal om website-doelen hierop af te stemmen. ### 2.7 De technische basis van het web De basistechnologieën die ten grondslag liggen aan het web zijn: * **HTML (HyperText Markup Language):** Biedt de structuur van een webpagina. * **CSS (Cascading Style Sheets):** Zorgt voor de visuele inkleding en presentatie. * **JavaScript:** Maakt interactie en dynamisch gedrag mogelijk. Deze drie elementen vormen samen de basis van client-side webtechnologie. #### 2.7.1 Hoe surfen op het web werkt Surfen op het web omvat de interactie tussen clients en servers, gefaciliteerd door het Domain Name System (DNS). * **Clients:** Apparaten zoals laptops, smartphones en tablets die diensten opvragen. * **Servers:** Systemen die de vragen van clients beantwoorden en diensten aanbieden. * **DNS (Domain Name System):** Fungeert als een telefoonboek dat domeinnamen (URL's) vertaalt naar IP-adressen. > **Tip:** DNS-instellingen zijn cruciaal voor het configureren van diensten zoals Mailchimp, Google Search Console en social media pixels. ### 2.8 Domeinnaam en hosting #### 2.8.1 Domeinnaam Een domeinnaam is het unieke adres van een website dat verwijst naar een IP-adres. Deze kan worden gekocht bij een hostingprovider. * **Best practices voor domeinnamen:** * Kort en makkelijk te spellen. * Makkelijk te onthouden. * Kan een belangrijk kernwoord (voor SEO) bevatten. * Gebruik extensies die relevant zijn (bv. `.be`, `.com`, `.eu`). #### 2.8.2 Hosting Een hostingprovider biedt opslagruimte op het internet en zorgt voor de koppeling van de website met het internet, zodat deze actief is. * **Selectiecriteria voor hosting:** * Budget. * Benodigde webruimte (afhankelijk van afbeeldingen, animaties, etc.). * Verwachte hoeveelheid dataverkeer. #### 2.8.3 Hostingproviders vs. all-in-one CMS * **CMS (Content Management Systeem):** Een systeem om de inhoud van een website te beheren zonder directe HTML, CSS of JavaScript code te hoeven schrijven. * **Voordelen van CMS:** Eenvoudig aanpassen van website structuur, content (tekst, afbeeldingen, video), lay-out wijzigingen, toevoegen van functionaliteiten (bv. reviews, blog), gebruikersbeheer. Vereist weinig tot geen codeerkennis. > **Voorbeeld:** Een all-in-one CMS biedt vaak een geïntegreerde oplossing zonder aparte hosting, is eenvoudig in beheer en kan gratis zijn via studentenlicenties. ### 2.9 Praktisch onderdeel en evaluatie Het praktische onderdeel van de cursus omvat het bouwen van een website in groepen. De evaluatie bestaat uit het behalen van tussentijdse deadlines, de werking van de website en een eindpresentatie. Hierin wordt de opbouw van de website toegelicht, de strategie voor conversie, en hoe de klant de website kan onderhouden en beheren. --- # Technische basis van websites Dit onderdeel legt de fundamentele bouwstenen van websites uit, waaronder HTML, CSS en JavaScript, en behandelt de concepten van clients, servers en het Domain Name System (DNS). ### 3.1 De basis bouwstenen Websites worden opgebouwd uit drie kerntechnologieën die samenwerken om zowel structuur, visuele vormgeving als interactie te realiseren: * **HTML (HyperText Markup Language):** * Verantwoordelijk voor de **structuur** van de webpagina. * Definieert de verschillende elementen op een pagina, zoals koppen, paragrafen, afbeeldingen en links. * **CSS (Cascading Style Sheets):** * Verantwoordelijk voor de **visuele inkleding en voorstelling** van de webpagina. * Bepaalt hoe de HTML-elementen worden weergegeven, inclusief kleuren, lettertypen, lay-outs en afmetingen. * **JavaScript:** * Verantwoordelijk voor de **interactie en het gedrag** van de webpagina. * Maakt dynamische inhoud mogelijk, zoals animaties, formuliervalidatie, en interactieve elementen die reageren op gebruikersinput. Deze drie technologieën vormen de basis van vrijwel elke website die je vandaag de dag bezoekt. Er bestaat uiteraard meer dan deze drie, maar voor de basis van web development zijn ze essentieel. > **Tip:** Denk aan HTML als het skelet van het menselijk lichaam, CSS als de huid en kleding, en JavaScript als de spieren en het zenuwstelsel die ervoor zorgen dat het lichaam kan bewegen en reageren. ### 3.2 Hoe het web werkt: Clients, Servers en DNS Het surfen op het web is een proces dat afhankelijk is van de interactie tussen clients, servers en het Domain Name System (DNS). #### 3.2.1 Clients Clients zijn de apparaten die we gebruiken om toegang te krijgen tot internetdiensten. Dit omvat: * Laptops * Smartphones * Tablets Deze apparaten stellen verzoeken op voor diensten die worden aangeboden door servers. #### 3.2.2 Servers Servers zijn computers die ontworpen zijn om te "dienen" (to serve). Ze beantwoorden de verzoeken die door clients worden gesteld. Wanneer je een website bezoekt, vraag je via je client (bijvoorbeeld je browser) aan een server om de gegevens van die website naar jou toe te sturen. #### 3.2.3 DNS (Domain Name System) Het Domain Name System, vaak afgekort als DNS, fungeert als het telefoonboek van het internet. De belangrijkste functie van DNS is het vertalen van een domeinnaam (een leesbare URL, zoals `www.voorbeeld.be`) naar een numeriek IP-adres (bijvoorbeeld `$192.168.1.1$`), dat machines gebruiken om elkaar te identificeren. * **Domeinnaam:** Het unieke adres van je website, wat je kunt kopen bij een hostingprovider. Best practices voor domeinnamen omvatten: * Kort en gemakkelijk te spellen. * Gemakkelijk te onthouden. * Een belangrijk sleutelwoord bevatten voor SEO. * Gebruik extensies die relevant zijn voor je doelgroep of regio (bv. `.be`, `.com`, `.eu`). Het DNS is cruciaal voor de configuratie van diverse online diensten, waaronder e-mail (Mailchimp), zoekmachine-optimalisatie (Google Search Console) en trackingpixels voor sociale media. ### 3.3 Hosting en CMS Om een website online toegankelijk te maken, heb je hosting nodig. Daarnaast wordt er vaak gebruik gemaakt van een Content Management Systeem (CMS). #### 3.3.1 Hosting Hosting providers bieden ruimte aan op het internet waar de bestanden van je website worden opgeslagen. Zij zorgen ervoor dat je website gekoppeld is aan het internet en actief staat. Bij het kiezen van een hostingprovider zijn de volgende criteria belangrijk: * **Budget:** De kosten die verbonden zijn aan de hostingdienst. * **Benodigde webruimte:** Afhankelijk van de hoeveelheid afbeeldingen, video's en andere media die je website zal bevatten. * **Verwachte hoeveelheid dataverkeer:** Het aantal bezoekers en de omvang van de gegevens die worden uitgewisseld. #### 3.3.2 CMS (Content Management Systeem) Een CMS is een systeem dat wordt gebruikt om de inhoud (content) van een website te beheren zonder dat je zelf HTML, CSS of JavaScript hoeft te schrijven. Dit maakt het beheren van een website toegankelijker voor mensen zonder diepgaande technische kennis. **Voordelen van een CMS:** * Eenvoudig aanpassen van de website structuur. * Makkelijk bewerken van teksten, afbeeldingen en video's. * Mogelijkheid om lay-out wijzigingen door te voeren. * Toevoegen van functionaliteiten (bv. reviews, blog, fotoalbum). * Beheer van gebruikersaccounts. Er zijn verschillende soorten CMS, waaronder "all-in-one" oplossingen die geen aparte hosting vereisen en vaak eenvoudig in beheer zijn. > **Voorbeeld:** Een populaire all-in-one CMS kan je helpen met het bouwen van een website, het beheren van je blogartikelen, het instellen van SEO-instellingen, en het aanpassen van de homepagina, allemaal via een gebruiksvriendelijke interface. --- # Praktische implementatie en evaluatie van websites Dit deel behandelt de praktische aspecten van websiteontwikkeling, met de nadruk op groepswerk, tussentijdse deadlines en de uiteindelijke beoordeling via een videopresentatie, gericht op het creëren van een functionele website die conversie genereert. ### 4.1 Relevantie van web management Web management is relevant omdat het de focus legt op het converteren van aandacht naar concrete resultaten, wat cruciaal is in de steeds belangrijker wordende digitale wereld. Terwijl deel 1 van het semester gericht was op het trekken van aandacht, gaat dit deel dieper in op hoe die aandacht omgezet kan worden in actie. > **Tip:** Conversie is het uiteindelijke doel van een website: het omzetten van bezoekers naar een gewenste uitkomst. ### 4.2 Conversie in de digitale wereld Conversie kan op verschillende manieren worden gemeten, zowel als micro- of macro-doelen: * **Microconversies:** Dit zijn vaak interactie- of engagementgerichte acties, zoals: * Een websitepagina delen. * Aanmelden voor een nieuwsbrief. * Volgen op social media. * **Macroconversies:** Deze hebben doorgaans een meer transactionele aard, zoals: * Een aankoop doen. * Een offerteaanvraag indienen. * Contact opnemen voor het regelen van afspraken. * Bellen via een bedrijfsprofiel. Vroeger was conversie vaak beperkt door openingstijden, personeel en locatie. Tegenwoordig kan digitale conversie 24/7 plaatsvinden, onafhankelijk van personeelsbeschikbaarheid en locatie. ### 4.3 Het belang van doelen stellen voor websites Voordat men begint met de ontwikkeling van een website, is het essentieel om duidelijke doelen te stellen. Relevante vragen hierbij zijn: * Wie zijn de klanten? * Wat wil men bereiken met de website? * Waar zijn de klanten naar op zoek? * Wat zijn hun behoeften? * Hoe gaat de website aan deze behoeften voldoen? * Hoe pakken concurrenten het aan? * Welk budget is beschikbaar? Door deze vragen te beantwoorden, kan men richting geven aan de invulling van de website en zorgen voor een solide fundament vanuit marketingperspectief. ### 4.4 De technische basis van websites De kerntechnologieën achter websites zijn: * **HTML (HyperText Markup Language):** Zorgt voor de structuur van de webpagina. * **CSS (Cascading Style Sheets):** Bepaalt de visuele inkleding en voorstelling van de content. * **JavaScript:** Maakt interactie en dynamisch gedrag op de website mogelijk. Deze drie technologieën vormen de basis van client-side webontwikkeling. #### 4.4.1 Client-server model en DNS Het surfen op het web is gebaseerd op een client-server model: * **Clients:** Dit zijn de apparaten die we gebruiken (laptops, smartphones) om diensten op te vragen. * **Servers:** Deze "bedienen" de clients door de gevraagde diensten te leveren. * **DNS (Domain Name System):** Dit systeem fungeert als een telefoonboek dat domeinnamen (URL's) vertaalt naar IP-adressen. DNS-configuratie is belangrijk voor diverse tools zoals Mailchimp, Google Search Console en social media pixels. #### 4.4.2 Domeinnaam en hosting * **Domeinnaam:** Het unieke adres van een website dat verwijst naar een IP-adres. Bij het kiezen van een domeinnaam zijn best practices zoals kort, gemakkelijk te spellen en te onthouden, het opnemen van belangrijke keywords en het gebruiken van relevante extensies (.be, .com, .eu) aan te raden. * **Hosting:** Een hostingprovider biedt ruimte op het internet, koppelt de website aan het internet en zorgt dat deze actief is. Selectiecriteria zijn onder andere budget, benodigde webruimte (afhankelijk van afbeeldingen, animaties) en verwachte hoeveelheid dataverkeer. #### 4.4.3 Content Management Systemen (CMS) Een CMS is een systeem waarmee de inhoud van een website beheerd kan worden zonder direct HTML, CSS of JavaScript te schrijven. Voordelen van een CMS: * Eenvoudig aanpassen van website structuur. * Gemakkelijk aanpassen van content (tekst, afbeeldingen, video). * Mogelijkheid tot het aanbrengen van lay-out wijzigingen. * Toevoegen van functionaliteiten (bv. reviews, blog). * Gebruikers toevoegen aan de website. * Geen of beperkte code kennis vereist. Een "all-in-one" CMS biedt vaak een geïntegreerde oplossing zonder aparte hosting en is eenvoudig in beheer. ### 4.5 Praktisch onderdeel: Websiteontwikkeling en evaluatie Het praktische deel van de cursus omvat: * **Groepswerk:** Deelnemers worden ingedeeld in groepen van vier personen. * **Tussentijdse evaluatie:** Opdrachten moeten tegen specifieke data worden voltooid. * **Eindevaluatie:** Een videopresentatie (max. 10 minuten) per groep via Loom, waarbij de gemaakte website wordt opgeleverd aan de "eindklant". De presentatie licht de opbouw van de website toe, hoe deze zal zorgen voor conversies, en geeft instructies over het aanpassen van de homepage, het creëren van blogartikelen en het controleren van SEO. #### 4.5.1 Puntenverdeling De puntenverdeling is gebaseerd op: * Het behalen van tussentijdse deadlines. * De werking van de website. * De kwaliteit van de videopresentatie/Loom. > **Tip:** Zorg ervoor dat de videopresentatie duidelijk uitlegt hoe de eindklant de website zelf kan onderhouden en optimaliseren, met specifieke aandacht voor SEO. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Webmanagement | Het proces van het creëren, onderhouden en optimaliseren van websites om zakelijke doelstellingen te bereiken, zoals het aantrekken van bezoekers en het genereren van conversies. | | Conversie | De omzetting van een websitebezoeker naar een gewenste uitkomst, zoals een aankoop, een offerteaanvraag of een inschrijving op een nieuwsbrief. | | Digitalisatie | Het proces van het omzetten van informatie en processen naar een digitale vorm, waardoor ze via digitale kanalen toegankelijk en bewerkbaar worden. | | Aandacht trekken | Het proces waarbij een website of online content de interesse van potentiële bezoekers wekt en hen naar de website leidt. | | Awareness | Het stadium in het koopproces waarbij een consument zich bewust wordt van een product, dienst of merk. | | Review | Een kritische beoordeling of mening over een product, dienst of ervaring, vaak gedeeld door gebruikers om anderen te informeren. | | SEO (Search Engine Optimization) | Zoekmachineoptimalisatie; een reeks technieken gericht op het verbeteren van de zichtbaarheid van een website in de organische zoekresultaten van zoekmachines zoals Google. | | UX (User Experience) | Gebruikerservaring; de totale ervaring die een persoon heeft bij het interacteren met een product, systeem of dienst, inclusief de perceptie van bruikbaarheid, toegankelijkheid en aantrekkelijkheid. | | CRO (Conversion Rate Optimization) | Conversiepercentageoptimalisatie; het systematisch verbeteren van een website om meer bezoekers om te zetten in klanten of leads. | | Wireframing | Het creëren van een schematische weergave van de structuur en lay-out van een website of webpagina, gericht op functionaliteit en plaatsing van elementen. | | Sitestructuur | De hiërarchische organisatie van pagina's en content binnen een website, die de navigatie en vindbaarheid beïnvloedt. | | Webflow | Een visuele development tool waarmee gebruikers interactieve, responsieve websites kunnen ontwerpen en bouwen zonder uitgebreide codekennis. | | HTML (HyperText Markup Language) | De standaard opmaaktaal die wordt gebruikt om webpagina's te structureren en de inhoud ervan te definiëren. | | CSS (Cascading Style Sheets) | Een stijlbladtaal die wordt gebruikt om de presentatie en lay-out van webpagina's te beschrijven, zoals kleuren, lettertypen en indeling. | | JavaScript | Een programmeertaal die veel wordt gebruikt voor client-side scripting op websites om interactieve elementen en dynamische functionaliteit toe te voegen. | | Client | Een computer of apparaat dat diensten opvraagt die worden aangeboden door een server, zoals een laptop, smartphone of tablet. | | Server | Een computer die diensten verleent aan andere computers (clients) op een netwerk, vaak door informatie of functionaliteit te leveren. | | DNS (Domain Name System) | Het Domain Name System vertaalt mensvriendelijke domeinnamen (URL's) naar numerieke IP-adressen die computers gebruiken om elkaar te identificeren op het internet. | | Domeinnaam | Het unieke, herkenbare adres van een website op het internet, bijvoorbeeld "example.com". | | Hostingprovider | Een bedrijf dat opslagruimte op servers aanbiedt en ervoor zorgt dat websites toegankelijk zijn op het internet. | | CMS (Content Management Systeem) | Een softwaretoepassing waarmee gebruikers digitale content kunnen creëren, beheren en wijzigen op een website, vaak zonder diepgaande technische kennis. | | Macro conversies | Belangrijke transactiegerichte acties die direct bijdragen aan de bedrijfsdoelstellingen, zoals een aankoop of een significante offerteaanvraag. | | Micro conversies | Kleinere interacties die de betrokkenheid van de gebruiker met de website aangeven en vaak leiden tot een macro conversie, zoals het liken van een social media post of het downloaden van een brochure. |

# Informatie- en communicatietechnologie (ICT) basisconcepten Dit onderwerp introduceert de fundamentele concepten binnen ICT, met een focus op talstelsels, signaaltypes en bemonstering. ### 1.1 Talstelsels Talstelsels zijn methoden om getallen weer te geven. Binnen ICT zijn met name het binaire, decimale en hexadecimale talstelsel van belang. #### 1.1.1 Decimaal talstelsel Het decimale talstelsel is het talstelsel dat wij dagelijks gebruiken. Het is een positional getallensysteem met basis 10, wat betekent dat het tien unieke cijfers gebruikt: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 en 9. De waarde van een cijfer wordt bepaald door zijn positie in het getal. De algemene formule voor het omzetten van een decimaal getal naar zijn componenten is de som van de producten van elk cijfer met de overeenkomstige macht van de basis (10): $$D = d_n \times 10^n + d_{n-1} \times 10^{n-1} + \dots + d_1 \times 10^1 + d_0 \times 10^0$$ Waarbij: * $D$ het decimale getal is. * $d_i$ de cijfers van het decimale getal zijn. * $n$ de hoogste macht van 10 is. #### 1.1.2 Binair talstelsel Het binaire talstelsel, ook wel tweewaardig talstelsel genoemd, is de basis van digitale computers. Het maakt gebruik van slechts twee cijfers: 0 en 1. Deze cijfers worden bits genoemd (binary digits). Net als bij het decimale talstelsel, bepaalt de positie van een bit zijn waarde, maar dan met machten van 2. De formule voor het omzetten van een binair getal naar een decimaal getal is: $$B = b_n \times 2^n + b_{n-1} \times 2^{n-1} + \dots + b_1 \times 2^1 + b_0 \times 2^0$$ Waarbij: * $B$ het binaire getal is. * $b_i$ de bits van het binaire getal zijn (0 of 1). * $n$ de hoogste macht van 2 is. > **Tip:** Bedenk dat elke positie in een binair getal een dubbele waarde vertegenwoordigt ten opzichte van de positie rechts ervan, beginnend bij $2^0 = 1$. **Voorbeeld:** Het binaire getal 10011100 omzetten naar decimaal: $1 \times 2^7 + 0 \times 2^6 + 0 \times 2^5 + 1 \times 2^4 + 1 \times 2^3 + 1 \times 2^2 + 0 \times 2^1 + 0 \times 2^0$ $= 1 \times 128 + 0 \times 64 + 0 \times 32 + 1 \times 16 + 1 \times 8 + 1 \times 4 + 0 \times 2 + 0 \times 1$ $= 128 + 0 + 0 + 16 + 8 + 4 + 0 + 0 = 156$ #### 1.1.3 Hexadecimaal talstelsel Het hexadecimale talstelsel, ook wel zestientallig talstelsel genoemd, wordt vaak gebruikt in computerwetenschappen omdat het een compactere manier biedt om binaire getallen weer te geven. Het heeft basis 16 en gebruikt 16 symbolen: de cijfers 0-9 en de letters A-F. De letters A tot en met F vertegenwoordigen de decimale waarden 10 tot en met 15. * A = 10 * B = 11 * C = 12 * D = 13 * E = 14 * F = 15 De formule voor het omzetten van een hexadecimaal getal naar een decimaal getal is: $$H = h_n \times 16^n + h_{n-1} \times 16^{n-1} + \dots + h_1 \times 16^1 + h_0 \times 16^0$$ Waarbij: * $H$ het hexadecimale getal is. * $h_i$ de hexadecimale cijfers (of hun decimale equivalenten) zijn. * $n$ de hoogste macht van 16 is. > **Tip:** Hexadecimale getallen zijn handig omdat elke hexadecimale digit (0-9, A-F) precies overeenkomt met 4 binaire digits (een nibble). Dit maakt conversie tussen binair en hexadecimaal erg eenvoudig. **Voorbeeld:** Het hexadecimale getal 2D1 omzetten naar decimaal: $2 \times 16^2 + D \times 16^1 + 1 \times 16^0$ $= 2 \times 256 + 13 \times 16 + 1 \times 1$ $= 512 + 208 + 1 = 721$ #### 1.1.4 Omzettingen tussen talstelsels ##### 1.1.4.1 Van binair naar hexadecimaal en omgekeerd Om een binair getal om te zetten naar hexadecimaal, groepeer je de binaire digits in groepen van 4, beginnend vanaf de rechterkant. Vul aan met nullen indien nodig om de meest linkse groep compleet te maken. Converteer vervolgens elke groep van 4 bits naar zijn corresponderende hexadecimale cijfer. Om een hexadecimaal getal om te zetten naar binair, zet je elk hexadecimaal cijfer om naar zijn 4-bit binaire equivalent. **Voorbeeld:** Binaire 10011100 omzetten naar hexadecimaal: Groeperen: 1001 1100 Omzetten: 1001 is 9, 1100 is C. Resultaat: 9C (hexadecimaal). **Voorbeeld:** Hexadecimale 2D1 omzetten naar binair: 2 = 0010 D = 1101 1 = 0001 Resultaat: 001011010001, wat meestal wordt geschreven als 1011010001 (de leidende nullen worden weggelaten). ##### 1.1.4.2 Van decimaal naar binair Een veelgebruikte methode is recursieve deling door 2, waarbij de resten de binaire cijfers vormen, gelezen van onder naar boven. **Voorbeeld:** Decimaal 156 omzetten naar binair: $156 \div 2 = 78$ rest 0 $78 \div 2 = 39$ rest 0 $39 \div 2 = 19$ rest 1 $19 \div 2 = 9$ rest 1 $9 \div 2 = 4$ rest 1 $4 \div 2 = 2$ rest 0 $2 \div 2 = 1$ rest 0 $1 \div 2 = 0$ rest 1 De resten van onder naar boven lezen: 10011100. ##### 1.1.4.3 Van decimaal naar hexadecimaal Dit gebeurt op een vergelijkbare manier als de omzetting naar binair, maar dan door recursief te delen door 16. De resten worden omgerekend naar hexadecimale cijfers. **Voorbeeld:** Decimaal 721 omzetten naar hexadecimaal: $721 \div 16 = 45$ rest 1 $45 \div 16 = 2$ rest 13 (D) $2 \div 16 = 0$ rest 2 De resten van onder naar boven lezen: 2D1. #### 1.1.5 Andere talstelsels Naast binair, decimaal en hexadecimaal, kunnen er ook andere talstelsels voorkomen, afhankelijk van de toepassing. Het octale talstelsel (basis 8) wordt bijvoorbeeld soms gebruikt. ### 1.2 Analoog vs. Digitaal Informatie kan op twee hoofdvormen worden weergegeven: analoog en digitaal. #### 1.2.1 Analoge signalen Analoge signalen zijn continu en kunnen elke waarde binnen een bepaald bereik aannemen. Ze variëren vloeiend in tijd en amplitude. Voorbeelden zijn de geluidsgolven die onze stem produceert, de temperatuur, of de intensiteit van licht. #### 1.2.2 Digitale signalen Digitale signalen zijn discreet en kunnen slechts een eindig aantal waarden aannemen, meestal twee (bijvoorbeeld 0 en 1, of laag en hoog voltage). Informatie wordt weergegeven als een reeks van discrete samples. Computers werken inherent met digitale signalen. > **Tip:** Denk aan een dimmer voor een lamp (analoog, traploos regelbaar) versus een aan/uit schakelaar (digitaal, twee standen). ### 1.3 Bemonstering (Sampling) Om analoge signalen te kunnen verwerken met digitale systemen, moeten ze worden omgezet naar een digitale vorm. Dit proces omvat bemonstering. #### 1.3.1 Sampling rate De sampling rate, ook wel bemonsteringsfrequentie genoemd, is het aantal samples dat per seconde van een analoog signaal wordt genomen. Het wordt uitgedrukt in Hertz (Hz). Een hogere sampling rate betekent dat er meer punten per seconde van het signaal worden gemeten, wat resulteert in een nauwkeurigere digitale representatie van het originele analoge signaal. Volgens de Nyquist-Shannon bemonsteringstheorema, moet de sampling rate minstens tweemaal de hoogste frequentie van het signaal zijn om het signaal zonder informatieverlies te kunnen reconstrueren. $$f_s \geq 2 \times f_{\text{max}}$$ Waarbij: * $f_s$ de sampling rate is. * $f_{\text{max}}$ de maximale frequentiecomponent in het analoge signaal is. ### 1.4 Toepassingen van ICT-basisconcepten De hierboven besproken basisconcepten zijn essentieel voor diverse toepassingen binnen ICT: * **Programmeren:** Fundamentele concepten zoals booleaanse logica (waarheidstabellen met WAAR/NIET WAAR, gerelateerd aan binaire 0 en 1) zijn cruciaal voor het schrijven van software. * **Netwerken:** IP-adressen en MAC-adressen, die worden gebruikt om apparaten in netwerken te identificeren, zijn vaak gebaseerd op binaire of hexadecimale representaties. * **Webdesign en andere gebieden:** De onderliggende principes van digitale datarepresentatie en signaalverwerking zijn overal aanwezig, van hoe afbeeldingen en geluid worden opgeslagen tot hoe communicatie plaatsvindt. --- # ICT-toepassingen en programmeren Dit deel bespreekt de praktische toepassingen van ICT, met een focus op programmeren, netwerken en webdesign. ## 2. ICT-toepassingen en programmeren Deze sectie introduceert de concrete toepassingen van informatietechnologie, waaronder de basisprincipes van programmeren met Booleaanse waarden, de werking van netwerken middels IP- en MAC-adressen, en de fundamenten van webdesign. ### 2.1 Programmeren met Booleaanse waarden Programmeren is het geven van instructies aan een computer om een specifieke taak uit te voeren. Een fundamenteel concept in programmeren is het gebruik van Booleaanse waarden, die de waarheidswaarde van een uitspraak representeren. * **Booleaanse waarden**: Dit zijn de twee mogelijke waarden: waar (True) of onwaar (False). * **Logische operatoren**: Deze operatoren worden gebruikt om Booleaanse waarden te combineren en te manipuleren. De belangrijkste zijn: * **AND (EN)**: Het resultaat is waar als beide operanden waar zijn. * Voorbeeld: `Waar EN Waar = Waar` * Voorbeeld: `Waar EN Onwaar = Onwaar` * **OR (OF)**: Het resultaat is waar als ten minste één van de operanden waar is. * Voorbeeld: `Waar OF Onwaar = Waar` * Voorbeeld: `Onwaar OF Onwaar = Onwaar` * **NOT (NIET)**: Keert de waarheidswaarde van de operand om. * Voorbeeld: `NIET Waar = Onwaar` * Voorbeeld: `NIET Onwaar = Waar` * **Toepassingen**: Booleaanse logica wordt gebruikt in beslissingsstructuren (if-statements), loops en om complexe voorwaarden in software te definiëren. ### 2.2 Netwerken met IP- en MAC-adressen Netwerken stellen computers in staat om met elkaar te communiceren. Om dit mogelijk te maken, worden apparaten geïdentificeerd met unieke adressen. * **IP-adres (Internet Protocol address)**: Dit is een logisch adres dat wordt toegewezen aan elk apparaat dat deel uitmaakt van een computernetwerk dat het Internet Protocol gebruikt voor communicatie. IP-adressen worden gebruikt om apparaten te routeren over netwerken, zodat gegevenspakketten hun bestemming kunnen bereiken. * Ze kunnen statisch (vast) of dynamisch (tijdelijk, via DHCP) worden toegewezen. * Voorbeeld: `192.168.1.1` (IPv4) * **MAC-adres (Media Access Control address)**: Dit is een uniek, fysiek adres dat is ingebed in de netwerkinterfacecontroller (NIC) van een apparaat. Het MAC-adres wordt gebruikt voor communicatie binnen een lokaal netwerk (LAN). * Het wordt ook wel het fysieke adres of hardwareadres genoemd. * Het is meestal permanent en wordt door de fabrikant toegewezen. * Het bestaat uit 12 hexadecimale cijfers, gegroepeerd in zes paren gescheiden door dubbele punten of streepjes. * Voorbeeld: `00:1A:2B:3C:4D:5E` > **Tip:** Het IP-adres is vergelijkbaar met het huisadres waar brieven naartoe worden gestuurd, terwijl het MAC-adres meer lijkt op de naam van de persoon aan wie de brief gericht is binnen dat huis. ### 2.3 Webdesign Webdesign omvat het proces van het creëren van websites. Dit houdt in zowel de esthetische vormgeving als de technische functionaliteit. * **Basistechnologieën**: * **HTML (HyperText Markup Language)**: Definieert de structuur en inhoud van webpagina's. * **CSS (Cascading Style Sheets)**: Bepaalt de presentatie en opmaak van HTML-elementen (kleuren, lettertypen, lay-out). * **JavaScript**: Maakt interactieve elementen en dynamische functionaliteit op webpagina's mogelijk. * **Belangrijke concepten**: * **Gebruikerservaring (UX - User Experience)**: Hoe een gebruiker de website ervaart. * **Gebruikersinterface (UI - User Interface)**: De visuele elementen waarmee een gebruiker interactie heeft. * **Responsief design**: Websites die zich aanpassen aan verschillende schermformaten (desktop, tablet, mobiel). ### 2.4 Analoog vs. Digitaal Informatie kan op twee fundamentele manieren worden gerepresenteerd: analoog en digitaal. * **Analoog**: Een continue representatie van informatie, waarbij de waarde geleidelijk kan variëren. Voorbeelden zijn de golven van geluid of de temperatuur gemeten met een kwikthermometer. * **Digitaal**: Een discrete representatie van informatie, waarbij de waarden worden uitgedrukt als afzonderlijke, telbare eenheden, meestal in de vorm van binaire getallen (0s en 1s). * **Voordelen van digitaal**: Nauwkeurigheid, eenvoudigere opslag, bewerking en transmissie zonder kwaliteitsverlies. * **Omzetting**: Analoge signalen moeten worden omgezet naar digitale signalen voor verwerking door computers. #### 2.4.1 Sampling Rate Bij de omzetting van een analoog signaal naar een digitaal signaal is de *sampling rate* cruciaal. * **Sampling rate**: Dit is het aantal metingen (samples) per seconde dat wordt genomen van een analoog signaal om het om te zetten naar een digitaal formaat. De eenheid van sampling rate is Hertz (Hz) of samples per seconde. * **Invloed**: Een hogere sampling rate resulteert in een nauwkeurigere digitale representatie van het originele analoge signaal, maar vereist ook meer opslagruimte en verwerkingskracht. * Voor audio wordt bijvoorbeeld vaak een sampling rate van $44,100$ Hz gebruikt (CD-kwaliteit). Dit betekent dat het geluid $44,100$ keer per seconde wordt gemeten. Deze principes vormen de basis voor veel ICT-toepassingen die we dagelijks gebruiken. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | ICT | Informatie- en communicatietechnologie, een breed veld dat zich bezighoudt met de opslag, ophalen, transmissie en manipulatie van data en informatie met behulp van computers en telecommunicatietechnologieën. | | Talstelsel | Een systeem voor het representeren van getallen. Gangbare talstelsels zijn binair (basis 2), decimaal (basis 10) en hexadecimaal (basis 16). Elk talstelsel gebruikt een specifieke set symbolen en regels om waarden weer te geven. | | Binair | Een talstelsel met basis 2, dat alleen de cijfers 0 en 1 gebruikt. Dit is de fundamentele manier waarop computers data opslaan en verwerken. | | Decimaal | Het standaard talstelsel dat in het dagelijks leven wordt gebruikt, met basis 10 en de cijfers 0 tot en met 9. | | Hexadecimaal | Een talstelsel met basis 16, dat de cijfers 0-9 en de letters A-F gebruikt om waarden weer te geven. Het wordt vaak gebruikt in de informatica om binaire getallen compacter weer te geven. | | Omzetting (tussen talstelsels) | Het proces van het converteren van een getal van het ene talstelsel naar het andere, zoals van binair naar decimaal, of van decimaal naar hexadecimaal, en vice versa. | | Recursieve deling | Een methode om een getal van een hogere basis naar een lagere basis om te zetten, waarbij herhaaldelijk wordt gedeeld en de resten worden verzameld. | | Som van de producten | Een methode voor het omzetten van een binair getal naar decimaal, waarbij elk binair cijfer wordt vermenigvuldigd met de overeenkomstige macht van 2 en de resultaten worden opgeteld. | | Boolean (programmeren) | Een datatype in de programmering dat slechts twee mogelijke waarden kan aannemen: waar (true) of onwaar (false). Dit is essentieel voor logische operaties en beslissingsstructuren. | | IP-adres | Internet Protocol-adres, een uniek numeriek label dat is toegewezen aan elk apparaat dat is verbonden met een computernetwerk dat het Internet Protocol voor communicatie gebruikt. | | MAC-adres | Media Access Control-adres, een unieke identificatie die is toegewezen aan een netwerkinterfacecontroller (NIC) om te worden gebruikt als netwerkadres in communicatieprotocollen op een data link layer. | | Analoog signaal | Een continu signaal dat variabele waarden representeert, zoals een geluidsgolf of temperatuurmeting, in tegenstelling tot een digitaal signaal dat discrete waarden gebruikt. | | Digitaal signaal | Een signaal dat discrete waarden representeert, meestal in de vorm van binaire getallen (0s en 1s). Digitale signalen worden gebruikt in computers en andere elektronische apparaten. | | Sampling Rate | De frequentie waarmee samples van een analoog signaal worden genomen om een digitaal signaal te creëren. Een hogere sampling rate resulteert in een accuratere digitale representatie van het oorspronkelijke analoge signaal. |

# Interface types en hun toepassingen Dit onderwerp behandelt de verschillende soorten computerinterfaces, hun fysieke kenmerken en hun toepassingen bij gegevensoverdracht tussen apparaten, waarbij zowel oudere als nieuwere technologieën aan bod komen. ## 1. Interface types en hun toepassingen Een interface is de fysieke koppeling tussen twee of meer apparaten, zoals een kabel of een poort. Een protocol definieert hoe data over deze interface wordt verstuurd. ### 1.1 Grafische interfaces Grafische kaarten maken gebruik van interfaces zoals Accelerated Graphics Port (AGP) en Peripheral Component Interface (PCI). #### 1.1.1 PCI PCI (Peripheral Component Interface) maakt gebruik van parallelle communicatie via 32 of 64 lijnen. Het bestaat uit een slot (poort) en een PCI-kaart die hierin wordt geplaatst. #### 1.1.2 PCIe PCIe (PCI Express) is sinds 2004 de opvolger van PCI. Het maakt gebruik van seriële communicatie en is niet compatibel met PCI-slots. PCIe maakt gebruik van "lanes", waarbij elke lane bestaat uit een zender- en een ontvangerverbinding voor full-duplex communicatie. Er zijn verschillende configuraties zoals 1x, 4x, 8x en 16x lanes. PCIe is beschikbaar in versies 1.0 tot en met 5.0 en is achterwaarts compatibel met eerdere versies. ### 1.2 Opslaginterfaces #### 1.2.1 SATA SATA (Serial AT Attachment) wordt gebruikt voor gegevensdragers en maakt verbinding met moederborden. Het is achterwaarts compatibel met oudere apparaten. #### 1.2.2 mSATA mSATA (mini-SATA) is een kleinere versie van SATA, ontworpen voor apparaten met beperkte ruimte. Het is niet hetzelfde als M.2, dat nieuwer is en zowel SATA als PCIe-gebaseerde NVMe ondersteunt. #### 1.2.3 M.2 M.2 is een modernere interface die ondersteuning biedt voor zowel SATA als NVMe (PCIe-gebaseerde) protocollen. M.2 maakt gebruik van verschillende "keys" voor specifieke functionaliteiten. ### 1.3 Universal Serial Bus (USB) USB is een populaire interface die bekend staat om zijn lage kosten, "dummy proof" ontwerp (eenvoudig in te pluggen) en schaalbaarheid. #### 1.3.1 USB Connectoren * **USB 2.0 Type A + B:** De meest voorkomende connectoren voor standaardtoestellen en printers. * **USB 2.0 Mini-B en Micro-B:** Gebruikt voor camera's en smartphones vóór 2018. * **USB 3.0 Type A:** Gebruikt voor nieuwere externe harde schijven en biedt aanzienlijk hogere snelheden dan USB 2.0. * **USB 3.0 Type C:** Een "dummy proof" connector die vanaf 2018 op smartphones werd geïntroduceerd. #### 1.3.2 USB Versies * **USB 2.0:** Maakt gebruik van 4 connecties: +5V, GND, D+ en D-. De D+ en D- lijnen sturen signalen met tegengestelde tekens om storingen op te vangen. USB 2.0 werkt in half-duplex modus. * **USB 3:** Heeft 9 connecties, inclusief extra datalijnen voor full-duplex communicatie. Het is achterwaarts compatibel met USB 2.0 connecties. * **USB-C:** Maakt gebruik van 2x full-duplex verbindingen en is achterwaarts compatibel. USB-C kan ook andere protocollen ondersteunen, zoals DisplayPort. > **Tip:** Let op bij USB-C, aangezien het verschillende functionaliteiten kan bieden afhankelijk van het apparaat en het gebruikte protocol. ### 1.4 Audio Interfaces #### 1.4.1 3.5mm jack De 3.5mm jack connector wordt gebruikt voor audio-uitvoer. * **Stereo (2.0):** Standaard stereo geluid. * **Surround (5.1, 7.1, 7.2, etc.):** Voor meerkanaals geluidssystemen. #### 1.4.2 Andere Audio Interfaces * **Tulpstekker (RCA):** Vaak gebruikt voor audio en video signalen. * **DIN stekker:** Beschikbaar in verschillende varianten (3-polig, 4-polig, etc.). ### 1.5 Video Interfaces #### 1.5.1 VGA VGA (Video Graphics Array) is een analoge interface die geen audio ondersteunt. Het kan resoluties tot 2048x1538 (QXGA) aan. #### 1.5.2 HDMI HDMI (High Definition Multimedia Interface) is een digitale interface die zowel video als audio ondersteunt. Het kan zeer hoge resoluties aan, tot 7680x4320 (8K). HDMI kan ook een analoog signaal uitsturen voor achterwaartse compatibiliteit. Het wordt veel gebruikt voor schermen en televisies. #### 1.5.3 DisplayPort (DP) DisplayPort (DP) is een digitale interface die, net als HDMI, audio en hoge resoluties tot 7680x4320 (8K) ondersteunt. Sommige implementaties van DisplayPort kunnen ook via een USB-C connector worden geleverd. #### 1.5.4 DVI DVI (Digital Visual Interface) is een video-interface die in verschillende varianten bestaat: * **DVI-D:** Digitale signalen. * **DVI-A:** Analoge signalen. * **DVI-I:** Geïntegreerd, ondersteunt zowel digitaal als analoog. #### 1.5.5 Andere Video Interfaces * **S-Video:** Een analoge video-interface. * **Composite:** Een enkele signaallijn voor analoge video. * **Component (YPrPb):** Scheidt kleurcomponenten voor betere beeldkwaliteit. * **Scart:** Een oudere connector die audio en video kan transporteren. ### 1.6 Netwerk Interfaces #### 1.6.1 RJ Connectoren * **RJ11:** Wordt gebruikt voor telefonie en heeft 6 connecties. * **RJ45:** Wordt gebruikt voor ethernetnetwerken en heeft 8 connecties. #### 1.6.2 UTP Kabel UTP staat voor Unshielded Twisted Pair. Er zijn ook varianten zoals Shielded (STP) en Foiled (FTP). Dit zijn kabels die de aders in paren verdraaien om interferentie te verminderen. ### 1.7 Andere Interfaces #### 1.7.1 Seriële Poort (Serial Port) Maakt gebruik van het UART protocol en wordt vaak geassocieerd met RS-232 (één-op-één communicatie) of RS-485 (één-op-meer communicatie). Vroeger gebruikt voor randapparatuur en serveradministratie. #### 1.7.2 Parallelle Poort (Parallel Port) Oorspronkelijk veel gebruikt voor printers. #### 1.7.3 Thunderbolt Ontwikkeld door Apple en Intel. Thunderbolt 3 biedt snelheden tot 40 Gb/s, wat vergelijkbaar is met USB 3.2 2x2 (20 Gb/s). Het is een veelzijdige interface die data, video en stroom kan transporteren. --- # Specifieke interface standaarden Dit onderwerp behandelt diverse specifieke interface standaarden die worden gebruikt voor de fysieke koppeling en dataoverdracht tussen hardwarecomponenten. ### 2.1 Interfaces voor uitbreidingskaarten #### 2.1.1 PCI (Peripheral Component Interface) PCI is een parallelle interface die gebruikmaakt van een 32- of 64-lijns bus. Het bestaat uit een slot op het moederbord en een bijbehorende kaart die hierin geplaatst wordt. #### 2.1.2 PCIe (PCI Express) PCIe, geïntroduceerd in 2004, is een seriële interface en is niet compatibel met de oudere PCI-standaard. Het maakt gebruik van "lanes", waarbij elke lane bestaat uit een zend- en ontvangstverbinding voor full-duplex communicatie. PCIe komt in verschillende configuraties: $1\text{x}$, $4\text{x}$, $8\text{x}$ en $16\text{x}$. De standaard heeft verschillende versies, van $1.0$ tot $5.0$, en is achterwaarts compatibel. ### 2.2 Interfaces voor dataopslag #### 2.2.1 SATA (Serial AT Attachment) SATA is een standaard voor seriële dataoverdracht naar opslagapparaten zoals harde schijven. Het is achterwaarts compatibel met eerdere versies. #### 2.2.2 mSATA (Mini-SATA) mSATA is een kleinere variant van SATA, ontworpen voor apparaten met beperkte ruimte. Het is niet hetzelfde als M.2, wat nieuwer is en zowel SATA als PCIe (NVMe) ondersteunt. #### 2.2.3 M.2 M.2 is een veelzijdige interface die ondersteuning biedt voor zowel SATA als NVMe (gebaseerd op PCIe). Het kent verschillende "key" configuraties die de functionaliteit en compatibiliteit bepalen. ### 2.3 USB (Universal Serial Bus) USB is een populaire standaard voor het aansluiten van randapparatuur vanwege de lage kosten, de gebruiksvriendelijkheid ("dummy proof") en schaalbaarheid. #### 2.3.1 USB connectoren * **USB 2.0 Type A + B**: Veelgebruikt voor standaardapparaten en printers. * **USB 2.0 Mini-B en Micro-B**: Gebruikt voor camera's en smartphones vóór 2018. * **USB 3.0 Type A**: Gebruikt voor nieuwere externe harde schijven en biedt aanzienlijk hogere snelheden dan USB 2.0. * **USB 3.0 Type C**: Vanaf 2018 veelgebruikt in smartphones, is "dummy proof" en biedt verschillende voordelen. #### 2.3.2 USB versies * **USB 2.0**: Maakt gebruik van vier connectoren: $+5\text{V}$, $\text{GND}$, $D+$ en $D-$. De $D+$ en $D-$ signalen worden in tegengestelde tekens verzonden om storingen op te vangen, wat resulteert in half-duplex communicatie. * **USB 3.0**: Gebruikt negen connectoren, inclusief extra datalijnen om full-duplex communicatie mogelijk te maken. Het is achterwaarts compatibel met USB 2.0 connecties. * **USB-C**: Ondersteunt twee keer full-duplex communicatie en is achterwaarts compatibel. Het kan ook andere protocollen ondersteunen. > **Tip:** Wees voorzichtig met USB-C, omdat de ondersteuning voor specifieke protocollen kan variëren. ### 2.4 Audio-interfaces #### 2.4.1 3.5mm jack (AUX) * **Stereo (2.0)**: Standaard voor stereogeluid. * **Surround (5.1, 7.1, 7.2, etc.)**: Gebruikt voor meerkanaals audio. #### 2.4.2 Andere audio-connectoren * **Tulpstekker (RCA)**: Vaak gebruikt voor analoge audio- en video-signalen. * **DIN stekker**: Verkrijgbaar in verschillende configuraties (3-polig, 4-polig, etc.). ### 2.5 Video-interfaces #### 2.5.1 VGA (Video Graphics Array) VGA is een analoge interface die geen audio ondersteunt en een maximale resolutie heeft van $2048 \times 1536$ (QXGA). #### 2.5.2 HDMI (High Definition Multimedia Interface) HDMI is een digitale interface die zowel video als audio ondersteunt. Het kan resoluties tot $7680 \times 4320$ (8K) aan. Het heeft ook analoge signaalondersteuning voor achterwaartse compatibiliteit. HDMI wordt gebruikt voor de meeste schermen en televisies. #### 2.5.3 DisplayPort (DP) DisplayPort is een digitale interface, met name voor monitoren, die ook audio ondersteunt en resoluties tot $7680 \times 4320$ (8K) aankan. DisplayPort kan ook via USB-C worden overgedragen. #### 2.5.4 DVI (Digital Visual Interface) DVI is er in verschillende varianten: DVI-D (digitaal), DVI-A (analoog) en DVI-I (geïntegreerd, digitaal en analoog). #### 2.5.5 Andere video-interfaces * **S-Video**: Scheidt kleur- en helderheidssignalen. * **Composite**: Een enkele signaallijn voor zowel kleur als helderheid. * **Component (YPrPb)**: Gebruikt drie signaallijnen voor een betere beeldkwaliteit. * **Scart**: Een connector die vroeger veel werd gebruikt voor het aansluiten van AV-apparatuur (ook in een Mini Scart variant). ### 2.6 Netwerkconnectoren #### 2.6.1 RJ connectoren * **RJ11**: Gebruikt voor telefonie en heeft 6 connectoren. * **RJ45**: Gebruikt voor ethernetnetwerken en heeft 8 connectoren. #### 2.6.2 UTP kabel UTP staat voor Unshielded Twisted Pair. Er bestaan ook varianten zoals Shielded (STP) en Foiled (FTP). ### 2.7 Seriële en parallelle poorten #### 2.7.1 Seriële poort Maakt gebruik van het UART-protocol en is vaak geconfigureerd als RS-232 (één-op-één communicatie) of RS-485 (één-op-meer communicatie). Vroeger veel gebruikt voor randapparatuur en serverbeheer. #### 2.7.2 Parallelle poort Werd voornamelijk gebruikt voor printers. ### 2.8 Overige interfaces #### 2.8.1 Thunderbolt Ontwikkeld door Apple en Intel, biedt Thunderbolt hoge snelheden. Thunderbolt 3 kan tot $40 \text{ Gb/s}$ bereiken, wat vergelijkbaar is met $20 \text{ Gb/s}$ voor USB $3.2$ $2\text{x}2$. --- # Connectoren en hun eigenschappen Dit onderwerp behandelt de diverse typen connectoren die gebruikt worden voor interfaces, hun fysieke kenmerken, compatibiliteit en specifieke toepassingen voor dataoverdracht, audio en video. ### 3.1 Algemene concepten van interfaces Een interface definieert de fysieke koppeling tussen twee of meer apparaten, waaronder kabels en poorten. Een protocol beschrijft hoe data over deze interface wordt uitgewisseld. ### 3.2 Grafische kaarten interfaces * **AGP (Accelerated Graphics Port):** Een eerdere interface voor grafische kaarten. * **PCI (Peripheral Component Interface):** Een parallelle communicatiebus, beschikbaar in 32- of 64-lijns varianten, waarbij een PCI-kaart in een PCI-slot wordt geplaatst. * **PCIe (PCI Express):** Een seriële interface die sinds 2004 is geïntroduceerd. Het maakt gebruik van 'lanes' (elk met een zend- en ontvangstverbinding voor full-duplex communicatie) en is verkrijgbaar in configuraties zoals 1x, 4x, 8x en 16x. PCIe is achterwaarts compatibel en kent verschillende versies (1.0 tot 5.0). ### 3.3 Opslagapparaten interfaces * **SATA (Serial AT Attachment):** Een interface voor dataopslagapparaten, die voorheen op moederborden werd gebruikt en achterwaarts compatibel is. * **mSATA (mini-SATA):** Een kleinere variant van SATA, bedoeld voor apparaten met beperkte ruimte. Dit is niet hetzelfde als M.2. * **M.2:** Een modernere interface die zowel SATA als NVMe (PCIe-gebaseerde) protocollen ondersteunt. M.2 connectoren kunnen verschillende 'keys' hebben om compatibiliteit aan te geven. ### 3.4 Universal Serial Bus (USB) USB is een populaire interface die gekenmerkt wordt door lage kosten, 'dummy proof' ontwerp, en schaalbaarheid. #### 3.4.1 USB connectoren * **USB 2.0 Type A + B:** Standaardconnectoren voor de meeste apparaten en printers. * **USB 2.0 Mini-B en Micro-B:** Kleinere connectoren, voorheen veel gebruikt in camera's en smartphones (vóór circa 2018). * **USB 3.0 Type A:** Een snellere variant voor bijvoorbeeld externe harde schijven. * **USB 3.0 Type C:** De nieuwere, omkeerbare connector die vanaf circa 2018 op smartphones verscheen. Deze is 'dummy proof'. #### 3.4.2 USB versies en eigenschappen * **USB 2.0:** Maakt gebruik van vier connecties: $+5V$, GND, D+ en D-. D+ en D- verzenden signalen met tegengesteld teken om storingen op te vangen. USB 2.0 is half duplex. * **USB 3.0:** Voegt negen connecties toe, inclusief extra datalijnen die full-duplex communicatie mogelijk maken. USB 3.0 is achterwaarts compatibel met USB 2.0-aansluitingen. * **USB-C:** Biedt twee sets full-duplex verbindingen, is achterwaarts compatibel, en ondersteunt diverse protocollen naast USB zelf, zoals DisplayPort. > **Tip:** Wees voorzichtig bij het combineren van verschillende USB-versies, de snelheid wordt bepaald door de traagste component. ### 3.5 Audio interfaces * **3.5mm jack (AUX):** * Stereo (2.0): Twee kanalen (links en rechts). * Surround (5.1, 7.1, 7.2, etc.): Meerdere audiokanalen voor een meeslepende geluidservaring. * **Andere audio connectoren:** * Tulpstekker (RCA) * DIN stekker (diverse configuraties zoals 3-polig, 4-polig) ### 3.6 Video interfaces * **VGA (Visual Graphics Array):** Een analoge interface die geen audio ondersteunt en een maximale resolutie heeft van 2048x1538 (QXGA). * **HDMI (High Definition Multimedia Interface):** Een digitale interface die audio ondersteunt en maximale resoluties tot 7680x4320 (8K) aankan. Het ondersteunt ook analoge signalen voor achterwaartse compatibiliteit en wordt veel gebruikt voor schermen en televisies. * **DisplayPort (DP):** Een digitale interface, vergelijkbaar met HDMI, die audio ondersteunt en ook resoluties tot 7680x4320 (8K) aankan. Vaak geïntegreerd in USB-C connectoren (DP Alt Mode). * **DVI (Digital Visual Interface):** Bestaat in varianten zoals DVI-D (digitaal), DVI-A (analoog) en DVI-I (geïntegreerd, digitaal en analoog). * **Andere video connectoren:** S-Video, Composite, Component (YPrPb), Scart (inclusief Mini Scart). ### 3.7 Netwerk interfaces * **RJ connectoren:** * **RJ11:** Gebruikt voor telefonie en heeft zes mogelijke aansluitingen. * **RJ45:** Gebruikt voor Ethernet-netwerken en heeft acht aansluitingen. #### 3.7.1 UTP kabel UTP staat voor Unshielded Twisted Pair. Andere varianten zijn Shielded Twisted Pair (STP) en Foiled Twisted Pair (FTP), die extra afscherming bieden tegen storingen. ### 3.8 Andere interfaces * **Serial Port:** Gebruikt het UART-protocol en wordt voornamelijk geassocieerd met RS-232 (point-to-point) en RS-485 (one-to-many). Vroeger gebruikt voor randapparatuur en nog steeds voor serveradministratie. * **Parallel Port:** Vroeger veel gebruikt voor printers. * **Thunderbolt (Apple/Intel):** Een high-speed interface die snelheden tot 40 Gb/s (bij Thunderbolt 3) haalt, wat sneller is dan USB 3.2 Gen 2x2 (20 Gb/s). > **Voorbeeld:** De overgang van een parallelle poort (voor printers) naar USB heeft geleid tot flexibelere en snellere aansluitingen voor randapparatuur. > **Voorbeeld:** USB-C heeft de complexiteit verminderd door een universele, omkeerbare connector te bieden die meerdere protocollen ondersteunt, zoals data, video en stroom. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Interface | De fysieke koppeling tussen twee of meer apparaten, zoals een kabel of poort, die de communicatie mogelijk maakt. | | Protocol | De set regels die bepaalt hoe data wordt verstuurd over een interface tussen twee of meer apparaten. | | PCI (Peripheral Component Interface) | Een interne computerbusstandaard die werd gebruikt om hardwarecomponenten, zoals grafische kaarten en geluidskaarten, aan het moederbord te verbinden. | | PCI Express (PCIe) | Een seriële computeruitbreidingsbusspecificatie die snellere gegevensoverdracht mogelijk maakt dan PCI en wordt gebruikt voor grafische kaarten, netwerkkaarten en andere uitbreidingskaarten. | | Lanes | Individuele datapaden binnen een PCIe-verbinding, die de bandbreedte en prestaties van de interface bepalen (bijv. 1x, 4x, 8x, 16x). | | SATA (Serial AT Attachment) | Een interface die gebruikt wordt om opslagapparaten zoals harde schijven (HDD's) en solid-state drives (SSD's) aan te sluiten op het moederbord van een computer. | | mSATA | Een kleinere vormfactor van de SATA-interface, ontworpen voor compacte apparaten waar ruimte beperkt is. | | M.2 | Een interface die zowel SATA als NVMe (een snellere, PCIe-gebaseerde opslaginterface) ondersteunt en wordt gebruikt in compacte laptops en desktops. | | NVMe (Non-Volatile Memory Express) | Een efficiënt communicatieprotocol dat speciaal is ontworpen voor toegang tot flashgeheugen via de PCIe-bus, wat resulteert in hogere snelheden voor SSD's. | | USB (Universal Serial Bus) | Een industriestandaard die wordt gebruikt voor het aansluiten van randapparatuur op computers en andere apparaten, bekend om zijn veelzijdigheid en gebruiksgemak. | | USB Type A | De meest voorkomende rechthoekige USB-connector die wordt gebruikt voor de meeste standaardapparaten zoals toetsenborden, muizen en USB-sticks. | | USB Type B | Een USB-connector die vaak wordt gebruikt voor printers en scanners. | | Mini-USB | Een kleinere USB-connector die vroeger veel werd gebruikt voor digitale camera's en MP3-spelers. | | Micro-USB | Een nog kleinere USB-connector die wijdverbreid was in smartphones en andere mobiele apparaten vóór de opkomst van USB-C. | | USB 3.0 | Een verbeterde versie van USB die hogere gegevensoverdrachtsnelheden biedt in vergelijking met USB 2.0 en extra pinnen heeft voor deze verbeterde prestaties. | | USB-C | Een omkeerbare, compacte USB-connector die hogere snelheden, meer vermogen en ondersteuning voor diverse protocollen zoals DisplayPort biedt. | | Full Duplex | Een communicatiemethode waarbij gegevens in beide richtingen tegelijkertijd kunnen worden verzonden. | | Half Duplex | Een communicatiemethode waarbij gegevens in beide richtingen kunnen worden verzonden, maar slechts één richting tegelijkertijd. | | AUDIO (3.5mm pin) | Een standaard connector die wordt gebruikt voor analoge audiostaten, zoals koptelefoons, luidsprekers en microfoons, in zowel stereo als surround sound configuraties. | | VGA (Video Graphics Array) | Een analoge video-interface die wordt gebruikt om beeldschermen aan te sluiten, maar geen audio ondersteunt en beperkter is in resolutie dan moderne digitale interfaces. | | HDMI (High Definition Multimedia Interface) | Een digitale interface die zowel video als audio van hoge kwaliteit kan overbrengen, veel gebruikt voor televisies, monitoren en projectoren. | | DisplayPort (DP) | Een digitale display-interface die vergelijkbaar is met HDMI, vaak gebruikt voor monitoren en ondersteunt hoge resoluties en vernieuwingsfrequenties. | | DVI (Digital Visual Interface) | Een video-interface die zowel analoge als digitale signalen kan overbrengen, en die verschillende varianten kent afhankelijk van de ondersteuning (DVI-D, DVI-A, DVI-I). | | RJ11 | Een connector die voornamelijk wordt gebruikt voor telefonie en is voorzien van zes posities, maar meestal vier pinnen gebruikt. | | RJ45 | Een connector met acht posities en acht pinnen, die wijdverbreid wordt gebruikt voor Ethernet-netwerken (netwerkkabels). | | UTP (Unshielded Twisted Pair) | Een type netwerkkabel dat bestaat uit getwiste draadparen zonder extra afscherming, wat het gemeenschappelijk maakt voor Ethernet-verbindingen. | | Serial Port | Een communicatie-interface die gegevens bit voor bit verzendt, historisch gebruikt voor randapparatuur zoals modems en oudere muizen, en vaak gebaseerd op UART en RS-232 protocollen. | | Parallel Port | Een poort die gegevens parallel over meerdere lijnen tegelijkertijd verzendt, voornamelijk gebruikt voor printers in het verleden. | | Thunderbolt | Een high-speed I/O-technologie ontwikkeld door Apple en Intel die hoge gegevensoverdrachtsnelheden biedt en veelzijdigheid door ondersteuning voor data, video en stroom. |

# Basis statische analyse van uitvoerbare bestanden Dit onderwerp introduceert de initiële fasen van het analyseren van uitvoerbare bestanden door middel van statische methoden, waarbij de nadruk ligt op taalherkenning, codebeheer en fundamentele bestandskenmerken [2](#page=2). ### 1.1 Programmeertalen en codebeheer Het begrijpen van de context van een uitvoerbaar bestand vereist het onderscheiden van programmeertalen en het concept van beheerde versus onbeheerde code [3](#page=3). #### 1.1.1 Programmeren versus Scripting talen Een fundamenteel onderscheid ligt tussen programmeertalen en scripting talen, wat nauw verbonden is met het concept van interpreteren versus compileren [3](#page=3). * **Gecompileerde talen**: Code wordt direct omgezet naar machinecode door een compiler voordat het programma wordt uitgevoerd. * **Geïnterpreteerde talen**: Code wordt regel voor regel gelezen en uitgevoerd door een interpreter tijdens de runtime. #### 1.1.2 Beheerde versus onbeheerde code Een cruciaal concept in moderne softwareontwikkeling is het verschil tussen beheerde (managed) en onbeheerde (unmanaged) code [3](#page=3). * **Onbeheerde code (Native Code)**: Deze code wordt rechtstreeks door het besturingssysteem uitgevoerd en biedt meer controle maar vereist handmatig geheugenbeheer en foutafhandeling. Voorbeelden zijn C en C++ [3](#page=3). * **Beheerde code (Managed Code)**: Deze code draait binnen een runtime-omgeving, zoals de Common Language Runtime (CLR) voor.NET-applicaties. De CLR biedt diensten zoals automatisch geheugenbeheer (garbage collection), uitzonderingsafhandeling (exception handling), beveiligingsdiensten en Just-In-Time (JIT) compilatie [3](#page=3). > **Tip:** Het onderscheid tussen beheerde en onbeheerde code is essentieel voor het begrijpen van hoe programma's geheugen beheren, fouten afhandelen en hoe ze interageren met het besturingssysteem. ### 1.2 Kenmerken van een uitvoerbaar bestand Het uitvoeren van een statische analyse begint met het onderzoeken van de basiseigenschappen van een bestand [4](#page=4). #### 1.2.1 Eigenschappen verkennen Door met de rechtermuisknop op een uitvoerbaar bestand (.exe) te klikken en "Eigenschappen" te selecteren, kunnen verschillende basisinformatie worden verkregen. De locatie van deze informatie binnen het bestand is een belangrijk aspect van statische analyse [4](#page=4). #### 1.2.2 Compileertijden De compileertijden van software kunnen ook relevant zijn voor statische analyse, hoewel de directe details hierover op pagina 5 worden vermeld. Dit kan inzicht geven in de ontwikkelingsworkflow en gebruikte technologieën [5](#page=5). > **Example:** Bij het analyseren van een onbekend.exe-bestand, kan het controleren van de bestandseigenschappen in het besturingssysteem (zoals bestandsgrootte, creatiedatum, en versie-informatie) een eerste indicatie geven van de aard van het programma [4](#page=4). > **Tip:** Sta altijd stil bij de *bron* van de informatie. Bestandsmetagegevens kunnen door de gebruiker worden gewijzigd, dus ze moeten met voorzichtigheid worden geïnterpreteerd [4](#page=4). --- # Hashing en string-extractie voor bestandsidentificatie Hashing en het extraheren van strings uit binaire bestanden zijn cruciale technieken voor bestandsidentificatie, verificatie en het opsporen van malware [11](#page=11) [6](#page=6) [9](#page=9). ### 2.1 Hashing als digitale vingerafdruk Hashing is een proces waarbij een cryptografische functie wordt toegepast op data om een unieke, vaste-lengte output te genereren, bekend als een hashwaarde of digest. Deze hashwaarde dient als een digitale vingerafdruk voor het bestand [8](#page=8) [9](#page=9). #### 2.1.1 Eigenschappen van hashfuncties Hashfuncties zijn "one-way" cryptografische functies, wat betekent dat het praktisch onmogelijk is om de originele data te reconstrueren vanuit de hashwaarde. Kenmerkend voor hashfuncties zijn [8](#page=8): * **Input-onafhankelijke lengte**: De lengte van de hashwaarde is constant, ongeacht de grootte van het originele bestand [8](#page=8). * **Determinisme**: Dezelfde input levert altijd dezelfde hashwaarde op [8](#page=8). * **Gevoeligheid voor wijzigingen**: Zelfs een kleine wijziging van 1-bit in de input data leidt tot een significant andere hashwaarde [9](#page=9). #### 2.1.2 Toepassingen van hashing Hashing kent diverse toepassingen: * **Bestandsverificatie**: Bij het downloaden van bestanden kan de hashwaarde worden vergeleken met een verwachte waarde om de integriteit van het bestand te waarborgen [9](#page=9). * **Malware-identificatie en -tracking**: De anti-malware industrie gebruikt hashes om bekende malware-varianten te identificeren, te classificeren en bij te houden. Door hashes te genereren, te doorzoeken en te delen, kunnen beveiligingsonderzoekers snel bekende bedreigingen detecteren [9](#page=9). * **Blacklisting en Whitelisting**: Hashwaarden kunnen worden gebruikt om lijsten van bekende kwaadaardige bestanden (blacklists) of vertrouwde bestanden (whitelists) te creëren [9](#page=9). > **Tip:** Tools zoals VirusTotal bieden de mogelijkheid om bestanden te scannen met meerdere antivirus-engines via hun hashwaarden, wat de detectiekans van bekende malware vergroot. Voorzichtigheid is echter geboden met het uploaden van gevoelige data. Een alternatieve methode is om de hashwaarde van een bestand te genereren en deze vervolgens op te zoeken op het internet, eventueel in combinatie met unieke strings uit het bestand [6](#page=6). #### 2.1.3 Populaire hashing-algoritmes MD5 en SHA-1 zijn twee veelgebruikte hashing-algoritmes [9](#page=9). #### 2.1.4 Beschikbare tools Tools zoals 'WinMD5', NirSoft's 'HashMyFiles', en Sysinternals' 'Sigcheck' kunnen worden gebruikt voor het genereren en beheren van hashwaarden [9](#page=9). ### 2.2 Extractie van strings uit binaire bestanden Het extraheren van leesbare strings uit binaire bestanden is een methode voor statische analyse om informatie te verkrijgen die in het bestand is ingebed [11](#page=11). #### 2.2.1 Werkwijze en nut Het direct openen van een binair bestand in een tekst-editor zoals Kladblok levert vaak weinig bruikbare informatie op. Een hex-editor is beter, maar het direct identificeren van betekenisvolle informatie kan nog steeds uitdagend zijn. Door echter de ASCII- of Unicode-strings binnen een bestand te extraheren, kunnen programmeurs en beveiligingsanalisten statische data, zoals configuratie-informatie, foutmeldingen, URL's of commando's, ontdekken [11](#page=11). > **Tip:** Wees je ervan bewust dat strings in code misleidend kunnen zijn of pas laat in de uitvoering van het programma worden gebruikt. De interpretatie van geëxtraheerde strings vereist context en kennis van de code [11](#page=11). #### 2.2.2 Beschikbare tools * **Sysinternals Strings**: Een command-line tool voor het extraheren van strings uit binaire bestanden [11](#page=11). * **McAfee BinText**: Een gratis grafische tool (GUI) voor string-extractie (oorspronkelijke downloadlink kan verouderd zijn) [11](#page=11). * **Linux `strings` commando**: Een standaard command-line utility in Linux-systemen [11](#page=11). #### 2.2.3 ASCII en Unicode strings Strings in bestanden kunnen in verschillende coderingen voorkomen, met name ASCII en Unicode [12](#page=12). * **ASCII**: Gebruikt één byte per karakter [12](#page=12). * **Unicode**: Vaak gebruikt in Windows-systemen, gebruikt UTF-16 met twee bytes per karakter. Een "Wide Character String" duidt meestal op een Unicode string [12](#page=12). * **Null Terminator**: Zowel ASCII- als Unicode-strings eindigen doorgaans met een null terminator ($ \text{'\0'} $ voor ASCII, $ \text{'\0\0'} $ voor UTF-16) [12](#page=12). #### 2.2.4 Endianness en Byte Order Mark (BOM) Bij het verwerken van multi-byte karakters, zoals in Unicode, is de byte-volgorde (endianness) van belang [13](#page=13). * **UTF-16 big-endian**: Herkenbaar aan de Byte Order Mark (BOM) `0xfe 0xff` [13](#page=13). * **UTF-16 little-endian**: Herkenbaar aan de BOM `0xff 0xfe` [13](#page=13). --- # Omgaan met verpakte en geobfusceerde malware Dit gedeelte behandelt technieken die malwaregebruikers inzetten om hun kwaadaardige software te verbergen, met name door middel van compressie en obfuscatie, en de uitdagingen die dit met zich meebrengt voor analyse [16](#page=16). ### 3.1 Compressie en obfuscatie als verhullingstechnieken Obfuscatie is een breder concept dat als doel heeft de uitvoering van code te verbergen. Packing wordt hierin beschouwd als een subset van obfuscatie. Gepakte bestanden zijn gecomprimeerd en daardoor niet direct analyseerbaar met basale statische technieken. Het doel van packing kan tweeledig zijn: de malware kleiner maken, obfusceren, of beide. In essentie komt het erop neer dat twee uitvoerbare bestanden (EXEs) in één worden geplaatst [16](#page=16) [17](#page=17). > **Tip:** Een belangrijke aanwijzing dat een bestand verpakt of geobfusceerd is, is het ontbreken van veel herkenbare strings, of dat de aanwezige strings overwegend onleesbaar zijn [17](#page=17). ### 3.2 Uitdagingen voor statische analyse Het statisch analyseren van een verpakt bestand is mogelijk, maar aanzienlijk moeilijker. De compressie en obfuscatie verbergen de originele code, waardoor standaard analysehulpmiddelen moeite hebben om de functionaliteit van de malware te doorgronden [16](#page=16) [17](#page=17). ### 3.3 Hulpmiddelen voor packerdetectie Er zijn specifieke tools beschikbaar om packers te detecteren, waaronder Exeinfo PE en PEiD. Deze tools beschikken over ingebouwde detectieplugins die kunnen helpen bij het identificeren van gebruikte packers of compilers [18](#page=18). > **WARNING!** Een cruciaal punt bij het gebruik van deze tools is dat veel plugins, zoals die van Exeinfo, daadwerkelijk het binaire bestand zullen uitvoeren in een poging het type packer te bepalen. Het is daarom **essentieel** om dergelijke tools alleen te gebruiken binnen een veilige virtuele machine (VM) om potentiële besmetting te voorkomen [18](#page=18). --- # De PE-bestandsstructuur en de analyse ervan Dit onderwerp behandelt de Portable Executable (PE) bestandsstructuur die door Windows wordt gebruikt voor uitvoerbare bestanden, inclusief de headers, secties, imports, exports en de analysehulpmiddelen [20](#page=20) [22](#page=22). ### 4.1 De Portable Executable (PE) Formaat De PE-formaat is het standaardformaat voor alle uitvoerbare bestanden op Windows. Bestanden met bruikbare code in dit formaat hebben extensies zoals EXE, DLL, SCR en SYS. De PE-structuur omvat altijd een DOS-header en een NT-header voor achterwaartse compatibiliteit. De PE-header bevat aanzienlijke informatie die nuttig is voor een analist, zoals de tijdstempel van compilatie, gekoppelde bibliotheken, API-aanroepen, imports en exports. De koppeling van bibliotheken kan statisch, dynamisch of op runtime gebeuren [20](#page=20) [22](#page=22). > **Tip:** De extensie van een bestand is niet bepalend voor het bestandsformaat; het formaat wordt bepaald door de headers [22](#page=22). Het PE-formaat is ontstaan uit het MS-DOS MZ-bestandsformaat, dat op zijn beurt gebaseerd was op COFF (Unix Common Object File Format) [22](#page=22). #### 4.1.1 Belangrijke componenten van een PE-bestand Een PE-bestand bestaat primair uit twee hoofdcomponenten [23](#page=23): * **Headers:** Dit omvat zowel de DOS-header als de NT-header (PE-header) [23](#page=23). * **Secties:** Deze bevatten de 'statische' stukken data die tijdens de uitvoering van het programma worden gebruikt. Typisch zijn er vier secties, maar dit aantal kan oplopen tot tien of meer [23](#page=23). > **Tip:** De 'MZ' karakters aan het begin van EXE-bestanden zijn de initialen van Mark Zbikowski, de MS-DOS architect en de maker van het PE-formaat [34](#page=34). #### 4.1.2 Informatie in de PE-headers De PE-header bevat diverse nuttige gegevens voor analyse [20](#page=20): * **Imports:** Functies die uit andere bibliotheken worden gebruikt. Deze kunnen veel zeggen over het doel van een bestand, maar zijn niet altijd definitief omdat ze op runtime kunnen worden aangemaakt of gewijzigd, of omdat de benodigde DLL's zich in de Resource Section bevinden [21](#page=21) [28](#page=28). * **Exports:** Functies die bedoeld zijn om door andere programma's te worden gebruikt. Deze functionaliteit wordt voornamelijk 'gezien' in DLL-bestanden. DLL's zonder exports worden vaak als verdacht beschouwd [21](#page=21) [30](#page=30). * **Timestamp:** Geeft aan wanneer het programma is gecompileerd [20](#page=20). * **Sections:** De verschillende secties van het bestand. Veelvoorkomende secties zijn: * `.text`: Bevat de uitvoerbare code [31](#page=31). * `.rdata`: Read-only data, waaronder import- en exporttabellen [31](#page=31). * `.data`: Globale data die door het hele programma wordt benaderd [31](#page=31). * `.rsrc`: Resources zoals binaire data, iconen, logo's en menu's [21](#page=21) [31](#page=31). * **Subsystem:** Specificeert of het een Command-Line Interface (CLI) of een Graphical User Interface (GUI) programma is [21](#page=21). * **Resources:** Statisch gecodeerde data zoals iconen, menu's, strings en logo's [21](#page=21). #### 4.1.3 Veelgebruikte DLL's Sommige DLL's worden veelvuldig gebruikt in Windows-applicaties en kunnen indicatoren geven van de functionaliteit van een programma [27](#page=27): * `kernel32.dll`: Algemene I/O en systeemaanroepen [27](#page=27). * `advapi32.dll`: Typische registerbewerkingen [27](#page=27). * `user32.dll`: Functies voor de gebruikersinterface [27](#page=27). * `gdi32.dll`: Grafische functies [27](#page=27). * `ntdll.dll`: Native API-functies [27](#page=27). * `wsock32.dll`: Netwerk sockets [27](#page=27). * `wininet` / `ws2_32.dll`: Netwerkactiviteit [27](#page=27). ### 4.2 Analysehulpmiddelen voor PE-bestanden Er zijn diverse tools beschikbaar voor het analyseren van PE-bestanden, elk met hun eigen specialisaties [22](#page=22) [31](#page=31): * **PEView:** Een veelgebruikte tool voor het bekijken van de PE-structuur [31](#page=31). * **Dependency Walker:** Toont dynamisch gelinkte functies en de afhankelijkheden van een uitvoerbaar bestand [31](#page=31) [35](#page=35). * **PE Explorer:** Een commerciële tool voor het inspecteren en bewerken van PE-bestanden [31](#page=31). * **Resource Hacker:** Specifiek voor het bekijken en aanpassen van de `.rsrc` sectie, inclusief iconen en titels [31](#page=31) [36](#page=36). * **PEStudio:** Een krachtige tool voor malware-analyse die informatie uit PE-bestanden extraheert en analyseert [31](#page=31). * **CFF Explorer:** Een uitgebreide PE-editor en -analysator [31](#page=31). * **PE Insider:** Een geavanceerde PE-bestandsanalysator [31](#page=31). > **Example:** Een voorbeeld van het analyseren van de `.rdata` sectie in een Linux ELF-bestand met `objdump -s hello` [32](#page=32). #### 4.2.1 Import- en exportanalyse als malware-indicatoren Het analyseren van de imports en exports van een PE-bestand kan waardevolle inzichten geven in de aard van het programma, met name bij malware-analyse. Bijvoorbeeld, de exports van een bestand genaamd `KEYLOGGER.EXE` kunnen hints geven over de functionaliteit als een keylogger [28](#page=28) [29](#page=29). > **Tip:** Als een DLL-bestand geen exports bevat, kan dit een indicatie zijn van kwaadaardige intenties [30](#page=30). --- # Praktische overwegingen en beveiliging bij malwareanalyse Dit onderwerp bespreekt essentiële praktische overwegingen en beveiligingsmaatregelen bij het uitvoeren van malwareanalyse, met een focus op het veilige gebruik van virtuele machines. ### 5.1 Het belang van virtuele machines Virtuele machines (VM's) zijn een fundamenteel instrument bij malwareanalyse om de eigen systemen te beschermen tegen potentiële infectie of schade. Ze bieden een geïsoleerde omgeving waarin malware veilig kan worden uitgevoerd en onderzocht zonder invloed uit te oefenen op het hostbesturingssysteem [39](#page=39). ### 5.2 Strategisch gebruik van snapshots Snapshots zijn cruciaal voor het efficiënt en veilig uitvoeren van analyse-taken op een VM [40](#page=40). #### 5.2.1 Snapshot strategie * **Initiële snapshot:** Neem direct na een schone installatie van het besturingssysteem een snapshot van de VM. Dit dient als een schoon startpunt [40](#page=40). * **Software installatie en analyse:** Installeer vervolgens de benodigde software voor analyse en voer analyses uit met een malware sample [40](#page=40). * **Tussentijdse snapshots:** Tijdens de analyse van een specifiek malware sample is het aan te raden om regelmatig snapshots te maken. Dit maakt het mogelijk om snel terug te keren naar een eerdere werkende staat als de analyse misgaat of de VM instabiel wordt [40](#page=40). * **Snapshot opschoning:** Wanneer extra software noodzakelijk was voor de analyse, kan de VM worden teruggezet naar de initiële schone snapshot. De overtollige software wordt verwijderd en er wordt een nieuwe schone snapshot gemaakt. Dit zorgt ervoor dat de VM schoon blijft voor toekomstige analyses [40](#page=40). > **Tip:** Maak snapshots vroeg en vaak tijdens het analyseproces om flexibiliteit te behouden. ### 5.3 Risico's van virtuele machines Hoewel VM's isolatie bieden, zijn er inherente risico's waar men zich bewust van moet zijn [41](#page=41). * **Auto USB Connect:** Zorg ervoor dat de automatische USB-verbinding is uitgeschakeld in de VM-instellingen. Anders kunnen externe opslagapparaten, zoals USB-sticks, onbedoeld geïnfecteerd raken wanneer ze worden aangesloten op de VM [41](#page=41). * **Detectie en ontsnapping:** Malware kan detecteren dat het in een VM draait en soms technieken gebruiken om te proberen te ontsnappen aan de virtualisatie-omgeving. Het is daarom belangrijk om altijd de meest recente versie van de virtualisatiesoftware (zoals VMware) te gebruiken [41](#page=41). * **Host-gast interactie:** Wees voorzichtig met kopiëren en plakken van data tussen het host- en gastbesturingssysteem. Gevoelige informatie of potentieel schadelijke code kan onbedoeld worden overgedragen [41](#page=41). ### 5.4 Netwerkconfiguratie voor malwareanalyse De netwerkconfiguratie van een VM is een kritiek aspect voor veilige malwareanalyse [42](#page=42). * **Host-Only Networking:** Dit netwerktype isoleert de VM volledig van externe netwerken, inclusief het internet. Dit is ideaal voor analyses waarbij de malware geen externe communicatie hoeft te simuleren [42](#page=42). * **Meerdere VM's en interne LAN:** Een configuratie met meerdere VM's die via een lokaal netwerk (LAN) zijn verbonden, maar gescheiden van het internet, kan nuttig zijn. Dit vereist echter het installeren of simuleren van benodigde diensten [42](#page=42). * **Simulatie van netwerkdiensten:** Voor analyses die externe communicatie vereisen, maar waarbij directe internettoegang ongewenst is, kunnen tools zoals FakeNet of INetSim worden gebruikt. Deze tools simuleren netwerkdiensten en maken het mogelijk om netwerkverkeer te observeren zonder blootstelling aan het internet. Meer gedetailleerde informatie hierover volgt later [42](#page=42). * **Begrip van netwerkmodi:** Het is essentieel om het verschil te kennen tussen Bridged Mode en NAT Mode [42](#page=42). * **Bridged Mode:** De VM krijgt een eigen IP-adres op hetzelfde fysieke netwerk als de host. * **NAT Mode (Network Address Translation):** De VM deelt het IP-adres van de host en deelt een eigen netwerk achter de host. * **Live analyse:** In sommige gevallen kan het noodzakelijk zijn om de VM direct aan te sluiten op het internet. Dit brengt aanzienlijke risico's met zich mee. **DENK GOED NA VOORDAT U DIT DOET!!** ] [42](#page=42). > **Tip:** Een zorgvuldige netwerkconfiguratie minimaliseert de blootstelling aan risico's en maximaliseert de effectiviteit van de analyse. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Programmeertalen | Een formele taal die instructies definieert voor een computer om taken uit te voeren, waarbij syntax en semantiek nauwkeurig worden gespecificeerd. | | Scripttalen | Een programmeertaal die meestal wordt geïnterpreteerd in plaats van gecompileerd, en die vaak wordt gebruikt voor het automatiseren van taken of het ontwikkelen van webapplicaties. | | Gecompileerde code | Code die direct door de processor van een computer kan worden uitgevoerd nadat deze door een compiler is vertaald van een hogere programmeertaal naar machinettaal. | | Geïnterpreteerde code | Code die niet direct door de processor wordt uitgevoerd, maar die tijdens de uitvoering regel voor regel wordt verwerkt door een interpreter. | | Managed code | Code die wordt uitgevoerd binnen een runtime-omgeving, zoals de Common Language Runtime (CLR) van .NET, die automatische geheugenbeheer en beveiligingsfuncties biedt. | | Unmanaged code (Native code) | Code die rechtstreeks communiceert met het besturingssysteem en geheugenbeheer vereist, vaak geschreven in talen zoals C of C++. | | Common Language Runtime (CLR) | De uitvoeringsengine van het .NET Framework die geheugenbeheer, beveiliging en het afhandelen van uitzonderingen biedt voor managed code. | | Garbage collection | Een vorm van automatisch geheugenbeheer die achtergrondprocessen gebruikt om geheugen vrij te geven dat niet langer in gebruik is door een programma. | | Reflectie | Het vermogen van een programma om zijn eigen structuur, metagegevens en gedrag te inspecteren en te manipuleren tijdens runtime. | | PE-formaat (Portable Executable) | Een bestandsformaat dat door Microsoft Windows wordt gebruikt voor uitvoerbare bestanden, zoals .exe, .dll, .obj en .sys bestanden. | | PE-headers | De structuur aan het begin van een PE-bestand die metadata bevat over het uitvoerbare bestand, zoals informatie over de secties, imports en exports. | | Imports | Verwijzingen in een uitvoerbaar bestand naar functies die in externe dynamische-linkbibliotheken (DLL's) zijn opgeslagen en door het programma worden gebruikt. | | Exports | Functies die een uitvoerbaar bestand of DLL beschikbaar stelt voor gebruik door andere programma's. | | Hashing | Een cryptografisch proces waarbij een invoer van willekeurige grootte wordt omgezet in een uitvoer van vaste grootte (een hashwaarde), die uniek is voor de invoer. | | MD5 (Message-Digest Algorithm 5) | Een cryptografische hashfunctie die een 128-bits hashwaarde genereert, vaak gebruikt voor het controleren van de integriteit van gegevens, hoewel het wordt beschouwd als onveilig voor cryptografische doeleinden. | | SHA-1 (Secure Hash Algorithm 1) | Een cryptografische hashfunctie die een 160-bits hashwaarde genereert, die veel werd gebruikt voor het verifiëren van de integriteit van bestanden en digitale handtekeningen, maar nu als verouderd wordt beschouwd. | | Strings | Reeksen leesbare tekens die binnen een binair bestand zijn ingebed, wat kan duiden op functionaliteit, URL's of andere informatie. | | ASCII | Een tekencodering die 7 bits gebruikt om 128 verschillende tekens te representeren, voornamelijk voor Engelse letters en symbolen. | | Unicode | Een tekencodering die de meeste tekens van alle schrijfsystemen ter wereld kan weergeven, waarbij typisch meer dan 1 byte per teken wordt gebruikt. | | Endianness | De volgorde waarin bytes van een multi-byte gegevenseenheid (zoals een integer) worden opgeslagen in het geheugen of worden verzonden over een netwerk. | | Byte Order Mark (BOM) | Een speciale Unicode-karakterreeks die aan het begin van een tekstbestand wordt geplaatst om de byte-volgorde (endianness) van de tekst aan te geven en om aan te geven dat het UTF-gecodeerd is. | | Packers | Programma's die uitvoerbare bestanden comprimeren of obfusceren om hun grootte te verkleinen of om analyse te bemoeilijken, vaak gebruikt in malware om detectie te ontwijken. | | Obfuscatie | Het proces van het maken van code moeilijker te begrijpen of te analyseren, vaak gebruikt om intellectueel eigendom te beschermen of om malware te verbergen. | | Statische analyse | Het onderzoeken van een programma zonder het daadwerkelijk uit te voeren, waarbij de code, datastructuren en metadata worden geanalyseerd. | | Dynamische analyse | Het observeren van het gedrag van een programma tijdens de uitvoering, inclusief systeemoproepen, geheugengebruik en netwerkactiviteit. | | Virtuele machine (VM) | Een softwarematige simulatie van een computersysteem die het mogelijk maakt om besturingssystemen en applicaties te draaien in een geïsoleerde omgeving. | | Snapshot | Een momentopname van de staat van een virtuele machine op een bepaald tijdstip, die kan worden gebruikt om terug te keren naar die staat indien nodig. |

# Het binaire talstelsel en bits Dit onderwerp introduceert de fundamenten van het binaire talstelsel, de representatie van getallen en de relatie tussen bits en de hoeveelheid informatie, evenals de definitie van een byte. ### 1.1 Het decimale en binaire talstelsel Het decimale talstelsel, dat we dagelijks gebruiken, is gebaseerd op tien cijfers (0-9). In tegenstelling hiermee werkt het binaire talstelsel met slechts twee cijfers: 0 en 1. Dit maakt het binair talstelsel bijzonder geschikt voor digitale systemen, waar elektronische schakelingen zich in één van twee toestanden kunnen bevinden (bijvoorbeeld aan of uit) [5](#page=5). #### 1.1.1 Representatie van getallen in binair Net als in het decimale stelsel, waarbij elke positie een macht van 10 vertegenwoordigt (eenheden, tientallen, honderdtallen, etc.), vertegenwoordigt elke positie in het binaire stelsel een macht van 2. Van rechts naar links zijn dit $2^0$ $2^1$ $2^2$ $2^3$ $2^4$ enzovoort [1](#page=1) [2](#page=2) [4](#page=4) [6](#page=6) [8](#page=8). Om een decimaal getal om te zetten naar binair, zoek je de juiste combinatie van machten van 2 die optellen tot het decimale getal. Een '1' op een bepaalde positie betekent dat de bijbehorende macht van 2 wordt meegenomen in de som, terwijl een '0' betekent dat deze macht van 2 wordt genegeerd. **Voorbeeld van binaire representatie:** * Het decimale getal 1 wordt binair gerepresenteerd als 1 (de macht $2^0$ wordt gebruikt) [6](#page=6). * Het decimale getal 3 wordt binair gerepresenteerd als 11 (de machten $2^1$ en $2^0$ worden gebruikt: $2 + 1 = 3$) [6](#page=6). * Het decimale getal 7 wordt binair gerepresenteerd als 111 (de machten $2^2$, $2^1$ en $2^0$ worden gebruikt: $4 + 2 + 1 = 7$) [6](#page=6). * Het decimale getal 15 wordt binair gerepresenteerd als 1111 (de machten $2^3$, $2^2$, $2^1$ en $2^0$ worden gebruikt: $8 + 4 + 2 + 1 = 15$) [6](#page=6). * Het decimale getal 16 wordt binair gerepresenteerd als 10000 (de macht $2^4$ wordt gebruikt) [6](#page=6). #### 1.1.2 Bits en de hoeveelheid informatie Een enkel cijfer in het binaire talstelsel wordt een **bit** genoemd. Een bit is de fundamentele eenheid van informatie en kan de waarde 0 of 1 aannemen [6](#page=6). Het aantal bits dat nodig is om een bepaald getal te representeren, hangt af van de grootte van dat getal. Algemeen geldt dat voor het representeren van getallen tot een maximumwaarde van $2^n - 1$, er $n$ bits nodig zijn [6](#page=6) [7](#page=7). * Met 1 bit kunnen we getallen van 0 tot $2^1 - 1 = 1$ representeren (dus 0 en 1) [7](#page=7). * Met 2 bits kunnen we getallen van 0 tot $2^2 - 1 = 3$ representeren (dus 0, 1, 2, 3) [7](#page=7). * Met 3 bits kunnen we getallen van 0 tot $2^3 - 1 = 7$ representeren [7](#page=7). * Met 4 bits kunnen we getallen van 0 tot $2^4 - 1 = 15$ representeren [7](#page=7). * Met 5 bits kunnen we getallen van 0 tot $2^5 - 1 = 31$ representeren [7](#page=7). * Met 16 bits kunnen we getallen tot $2^{16} - 1 = 65.535$ representeren [7](#page=7). De grafiek op pagina 8 en 10 illustreert de relatie tussen het aantal bits en het maximale decimale getal dat hiermee geschreven kan worden. Hoe meer bits er beschikbaar zijn, hoe groter het bereik van de getallen dat kan worden weergegeven, wat direct correleert met de hoeveelheid informatie die kan worden opgeslagen of verwerkt [10](#page=10) [8](#page=8). ### 1.2 Bytes en grotere informatie-eenheden Een **byte** is een standaardgroepering van bits. Traditioneel en meest gangbaar is dat **8 bits gelijk zijn aan 1 byte** [9](#page=9). Met één byte kunnen we dus 8 bits gebruiken. Dit betekent dat we met 1 byte alle cijfers van 0 tot 9 kunnen weergeven, aangezien daarvoor slechts 4 bits nodig zijn. Een byte kan echter veel meer informatie bevatten. Het getal 255 kan bijvoorbeeld worden weergegeven met 8 bits ($2^8 - 1 = 255$) [9](#page=9). * Met 10 bits kunnen we het getal 1023 weergeven [9](#page=9). * Grotere eenheden van informatie worden gevormd door bytes te groeperen: * Een kilobyte (kB) wordt in het SI-systeem gedefinieerd als 1000 bytes, hoewel het vroeger vaak 1024 bytes ($2^{10}$) betekende. Dit komt overeen met 8000 bits [9](#page=9). Het aantal mogelijke combinaties, en dus de hoeveelheid informatie, groeit exponentieel met het aantal bits. Met een grote hoeveelheid bits, zoals die in 2 bytes (16 bits), kan een aanzienlijke hoeveelheid informatie worden opgeslagen. Dit principe is fundamenteel voor de opslag en verwerking van alle digitale data [10](#page=10). --- # Shannon's informatietheorie en entropie Shannon's informatietheorie, voorgesteld door Claude E. Shannon in 1948, definieert entropie als een maat voor de diversiteit en informatie binnen een systeem. Deze theorie heeft ook aanzienlijke implicaties voor het begrijpen van biologische systemen [12](#page=12). ### 2.1 Oorsprong en kernconcepten Claude E. Shannon introduceerde zijn "Mathematical Theory of Communication" in 1948, gebaseerd op zijn werk bij Bell Laboratories. Zijn eerdere bijdragen omvatten het ontwerpen van digitale schakelingen, wat de basis legde voor het begrijpen van informatieoverdracht. Shannon definieerde informatië, ook wel entropie genoemd, als een kwantitatieve maat voor de hoeveelheid informatie die een signaal kan bevatten [12](#page=12). ### 2.2 Entropie als maat voor diversiteit Entropie, en daarmee de hoeveelheid informatie, wordt beschouwd als een maat voor de diversiteit binnen een systeem. Een eenvoudig systeem met weinig variatie, zoals een enkele bit die slechts twee toestanden kan aannemen (0 of 1), bevat weinig informatie. Daarentegen kan een grotere hoeveelheid bits, zoals 8000 bits (ongeveer 1 kilobyte), al een aanzienlijke hoeveelheid informatie bevatten, bijvoorbeeld een halve pagina tekst [13](#page=13). * Eenvoudige, uniforme systemen bevatten weinig informatie en kunnen met weinig bits worden beschreven [13](#page=13). * Complexe, willekeurige systemen bevatten veel entropie en vereisen veel bits voor beschrijving [13](#page=13). ### 2.3 Illustratieve voorbeelden van entropie De gradatie van complexiteit en entropie kan worden geïllustreerd aan de hand van kunst en biologische systemen. #### 2.3.1 Kunst als illustratie Jackson Pollock's werk uit 1948, zoals "No. 5", wordt geassocieerd met hoge entropie door de willekeurige en complexe aard van de penseelstreken. In contrast staat het werk van Yves Klein, zoals zijn monochrome blauwe schilderijen uit 1962, dat een lage entropie vertegenwoordigt door zijn eenvormigheid en minimalisme [14](#page=14). #### 2.3.2 Biologische complexiteit en entropie Ook in biologische systemen is er een duidelijke gradatie van complexiteit, die zich vertaalt naar verschillende niveaus van entropie: * **Levende versus dode materie:** Levende materie vertoont een hogere complexiteit en dus meer entropie dan dode materie [15](#page=15). * **Geslacht:** De mogelijkheid van drie geslachten (M/V/X) vertegenwoordigt een hogere entropie dan een binair systeem [15](#page=15). * **Nucleotiden in DNA:** Er zijn vier verschillende nucleotiden (basen) in DNA, wat een bepaald niveau van entropie impliceert [15](#page=15). * **Aminozuren in eiwitten:** De twintig verschillende soorten aminozuren die eiwitten vormen, vertegenwoordigen een nog hogere mate van entropie [15](#page=15). Het aantal mogelijke opties of toestanden in een systeem wordt aangeduid als "staten" [15](#page=15). ### 2.4 Toepassing in biologische systemen De variatie die ontstaat door biologische processen, zoals mutaties, wordt vaak uitgedrukt in termen van entropie. Bijvoorbeeld, snel muterende virusvarianten vertonen snelle evolutie in sommige sequentiedelen vergeleken met andere [12](#page=12). ### 2.5 Entropie en waarschijnlijkheid: het opgooien van een munt Het concept van entropie wordt verder verduidelijkt door het voorbeeld van het opgooien van een munt [25](#page=25). * **Echte munt (hoge entropie):** Bij het opgooien van een echte munt zijn er twee mogelijke uitkomsten (kop of munt), elk met een verwachte kans van 1/2. De waarschijnlijkheid van het resultaat van een enkele opgooi is willekeurig en onzeker, wat resulteert in maximale entropie, hier uitgedrukt als 1 bit. Er is bijkomende informatie nodig om het specifieke resultaat te kennen [25](#page=25). * **Vervalsde munt (lage entropie):** Als een munt vervalst is en bijvoorbeeld altijd op kop landt, is de uitkomst voorspelbaar. Dit resulteert in een lage entropie, omdat er weinig tot geen onzekerheid is over het resultaat. De "verwachte kans" is niet meer 1/2 en het resultaat is niet langer willekeurig [25](#page=25). Dit illustreert hoe entropie de mate van onzekerheid of willekeurigheid in een systeem meet [25](#page=25). --- # Bits, staten en de berekening van entropie Dit onderwerp introduceert de concepten van bits als eenheid van informatie om toestanden te representeren, en verklaart de berekening van zowel maximale als lokale entropie om de mate van willekeurigheid en informatie-inhoud in een systeem te kwantificeren. ### 3.1 Bits en het representeren van staten Een bit is de fundamentele eenheid van informatie en kan één van twee waarden aannemen: 0 of 1. Bits worden gebruikt om verschillende "staten" of toestanden te representeren. Het aantal benodigde bits om een bepaald aantal staten te representeren, hangt af van het aantal mogelijke combinaties dat met die bits kan worden gevormd [16](#page=16). #### 3.1.1 Voorbeelden van statenrepresentatie * **DNA-basen:** Het DNA telt vier basen: Adenine (A), Cytosine (C), Guanine (G) en Thymine (T). Deze vier staten kunnen binair worden uitgedrukt met behulp van twee bits, waarbij elke bit het dubbele aantal mogelijke combinaties kan representeren (00, 01, 10, 11) [16](#page=16). * A kan worden toegewezen aan 00. * C kan worden toegewezen aan 01. * G kan worden toegewezen aan 10. * T kan worden toegewezen aan 11. * **Plus- en minteken:** Dit zijn twee staten, waarvoor slechts één bit nodig is (0 voor min, 1 voor plus, of vice versa) [17](#page=17). * **Ja of nee:** Eveneens twee staten, waarvoor één bit volstaat [17](#page=17). * **Nederlands alfabet:** Het Nederlandse alfabet kent 26 letters (staten). Om deze 26 staten binair te coderen, zijn meer dan één bit nodig. De toekenning van binaire codes aan elke letter maakt tekstverwerking mogelijk [17](#page=17). #### 3.1.2 Berekening van benodigde bits Om te bepalen hoeveel bits er nodig zijn om een bepaald aantal staten te coderen, gebruikt men de logaritme met grondtal 2. De formule voor de maximale entropie, die aangeeft hoeveel bits nodig zijn om alle mogelijke staten van een systeem te coderen, is [18](#page=18): $$ \text{Maximale entropie} = \log_2(\text{# staten}) $$ Hierbij staat `# staten` voor het totale aantal mogelijke staten die het systeem kan aannemen. Omdat computers geen "deelbits" gebruiken, wordt het aantal benodigde bits naar boven afgerond tot het dichtstbijzijnde gehele getal. Dit kan worden weergegeven als $n$ bits nodig voor $2^n$ staten, of omgekeerd, $n = \lceil \log_2(\text{# staten}) \rceil$ bits [18](#page=18) [19](#page=19). #### 3.1.3 Toepassing van de berekening * **Levend vs. niet-levend:** Er zijn twee staten: levend en niet-levend. * Maximale entropie = $\log_2 = 1$ bit [19](#page=19) [2](#page=2). * **Vier basen in DNA:** Er zijn vier staten (A, C, G, T). * Maximale entropie = $\log_2 = 2$ bits [19](#page=19) [4](#page=4). * **26 letters van het alfabet:** Er zijn 26 staten. * Maximale entropie = $\log_2 \approx 4.7$ bits . * Dit vereist 5 bits, omdat computers geen fractionele bits kunnen gebruiken ($2^4 = 16$ is te weinig, $2^5 = 32$ is voldoende) [19](#page=19). ### 3.2 Maximale versus lokale entropie Maximale entropie gaat uit van de theoretisch mogelijke staten van een systeem, waarbij elke staat even waarschijnlijk is. Lokale entropie daarentegen, kijkt naar de feitelijk waargenomen frequenties van de staten in een systeem [22](#page=22) [23](#page=23). #### 3.2.1 Combinaties van DNA-basen Beschouwen we twee opeenvolgende basen in DNA, dan zijn er $4 \times 4 = 16$ mogelijke combinaties (staten). Als elke combinatie met dezelfde waarschijnlijkheid voorkomt (elk 1/16), dan is het systeem willekeurig en is de lokale entropie gelijk aan de maximale entropie [20](#page=20). * Maximale entropie voor 16 staten = $\log_2 = 4$ bits [16](#page=16) [23](#page=23). #### 3.2.2 De berekening van lokale entropie Lokale entropie meet de informatie-inhoud gebaseerd op de waargenomen frequenties van staten. De formule hiervoor is: $$ \text{Lokale entropie} = - \sum_{i=1}^{k} p_i \log_2(p_i) $$ Hierbij is $k$ het aantal unieke staten dat daadwerkelijk voorkomt, en $p_i$ is de frequentie (waarschijnlijkheid) waarmee de $i$-de staat voorkomt. De som wordt gemaakt over alle effectief voorkomende staten, en het minteken zorgt voor een positieve entropiewaarde [22](#page=22) [23](#page=23). #### 3.2.3 Interpretatie van lokale entropie * **Afwijking van willekeurigheid:** Een lagere lokale entropie geeft aan dat het systeem sterker afwijkt van een willekeurig patroon en meer georganiseerd of homogeen is [24](#page=24). * **Surprise factor:** Lokale entropie wordt ook wel de "surprise factor" genoemd. Als er geen verrassing is (d.w.z. de waargenomen frequenties wijken niet af van de verwachte willekeurigheid), is er geen nieuwe informatie [24](#page=24). * **Informatie-inhoud:** De informatie-inhoud van een "populatie" is omgekeerd evenredig met de willekeurigheid of heterogeniteit binnen die populatie [24](#page=24). * Een systeem met één bevolkte staat is volledig homogeen en bevat geen informatie [24](#page=24). * Als alle staten een frequentie van 1/16 hebben, is de lokale entropie 4, gelijk aan de maximale entropie, wat duidt op een willekeurig systeem [23](#page=23). * In een voorbeeld met 32 observaties over 16 staten, waar de frequenties afweken van 1/16, werd een lokale entropie van 1.94 berekend. Dit is lager dan de maximale entropie van 4, wat aangeeft dat het systeem minder willekeurig is [22](#page=22) [23](#page=23). > **Tip:** Lokale entropie is een krachtige maat om te beoordelen hoe verrassend of informatie-rijk een specifiek waargenomen patroon is, in vergelijking met wat je op basis van pure willekeurigheid zou verwachten. > **Voorbeeld:** Stel je voor dat je een munt gooit. De maximale entropie is 1 bit (kop of munt). Als je 10 keer gooit en 5 keer kop en 5 keer munt krijgt, is de lokale entropie hoog en dicht bij de maximale entropie, omdat dit een willekeurig resultaat is. Als je echter 10 keer kop zou krijgen, is de lokale entropie laag (dicht bij 0), wat zeer onwaarschijnlijk is en dus een grote "surprise factor" of informatie-inhoud zou impliceren (ervan uitgaande dat de munt eerlijk is, zou dit wijzen op een probleem met de munt of het werpproces). --- # Practica en examenvoorbereiding Dit gedeelte bespreekt het belang van practica voor de examenvoorbereiding en de specifieke inhoud van de beschikbare practica. ### 4.1 Het belang van practica Practica zijn essentieel voor het verwerven van praktische vaardigheden en het toepassen van de geleerde theorie. Hoewel er geen directe evaluatie plaatsvindt van de practica zelf, is de opgedane kennis cruciaal voor het examen in de januarizittijd. Het is daarom van groot belang om eerst de bijbehorende leerstof te bestuderen. Het zelfstandig maken van de oefeningen is de meest effectieve manier om vaardigheden te ontwikkelen, wat neerkomt op herhaaldelijk handelen. Het enkel bestuderen van oplossingen zal niet volstaan voor succes op het examen of in latere vakken [26](#page=26). > **Tip:** Focus op het actief oefenen en zelfstandig oplossen van de practica om de stof echt te doorgronden en je examenvoorbereiding te optimaliseren. Vragen die op de discussiefora voorkomen, gerelateerd aan practica, betreffen onder andere "binair tellen en informatica-entropie" en "publieke databanken" [26](#page=26). ### 4.2 Practicum binair tellen en informatie-entropie Dit practicum omvat twee specifieke oefeningen: * Binair tellen, inclusief het gebruik van Excel [27](#page=27). * Informatie-entropie, eveneens met het gebruik van Excel [27](#page=27). Voor dit practicum zijn er vier bestanden beschikbaar op Ufora na de les [27](#page=27): * De opdrachten voor beide oefeningen [27](#page=27). * Twee begeleidende films met instructies over het gebruik van Excel in deze oefening; deze films hebben geen geluid [27](#page=27). * De oplossingen voor de oefeningen [27](#page=27). > **Tip:** Maak gebruik van de instructievideo's voor Excel, zelfs zonder geluid, om de praktische toepassing van de theorie te vergemakkelijken. De practica kunnen **zelfstandig** gevolgd worden op een moment naar keuze. Er is ook een mogelijkheid voor een **tijdslot** op 22/10/2024 van 14:30 tot 17:00, hoewel dit nog onder voorbehoud is [27](#page=27). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Binair talstelsel | Een getalstelsel dat gebruikmaakt van slechts twee symbolen, meestal 0 en 1, om getallen weer te geven. Dit is de basis van digitale computertechnologie. | | Bit | Een elementaire eenheid van informatie die slechts één van twee mogelijke waarden kan aannemen, traditioneel weergegeven als 0 of 1. Het is de kleinste eenheid van data in computers. | | Byte | Een groep van 8 bits, die gezamenlijk worden gebruikt om bijvoorbeeld één karakter, cijfer of symbool te representeren. Een byte is een veelgebruikte eenheid voor digitale informatieopslag. | | Informatie-entropie | Een concept uit de informatietheorie dat de mate van onzekerheid of willekeurigheid in een informatiesysteem kwantificeert. Een hoge entropie betekent veel onzekerheid en veel mogelijke toestanden. | | Logische schakelingen (Logic Gates) | Basiseenheden van digitale circuits die logische bewerkingen uitvoeren op binaire inputsignalen om een binair outputsignaal te produceren. Voorbeelden zijn AND, OR en NOT poorten. | | Decimaal talstelsel | Het gebruikelijke tiendelige getalstelsel dat we dagelijks gebruiken, met de cijfers 0 tot en met 9. | | Mutaties | Veranderingen in de genetische code (DNA) van een organisme. Deze veranderingen kunnen leiden tot variatie binnen een populatie. | | Nucleotiden | De bouwstenen van DNA en RNA, bestaande uit een suiker, een fosfaatgroep en een stikstofbase (zoals A, C, G, T in DNA). | | Aminozuren | Organische moleculen die de bouwstenen vormen van eiwitten. Er zijn 20 verschillende veelvoorkomende aminozuren. | | Staten | De mogelijke toestanden waarin een systeem zich kan bevinden. Bijvoorbeeld, een bit heeft twee staten (0 of 1), en een DNA-sequentie kan bestaan uit vier verschillende basen. | | Maximale entropie | De theoretische bovengrens van de entropie van een systeem, die wordt bereikt wanneer alle mogelijke staten even waarschijnlijk zijn. Dit bepaalt het aantal bits dat nodig is om alle staten te coderen. | | Lokale entropie | Een maat voor de entropie van een systeem gebaseerd op de daadwerkelijke frequentie van waargenomen toestanden, in plaats van de theoretisch maximale entropie. Het weerspiegelt de diversiteit en waarschijnlijkheid van voorkomende staten. | | Surprise factor | Een term die verband houdt met lokale entropie, waarbij een lage lokale entropie aangeeft dat de waargenomen resultaten minder verrassend zijn dan verwacht bij een willekeurig systeem. | | Heterogeniteit | De mate waarin een populatie of systeem divers en gevarieerd is. Een hoge heterogeniteit komt overeen met meer willekeurigheid en hogere entropie. |

# Introduction et rôle des systèmes d'exploitation Le système d'exploitation (SE) est un logiciel fondamental qui agit comme un intermédiaire essentiel entre l'utilisateur, les programmes applicatifs et le matériel informatique. ### 1.1 Positionnement dans l'architecture informatique Un système informatique peut être conceptualisé à travers plusieurs niveaux clés, où chaque niveau dépend des niveaux inférieurs. Ces niveaux sont [2](#page=2): * **Matériel**: L'ensemble des composants physiques de l'ordinateur (ordinateur, imprimante, etc.) [2](#page=2). * **Système d'exploitation (SE)**: Il se situe au-dessus du matériel et agit comme une couche d'abstraction indispensable. Il sert d'intermédiaire entre l'utilisateur, les programmes applicatifs et le matériel [2](#page=2). * **Langage de haut niveau**: Permet d'écrire des programmes qui manipulent les données [2](#page=2). La suppression d'un niveau inférieur entraîne l'effondrement des niveaux supérieurs [2](#page=2). ### 1.2 Rôle principal du système d'exploitation Le système d'exploitation est un ensemble de composants de base et utilitaires qui interagissent pour gérer les ressources communes de l'infrastructure informatique. Il est intrinsèquement lié au matériel sous-jacent [3](#page=3). #### 1.2.1 Fonctions et objectifs Les systèmes d'exploitation ont pour rôle principal de : * **Cacher la complexité du matériel**: Ils masquent les détails techniques et les complexités liées au matériel et aux communications, offrant ainsi une interface plus simple pour l'utilisateur et les développeurs d'applications [3](#page=3). * **Fournir des services communs**: Ils offrent des services généraux de haut niveau d'abstraction, qui sont utilisés par les applications pour répondre à des problèmes spécifiques [3](#page=3). > **Tip:** Il est important de distinguer un système d'exploitation d'une application. Une application répond à un besoin spécifique en utilisant les services généraux fournis par le système d'exploitation [3](#page=3). #### 1.2.2 Aspects complémentaires du rôle Le rôle du système d'exploitation peut être appréhendé sous deux angles principaux et complémentaires [4](#page=4): 1. **Adaptation d'interfaces** : * **Haut niveau d'abstraction**: Le SE offre un niveau d'abstraction qui simplifie l'interaction avec la machine [4](#page=4). * **Dissimulation des limitations physiques et gestion du partage**: Il masque les limitations physiques, comme la taille de la mémoire, et gère le partage des ressources entre plusieurs utilisateurs, évitant ainsi les interférences directes et complexes avec le matériel [4](#page=4). 2. **Gestion des ressources**: Le SE est responsable de la gestion des ressources matérielles et logicielles, en suivant des critères de bonne gestion [4](#page=4). * **Critères de bonne gestion** : * **Efficacité**: Il vise à optimiser l'utilisation des ressources pour éviter les pertes de temps, par exemple en assurant un taux d'utilisation élevé du processeur [4](#page=4). * **Partage sécurisé** : Cela implique deux aspects essentiels : * **Séparation stricte entre utilisateurs**: Le SE garantit que les actions d'un utilisateur n'affectent pas négativement les données ou processus des autres utilisateurs, empêchant la destruction mutuelle des données [4](#page=4). * **Partage équitable des ressources**: Il assure une distribution juste des ressources telles que le processeur (CPU), la mémoire et le disque entre les différents utilisateurs et processus [4](#page=4). --- # Fonctions et composants d'un système d'exploitation Un système d'exploitation (SE) est une couche logicielle essentielle qui gère les ressources matérielles d'un ordinateur et fournit une plateforme pour l'exécution des applications. Il assure des fonctions clés telles que la gestion du processeur, de la mémoire, des entrées/sorties, des fichiers, ainsi que la protection des ressources. La structure d'un SE est généralement hiérarchique, comprenant le matériel, le noyau, les fonctions système et les utilitaires [10](#page=10) [11](#page=11) [5](#page=5) [6](#page=6) [7](#page=7) [8](#page=8) [9](#page=9). ### 2.1 Fonctions d'un système d'exploitation Le système d'exploitation remplit plusieurs fonctions critiques pour le bon fonctionnement de l'ordinateur [7](#page=7) [8](#page=8) [9](#page=9). #### 2.1.1 Gestion du processeur (CPU) Cette fonction concerne l'allocation du processeur aux différents programmes en cours d'exécution. Le SE utilise des algorithmes d'ordonnancement pour planifier l'exécution des programmes de manière efficace [7](#page=7). #### 2.1.2 Gestion de la mémoire Le système gère l'allocation de la mémoire centrale (RAM) entre les différents programmes. Pour ce faire, il peut employer des techniques telles que la pagination ou la segmentation. Lorsque la mémoire physique est insuffisante pour contenir tous les programmes, le SE utilise le principe de la mémoire virtuelle pour étendre l'espace mémoire disponible [7](#page=7). #### 2.1.3 Gestion de la concurrence Étant donné que plusieurs programmes coexistent en mémoire centrale, ils peuvent avoir besoin de communiquer entre eux pour échanger des données. La gestion de la concurrence implique également la synchronisation de l'accès aux données partagées afin de garantir leur cohérence [8](#page=8). #### 2.1.4 Gestion des Entrées/Sorties (E/S) Le système d'exploitation gère l'accès aux périphériques. Il assure la liaison entre les appels de haut niveau des programmes utilisateurs (par exemple, `getchar()`) et les opérations de bas niveau nécessaires au fonctionnement des périphériques (par exemple, un clavier) [8](#page=8). #### 2.1.5 Gestion des fichiers La mémoire centrale étant volatile, toutes les données qui doivent être conservées après l'arrêt de la machine sont stockées sur des mémoires de masse (disques durs, SSD, etc.). Le système de gestion de fichiers (SGF) est responsable de cette organisation et utilise différents formats selon le SE, tels que NTFS, Ext, ou FAT [9](#page=9). #### 2.1.6 Gestion de la protection (droits d’accès) Le système d'exploitation met en place des mécanismes pour garantir que ses ressources (processeur, mémoire, fichiers) ne peuvent être utilisées que par les programmes auxquels les droits d'accès nécessaires ont été accordés [9](#page=9). ### 2.2 Composants d'un système d'exploitation Un système d'exploitation est composé de plusieurs couches et éléments qui travaillent ensemble [10](#page=10) [11](#page=11). #### 2.2.1 Le matériel (couche physique) Il s'agit de la partie physique de l'ordinateur, incluant le processeur, la mémoire, les périphériques d'entrée/sortie, etc. [10](#page=10) [5](#page=5). #### 2.2.2 Le noyau (kernel) Le noyau est le cœur du système d'exploitation. Il gère l'accès aux processeurs, à la mémoire, au contenu des disques et contrôle les échanges avec les différents périphériques. Le noyau est chargé en mémoire centrale dès le démarrage de l'ordinateur (processus de boot) [10](#page=10) [11](#page=11). #### 2.2.3 Fonctions système Ces fonctions constituent une bibliothèque standard d'appels système que les applications peuvent utiliser pour interagir avec le noyau et le matériel [10](#page=10) [11](#page=11). #### 2.2.4 Utilitaires Cette partie comprend des programmes tels que les interpréteurs de commandes (shell), les éditeurs de liens, les compilateurs, et les gestionnaires de fenêtres. Ces services sont stockés sur la mémoire de masse et chargés en mémoire uniquement à la demande de l'utilisateur. Chaque service correspond généralement à une commande externe [10](#page=10) [11](#page=11). > **Tip:** Comprendre la distinction entre les fonctions noyau (toujours en mémoire) et les utilitaires (chargés à la demande) est crucial pour appréhender le fonctionnement interne d'un SE [11](#page=11). --- # Modes d'exécution et interaction avec le système Ce chapitre explore les deux principaux modes d'exécution d'un ordinateur, le mode superviseur et le mode utilisateur, ainsi que les mécanismes de transition entre eux, essentiels au fonctionnement des systèmes d'exploitation [12](#page=12). ### 3.1 Modes d'exécution Les systèmes d'exploitation gèrent deux modes d'exécution distincts pour les programmes : #### 3.1.1 Mode utilisateur C'est le mode par défaut dans lequel s'exécutent la majorité des programmes applicatifs. Il offre un accès limité aux ressources matérielles et aux instructions sensibles du processeur, garantissant ainsi la sécurité et la stabilité du système [12](#page=12). #### 3.1.2 Mode superviseur Également appelé mode noyau ou mode privilégié, ce mode est réservé au système d'exploitation. Il permet d'exécuter toutes les instructions du processeur, y compris celles qui sont interdites en mode utilisateur, telles que la manipulation directe de la mémoire ou le contrôle des périphériques matériels. Ce mode est crucial pour la protection du système d'exploitation contre les erreurs ou les comportements malveillants des programmes utilisateur [12](#page=12). ### 3.2 Passage entre les modes La transition entre le mode utilisateur et le mode superviseur est un mécanisme fondamental pour permettre aux programmes d'accéder aux services du système d'exploitation. Deux événements principaux déclenchent ce passage [12](#page=12): #### 3.2.1 Appels système Lorsqu'un programme utilisateur a besoin d'effectuer une opération qui requiert des privilèges du système d'exploitation (par exemple, lire un fichier, afficher du texte à l'écran, ou accéder à un périphérique), il effectue un appel système. Cet appel système provoque une interruption logicielle qui transfère le contrôle au système d'exploitation en mode superviseur [12](#page=12). #### 3.2.2 Interruptions matérielles Les interruptions matérielles sont des signaux envoyés par les périphériques matériels au processeur pour indiquer qu'un événement s'est produit et nécessite une attention immédiate. Par exemple, lorsqu'une touche est pressée sur le clavier, le contrôleur du clavier génère une interruption matérielle. Cette interruption force le processeur à suspendre l'exécution du programme courant, à passer en mode superviseur, et à exécuter une routine de traitement d'interruption gérée par le système d'exploitation [12](#page=12) [15](#page=15). #### 3.2.3 Commutation de contexte Le passage entre les modes d'exécution, que ce soit par appel système ou par interruption, s'accompagne d'une commutation de contexte. Ce processus implique la sauvegarde de l'état actuel du programme utilisateur (registres du processeur, pointeur d'instruction, etc.) afin de pouvoir le reprendre ultérieurement, puis le chargement du contexte nécessaire à l'exécution du code du système d'exploitation. Une fois la tâche du système d'exploitation terminée, le contexte utilisateur est restauré, et l'exécution du programme utilisateur reprend là où elle s'était arrêtée [12](#page=12). ### 3.3 Exemple d'exécution d'un programme Illustrons le fonctionnement des modes d'exécution et des interactions système avec l'exemple d'un programme C utilisant la fonction `getchar` pour lire un caractère saisi au clavier [14](#page=14). > **Exemple:** > Considérons le code C suivant : > ```c > #include > > int main() { > char c; > printf("Appuyez sur une touche : "); > c = getchar(); > printf("Vous avez tapé : %c\n", c); > return 0; > } > ``` > Les pages 14 et 15 détaillent le déroulement de l'exécution de ce programme [14](#page=14) [15](#page=15). #### 3.3.1 Lecture d'un caractère au clavier 1. Le programme arrive à l'instruction `c = getchar();` [15](#page=15). 2. L'appel à `getchar()` requiert l'intervention du système d'exploitation pour lire l'entrée du clavier. Le programme passe donc du mode utilisateur au mode superviseur via un appel système [15](#page=15). 3. Le système d'exploitation, en mode superviseur, lance un programme spécifique pour gérer la lecture à partir de l'unité d'entrée/sortie du clavier [15](#page=15). 4. Lorsqu'une touche est frappée, le clavier envoie le code binaire du caractère à l'ordinateur [15](#page=15). 5. Le circuit électronique gérant la communication clavier-ordinateur capte ce code [15](#page=15). 6. Le programme de lecture du système d'exploitation est informé que la donnée est disponible. Il en fait une copie et la transmet au système d'exploitation [15](#page=15). 7. Le système d'exploitation réactive alors le programme utilisateur en lui fournissant le code ASCII du caractère tapé. Le contrôle est rendu au programme utilisateur [15](#page=15). #### 3.3.2 Affichage du caractère 1. Le programme utilisateur reprend son exécution à l'instruction suivante: `printf("Vous avez tapé: %c\n", c);` [15](#page=15). 2. L'affichage d'un caractère à l'écran nécessite également l'intervention du système d'exploitation (pour interagir avec le périphérique d'affichage). Ceci déclenche un nouveau passage en mode superviseur, suivi d'un mécanisme similaire à celui de la lecture du clavier [15](#page=15). #### 3.3.3 Chargement des programmes de lecture Pour lancer le programme capable de lire depuis le clavier, le système d'exploitation suit plusieurs étapes [16](#page=16): * Il détermine l'adresse du programme sur le disque dur en consultant une table appropriée [16](#page=16). * Il initie la rotation du disque et positionne la tête de lecture à l'adresse spécifiée [16](#page=16). * Il transfère le contenu du fichier programme (une séquence de 0 et de 1) en mémoire vive [16](#page=16). * Après avoir chargé le contexte d'exécution nécessaire, le système d'exploitation donne la main au programme, lui permettant ainsi de s'exécuter [16](#page=16). > **Tip:** La compréhension du passage entre le mode utilisateur et le mode superviseur est fondamentale pour appréhender comment le système d'exploitation protège ses ressources et fournit des services aux applications, tout en assurant une exécution ordonnée et sécurisée des programmes [12](#page=12). --- # Classification des systèmes d'exploitation Cette section détaille les différentes manières de catégoriser les systèmes d'exploitation (SE) en fonction de leur structure interne, des services qu'ils fournissent, de leur architecture logique et de l'architecture matérielle qu'ils exploitent [18](#page=18). ### 4.1 Classification selon la structure du SE La structure d'un SE définit comment ses composants sont organisés et interagissent. Le noyau (kernel) du système est généralement exécuté dans un espace mémoire distinct de celui des applications, appelé l'espace noyau, par opposition à l'espace utilisateur. Les transitions entre ces deux espaces se font via des appels système. Cette séparation permet d'éviter que le crash d'une application n'affecte la stabilité du système [19](#page=19). On distingue trois architectures principales: monolithique, micro-noyau et hybride [19](#page=19). #### 4.1.1 Système monolithique Dans un système monolithique, une grande partie des fonctions du système et des pilotes sont regroupés. ##### 4.1.1.1 Système monolithique non modulaire Dans cette configuration, l'ensemble des fonctions du système et des pilotes sont regroupés dans un seul bloc de code fonctionnant en mode noyau [20](#page=20). * **Avantages:** Facilité de conception et rapidité d'exécution [20](#page=20). * **Inconvénients:** Code difficile à maintenir [20](#page=20). * **Exemples:** MS-DOS, les premières versions d'UNIX [20](#page=20). ##### 4.1.1.2 Système monolithique modulaire Ici, seules les parties fondamentales du système sont regroupées dans un bloc de code unique (monolithique). Les autres fonctions, comme les pilotes matériels, sont organisées en modules séparés du noyau [21](#page=21). * **Avantages:** Économie de mémoire (seuls les pilotes nécessaires sont chargés), chargement des fonctionnalités à la demande, augmentation des possibilités de configuration [21](#page=21). * **Inconvénients:** Instabilité relative due aux modules (une erreur dans un module peut compromettre la stabilité de tout le SE) [21](#page=21). * **Exemples:** Linux, BSD, Sun/Oracle Solaris [21](#page=21). #### 4.1.2 Système à micro-noyau Un système à micro-noyau est basé sur un noyau minimal (le micro-noyau). La plupart des fonctions du SE sont déplacées vers des processus serveur s'exécutant en mode utilisateur [22](#page=22). * **Avantages:** Code de petite taille avec des modules ou des librairies indépendantes du noyau, fiabilité accrue (un crash de processus serveur n'arrête pas le système et permet de relancer le service sans redémarrage), modèle facilement adaptable aux systèmes distribués [22](#page=22). * **Inconvénients:** Nombre d'appels système nettement plus élevé qu'avec les noyaux monolithiques, entraînant des performances d'exécution plus faibles [22](#page=22). * **Exemples:** GNU HURD, Minix, Windows NT [22](#page=22). #### 4.1.3 Système hybride Les noyaux hybrides combinent des concepts des noyaux monolithiques et des micro-noyaux afin de tirer parti des avantages des deux approches [23](#page=23). * **Caractéristiques:** Seules les fonctions fondamentales résident dans l'espace noyau, mais certaines fonctions non critiques générant de nombreux appels système sont réintégrées dans l'espace noyau pour des raisons de performance [23](#page=23). * **Exemples:** Mac OS X, Windows 10, Windows XP [23](#page=23). ### 4.2 Classification selon les services rendus Cette classification se base sur le nombre de tâches et d'utilisateurs qu'un système peut gérer simultanément. #### 4.2.1 Système mono-tâche vs. Système multi-tâches * **Système mono-tâche:** N'autorise l'allocation du processeur qu'à une seule tâche à la fois. Le processeur n'est attribué à une nouvelle tâche qu'après l'achèvement de la précédente [24](#page=24). * **Exemple:** DOS [24](#page=24). * **Système multi-tâches:** Capacité du système à exécuter plusieurs tâches (processus) simultanément [24](#page=24). * **Exemples:** UNIX, Linux, Windows 10 [24](#page=24). #### 4.2.2 Système mono-utilisateur vs. Système multi-utilisateurs * **Système mono-utilisateur:** Ne peut gérer qu'un seul utilisateur à la fois [25](#page=25). * **Exemples:** DOS, Windows 95, Windows 98 [25](#page=25). * **Système multi-utilisateurs:** Permet à plusieurs utilisateurs d'utiliser l'ordinateur simultanément, tout en gérant les droits d'accès pour garantir l'intégrité des données de chaque utilisateur [25](#page=25). * **Exemples:** UNIX, Linux, Windows 10 [25](#page=25). ### 4.3 Classification selon leur architecture logique Cette classification concerne la manière dont les ressources sont gérées et distribuées au sein d'un réseau. #### 4.3.1 Systèmes centralisés Dans un système centralisé, l'ensemble du système est entièrement présent sur une seule machine. Les machines connectées sont considérées comme des entités étrangères disposant de leur propre système centralisé. Le système ne gère que les ressources de la machine sur laquelle il est installé [26](#page=26). * **Exemples:** La plupart des systèmes d'exploitation courants [26](#page=26). #### 4.3.2 Systèmes répartis (ou distribués) Un SE distribué gère l'ensemble des machines connectées et permet le partage des ressources entre elles. Un utilisateur peut accéder à des ressources coûteuses situées sur d'autres ordinateurs [27](#page=27). * **Caractéristiques:** Le système apparaît à l'utilisateur comme une machine unique, l'utilisateur n'a pas à se soucier de la localisation des ressources, et le système exploite le parallélisme d'un ensemble de machines [27](#page=27). * **Exemples:** Mach, Amoeba, Chorus OS, Erlang, Inferno [27](#page=27). ### 4.4 Classification selon l’architecture matérielle qui les supporte Cette classification concerne le type de processeur utilisé par le système. #### 4.4.1 Architecture monoprocesseur (multiprogrammation) Un processeur avec un seul cœur (single-core) ne peut traiter qu'une seule instruction élémentaire à la fois. Pour offrir un parallélisme apparent à l'utilisateur, un mécanisme de gestion des processus, appelé multiprogrammation, a été développé. Avant l'avènement des processeurs multicœurs, la multiprogrammation donnait l'impression que les processeurs mono-cœur étaient multi-tâches grâce au passage rapide entre les instructions [28](#page=28). * **Exemple de famille de processeurs mono-cœur:** Intel Pentium (années 1990 à 2006) [28](#page=28). #### 4.4.2 Architecture avec processeur multicoeurs Un processeur multicœur est composé de deux ou plusieurs cœurs indépendants, chaque cœur étant capable de traiter des instructions individuellement. Les cœurs fonctionnent en parallèle pour augmenter la puissance de calcul [29](#page=29). * **Exemples de familles de processeurs multicœurs :** * Intel Celeron Dual Core (2 cœurs) [29](#page=29). * Intel Core i3, i5, i7 (4 à 8 cœurs selon la génération) [29](#page=29). * AMD Ryzen 7 (8 cœurs) [29](#page=29). --- # Classes spécifiques de systèmes d'exploitation Cette section aborde les caractéristiques et domaines d'application de systèmes d'exploitation spécifiques tels que les systèmes temps réel et les systèmes embarqués. ### 5.1 Systèmes temps réel Les systèmes temps réel (RTOS - Real Time Operating Systems) sont conçus pour exécuter des programmes en respectant des contraintes temporelles strictes ou souples. Les résultats d'une exécution ne sont valides que dans un intervalle de temps prédéterminé [30](#page=30). > **Example:** Un exemple typique est le contrôle d'un processus de fabrication. Pour un robot soudeur dans une usine automobile, une soudure effectuée trop tôt ou trop tard peut compromettre la qualité du véhicule [30](#page=30). Quelques exemples de systèmes d'exploitation temps réel incluent RTLinux, VxWorks, RTX, FreeRTOS et QNX [30](#page=30). ### 5.2 Systèmes embarqués Les systèmes embarqués sont développés pour fonctionner sur des machines de petite taille, souvent des appareils électroniques autonomes. Ces appareils, tels que les sondes spatiales, les robots ou les ordinateurs de bord de véhicules, disposent de ressources limitées en termes de mémoire et d'énergie [31](#page=31). Il est fréquent que les systèmes embarqués soient également des systèmes temps réel. Ils utilisent généralement des microprocesseurs à faible consommation d'énergie ou des microcontrôleurs. La partie logicielle est souvent partiellement ou entièrement intégrée au matériel, généralement stockée dans une mémoire morte (ROM), EPROM ou FLASH, formant ce que l'on appelle le firmware [31](#page=31). > **Example:** Des exemples de systèmes embarqués comprennent Windows Mobile, Android (basé sur un noyau Linux), Symbian OS (utilisé sur d'anciens téléphones Nokia) et les consoles de jeux comme PlayStation et Xbox [31](#page=31). --- ## Erreurs courantes à éviter - Révisez tous les sujets en profondeur avant les examens - Portez attention aux formules et définitions clés - Pratiquez avec les exemples fournis dans chaque section - Ne mémorisez pas sans comprendre les concepts sous-jacents

| Term | Definition | |------|------------| | Système d’exploitation (SE) | Ensemble de composants de base et utilitaires qui interagissent pour gérer les ressources communes d'une infrastructure informatique, servant d'intermédiaire indispensable entre l'utilisateur, les programmes et le matériel. | | Matériel | Constitue la partie physique de l'ordinateur, incluant des éléments tels que le processeur, la mémoire, les périphériques comme l'imprimante ou le clavier. | | Programme applicatif | Logiciel conçu pour répondre à un problème spécifique ou effectuer une tâche particulière, en utilisant les services généraux fournis par le système d'exploitation. | | Interface | Représente la manière dont un utilisateur interagit avec un système ou un programme, ou la manière dont différents composants d'un système communiquent entre eux. Les SE fournissent des interfaces de haut niveau pour masquer la complexité du matériel. | | Gestion des ressources | Fonction principale d'un SE consistant à allouer et à contrôler l'accès aux différentes ressources matérielles et logicielles de l'ordinateur, telles que le processeur, la mémoire, les périphériques et les fichiers, en assurant efficacité et partage sécurisé. | | Tâche (ou Processus) | Représente une unité d'exécution au sein d'un système d'exploitation. La gestion des tâches permet au système d'exécuter plusieurs programmes simultanément ou de manière entrelacée. | | Ordonnancement | Algorithme utilisé par le système d'exploitation pour décider de l'ordre dans lequel les différentes tâches ou processus doivent être exécutés sur le processeur, afin d'optimiser l'utilisation des ressources et de répondre aux besoins des utilisateurs. | | Mémoire virtuelle | Technique de gestion de la mémoire où le système d'exploitation donne l'illusion d'une mémoire centrale plus grande que la mémoire physique disponible, en utilisant une partie du disque de stockage comme extension de la RAM. | | Système de gestion de fichiers (SGF) | Composant du système d'exploitation responsable de l'organisation, du stockage, de la récupération et de la manipulation des fichiers sur les dispositifs de stockage de masse, tels que les disques durs. | | Mode superviseur | Mode d'exécution privilégié d'un système d'exploitation, qui donne accès à toutes les instructions matérielles et garantit la protection du système contre les accès non autorisés ou les erreurs des programmes utilisateurs. | | Mode utilisateur | Mode d'exécution standard pour les programmes applicatifs, où l'accès aux instructions critiques et aux ressources matérielles est limité pour assurer la stabilité et la sécurité du système. | | Appel système | Interface programmatique par laquelle un programme utilisateur demande au système d'exploitation d'exécuter une opération privilégiée, comme l'accès à un fichier ou la gestion de la mémoire. | | Interruption | Signal envoyé au processeur par un périphérique matériel ou un événement logiciel, qui interrompt l'exécution du programme courant pour exécuter une routine de gestion spécifique du système d'exploitation. | | Noyau (Kernel) | Partie centrale du système d'exploitation qui gère les fonctions les plus critiques, telles que l'allocation du processeur, la gestion de la mémoire et l'accès aux périphériques. Il s'exécute généralement en mode superviseur. | | Système monolithique | Type de système d'exploitation où toutes les fonctions principales du système, y compris les pilotes, sont intégrées dans un seul bloc de code exécuté dans l'espace noyau. | | Micro-noyau | Architecture de système d'exploitation où le noyau est réduit à ses fonctions essentielles, tandis que la plupart des autres services sont déplacés vers des processus serveurs s'exécutant en mode utilisateur. | | Système hybride | Architecture de système d'exploitation qui combine des éléments des systèmes monolithiques et des systèmes à micro-noyau, cherchant à bénéficier des avantages des deux approches. | | Système temps réel (RTOS) | Système d'exploitation conçu pour exécuter des tâches dans des délais stricts, où la validité des résultats dépend de leur ponctualité, souvent utilisé dans le contrôle de processus industriels ou de systèmes critiques. | | Système embarqué | Système informatique conçu pour fonctionner dans un appareil spécifique, souvent de petite taille et avec des ressources limitées (mémoire, énergie), comme dans les automobiles, les appareils électroniques portables ou les sondes spatiales. |

# تمثيل البيانات الثنائية يستكشف هذا الموضوع كيفية تمثيل البيانات في أجهزة الكمبيوتر باستخدام تنسيقات ثنائية مختلفة، مع التركيز على الترميز الثنائي النقي، ورمز جراي، ورمز BCD، ورمز الفائض بثلاثة. ### 1.1 مقدمة في الترميز الثنائي في الحاسوب، يتم تمثيل جميع البيانات بشكل عام في شكل ثنائي، وهو نظام يعتمد على حالتين: 1 (وجود تيار) و 0 (عدم وجود تيار). يتطلب هذا التحويل البيانات من شكلها المعتاد إلى الشكل الثنائي القابل للاستخدام بواسطة الكمبيوتر [2](#page=2). ### 1.2 أنواع الترميز الثنائي #### 1.2.1 الترميز الثنائي النقي الترميز الثنائي النقي هو التمثيل الثنائي الذي ينتج مباشرة عن مبدأ الترقيم العام، ويُستخدم بشكل طبيعي في الأنظمة الرقمية مثل أجهزة الكمبيوتر. يعرض الجدول التالي (جدول 3.1) الترميز الثنائي النقي لكلمة مكونة من 4 بتات (A3 A2 A1 A0) [2](#page=2): | القيمة العشرية | A3 | A2 | A1 | A0 | | :------------: | :-: | :-: | :-: | :-: | | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | | 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | | 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | | 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | | 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | | 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | | 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | | 10 | 1 | 0 | 1 | 0 | | 11 | 1 | 0 | 1 | 1 | | 12 | 1 | 1 | 0 | 0 | | 13 | 1 | 1 | 0 | 1 | | 14 | 1 | 1 | 1 | 0 | | 15 | 1 | 1 | 1 | 1 | **جدول 3.1: الترميز الثنائي النقي** [2](#page=2). #### 1.2.2 رمز جراي (الترميز الثنائي المعكوس) تم تطوير رمز جراي لتجنب مشاكل الانتقال بين الكلمات المتتالية في الترتيب التسلسلي، حيث يتغير بت واحد فقط بين كلمتين متتاليتين أو متجاورتين. هذا الرمز دوري أيضاً. يعرض الجدول التالي (جدول 3.2) مثالاً لرمز جراي المكون من 4 بتات [2](#page=2) [3](#page=3): | القيمة العشرية | رمز جراي | القيمة العشرية | رمز جراي | | :------------: | :-------: | :------------: | :-------: | | 0 | 0000 | 8 | 1100 | | 1 | 0001 | 9 | 1101 | | 2 | 0011 | 10 | 1111 | | 3 | 0010 | 11 | 1110 | | 4 | 0110 | 12 | 1010 | | 5 | 0111 | 13 | 1011 | | 6 | 0101 | 14 | 1001 | | 7 | 0100 | 15 | 1000 | **جدول 3.2: مثال لرمز جراي** [3](#page=3). > **Example:** للحصول على رمز جراي من الترميز الثنائي على 4 بتات: > > Binary: 0 0 1 0 0 1 1 1 > Gray: 0 0 1 1 0 1 0 0 > > للحصول على رمز جراي من الترميز الثنائي: > - يبقى البت الأول كما هو. > - للحصول على البتات الأخرى، يتم جمع كل بت مع البت السابق له. > - إذا كانت نتيجة الجمع '10'، يتم الاحتفاظ بالـ '0' وتجاهل الـ '1' [3](#page=3). #### 1.2.3 رمز BCD (Binary Coded Decimal) استُخدم رمز BCD بشكل أساسي في الآلات الحاسبة المبكرة، ولا يزال يُستخدم في بعض الأنظمة التي تعرض معلومات رقمية للمستخدم أو في الأنظمة البسيطة التي تتعامل مع الأموال. يقوم رمز BCD بتشفير الرقم المطلوب تمثيله بطريقة مباشرة، حيث يتم تشفير كل خانة عشرية على حدة باستخدام 4 بتات. لا تُستخدم الاحتمالات الثنائية من 10 إلى 15 في هذا الترميز. يعرض الجدول التالي (جدول 3.3) رمز BCD [3](#page=3): | العشرية | BCD | | :------: | :--: | | 0 | 0000 | | 1 | 0001 | | 2 | 0010 | | 3 | 0011 | | 4 | 0100 | | 5 | 0101 | | 6 | 0110 | | 7 | 0111 | | 8 | 1000 | | 9 | 1001 | **جدول 3.3: رمز BCD** [3](#page=3). > **Example:** تمثيل الرقم ₁₀ باستخدام رمز BCD : > 8 6 3 > 1000 0110 0011 > ₁₀ = (1000 0110 0011)_BCD [4](#page=4) . #### 1.2.4 رمز الفائض بثلاثة (Excess-3 code) في هذا الترميز، يتم تشفير كل خانة عشرية بشكل منفصل عن طريق إضافة ثلاثة إلى مكافئها الثنائي. يعرض الجدول التالي (جدول 3.4) رمز الفائض بثلاثة [3](#page=3) [4](#page=4). **جدول 3.4: رمز الفائض بثلاثة** [4](#page=4). (ملاحظة: الجدول المحدد لرمز الفائض بثلاثة غير موجود في المحتوى المقدم، ولكن تم ذكر آلية الترميز). --- # تمثيل الأحرف يناقش هذا القسم كيفية تمثيل الأحرف رقميًا داخل أجهزة الكمبيوتر، مع التركيز على أنظمة الترميز الشائعة مثل EBCDIC و ASCII و UTF [5](#page=5). ### 2.1 مبادئ تمثيل الأحرف لكي تتمكن أجهزة الكمبيوتر من معالجة الأحرف، يجب تمثيلها رقميًا باستخدام وحدات تخزين البيانات (البتات). يتم تحقيق ذلك عن طريق تعيين رمز رقمي فريد لكل حرف [5](#page=5). ### 2.2 أنظمة ترميز الأحرف الشائعة #### 2.2.1 كود EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) * **التعريف:** هو نظام ترميز مكون من 8 بتات، ابتكرته شركة IBM ليكون امتدادًا لنظام BCD الثنائي المشفر عشريًا [5](#page=5). * **الاستخدام:** تستخدمه جميع أجهزة وحواسيب IBM [5](#page=5). * **السعة:** بفضل كونه مكونًا من 8 بتات، يمكنه استيعاب 256 حرفًا مختلفًا [5](#page=5). #### 2.2.2 كود ASCII (American Standard Code for Information Interchange) * **التعريف:** هو نظام ترميز تم تطويره في الستينيات بهدف تبادل البيانات بين الأجهزة الطرفية وأجهزة الكمبيوتر [6](#page=6). * **الحجم:** يتطلب 7 بتات لتمثيل 128 تركيبة مختلفة [6](#page=6). * **الترميز:** يتم ترميز كل حرف في بايت واحد (8 بتات) باستخدام رمزين سداسي عشريين. يمثل العمود الرمز السداسي العشري الأكثر أهمية (Most Significant)، بينما يمثل الصف الرمز السداسي العشري الأقل أهمية (Least Significant) [6](#page=6). * **المحتوى:** يشمل الأرقام، وحروف الأبجدية اللاتينية (الكبيرة والصغيرة)، وبعض علامات الترقيم [6](#page=6). > **Tip:** فهم كيفية تقسيم رموز ASCII إلى مكونات ذات أهمية عالية ومنخفضة يساعد في قراءة جداول الترميز بشكل فعال. #### 2.2.3 UTF (Unicode Transformation Format) * **التعريف:** هو نظام ترميز يستخدم أطوالًا متغيرة للتمثيل، حيث يمكن ترميز كل حرف على بايت واحد، أو بايتين، أو ثلاثة بايتات [7](#page=7). * **التوافقية مع ASCII:** * جميع الأحرف الموجودة في ترميز ASCII يتم ترميزها في UTF باستخدام بايت واحد وقيمة مطابقة لقيمتها في ASCII [7](#page=7). * إذا احتوى بايت على قيمة أكبر من 127، فهذا يشير إلى أن الحرف يتكون من بايتين أو ثلاثة بايتات [7](#page=7). * يتم تصميم UTF بطريقة تضمن أن جميع هذه البايتات الإضافية تحتوي على رموز قيمتها أكبر من 127 [7](#page=7). * **الميزة:** تضمن هذه الآلية التوافقية مع ASCII للأمام والخلف، مما يسهل عملية الانتقال واستخدام الأنظمة المختلفة [7](#page=7). > **Tip:** تم تصميم UTF لضمان التوافق مع ASCII، وهذا يجعله خيارًا قويًا لتمثيل مجموعة واسعة من الأحرف مع الحفاظ على إمكانية التشغيل البيني مع الأنظمة القديمة. --- # تمثيل الأعداد الصحيحة يتناول هذا الموضوع طرق تمثيل الأعداد الصحيحة، بما في ذلك الأعداد غير الموقعة، والأعداد الصحيحة ذات الإشارة (القيمة المطلقة، مكمل الواحد، ومكمل الاثنين)، مع شرح لكيفية عمل كل منها. ### 3.1 أنواع الأعداد الصحيحة تنقسم الأعداد الصحيحة إلى نوعين رئيسيين: * الأعداد الصحيحة غير الموقعة (موجبة فقط) [7](#page=7). * الأعداد الصحيحة ذات الإشارة (موجبة أو سالبة) [7](#page=7). ### 3.2 تمثيل الأعداد الصحيحة غير الموقعة (Natural numbers) الأعداد الطبيعية هي الأعداد الصحيحة الموجبة أو الصفر. يعتمد عدد البتات المستخدم لتمثيل عدد طبيعي على النطاق المطلوب للأرقام. على سبيل المثال، لترميز الأعداد الطبيعية بين 0 و 255، نحتاج إلى 8 بتات (بايت واحد) لأن $2^8 = 256$ [8](#page=8). بشكل عام، يمكن استخدام ترميز $n$ بت لتمثيل الأعداد الطبيعية بين 0 و $(2^n - 1)$. لتمثيل عدد طبيعي، يتم وضع كل بت في الخانة الثنائية المقابلة لوزنه الثنائي من اليمين إلى اليسار، مع ملء البتات غير المستخدمة بالأصفار [8](#page=8). > **Tip:** يعد فهم العلاقة بين عدد البتات ونطاق الأعداد غير الموقعة أمرًا أساسيًا لتخصيص الذاكرة بكفاءة. ### 3.3 تمثيل الأعداد الصحيحة ذات الإشارة هناك ثلاث طرق شائعة لتمثيل الأعداد الصحيحة السالبة [7](#page=7): 1. القيمة المطلقة مع الإشارة (Sign/Absolute value) [8](#page=8). 2. مكمل الواحد (1's complement) [8](#page=8). 3. مكمل الاثنين (2's complement) [8](#page=8). #### 3.3.1 تمثيل الإشارة والقيمة المطلقة (Sign and Absolute Value) في هذا التمثيل، يتم تخصيص بت واحد، وهو الأكثر أهمية (Most Significant Bit - MSB)، لتمثيل الإشارة. القيمة 0 تمثل الإشارة الموجبة (+) والقيمة 1 تمثل الإشارة السالبة (-) [8](#page=8). * **نطاق القيم:** بالنسبة لكلمة مكونة من $n$ بت، يتراوح نطاق القيم الممكنة من $-(2^{n-1}-1)$ إلى $+(2^{n-1}-1)$ [8](#page=8). * **تمثيل الصفر:** يوجد تمثيلان محتملان للقيمة صفر (00000000 للإشارة الموجبة و 10000000 للإشارة السالبة في حالة 8 بت) [8](#page=8). > **Example:** > لتمثيل العدد 26 باستخدام 8 بتات: > * $+26$: `0 0011010` (حيث 0 هو بت الإشارة الموجبة، و `0011010` هو تمثيل 26) [8](#page=8). > * $-26$: `1 0011010` (حيث 1 هو بت الإشارة السالبة، و `0011010` هو تمثيل 26) [8](#page=8). #### 3.3.2 تمثيل مكمل الواحد (1's Complement) في ترميز مكمل الواحد، يتم الحصول على التمثيل السالب للعدد عن طريق عكس جميع بتات التمثيل الثنائي للعدد الموجب (تسمى عملية المكمل) [8](#page=8). * **نطاق القيم:** باستخدام كلمة مكونة من $n$ بت، يمكن تمثيل القيم من $-(2^{n-1}-1)$ إلى $+(2^{n-1}-1)$ [8](#page=8). * **تمثيل الصفر:** يوجد تمثيلان محتملان للقيمة صفر (00000000 و 11111111 في حالة 8 بت) [8](#page=8). > **Example:** > لتحويل العدد $(-26)_{10}$ إلى مكمل الواحد باستخدام 8 بتات: > 1. التمثيل الموجب للعدد 26 هو: $(+26)_{10} = _{10}$ (مفترض أنه في صيغة مكمل الواحد) [8](#page=8). > 2. عكس جميع البتات (المكمل): $ _{10}$ [8](#page=8). > إذن، $(-26)_{10}$ بصيغة مكمل الواحد هو `11100101` [8](#page=8). #### 3.3.3 تمثيل مكمل الاثنين (2's Complement) في ترميز مكمل الاثنين، يتم الحصول على التمثيل السالب للعدد عن طريق أخذ مكمل الواحد للعدد ثم إضافة 1 إليه، دون الاحتفاظ بالترحيل (carry) الناتج عن عملية الإضافة [9](#page=9). * **نطاق القيم:** باستخدام كلمة مكونة من $n$ بت، يمكن تمثيل القيم من $-(2^{n-1})$ إلى $+(2^{n-1}-1)$ [9](#page=9). * **تمثيل الصفر:** يوجد تمثيل واحد فقط للقيمة صفر (00000000 في حالة 8 بت) [9](#page=9). > **Tip:** يعتبر ترميز مكمل الاثنين هو الأكثر استخدامًا في الأنظمة الحاسوبية نظرًا لبساطة إجراء العمليات الحسابية عليه (خاصة الطرح) دون الحاجة إلى معالجة منفصلة للإشارات [9](#page=9). > **Example:** > لتحويل العدد $(-26)_{10}$ إلى مكمل الاثنين باستخدام 8 بتات: > 1. التمثيل الموجب للعدد 26 هو: $+26 = 00011010$ [9](#page=9). > 2. عكس جميع البتات (مكمل الواحد): $11100101$ [9](#page=9). > 3. إضافة 1: $11100101 + 1 = 11100110$ [9](#page=9). > إذن، $(-26)_{10}$ بصيغة مكمل الاثنين هو `11100110` [9](#page=9). > **Example:** > حساب $7-4$ باستخدام مكمل الاثنين: > $7 - 4 = 7 + \text{TC} $، حيث $\text{TC}(x)$ هو مكمل الاثنين للعدد $x$ [4](#page=4) [9](#page=9). > * $+7$ في 8 بت: `00000111` > * $+4$ في 8 بت: `00000100` > * مكمل الواحد للـ 4: `11111011` > * مكمل الاثنين للـ 4: `11111011 + 1 = 11111100` > الآن نقوم بالجمع: > `00000111` ($+7$) > + `11111100` ($-4$) > -------- > `100000111` > > عند استخدام 8 بتات، نهمل البت الأكثر أهمية (الترحيل)، ليصبح الناتج: `00000111`. هذا يبدو خاطئًا، دعونا نراجع المثال المقدم في المستند. > > المثال المقدم في المستند هو: $7-4 = 7 + \text{TC} = 0111 + (\text{TC} ) = 0111 + (1011+1) = 10011 = 0011 = (+3)_{10}$ [4](#page=4) [9](#page=9). > (يفترض هنا استخدام 4 بتات للتبسيط، مع ملاحظة أن TC في 4 بت هو $1100$) [4](#page=4). > > إعادة حساب $7-4$ باستخدام 8 بتات: > * $+7$ هو `00000111` > * $-4$ بصيغة مكمل الاثنين: > * $+4$ هو `00000100` > * مكمل الواحد: `11111011` > * مكمل الاثنين: `11111011 + 1 = 11111100` > > نجمع: > `00000111` ($+7$) > + `11111100` ($-4$) > -------- > `100000111` > > عند استخدام 8 بتات، فإن البت الأقصى يساراً (البت التاسع) هو ترحيل يتم تجاهله، ويبقى الناتج `00000111`، وهو يمثل $+7$. هذا يدل على أن هناك خطأ في فهم أو تطبيق المثال في المستند المقدم. > > **تحليل المثال الثاني من المستند:** > $127 - 26 = 101$ [9](#page=9). > * $+127$ (8 بت): `01111111` [9](#page=9). > * $-26$ (8 بت بصيغة مكمل الاثنين): `11100110` (كما حسبنا سابقًا). > > نجمع: > `01111111` > + `11100110` > -------- > `101000101` > > عند استخدام 8 بتات، يتم تجاهل البت التاسع (الترحيل)، ويبقى الناتج `01000101`. > لتحويل `01000101` إلى عشري: $(0 \times 2^7) + (1 \times 2^6) + (0 \times 2^5) + (0 \times 2^4) + (0 \times 2^3) + (1 \times 2^2) + (0 \times 2^1) + (1 \times 2^0) = 64 + 4 + 1 = 69$. > > **المستند يقدم:** > `127 - 26 = 101 = 01100101` [9](#page=9). > > هناك تناقض بين حسابنا والمثال المقدم في المستند. لنفترض أن طريقة الحساب في المستند مختلفة قليلاً. > > **الاستنتاج بناءً على طريقة المستند:** > `127 = 01111111` [9](#page=9). > `+ (-26)` (في مكمل الاثنين): `11100110` [9](#page=9). > `01111111 + 11100110 = 101000101` [9](#page=9). > `c-à-2` (مكمل الاثنين) ` 10` (النتيجة المحتجزة) . > > يبدو أن المستند يحاول تفسير النتيجة `101000101` بعد الترحيل. > > **مثال آخر من المستند:** > `26 - 127 = -101` [10](#page=10). > * `26`: `00011010` [10](#page=10). > * `-127` (في مكمل الاثنين): > * $+127$: `01111111` [10](#page=10). > * مكمل الواحد: `10000000` [10](#page=10). > * مكمل الاثنين: `10000000 + 1 = 10000001` [10](#page=10). > > نجمع: > `00011010` > + `10000001` > -------- > `10011011` [10](#page=10). > > يشير البت الأكثر أهمية (MSB) إلى أن النتيجة سالبة [10](#page=10). > لتحويل `10011011` إلى قيمة موجبة: > 1. نطرح 1: `10011011 - 1 = 10011010` [10](#page=10). > 2. نعكس البتات: `01100101` [10](#page=10). > 3. نحول إلى عشري: $64 + 32 + 4 + 1 = 101$ [10](#page=10). > لذا، النتيجة العشرية هي `(-101)10`. هذا الحساب متفق مع المستند [10](#page=10). > **Tip:** يعد تمثيل مكمل الاثنين مهمًا جدًا لأنه يسمح بإجراء العمليات الحسابية بالإشارة دون الحاجة إلى معالجة خاصة للإشارات [9](#page=9). > **Tip:** في ترميز مكمل الاثنين، يتم تمثيل الإشارة بواسطة البت الأكثر أهمية (MSB): 0 للإشارة الموجبة (+) و 1 للإشارة السالبة (-) [10](#page=10). > **Tip:** ترميز مكمل الاثنين متوافق مع الترميز غير الموضح (unsigned) للأعداد الموجبة [10](#page=10). ### 3.4 جدول مقارنة لقيم مكمل الاثنين (8 بت) | العدد العشري | تمثيل ثنائي | مكمل الاثنين | | :----------- | :---------- | :----------- | | +7 | 0111 | 0111 | | +6 | 0110 | 0110 | | +5 | 0101 | 0101 | | +4 | 0100 | 0100 | | -7 | N/A | 1001 | | -6 | N/A | 1010 | | -5 | N/A | 1011 | | -4 | N/A | 1100 | (ملاحظة: الجدول في الصفحة 10 يحتوي على تمثيلات ثنائية قصيرة، وتمت إضافتها لتوضيح المفاهيم. التمثيل الكامل لمكمل الاثنين باستخدام 8 بتات يكون كما هو موضح في الأمثلة السابقة). --- # تمثيل الأعداد الكسرية يغطي هذا الجزء تمثيل الأعداد الكسرية في أجهزة الكمبيوتر، مع شرح لمفهوم النقطة الثابتة والنقطة العائمة، والتركيز على معيار IEEE 754 للدقة الواحدة والمزدوجة. ### 4.1 الأعداد الكسرية بشكل عام، يتكون العدد الكسري من جزأين: قيمة صحيحة وقيمة كسرية، ويفصل بينهما فاصلة عشرية [11](#page=11). #### 4.1.1 الترميز بالنقطة الثابتة (Fixed Point Coding) في مستوى الآلة، لا تمتلك أجهزة الكمبيوتر فواصل عشرية بالمعنى المادي؛ حيث تُعامل الأرقام كأعداد صحيحة، ويبقى على المبرمج تحديد موقع الفاصلة العشرية الافتراضية. تعتمد سعة تمثيل الأعداد على عدد البتات المتاحة. النظام الثنائي هو نظام وزني، حيث لكل بت وزن يعتمد على ترتيبه [11](#page=11). > **Example:** > لتمثيل العدد الثنائي $N = (1001.01001)_2$: > الجزء الصحيح: $1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 0 \times 2^1 + 1 \times 2^0 = 8 + 1 = 9$ [12](#page=12). > الجزء الكسري: $0 \times 2^{-1} + 1 \times 2^{-2} + 0 \times 2^{-3} + 0 \times 2^{-4} + 1 \times 2^{-5} = 0.25 + 0.03125 = 0.28125$ [12](#page=12). > إذن، $(1001.01001)_2 = (9.28125)_{10}$ [12](#page=12). #### 4.1.2 الترميز بالنقطة العائمة (Floating Point Coding) - معيار IEEE 754 تسمح الأرقام ذات النقطة العائمة بتمثيل جزء من الأعداد الحقيقية بشكل تقريبي. لا يمكن للقيمة الحقيقية أن تكون كبيرة جدًا أو دقيقة جدًا، ويعتمد ذلك على عدد البتات المستخدمة (عادة 32 أو 64 بت) [12](#page=12). معيار IEEE 754 للحساب ذي النقطة العائمة هو معيار فني للحساب ذي النقطة العائمة تم إنشاؤه في عام 1985 بواسطة معهد المهندسين الكهربائيين والإلكترونيين (IEEE). يكون الترميز الثنائي على الشكل التالي [12](#page=12): $$ \text{Sign} \quad \text{Exponent} \quad \text{Mantissa} $$ حيث: * $S$: إشارة (Sign). * $E$: الأس (Exponent) (إشارة). * $M$: الجزء الكسري من المانتيسّا (Mantissa) (بدون إشارة) [12](#page=12). نسمي "التدوين العلمي" كل رقم مكتوب على الشكل $1.M \times 2^E$ [12](#page=12). * $M$ تسمى المانتيسّا للرقم. * $E$ يسمى الأس. نظرًا لأن المانتيسّا دائمًا تبدأ بجزء صحيح يساوي 1، فلا تتم كتابته، ويتم فقط تمثيل الجزء الكسري $M$، والذي يسمى "المانتيسّا الزائفة" (pseudo-mantissa) [12](#page=12). يعرّف معيار IEEE 754 نوعين رئيسيين من الأرقام ذات النقطة العائمة: الدقة الواحدة (32 بت) والدقة المزدوجة (64 بت) [12](#page=12). ##### 4.1.2.1 الدقة الواحدة (Single Precision) تتميز أرقام الدقة الواحدة بمانتيسّا زائفة تتكون من 23 بت (تقابل قوى سالبة للعدد 2)، وأس من 8 بت، وبت إشارة [12](#page=12). | بت الإشارة (1 بت) | الأس (8 بت) | المانتيسّا الزائفة (23 بت) | $E_{\min}$ (-126) | $E_{\max}$ (+127) | | :----------------: | :--------: | :----------------------: | :---------------: | :---------------: | | Sign | Exponent | Pseudo Mantissa | $E_{min}$ | $E_{max}$ | > **Example:** > لتمثيل العدد 278 بالصيغة IEEE 754 للدقة الواحدة [13](#page=13): > 1. نكتب 278 بالنظام الثنائي: $ _{10} = _2$ [13](#page=13) . > 2. نضعه في الصيغة العلمية: $1.0001011 \times 2^8$ [13](#page=13). > * $S = 0$ لأن 278 موجب [13](#page=13). > * $E_b = E + 127 = 8 + 127 = 135$ بالنظام العشري، والذي يساوي $ _2$ على 8 بت [13](#page=13). > * $M = 00010110000000000000000$ (23 بت) [13](#page=13). > نحصل على التمثيل التالي: > > | بت الإشارة (1 بت) | الأس (8 بت) | المانتيسّا الزائفة (23 بت) | > | :----------------: | :--------: | :--------------------------------------------------------: | > | 0 | 10000111 | 00010110000000000000000 | > **Example:** > لتمثيل العدد $-6.53125$ بالصيغة IEEE 754 للدقة الواحدة [13](#page=13): > 1. نكتب 6.53125 بالنظام الثنائي: $(6.53125)_{10} = (110.10001)_2$ [13](#page=13). > 2. نضعه في الصيغة العلمية: $1.1010001 \times 2^2$ [13](#page=13). > * $S = 1$ لأن $-6.53125$ سالب [13](#page=13). > * $E_b = E + 127 = 2 + 127 = 129$ بالنظام العشري، والذي يساوي $ _2$ على 8 بت [13](#page=13). > * $M = 10100010000000000000000$ (23 بت) [13](#page=13). > نحصل على التمثيل التالي: > > | بت الإشارة (1 بت) | الأس (8 بت) | المانتيسّا الزائفة (23 بت) | > | :----------------: | :--------: | :--------------------------------------------------------: | > | 1 | 10000001 | 10100010000000000000000 | ##### 4.1.2.2 الدقة المزدوجة (Double Precision) تتميز أرقام الدقة المزدوجة بمانتيسّا زائفة تتكون من 52 بت، وأس من 11 بت، وبت إشارة [14](#page=14). | بت الإشارة (1 بت) | الأس (11 بت) | المانتيسّا الزائفة (52 بت) | $E_{\min}$ (-1022) | $E_{\max}$ (+1023) | | :----------------: | :---------: | :----------------------: | :----------------: | :----------------: | | Sign | Exponent | Pseudo Mantissa | $E_{min}$ | $E_{max}$ | [ ] [ ] [ ] [ ] [11](#page=11) [12](#page=12) [13](#page=13) [14](#page=14). --- ## Common mistakes to avoid - Review all topics thoroughly before exams - Pay attention to formulas and key definitions - Practice with examples provided in each section - Don't memorize without understanding the underlying concepts

| المصطلح | التعريف | |---|---| | الترميز الثنائي النقي (Pure Binary Coding) | هو التمثيل الطبيعي للأرقام في النظام الثنائي، حيث يتوافق كل بت مباشرة مع وزن مكانه. يُستخدم بشكل شائع في الأنظمة الرقمية. | | رمز جراي (Gray Code) | نوع من الترميز الثنائي حيث يتغير بت واحد فقط بين أي قيمتين متتاليتين. يساعد هذا في تقليل أخطاء الانتقال في الأنظمة الرقمية. | | رمز BCD (Binary Coded Decimal) | ترميز يقوم بتمثيل كل رقم عشري على حدة باستخدام 4 بتات ثنائية. لا تُستخدم الإمكانيات الثنائية من 10 إلى 15 في هذا الترميز. | | رمز الفائض بثلاثة (Excess-3 Code) | ترميز ثنائي حيث يتم تشفير كل رقم عشري بمعادلته الثنائية مضافًا إليها ثلاثة (3). | | EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) | نظام ترميز ذو 8 بتات طورته IBM، وهو امتداد لرمز BCD، ويستخدم لتمثيل الأحرف في أجهزة IBM. | | ASCII (American Standard Code for Information Interchange) | معيار ترميز ذو 7 بتات يستخدم لتمثيل الأحرف النصية والأرقام وعلامات الترقيم في تبادل البيانات بين الأجهزة، ويمكن توسيعه لـ 8 بتات. | | UTF (Unicode Transformation Format) | عائلة من تنسيقات الترميز ذات الطول المتغير المستخدمة لتمثيل حروف يونيكود، والتي يمكن أن تشغل بايت واحد أو اثنين أو ثلاثة بايتات، وتوفر توافقًا مع ASCII. | | الأعداد الصحيحة غير الموقعة (Unsigned Integers) | الأعداد الصحيحة التي تكون دائمًا موجبة أو صفرًا. يعتمد نطاق القيم الممثلة على عدد البتات المستخدمة، حيث يمكن لـ n بت تمثيل الأعداد من 0 إلى $2^n - 1$. | | تمثيل الإشارة والقيمة المطلقة (Sign/Absolute Value) | طريقة لتمثيل الأعداد الصحيحة ذات الإشارة، حيث يتم تخصيص بت واحد (عادةً الأكثر أهمية) للإشارة (+ أو -)، وتمثل البتات المتبقية القيمة المطلقة للعدد. | | مكمل الواحد (1's Complement) | طريقة لتمثيل الأعداد السالبة عن طريق قلب (عكس) جميع البتات في التمثيل الثنائي للعدد الموجب المقابل. | | مكمل الاثنين (2's Complement) | الطريقة الأكثر شيوعًا لتمثيل الأعداد السالبة في الحواسيب. يتم الحصول عليها عن طريق أخذ مكمل الواحد للعدد الموجب وإضافة 1 إليه. هذه الطريقة تسمح بإجراء العمليات الحسابية بسهولة. | | النقطة الثابتة (Fixed Point) | تمثيل للأعداد الكسرية حيث يتم تحديد موقع الفاصلة العشرية (أو النقطة الثنائية) بشكل ثابت، إما قبل أو بعد عدد معين من البتات. | | النقطة العائمة (Floating Point) | تمثيل للأعداد الكسرية أو الحقيقية، حيث يتم تمثيل العدد كناتج لثلاثة مكونات: الإشارة، الأس، والجزء الكسري من المانتيسا. يسمح بتمثيل نطاق واسع جدًا من القيم. | | معيار IEEE 754 | المعيار القياسي الدولي لتمثيل الأعداد ذات النقطة العائمة، والذي يحدد تنسيقات مختلفة للدقة الواحدة (32 بت) والدقة المزدوجة (64 بت). | | الجزء الكسري من المانتيسا (Pseudo-mantissa) | الجزء الكسري من التمثيل العشري للرقم في ترميز النقطة العائمة، بعد تطبيعه ليبدأ بـ 1 (علمًا بأن الـ 1 هذا لا يتم تخزينه صراحة في بعض الحالات). |

# Introductie tot informatiemanagement en enterprise architectuur Dit document introduceert de basisprincipes van informatiemanagement en de plaats ervan binnen enterprise architectuur, met specifieke aandacht voor datamodelleringstechnieken zoals UML Class Diagrams. ## 1. Introductie tot informatiemanagement ### 1.1 Wat is informatiemanagement? Informatiemanagement omvat het verzamelen, opslaan, verwerken en ontsluiten van gegevens en informatie binnen een organisatie. Het doel is om de juiste informatie op het juiste moment, bij de juiste persoon te krijgen om bedrijfsprocessen te ondersteunen en strategische doelen te bereiken. #### 1.1.1 Dataopslag: gecentraliseerd versus gedecentraliseerd * **Gecentraliseerde database:** Voorkomt datadubplicatie en zorgt voor consistentie. * **Gedecentraliseerde database:** Elke functie of afdeling heeft een eigen systeem en gegevensopslag, wat kan leiden tot inconsistenties en duplicatie. #### 1.1.2 Informatieverwerking in bedrijfsprocessen Informatie moet stapsgewijs worden verwerkt gedurende een bedrijfsproces, van begin tot eind. Diverse informatiebronnen moeten worden samengebracht om processen, zoals budgetverdeling, te ondersteunen. ### 1.2 Datamodellering en enterprise architectuur Datamodellering is een cruciaal onderdeel van enterprise architectuur. Het stelt organisaties in staat om hun informatiebehoeften te structureren en te visualiseren. #### 1.2.1 Strategisch alignment framework Een strategisch alignment framework integreert business, technologie en informatie. Bedrijfsprocessen en -doelen vallen onder de 'business'-peiler. Informatiedoelen en benodigde gegevens worden uitgewerkt in conceptuele en logische datamodellen, ondersteund door technologie. #### 1.2.2 Het Zachman framework Binnen het Zachman framework richt datamodellering zich op de "What"-kolom, met name op het niveau van conceptuele datamodellen (rij 2). Dit omvat het identificeren van relevante gegevens, hun onderlinge relaties en de eerste opzet van een database. #### 1.2.3 Plaats in TOGAF Hoewel niet gedetailleerd beschreven in de verstrekte tekst, wordt datamodellering binnen TOGAF (The Open Group Architecture Framework) ook beschouwd als een essentieel onderdeel om de informatiearchitectuur van een onderneming te definiëren. ### 1.3 Datamodellering: UML Class Diagrams Datamodellering, met name met behulp van UML Class Diagrams, is een techniek om de structuur van een bedrijfsdomein in kaart te brengen. #### 1.3.1 Wat is een datamodel? Een model is een systematische en vereenvoudigde beschrijving van een object of fenomeen, die de belangrijkste kenmerken ervan weergeeft. Dit is een handig instrument voor studie en begrip. #### 1.3.2 UML (Unified Modelling Language) UML is een objectgeoriënteerde modelleringstaal die bestaat uit diverse modelleertechnieken. Het biedt een visuele, symbolische taal die software-engineers helpt bij het begrijpen van vereisten en het ontwerpen van softwaresystemen. * **Modelleertaal:** Een verzameling van modelleertechnieken (bv. UML). * **Modelleertechniek:** Een specifieke methode om een model te beschrijven met symbolen en regels (bv. UML Class Diagrams, BPMN procesdiagrammen). #### 1.3.3 Voordelen van UML Class Diagrams UML Class Diagrams bieden een middenweg tussen puur tekstuele en puur formele technieken: * **Voordelen:** Gemakkelijk te begrijpen, voldoende formeel voor precisie en verificatie. * **Representatie:** Klassen worden weergegeven als rechthoeken, associaties als pijlen. #### 1.3.4 Waarom is datamodellering belangrijk? Het creëren van een domeinmodel leidt tot een dieper begrip van het domein, wat essentieel is voor het bouwen van aanpasbare informatiesystemen die kunnen omgaan met veranderende vereisten. Het focussen op het kernconcept van het bedrijf in het model zorgt voor de levensvatbaarheid van het systeem. ### 1.4 Concepten binnen UML Class Diagrams #### 1.4.1 Klassen en attributen * **Klasse:** Een abstractie of concept dat objecten met vergelijkbare eigenschappen groepeert (bv. "Student", "Product", "Auto"). Het dient als een sjabloon voor reële objecten. * **Intentie van een klasse:** De definitie die bepaalt wanneer een object tot de klasse behoort. * **Uitbreiding van een klasse:** De verzameling objecten die voldoen aan de intentie. * **Instantie:** Een individueel, werkelijk bestaand object van een klasse (bv. "Student Jan", "Product MilkyWay"). * **Attributen:** Eigenschappen waarover informatie wordt verzameld voor elk individueel object in een klasse (bv. voornaam, achternaam, studentnummer). * **Gegevenstypes (Data Types):** Beperken de waarden die aan een attribuut kunnen worden toegekend (bv. tekst, getal, datum). Dit is cruciaal voor correcte bewerkingen. > **Tip:** Een klasse kan zowel tastbare als ontastbare objecten vertegenwoordigen. #### 1.4.2 Representatie van instanties in databases Instanties van klassen kunnen worden weergegeven in tabellen, zoals in Microsoft Access (met expliciete datatypes voor velden) of Microsoft Excel (waar kolomtitels attributen zijn en cellen de waarden; datatype wordt bepaald door celformaat). #### 1.4.3 De definitie van een klasse (klassendiagram) Een klasse-definitie beschrijft duidelijk wanneer iets tot die klasse behoort. Een UML-klassendiagram wordt gemaakt voor een specifiek domein en definieert begrippen, eigenschappen en relaties binnen dat domein, vergelijkbaar met een ontologie. #### 1.4.4 Associaties Associaties vertegenwoordigen abstracties van relaties tussen instanties van klassen. Ze verbinden klassen en beschrijven de aard van de koppeling. * **Multipliciteit:** Geeft aan hoeveel instanties van de ene klasse gekoppeld kunnen zijn aan instanties van de andere klasse. Dit wordt weergegeven als een interval: `(minimum, maximum)`. * `0..1`: nul of één * `1..1`: precies één * `0..*`: nul of meer ("veel") * `1..*`: één of meer * **Rollen:** De namen die de richting van een associatie aangeven (bv. van student naar opleiding, is de rol "ingeschreven voor"). * **Meerdere associaties:** Tussen twee klassen kunnen meerdere verschillende associaties bestaan (bv. een persoon kan eigenaar én bestuurder van een auto zijn). #### 1.4.5 Unary Associations Associaties kunnen ook een klasse met zichzelf verbinden. Voorbeelden zijn hiërarchische structuren (afdelingen) of stuklijsten (bill of materials). #### 1.4.6 Ternary Associations Wanneer relaties tussen drie entiteiten complex zijn, volstaan binaire associaties niet. Een ternaire associatie koppelt drie klassen direct aan elkaar, waarbij de multipliciteit genuanceerder wordt bepaald door het fixeren van twee entiteiten en te kijken naar het aantal van de derde. #### 1.4.7 Aggregatie (Deel-geheel relaties) Drukt een deel-geheel-relatie uit. * **Shared Aggregation (witte diamant):** Delen kunnen bij meerdere gehelen horen (bv. modules in verschillende cursussen). * **Composite Aggregation (zwarte diamant):** Een deel hoort bij maximaal één geheel (exclusief eigendom, bv. orderlijnen bij een order). Dit impliceert vaak "cascading delete" (verwijderen van het geheel verwijdert ook de delen). > **Advies:** Het gebruik van gewone associaties met duidelijke rolnamen wordt vaak aangeraden boven aggregatiesymbolen, omdat deze minder ambiguïteit veroorzaken. #### 1.4.8 Derived/Implicit Associations Indirecte relaties die ontstaan door navigatie via meerdere opeenvolgende associaties. De cardinaliteit hiervan volgt uit de cardinaliteiten van de originele relaties. Deze worden niet getekend maar moeten wel begrepen worden bij het lezen van een model. #### 1.4.9 Superclass/Subclass/Inheritance (Generalisation) * **Generalisation (generaliseren):** Creëert een algemeen concept (superclass) uit specifiekere concepten (subklassen). De subklassen erven eigenschappen van de superclass. * Voorbeeld: Bankrekening (superclass) met Zichtrekening en Spaarrekening (subklassen). * **Specialisation (specialiseren):** Het proces van het creëren van specifieke subklassen uit een algemene superclass. * **Generalisation Sets:** Soms kan een supertype op meerdere manieren worden opgesplitst (bv. vervoermiddel op basis van motor of op basis van habitat). Dit kan op verschillende manieren worden genoteerd (naam bij lijnen, gedeelde pijl, gestreepte lijn). * **Constraints:** * **Complete vs. Incomplete specialisatie:** Bepaalt of er instanties van de superclass bestaan die niet tot een subklasse behoren. * **Disjuncte vs. Overlappende subklassen:** Bepaalt of een instantie tot meerdere subklassen tegelijk kan behoren. Standaard zijn subklassen overlappend. #### 1.4.10 Association Class Een Association Class wordt gebruikt wanneer attributen werkelijk bij de relatie tussen twee klassen horen, en niet bij de klassen zelf. De objecten van de Association Class bestaan zolang de gekoppelde objecten bestaan. #### 1.4.11 Multiple Inheritance Structures Bij meerdere generalisatiehiërarchieën in een diagram is het belangrijk te modelleren of specifieke subklassen alleen met specifieke superklassen kunnen interageren. Dit wordt vaak bereikt door associaties op het niveau van de subtypes te modelleren en de associatie op het supertype te verwijderen. --- # Conceptuele datamodellering met UML Class diagrammen Dit onderwerp introduceert de principes en geavanceerde concepten van UML Class diagrammen voor conceptuele datamodellering, met de nadruk op het identificeren van klassen, attributen, datatypes en associaties. ### 2.1 Wat is datamodellering? Datamodellering is een proces dat wordt gebruikt om de structuur van bedrijfsgegevens te beschrijven en hoe deze gegevens aan elkaar gerelateerd zijn. Het creëren van een domeinmodel, zoals een UML-klassendiagram, leidt tot een dieper begrip van het domein. Dit is cruciaal voor het bouwen van softwaresystemen die flexibel kunnen inspelen op veranderende gebruikersvereisten. #### 2.1.1 Het belang van datamodellering Een goed datamodel is de basis voor het bouwen van aanpasbare informatiesystemen. Als het ontwerp van een systeem het kernconcept van een bedrijf niet belichaamt, zal het systeem falen bij het toevoegen van nieuwe vereisten. #### 2.1.2 Modelleertalen en technieken Een modelleertaal is een verzameling van modelleertechnieken. UML (Unified Modelling Language) is een objectgeoriënteerde modelleertaal die een notatie van visuele, symbolische modellen biedt. Deze modellen helpen software-engineers bij het begrijpen van vereisten en het ontwerpen van softwaresystemen. **Modelleertechnieken kunnen variëren van puur tekstueel tot puur formeel:** * **Tekstuele diagrammen:** Makkelijk te begrijpen, maar vaak onnauwkeurig en dubbelzinnig. Bieden geen intelligente verificatie. * **Puur formele technieken:** Bieden veel formele mogelijkheden, maar zijn moeilijker te begrijpen en te gebruiken. * **UML-klassendiagrammen:** Bevinden zich ergens in het midden, zijn relatief makkelijk te begrijpen en voldoende formeel voor precisie en verificatie. ### 2.2 UML Class diagrammen - basisconcepten UML-klassendiagrammen zijn een techniek om de structuur van een bedrijfsdomein in kaart te brengen. Ze visualiseren bedrijfsobjecten, geven de benodigde informatie over deze objecten weer en laten zien hoe objecten met elkaar verbonden zijn. #### 2.2.1 Klassen Een klasse is een abstractie, een soort of categorie van objecten. Een klasse definieert een verzameling objecten die vergelijkbare eigenschappen delen. * **Intentie van een klasse:** De definitie van het concept dat bepaalt of een object tot de klasse behoort. Een klasse dient als sjabloon of model voor een groep reële objecten. * **Uitbreiding van een klasse:** De verzameling objecten die voldoen aan de intentie van de klasse. In UML wordt een klasse weergegeven als een rechthoek met de naam van de klasse erin. Klassen kunnen zowel tastbare als ontastbare objecten vertegenwoordigen. > **Tip:** Modelleren is abstractie maken. We gaan van het instantie- of objectniveau (niveau 0, individuele objecten) naar het model-/diagramniveau (niveau 1, de definitie van klassen). #### 2.2.2 Attributen en datatypes * **Attributen:** De eigenschappen of kenmerken waarover informatie wordt bijgehouden voor elk individueel object binnen een klasse. * **Datatypes:** Beperken de waarden die aan een attribuut kunnen worden toegekend. Een waarde moet voldoen aan de beperkingen van het datatype. In een UML-klassendiagram worden attributen en hun datatypes geschreven in een rechthoek onder de naam van de klasse. > **Tip:** Het correct instellen van datatypes is belangrijk. Als getallen als tekst worden opgeslagen, kunnen berekeningen mislukken. #### 2.2.3 Class definities en ontologieën Elke klasse heeft een **klasse-definitie**, een duidelijke beschrijving die aangeeft wanneer iets tot die klasse behoort. Een UML-klassendiagram wordt gemaakt voor één specifiek domein en definieert concepten, eigenschappen en relaties binnen dat domein. Dit vormt in feite een **ontologie**, een gemeenschappelijke woordenschat binnen een organisatie of vakgebied. #### 2.2.4 Associaties Een associatie is een abstractie van relaties of koppelingen tussen objecten van verschillende klassen. Het verbindt klassen en vertegenwoordigt een type koppeling met specifieke kenmerken. * **Rollen:** De richtingen waarin een associatie gelezen kan worden (bijvoorbeeld van 'student' naar 'opleiding' of van 'opleiding' naar 'student'). * **Multipliciteit:** Geeft de minimale en maximale aantal objecten aan dat betrokken kan zijn bij een associatie. Dit wordt weergegeven als een interval, bijvoorbeeld (0,1), (1,1) of "veel" (*). * `(0,1)`: Nul of één. * `(1,1)`: Precies één. * `(0,*)`: Nul of veel. * `(1,*)`: Eén of veel. UML-associaties worden weergegeven als lijnen tussen klassen. Er kunnen meerdere associaties tussen twee klassen bestaan, en ze kunnen verschillende rollen hebben. > **Voorbeeld:** Een student kan voor nul of veel programma's ingeschreven zijn `(0,*)`. Een programma heeft nul of veel studenten `(0,*)`. #### 2.2.5 Unary association Een associatie kan ook één klasse met zichzelf verbinden. Dit wordt een unary association genoemd. > **Voorbeeld:** Een persoon die een andere persoon superviseert ("superviseert" en "supervised by" zijn de rollen). Een afdeling kan subafdelingen hebben. #### 2.2.6 Ternary association Wanneer binaire of uniaire associaties niet volstaan om complexe relaties te beschrijven, wordt een **ternary association** gebruikt. Dit is één associatie die drie entiteiten koppelt. De multipliciteit bij een ternaire associatie is subtieler en wordt bepaald door combinaties van entiteiten. > **Voorbeeld:** Het vastleggen welke leverancier welk product voor welk project heeft geleverd. #### 2.2.7 Aggregatie Aggregatie drukt een deel-geheel-relatie uit. In UML wordt dit aangeduid met een diamant aan de kant van het geheel. * **Witte diamant (Shared Aggregation):** Delen kunnen bij meerdere gehelen tegelijk horen. * **Zwarte diamant (Composite Aggregation):** Een deel hoort bij maximaal één geheel. Dit impliceert exclusief eigendom en vaak 'cascading delete' (wanneer het geheel wordt verwijderd, worden de onderdelen ook verwijderd). > **Advies:** De diamant-symbolen voor aggregatie veroorzaken vaak onduidelijkheid en worden beter vermeden ten gunste van gewone associaties met duidelijke rolnamen. #### 2.2.8 Derived/implicit association Een **impliciete associatie** ontstaat wanneer je via meerdere opeenvolgende associaties kunt navigeren. Deze relaties worden niet expliciet in het diagram getekend, maar hun cardinaliteit volgt uit de oorspronkelijke relaties. > **Voorbeeld:** Als een student zich inschrijft voor een programma en elk programma bij een faculteit hoort, ontstaat er een impliciete associatie tussen student en faculteit. ### 2.3 UML Class diagrammen - geavanceerde concepten #### 2.3.1 Superclass/subclass/inheritance (Generalisatie) Generalisatie is het principe waarbij een algemeen concept (superclass, supertype) wordt gedefinieerd, en daaronder meer specifieke soorten (subklassen, subtypes) vallen. De specifieke soorten erven de eigenschappen van het algemene begrip. * **Generalisatie:** Lijn van de specifieke klasse naar de algemene klasse, met een driehoek aan de kant van de algemene klasse. * **Specialisatie:** Het proces van het definiëren van specifieke subklassen. #### 2.3.2 Generalisatiesets Generalisatiesets helpen bij het organiseren van specialisaties wanneer er meerdere mogelijke indelingen van een supertype bestaan. * **Notaties voor generalisatiesets:** Naam bij de generalisatie-lijnen, 'shared target'-stijl, of een gestreepte lijn over meerdere generalisaties. #### 2.3.3 Constraints on generalisation/specialisation * **Complete vs. Incomplete specialisatie:** Geeft aan of er objecten bestaan die tot de superklasse behoren maar niet tot één van de subklassen. * **Disjuncte vs. Overlappende subklassen:** Geeft aan of een object tegelijk tot meerdere subklassen kan behoren. Standaard zijn subklassen overlappend. Constraints worden genoteerd tussen haakjes naast de generalisatie-driehoek. > **Voorbeeld:** Een bankrekening kan compleet en disjunct gespecialiseerd zijn in betaalrekeningen en spaarrekeningen (een rekening is óf betaal, óf spaar, en er zijn geen andere soorten rekeningen). #### 2.3.4 Association Class Een **association class** wordt gebruikt wanneer een eigenschap hoort bij de relatie tussen twee klassen, en niet bij één van die klassen afzonderlijk. Een object van een association class bestaat alleen zolang beide verbonden objecten bestaan. > **Voorbeeld:** 'ProductOffer' met attributen zoals prijs en leveringsvoorwaarden, die specifiek zijn voor de relatie tussen een leverancier en een product. #### 2.3.5 Multiple Inheritance Structures Bij meerdere generalisatiehiërarchieën in een diagram moet extra aandacht worden besteed aan associaties. Associaties op het niveau van de superklassen gelden voor alle subklassen. Om specifieke regels af te dwingen (bijvoorbeeld dat alleen passagiersvliegtuigen passagiersvluchten gebruiken), moeten de associaties op het niveau van de subklassen worden gemodelleerd en de associatie op het supertype niveau verwijderd. --- # Logische en fysieke datamodellen Dit gedeelte beschrijft de transformatie van conceptuele modellen naar logische en vervolgens naar fysieke datamodellen, en behandelt de implementatie in systemen zoals MS Access en Excel. ### 3.1 Van conceptueel naar logisch en fysiek datamodel De kern van datamodellering ligt in het abstraheren van de werkelijkheid naar een gestructureerd model. Dit proces doorloopt verschillende niveaus, van conceptueel naar logisch en uiteindelijk naar fysiek. #### 3.1.1 Conceptuele datamodellering Conceptuele datamodellen beschrijven op een hoog abstractieniveau de gegevens en hun relaties binnen een domein. Ze beantwoorden de vragen: welke gegevens zijn relevant, hoe zijn ze aan elkaar gerelateerd, en vormen ze de eerste opzet voor een database? * **Doel:** Het vastleggen van de belangrijkste gegevens en hun onderlinge verbindingen, zonder in te gaan op technische details. Dit vormt de basis voor communicatie tussen belanghebbenden en het ontwerp van informatiesystemen. * **UML Class Diagrams:** Een populaire techniek voor conceptuele modellering is het gebruik van UML (Unified Modelling Language) Class Diagrams. Deze objectgeoriënteerde taal richt zich op het beschrijven van objecten/concepten die relevant zijn voor een specifiek domein. * **Klassen:** Een klasse is een abstractie die een soort of categorie van objecten vertegenwoordigt. Het definieert een verzameling objecten met vergelijkbare eigenschappen. In UML wordt een klasse weergegeven als een rechthoek. * **Intentie van een klasse:** De definitie die bepaalt wanneer een object tot de klasse behoort. * **Uitbreiding van een klasse:** De verzameling objecten die voldoen aan de intentie van de klasse. * **Attributen:** Eigenschappen van een klasse waarover informatie wordt bijgehouden voor elk individueel object. Elk attribuut heeft een gegevenstype dat de toegestane waarden beperkt. In UML worden attributen en hun datatypes genoteerd in de rechthoek onder de klassenaam. * **Relaties (Associaties):** De koppelingen tussen objecten van verschillende klassen. Associaties worden weergegeven door lijnen tussen klassen. * **Rollen:** De richting waarin een associatie gelezen kan worden (bv. van student naar opleiding). * **Multipliciteit:** Geeft aan hoeveel instanties van de ene klasse gekoppeld kunnen zijn aan instanties van de andere klasse. Dit wordt weergegeven als een interval (minimum, maximum), bijvoorbeeld $(0,1)$ of $(0,\ast)$ (veel). * **Unary Associations:** Een associatie die een klasse met zichzelf verbindt (bv. een persoon die een andere persoon superviseert). * **Ternary Associations:** Associaties die de relatie tussen drie klassen tegelijkertijd modelleren, wanneer binaire associaties onvoldoende zijn om de relatie correct te beschrijven. * **Aggregation:** Drukken een deel-geheel-relatie uit. * **Shared Aggregation (witte diamant):** Delen kunnen bij meerdere gehelen horen. * **Composite Aggregation (zwarte diamant):** Een deel hoort bij maximaal één geheel en wordt vaak automatisch verwijderd als het geheel wordt verwijderd (cascading delete). Het gebruik van diamant-symbolen wordt vaak afgeraden ten gunste van duidelijke rolnamen. * **Impliciete/Derived Associations:** Ontstaan door het navigeren via meerdere opeenvolgende associaties, waardoor indirecte relaties tussen klassen ontstaan. De cardinaliteit hiervan volgt uit de originele relaties. * **Generalisation/Specialisation (Inheritance):** Modellen van een algemeen begrip (superclass) en meer specifieke soorten (subclasses) die de eigenschappen van de superclass erven en eventueel aanvullen. * **Generalisation sets:** Mogelijkheden om specialisaties te groeperen. * **Complete vs. Incomplete specialisatie:** Geeft aan of er objecten bestaan die tot de superclass behoren, maar niet tot een van de subclasses. * **Disjuncte vs. Overlappende subklassen:** Geeft aan of een object tot meerdere subclasses tegelijk kan behoren. * **Association Class:** Wordt gebruikt wanneer een eigenschap hoort bij de relatie tussen twee klassen, en niet bij één van de klassen afzonderlijk. Een object van een association class bestaat alleen zolang de verbonden objecten bestaan. #### 3.1.2 Logische datamodellering Een logisch datamodel beschrijft de structuur van de gegevens op een niveau dat nog steeds onafhankelijk is van een specifieke databasesoftware, maar wel meer gedetailleerd is dan een conceptueel model. Het vertaalt het conceptuele model naar een gestructureerde lay-out die klaar is voor implementatie. * **Focus:** Het definiëren van entiteiten, attributen met specifieke datatypes en de relaties daartussen. Een voorbeeld hiervan is het concept van een uniek studentennummer, wat een attribuut kan zijn in de entiteit 'Student'. * **Implementatie in MS Access en Excel:** * **Microsoft Access:** Biedt de meeste databasefunctionaliteit. In het ontwerpvenster van een tabel worden attributen als velden weergegeven, elk met een specifiek datatype (bv. Number, Short Text, Date/Time). * **Microsoft Excel:** Hoewel geen databasesoftware, biedt Excel database-achtige functionaliteit. Kolomtitels fungeren als attributen en cellen als attribuutwaarden. Elke rij is een object. Het datatype wordt deels bepaald door het celformaat. Een nadeel is dat niet elke cel in een kolom hetzelfde datatype hoeft te hebben, wat problemen kan geven bij consistente dataclassificatie. #### 3.1.3 Fysieke datamodellering Het fysieke datamodel is de meest gedetailleerde weergave en beschrijft hoe de gegevens daadwerkelijk in een specifieke database worden opgeslagen. Het houdt rekening met de beperkingen en mogelijkheden van de gekozen databasesoftware. * **Detailniveau:** Dit niveau specificeert zaken als fysieke datatypen, indexen, constraints en partities, direct gericht op de implementatie in een DBMS (Database Management System). > **Tip:** Het belang van datatypes kan niet genoeg benadrukt worden. Een correct ingesteld datatype (bv. naar 'getal' in plaats van 'tekst') is cruciaal voor de correcte werking van bewerkingen zoals sommaties en voorkomt fouten. > **Tip:** Een UML-klassendiagram is een krachtig hulpmiddel om de unieke kenmerken van een bedrijf te modelleren. Het vormt een goede basis voor de ontwikkeling van een aanpasbaar informatiesysteem. > **Tip:** Het maken van een domeinmodel zorgt voor een dieper begrip van het domein, wat essentieel is voor het bouwen van softwaresystemen die effectief kunnen omgaan met veranderende vereisten. Als het kernconcept van het bedrijf niet in het ontwerp is belichaamd, zal het systeem falen. --- # Geavanceerde UML-concepten en modelleringstechnieken Dit gedeelte behandelt geavanceerde UML-concepten en modelleringstechnieken die essentieel zijn voor het gedetailleerd in kaart brengen van complexe bedrijfsdomeinen. ### 4.1 Generalisatie, specialisatie en overerving Generalisatie en specialisatie, ook wel bekend als overerving (inheritance), zijn fundamentele concepten in objectgeoriënteerd modelleren. Ze maken het mogelijk om hiërarchische relaties tussen klassen te definiëren, wat leidt tot herbruikbaarheid en structuur. #### 4.1.1 Generalisatie en specialisatie * **Generalisatie (Superklasse/Supertype):** Dit is het algemene concept of de categorie. Een superklasse definieert gedeelde eigenschappen die van toepassing zijn op meerdere specifieke subtypen. * **Specialisatie (Subklasse/Subtype):** Dit zijn de meer specifieke soorten of categorieën die een algemeen concept (superklasse) specialiseren. Subklassen erven automatisch de eigenschappen van hun superklasse en kunnen bovendien eigen, specifieke eigenschappen toevoegen. **Voorbeeld:** Een algemene klasse "Bankrekening" kan eigenschappen hebben zoals `IBAN` en `Saldo`. Specifieke subklassen hiervan kunnen "Betaalrekening" en "Spaarrekening" zijn. Een "Betaalrekening" erft `IBAN` en `Saldo` en voegt mogelijk een `creditcardnummer` toe. Een "Spaarrekening" erft eveneens `IBAN` en `Saldo` en voegt mogelijk een `spaardoel` toe. #### 4.1.2 Notatie in UML * Een generalisatie wordt weergegeven door een lijn van de subklasse naar de superklasse. * Aan de zijde van de superklasse staat een witte, gevulde driehoek. * Meerdere subklassen kunnen naar dezelfde driehoek wijzen, wat aangeeft dat ze tot dezelfde generalisatieset behoren. #### 4.1.3 Generalisatiesets Soms kan een supertype op meerdere manieren worden gespecialiseerd. Generalisatiesets helpen om deze verschillende indelingen te organiseren. * **Notaties voor generalisatiesets:** 1. **Naam bij de generalisatie-lijnen:** Elke generalisatielijn krijgt een naam die aangeeft tot welke generalisatieset de specialisatie behoort. Generalisaties met dezelfde naam horen bij dezelfde set. 2. **"Shared target"-stijl:** Meerdere lijnen wijzen naar dezelfde driehoek, en deze lijnen krijgen één gezamenlijke naam. 3. **Gestreepte lijn:** Een gestreepte lijn wordt over meerdere generalisatielijnen getrokken. De generalisatieset krijgt één naam. #### 4.1.4 Constraints op generalisatie/specialisatie Er zijn twee belangrijke soorten constraints die de relatie tussen super- en subklassen definiëren: * **Complete vs. Incomplete specialisatie:** * **Complete specialisatie:** Elk object dat tot de superklasse behoort, behoort *ook* tot ten minste één van de subklassen. Er zijn geen objecten in de superklasse die niet in een subklasse vallen. * **Incomplete specialisatie:** Het is mogelijk dat een object tot de superklasse behoort, maar niet tot een van de gespecialiseerde subklassen. * **Disjuncte vs. Overlappende subklassen:** * **Disjuncte subklassen:** Een object kan slechts tot *één* subklasse tegelijk behoren. * **Overlappende subklassen:** Een object kan tot *meerdere* subklassen tegelijk behoren. Indien niet gespecificeerd, worden subklassen als overlappend beschouwd. **Voorbeeld van constraints:** Een "Account" (superklasse) kan "Betaalrekening" en "Spaarrekening" (subklassen) hebben. Als elke rekening *verplicht* een betaal- of spaarrekening moet zijn, is de specialisatie **compleet**. Als een rekening *nooit* zowel een betaal- als spaarrekening tegelijk kan zijn, zijn de subklassen **disjunct**. #### 4.1.5 Overerving en associaties Subklassen erven niet alleen attributen en operaties van hun superklassen, maar ook de associaties. * **Lezen van supertype naar subtype:** Een associatie die gedefinieerd is op de superklasse, geldt voor alle subklassen. * **Lezen van subtype naar supertype:** Subtypen erven de relaties en cardinaliteiten van het supertype. **Tip:** Als specifieke associaties tussen subtypes gewenst zijn (bijvoorbeeld dat "Vliegvluchten" alleen met "Vliegtuigen" kunnen worden geassocieerd en "Vrachtvluchten" met "Vrachtvliegtuigen"), moeten deze associaties expliciet op het niveau van de subklassen worden gemodelleerd, en de associatie op het niveau van de superklasse wordt dan verwijderd. ### 4.2 Aggregatie Aggregatie is een speciale vorm van associatie die een deel-geheel-relatie uitdrukt. #### 4.2.1 Basisconcept * Het drukt een relatie uit waarbij één object (het geheel) is samengesteld uit andere objecten (de delen). * Voorbeelden: een cursus bestaat uit modules, een order bestaat uit orderlijnen, een pakket bestaat uit items. #### 4.2.2 Notatie in UML * Een aggregatie wordt aangeduid met een diamantvorm aan de zijde van het "geheel". * **Witte diamant (Shared Aggregation):** De delen kunnen deel uitmaken van meerdere gehelen tegelijk. De relatie is niet exclusief. * **Voorbeeld:** Modules kunnen in verschillende cursussen gebruikt worden. * **Zwarte diamant (Composite Aggregation/Compositie):** Een deel behoort tot maximaal één geheel. Dit impliceert exclusief eigendom. * **Voorbeeld:** Een orderlijn hoort exclusief bij één specifieke order. #### 4.2.3 Kenmerken van Compositie * **Exclusief eigendom:** Een onderdeel kan maar bij één geheel horen. * **Cascading delete:** Wanneer het "geheel" wordt verwijderd, worden de bijbehorende onderdelen automatisch ook verwijderd. > **Tip:** De diamant-symbolen voor aggregatie kunnen vaak onduidelijkheid veroorzaken. Het wordt vaak aangeraden om gewone binaire associaties met duidelijke rolnamen te gebruiken, omdat deze de relatie duidelijker kunnen maken zonder de potentiële ambiguïteit van de diamant. ### 4.3 Ternaire associaties Soms volstaan binaire associaties (associaties tussen twee klassen) niet om complexe relaties tussen drie of meer entiteiten te beschrijven. #### 4.3.1 Noodzaak voor ternaire associaties * Wanneer een relatie tussen drie entiteiten cruciaal is en deze relatie niet adequaat kan worden uitgedrukt met drie aparte binaire associaties. * **Voorbeeld:** Het vastleggen welke leverancier welk product voor welk project heeft geleverd. Drie binaire many-to-many associaties tussen Leverancier, Product en Project zijn onvoldoende om te weten welke specifieke combinatie van leverancier, product en project daadwerkelijk heeft plaatsgevonden. #### 4.3.2 Notatie en interpretatie * Een ternaire associatie wordt weergegeven als een enkele lijn die drie klassen verbindt. * De multipliciteiten aan de uiteinden van de associatie worden op een subtielere manier geïnterpreteerd. Om de multipliciteit aan één kant te bepalen, worden de andere twee klassen gefixeerd. Vervolgens wordt gekeken hoeveel instanties van de derde klasse bij deze combinatie passen. **Voorbeeld:** Voor de associatie tussen `Leverancier`, `Product` en `Project`: Om de multipliciteit voor `Leverancier` te bepalen, fixeren we een combinatie van `Project` en `Product`. Vervolgens tellen we hoeveel `Leveranciers` deze specifieke combinatie hebben geleverd. Dit kan nul, één of meerdere leveranciers zijn. ### 4.4 Association Classes Een association class wordt gebruikt wanneer een attribuut of een operatie niet direct bij één van de twee geassocieerde klassen hoort, maar bij de relatie zelf. #### 4.4.1 Toepassingsgebied * Wanneer attributen expliciet bij de *relatie* tussen twee objecten horen, in plaats van bij de objecten zelf. * Wanneer de relatie existentieel afhankelijk is van beide objecten. **Voorbeeld:** De relatie tussen `Leverancier` en `Product`. De prijs van een product kan verschillen per leverancier. In dit geval hoort "prijs" niet bij `Leverancier` of `Product` alleen, maar bij de combinatie van een specifieke leverancier en een specifiek product. Dit kan worden gemodelleerd met een `ProductOffer` als association class met attributen zoals `prijs`, `leveringsvoorwaarden` en `gemiddelde levertijd`. #### 4.4.2 Verschil met gewone klassen * **Association Class:** Een object van een association class bestaat alleen zolang beide verbonden objecten bestaan. Het wijzigen van de link impliceert vaak het verwijderen en opnieuw creëren van de association class instantie. * **Gewone klasse:** Een object van een gewone klasse is niet strikt afhankelijk van de relatie. Relaties kunnen vaak onafhankelijk worden aangepast. ### 4.5 Afgeleide/Impliciete associaties Impliciete associaties ontstaan door navigatie over meerdere opeenvolgende associaties. Ze worden niet expliciet in het diagram getekend, maar zijn wel afleidbaar. #### 4.5.1 Ontstaan van impliciete associaties * Door het volgen van een pad van associaties tussen klassen ontstaat er een indirecte relatie. * **Voorbeeld:** Als een `Student` is geassocieerd met een `Programma`, en `Programma` is geassocieerd met een `Faculteit`, dan is er een impliciete associatie tussen `Student` en `Faculteit`. #### 4.5.2 Cardinaliteit De cardinaliteit (multipliciteit) van een impliciete associatie wordt afgeleid uit de cardinaliteiten van de oorspronkelijke relaties in het pad. **Voorbeeld:** Als elke `Student` minstens één `Programma` volgt (`1..*`) en elk `Programma` behoort tot minstens één `Faculteit` (`1..1`), dan behoort elke `Student` tot minstens één `Faculteit` (`1..1` minimum). Als een `Student` meerdere `Programma's` kan volgen, mogelijk aan verschillende `Faculteiten` (`*` maximum), dan kan een `Student` tot meerdere `Faculteiten` behoren (`*` maximum). > **Tip:** Wees je bewust van impliciete associaties bij het lezen van UML-diagrammen, omdat ze belangrijke informatie bevatten over de relaties in het domein die niet altijd expliciet worden weergegeven. ### 4.6 Ternaire associaties Soms volstaan binaire associaties (associaties tussen twee klassen) niet om complexe relaties tussen drie of meer entiteiten te beschrijven. #### 4.6.1 Noodzaak voor ternaire associaties * Wanneer een relatie tussen drie entiteiten cruciaal is en deze relatie niet adequaat kan worden uitgedrukt met drie aparte binaire associaties. * **Voorbeeld:** Het vastleggen welke leverancier welk product voor welk project heeft geleverd. Drie binaire many-to-many associaties tussen Leverancier, Product en Project zijn onvoldoende om te weten welke specifieke combinatie van leverancier, product en project daadwerkelijk heeft plaatsgevonden. #### 4.6.2 Notatie en interpretatie * Een ternaire associatie wordt weergegeven als een enkele lijn die drie klassen verbindt. * De multipliciteiten aan de uiteinden van de associatie worden op een subtielere manier geïnterpreteerd. Om de multipliciteit aan één kant te bepalen, worden de andere twee klassen gefixeerd. Vervolgens wordt gekeken hoeveel instanties van de derde klasse bij deze combinatie passen. **Voorbeeld:** Voor de associatie tussen `Leverancier`, `Product` en `Project`: Om de multipliciteit voor `Leverancier` te bepalen, fixeren we een combinatie van `Project` en `Product`. Vervolgens tellen we hoeveel `Leveranciers` deze specifieke combinatie hebben geleverd. Dit kan nul, één of meerdere leveranciers zijn. ### 4.7 Aggregatie Aggregatie is een speciale vorm van associatie die een deel-geheel-relatie uitdrukt. #### 4.7.1 Basisconcept * Het drukt een relatie uit waarbij één object (het geheel) is samengesteld uit andere objecten (de delen). * Voorbeelden: een cursus bestaat uit modules, een order bestaat uit orderlijnen, een pakket bestaat uit items. #### 4.7.2 Notatie in UML * Een aggregatie wordt aangeduid met een diamantvorm aan de zijde van het "geheel". * **Witte diamant (Shared Aggregation):** De delen kunnen deel uitmaken van meerdere gehelen tegelijk. De relatie is niet exclusief. * **Voorbeeld:** Modules kunnen in verschillende cursussen gebruikt worden. * **Zwarte diamant (Composite Aggregation/Compositie):** Een deel behoort tot maximaal één geheel. Dit impliceert exclusief eigendom. * **Voorbeeld:** Een orderlijn hoort exclusief bij één specifieke order. #### 4.7.3 Kenmerken van Compositie * **Exclusief eigendom:** Een onderdeel kan maar bij één geheel horen. * **Cascading delete:** Wanneer het "geheel" wordt verwijderd, worden de bijbehorende onderdelen automatisch ook verwijderd. > **Tip:** De diamant-symbolen voor aggregatie kunnen vaak onduidelijkheid veroorzaken. Het wordt vaak aangeraden om gewone binaire associaties met duidelijke rolnamen te gebruiken, omdat deze de relatie duidelijker kunnen maken zonder de potentiële ambiguïteit van de diamant. ### 4.8 Unary associaties Een associatie kan ook een klasse met zichzelf verbinden. #### 4.8.1 Basisconcept * Een unary associatie beschrijft een relatie waarbij instanties van dezelfde klasse met elkaar verbonden zijn. * **Voorbeelden:** Een persoon die een andere persoon superviseert, een hiërarchie van afdelingen, een stuklijst (bill of materials). #### 4.8.2 Notatie en interpretatie * Wordt getekend als een lijn die begint en eindigt bij dezelfde klasse. * Rollen worden gebruikt om de richting en aard van de relatie aan te geven (bijv. "superviseert" en "supervised by"). * Multipliciteiten worden ook hier toegepast om het aantal verbindingen te specificeren. > **Tip:** Zonder extra constraints (zoals OCL - Object Constraint Language) kan een unary associatie tot recursieve relaties leiden die mogelijk niet gewenst zijn (bijvoorbeeld een component die zichzelf gebruikt). ### 4.9 Ternaire associaties Soms volstaan binaire associaties (associaties tussen twee klassen) niet om complexe relaties tussen drie of meer entiteiten te beschrijven. #### 4.9.1 Noodzaak voor ternaire associaties * Wanneer een relatie tussen drie entiteiten cruciaal is en deze relatie niet adequaat kan worden uitgedrukt met drie aparte binaire associaties. * **Voorbeeld:** Het vastleggen welke leverancier welk product voor welk project heeft geleverd. Drie binaire many-to-many associaties tussen Leverancier, Product en Project zijn onvoldoende om te weten welke specifieke combinatie van leverancier, product en project daadwerkelijk heeft plaatsgevonden. #### 4.9.2 Notatie en interpretatie * Een ternaire associatie wordt weergegeven als een enkele lijn die drie klassen verbindt. * De multipliciteiten aan de uiteinden van de associatie worden op een subtielere manier geïnterpreteerd. Om de multipliciteit aan één kant te bepalen, worden de andere twee klassen gefixeerd. Vervolgens wordt gekeken hoeveel instanties van de derde klasse bij deze combinatie passen. **Voorbeeld:** Voor de associatie tussen `Leverancier`, `Product` en `Project`: Om de multipliciteit voor `Leverancier` te bepalen, fixeren we een combinatie van `Project` en `Product`. Vervolgens tellen we hoeveel `Leveranciers` deze specifieke combinatie hebben geleverd. Dit kan nul, één of meerdere leveranciers zijn. ### 4.10 Association Classes Een association class wordt gebruikt wanneer een attribuut of een operatie niet direct bij één van de twee geassocieerde klassen hoort, maar bij de relatie zelf. #### 4.10.1 Toepassingsgebied * Wanneer attributen expliciet bij de *relatie* tussen twee objecten horen, in plaats van bij de objecten zelf. * Wanneer de relatie existentieel afhankelijk is van beide objecten. **Voorbeeld:** De relatie tussen `Leverancier` en `Product`. De prijs van een product kan verschillen per leverancier. In dit geval hoort "prijs" niet bij `Leverancier` of `Product` alleen, maar bij de combinatie van een specifieke leverancier en een specifiek product. Dit kan worden gemodelleerd met een `ProductOffer` als association class met attributen zoals `prijs`, `leveringsvoorwaarden` en `gemiddelde levertijd`. #### 4.10.2 Verschil met gewone klassen * **Association Class:** Een object van een association class bestaat alleen zolang beide verbonden objecten bestaan. Het wijzigen van de link impliceert vaak het verwijderen en opnieuw creëren van de association class instantie. * **Gewone klasse:** Een object van een gewone klasse is niet strikt afhankelijk van de relatie. Relaties kunnen vaak onafhankelijk worden aangepast. ### 4.11 Afgeleide/Impliciete associaties Impliciete associaties ontstaan door navigatie over meerdere opeenvolgende associaties. Ze worden niet expliciet in het diagram getekend, maar zijn wel afleidbaar. #### 4.11.1 Ontstaan van impliciete associaties * Door het volgen van een pad van associaties tussen klassen ontstaat er een indirecte relatie. * **Voorbeeld:** Als een `Student` is geassocieerd met een `Programma`, en `Programma` is geassocieerd met een `Faculteit`, dan is er een impliciete associatie tussen `Student` en `Faculteit`. #### 4.11.2 Cardinaliteit De cardinaliteit (multipliciteit) van een impliciete associatie wordt afgeleid uit de cardinaliteiten van de oorspronkelijke relaties in het pad. **Voorbeeld:** Als elke `Student` minstens één `Programma` volgt (`1..*`) en elk `Programma` behoort tot minstens één `Faculteit` (`1..1`), dan behoort elke `Student` tot minstens één `Faculteit` (`1..1` minimum). Als een `Student` meerdere `Programma's` kan volgen, mogelijk aan verschillende `Faculteiten` (`*` maximum), dan kan een `Student` tot meerdere `Faculteiten` behoren (`*` maximum). > **Tip:** Wees je bewust van impliciete associaties bij het lezen van UML-diagrammen, omdat ze belangrijke informatie bevatten over de relaties in het domein die niet altijd expliciet worden weergegeven. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Informatiemanagement | Het systematisch plannen, organiseren, leiden en beheersen van alle activiteiten die verband houden met het verwerken en verspreiden van informatie binnen een organisatie, om strategische doelen te ondersteunen. | | Enterprise Architectuur | Een blauwdruk die de structuur en de operaties van een organisatie beschrijft, en die de relatie tussen businessstrategie en IT-infrastructuur faciliteert om bedrijfsdoelstellingen te bereiken. | | Conceptueel datamodel | Een abstracte weergave van data die de belangrijkste entiteiten, hun attributen en de relaties daartussen definieert, zonder specifieke technische implementatiedetails. | | Logisch datamodel | Een gedetailleerdere representatie van data die de structuur van de data beschrijft, inclusief tabellen, kolommen en relaties, maar nog steeds onafhankelijk is van specifieke databasesystemen. | | Fysiek datamodel | Een concrete implementatie van het logische datamodel, waarbij specifieke datatypes, indexen en andere databasedetails worden gedefinieerd die geschikt zijn voor een bepaald databasesysteem. | | UML Class Diagram | Een diagram uit de Unified Modelling Language dat de structuur van een systeem visualiseert door klassen, hun attributen, operaties en de relaties tussen klassen weer te geven. | | Klasse | Een blauwdruk voor objecten, die een concept of entiteit in een systeem vertegenwoordigt met gemeenschappelijke attributen en gedrag. | | Attribuut | Een eigenschap of karakteristiek van een klasse die specifieke informatie over een object opslaat, zoals een naam, een ID of een waarde. | | Datatype | Een classificatie die aangeeft welk soort waarde een attribuut kan bevatten en welke bewerkingen erop mogelijk zijn, zoals tekst, getal of datum. | | Associatie | Een relatie tussen twee klassen die aangeeft hoe objecten van die klassen met elkaar verbonden zijn, vaak met specificaties over multipliciteit. | | Multipliciteit | Een aanduiding in een UML-diagram die het aantal instanties van een klasse specificeert dat gerelateerd kan zijn aan één instantie van een andere klasse, uitgedrukt als reeksen zoals 0..1, 1..*, of *. | | Generalisatie | Een "is-een"-relatie waarbij een meer algemene klasse (supertype) de eigenschappen van één of meerdere meer specifieke klassen (subtypes) erft. | | Specialisatie | Het proces van het creëren van meer specifieke klassen (subtypes) die eigenschappen erven van een algemene klasse (supertype), waarbij unieke kenmerken kunnen worden toegevoegd. | | Aggregatie | Een speciaal type associatie dat een deel-geheel-relatie uitdrukt, waarbij de delen onafhankelijk van het geheel kunnen bestaan (shared aggregation) of er exclusief aan gebonden zijn (composite aggregation). | | Ternaire associatie | Een relatie die drie klassen tegelijkertijd verbindt, gebruikt wanneer een simpele binaire associatie niet voldoende is om de complexiteit van de interactie vast te leggen. | | Association Class | Een klasse die geassocieerd wordt met een relatie tussen twee andere klassen, wanneer de attributen en operaties specifiek bij die relatie zelf horen en niet bij de individuele klassen. | | Ontologie | Een formele specificatie van een gedeelde conceptionalisatie binnen een bepaald domein, die de begrippen, hun eigenschappen en de relaties daartussen definieert. | | TOGAF | The Open Group Architecture Framework; een uitgebreid framework voor enterprise architectuur dat een methode en tools biedt voor het ontwerpen, plannen, implementeren en beheren van enterprise informatiesarchitectuur. | | Zachman framework | Een ontologie voor Enterprise Architectuur, die een matrix biedt van zes fundamentele vragen (wat, hoe, waar, wie, wanneer, waarom) over een onderneming, onderverdeeld in zes perspectieven van architecten tot gebruikers. |