نرم افزار
نرم‌افزار
نرم‌افزار (به انگلیسی: Software) یا برنامه، مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های دقیق و مرحله به مرحله است که هدف خاصی را دنبال می‌کنند.
ظاهراً، اولین بار جان توکی در سال ۱۹۵۸ این واژه را به‌این معنا به‌کار برده‌است. احتمالاً این واژه در مقابل سخت‌افزار (به انگلیسی: Hardware) به کار برده‌اند که بسیار پیش از پیدایش رایانه (به معنای اسباب و اشیاء) به‌کار می‌رفته‌است.
دو گروه کلی نرمافزارها
نرم‌افزارهای رایانه را می‌توان به دو دسته بزرگ تقسیم کرد:
نرم‌افزار سیستم (به انگلیسی: System software)
نرم‌افزار کاربردی (به انگلیسی: Application software)
می‌توان گفت نرم‌افزارهای کاربردی، برنامه‌های مورد استفاده کاربرند و نرم‌افزارهای سیستمی، مدیریت رایانه را برعهده دارند. مهمترین نرم‌افزار سیستم، سیستم‌عامل است.
سیستم عامل
وقتی برنامه‌ای را روی رایانه خود نصب می‌کنید، اجزای سخت‌افزاری آن به فرمان آن برنامه در می‌آیند. برای نمونه هنگامی که با یک برنامه اجرای موسیقی کار می‌کنید، کارت صدای رایانه تان با برنامه پخش موسیقی همکاری می‌کند و یک آهنگ یا پرونده (فایل) صوتی را از طریق بلندگوی رایانه تان پخش می‌کند.
این ارتباط میان نرم‌افزار و سخت‌افزار توسط سیستم عامل انجام می‌شود. این تنها قسمتی از کار سیستم عامل است.
سه گروه کلی نرم‌افزارهای معماری
از دیدگاه ساختاری (معماری) (architecture)، نرمافزارها به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:
کاربر-بنیان یا Client Base
کارگزار-بنیان یا Server Base
کاربر کارگزار بنیان یا Client-Server Base
امروزه واژه نرم‌افزار را در معناهایی به جز معنی برنامه رایانه‌ای نیز به‌کار می‌برند. مثلاً در دانش مدیریت برای اشاره به روشها و دانش فنی (در برابر وسایل و تجهیزات و نیروی انسانی). نرمافزارها انواع گوناگونی دارند که مهم ترین دسته بندی آنها دستهٔ تجاری و آزاد است. به ویژه با رویکردهای طرح‌های گنو و لینوکس معنای ژرف تری به نرم‌افزارهای آزاد داده شده تا آنجا که برخی نرمافزارها را نماد فرهنگ می دانند. نرمافزارها را برنامه نویسان تدوین کرده و انتشار می‌دهند. این برنامه نویسان ممکن است در یک شرکت مشغول کار باشند یا در خانه برنامه نویسی کنند مانند برنامه نویسان برخی نرم‌افزارهای لینوکس. امروزه بیشتر کاربران تنها با ظاهر گرافیکی این برنامه‌ها کار می‌کنند و اقدامات بسیاری از آنها از دید کاربر پنهان می‌ماند به عبارتی هر نرم‌افزار مجموعه‌ای از رمزها است که از الگوریتمی خاص پشتیبانی می‌کنند این رمزها خود با رمزهای گرافیکی آمیخته شده و بسیاری از اقدامات برنامه به دور از چشم کاربر عادی رخ می‌دهد. برنامه‌ها با رمزهایی نوشته می‌شوند که بعداً یک رمزخوان آن را در رایانه کاربر اجرا می‌کند.
رقابت نرم‌افزاری
در حال حاضر نرم‌افزارهای کامپیوتری فراوان را می‌توان در بازار یافت که به طور جدی به رقابت خود برای بقا ادامه می‌دهند. از مسائل قابل ذکر در این مورد می‌توان به خرید سهام شرکت‌های نرم‌افزاری کوچک و بزرگ توسط شرکت‌های دیگر اشاره نمود. همچنان که شرکت بزرگ گوگل به خرید سهام شرکت‌های بزرگ همچنان ادامه می‌دهد، در مدت کمی توانسته بسیاری از شرکتها را تحت سلطه خود درآورد.
تعریف صنعتی
سخت‌افزار بخش مادی، قابل لمس و ابزاری هر مجموعه یا سیستم است. سخت‌افزار معمولاً به قطعات و یراق‌آلات فلزی و پلاستیکی تشکیل دهنده مجموعه گفته می‌شود. لازم به توضیح است که برق نیز جزو سخت‌افزار حساب می‌شود.
تعریف رایانه
در دانش رایانه به مجموع مدارهای الکترونیکی، اجزای فیزیکی و مکانیکی قابل لمس و مشاهده در یک رایانه سخت‌افزار می‌گوییم. همچنین به بخش غیرقابل لمس مانند سیستم‌عامل و برنامه‌های رایانه‌ای، نرم‌افزار اطلاق می‌گردد.
فهرست سخت‌افزارها
بُردِ مادر یا برد اصلی (مادربورد)
نمایشگر (مانیتور)
جعبه رایانه (کیس)
صفحه‌کلید (کیبورد)
موشواره (ماوس)
چاپگر (پرینتِر)
پویشگر (اسکنر)
واحد پردازش مرکزی (سی‌پی‌یو یا پردازنده)
فلاپی‌دیسک
دیسک سخت
مودم
دیسک‌گردان نوری (درایو نوری) (CD و DVD)
بلندگو
یو اس بی
کارت صدا
کارت گرافیک
قلم نوری
هدفون (دوگوشی)
کارت تلویزیون و رادیو
دوربین (وب‌کم)
میکروفون
هدست
برنامه (رایانه)
برنامه رایانه‌ای رشته دستورالعمل هایی است که توسط کامپیوتر قابل اجرا می‌باشد. این اصطلاح می‌تواند به کد اصلی یا نگارش اجرایی آن (زبان ماشین) نیز اطلاق گردد. برنامه‌های کامپیوتر می‌توانند پایان‌پذیر یا پایان ناپذیر باشند. در برنامه‌های کامپیوتری هدف اجرای روالی خاص جهت رسیدن به مقصودی خاص می باشد.
انواع برنامه‌های رایانه‌ای
برنامه‌های رایانه‌ای از تنوع زیادی برخوردارند. از جمله می‌توان به این موارد اشاره کرد:
سیستم‌عامل
برنامه‌های کاربردی
ویروس‌های رایانه‌ای
ویروس رایانه‌ای
تعریف ویروس
ویروس، یک نوع از بدافزار است که در اغلب مواقع بدون اطلاع كاربر اجرا شده و تلاش می‌کند خودش را در یک کد اجرایی دیگر کپی کند. وقتی موفق به انجام این کار شد، کد جدید، آلوده نامیده می‌شود. کد آلوده وقتی اجرا شود، به نوبه‌ی خود کد دیگری را می‌تواند آلوده کند. این عمل تولید مثل یا کپی‌سازی از خود بر روی یک کد اجرایی موجود، ویژگی کلیدی در تعریف یک ویروس است. معمولاً کاربران کامپیوتر به ویژه آنهایی که اطلاعات تخصصی کمتری درباره کامپیوتر دارند، ویروس‌ها را برنامه‌هایی هوشمند و خطرناک می‌دانند که خود به خود اجرا و تکثیر شده و اثرات تخریبی زیادی دارند که باعث از دست رفتن اطلاعات و گاه خراب شدن کامپیوتر می‌گردند در حالیکه طبق آمار تنها پنج درصد ویروس‌ها دارای اثرات تخریبی بوده و بقیه صرفاً تکثیر می‌شوند. بنابراین یک ویروس رایانه‌ای را می‌توان برنامه‌ای تعریف نمود که می‌تواند خودش را با استفاده از یک میزبان تکثیر نماید. بنابر این تعریف اگر برنامه‌ای وجود داشته باشد که دارای اثرات تخریبی باشد ولی امکان تکثیر نداشته باشد، نمی‌توان آنرا ویروس نامید. بنابراین ویروس‌های رایانه‌ای از جنس برنامه‌های معمولی هستند که توسط ویروس‌نویسان نوشته شده و سپس به طور ناگهانی توسط یک فایل اجرایی و یا جا گرفتن در ناحیه سیستمی دیسک، فایل‌ها و یا کامپیوترهای دیگر را آلوده می‌کنند. در این حال پس از اجرای فایل آلوده به ویروس و یا دسترسی به یک دیسک آلوده توسط کاربر دوم، ویروس به صورت مخفی نسخه‌ای از خودش را تولید کرده و به برنامه‌های دیگر می‌چسباند و به این ترتیب داستان زندگی ویروس آغاز می‌شود و هر یک از برنامه‌ها و یا دیسک‌های حاوی ویروس، پس از انتقال به کامپیوترهای دیگر باعث تکثیر نسخه‌هایی از ویروس و آلوده شدن دیگر فایل‌ها و دیسک‌ها می‌شوند. لذا پس از اندک زمانی در کامپیوترهای موجود در یک کشور و یا حتی در سراسر دنیا منتشر می‌شوند. از آنجا که ویروس‌ها به طور مخفیانه عمل می‌کنند، تا زمانی که کشف نشده و امکان پاکسازی آنها فراهم نگردیده باشد، برنامه‌های بسیاری را آلوده می‌کنند و از این رو یافتن سازنده و یا منشاء اصلی ویروس مشکل است.
تاریخچه
اولین تحقیق واقعی علمی و آکادمیک بر روی ویروس‌ها توسط فرد کوهن در سال 1983، با نام ویروس که توسط لِن آدلمن ابداع شده بود، انجام شد. بعضاً از کوهن به عنوان «پدر ویروس‌های کامپیوتری» نام برده می‌شود، اما واقعاً ویروس‌هایی بودند که قبل از شروع تحقیقات او تولید شده بودند. ویروس Elk Cloner نوشته شده توسط ریچ اسکرنتا در سال 1982 در گردش بود و ویروس‌های تولید شده توسط جو دلینگر نیز بین سال‌های 1981 تا 1983 ساخته شده بودند؛ که همه‌ی آنها برای پلتفرم‌های Apple II بودند. برخی منابع یک نقص فنی در Arpanet را در سال 1980 به عنوان اولین ویروس ذکر می‌کنند، اما آن فقط یک کد قانونی و مجاز بود که اشتباه کار می‌کرد و تنها مسأله‌ای که ایجاد می‌کرد این بود که داده‌ها را در بسته‌های شبکه پخش می‌کرد. ویروس‌های گریگوری بنفورد، تنها به به داستان‌های علمی‌اش ختم نشد. او در سال 1969 ویروس‌های غیر مخرب خود را در جایی که امروزه «آزمایشگاه ملی لیوِرمور لارنس» خوانده می‌شود و در Arpanet اولیه تولید و منتشر کرد.
میزبان ویروس
ویروس هم مانند هر برنامه کامپیوتری نیاز به محلی برای ذخیره خود دارد. ولی این محل باید به گونه‌ای باشد که ویروس‌ها را به وصول اهداف خود نزدیکتر کند. همان گونه که قبلاً ذکر شد اکثر ویروس‌ها به طور انگل‌وار به فایل‌های اجرایی می‌چسبند و آنها را آلوده می‌کنند. اصولاً می‌توان فایل‌ها را به دو گونه کلی «اجرایی» و «غیر اجرایی» تقسیم کرد که عموم ویروس‌ها در فایل‌های اجرایی جای گرفته و آنها را آلوده می‌کنند و واقعاً کمتر ویروسی یافت می‌شود که در یک فایل غیراجرایی قرار بگیرد و بتواند از طریق آن تکثیر شود.
لازم به ذکر است که بعضی از فایل‌ها را شاید نتوان ذاتاً اجرایی نامید اما چون اینگونه فایل‌ها می‌توانند حاوی قسمتهایی اجرایی باشند، لذا آنها را از نوع اجرایی در نظر می‌گیریم. از این نوع فایل‌ها می‌توان به فایل‌های اچ‌تی‌ام‌ال و مستندات برنامه‌های اداره اشاره کرد که به ترتیب ممکن است شامل اسکریپت و ماکرو باشند. اسکریپت‌ها و ماکروها قسمتهایی اجرایی هستند که در دل این فایل‌ها قرار گرفته و کار خاصی را انجام می‌دهند.
در ذیل فهرست پسوندهای رایج فایل‌های اجرایی ارائه شده است و اکثر نرم‌افزارهای ضد ویروس در حالت عادی (بدون تنظیمات خاص) این فایل‌ها را ویروس‌یابی می‌کنند (البته در برخی برنامه‌های ضد ویروس ممکن است برخی پسوندها حذف یا اضافه شوند) :
.com ، .exe ، .dll ، .ovl ، .bin ، .sys ، .dot ، .doc ، .vbe ، .vbs ، .hta ، .htm ، .scr ، .ocx ، .hlp ، .eml
بنابراین یکی از اصلی‌ترین میزبان‌های ویروس، فایل‌های اجرایی هستند. از طرف دیگر برخی ویروس‌ها نیز از سکتور راه‌انداز (Boot Sector) و جدول بخش‌بندی دیسک (Master Boot Record یا Partition Table) به عنوان میزبان استفاده می‌کنند. سکتور راه‌انداز واحد راه‌اندازی سیستم‌عامل است که در سکتور شماره صفر دیسکت فلاپی و یا درایوهای منطقی یک دیسک سخت قرار دارد و جدول بخش‌بندی شامل اطلاعات تقسیم‌بندی دیسک سخت می‌باشد که آن نیز در سکتور شماره صفر دیسک سخت قرار دارد. اینگونه ویروس‌ها با قرار گرفتن در یکی از این دو محل، هنگام راه‌اندازی کامپیوتر، اجرا شده و در حافظه سیستم مقیم می‌شوند و تا زمان خاموش کردن کامپیوتر و یا راه‌اندازی دوباره، همانجا مانده و فلاپی‌ها و یا دیسک‌های سخت دیگر را آلوده می‌کنند.
عملکرد ویروس
همانطور که گفته شد تنها پنج درصد از ویروس‌ها دارای اثرات تخریبی هستند و بقیه صرفاً تکثیر می‌شوند. با توجه به این مطلب این پرسش مطرح است که چرا ویروس‌ها به عنوان یک معضل شناخته می‌شوند و باید با آنها مبارزه کرد؟ پاسخ به این پرسش در موارد زیر خلاصه گردیده است:
۱ - بسیاری از ویروس‌ها دارای اثراتی هستند که هرچند تخریبی نمی‌باشد ولی می‌تواند برای کاربر ایجاد مزاحمت کند. مثلاً ممکن است پیغامی نمایش دهد، باعث ریزش حروف صفحه نمایش به پایین شود یا اینکه یک آهنگ پخش نماید. علاوه بر این برخی از ویروس‌ها به علت اشکالات نرم‌افزاری که ناشی از عدم دقت ویروس‌نویس می‌باشد، ممکن است دارای اثراتی غیرقابل پیش‌بینی باشند که گاهی این اثرات می‌توانند تخریبی نیز باشند. از نقطه نظر کاربر اهمیتی ندارد که خسارت ایجاد شده بوسیله یک ویروس، یک کار عمدی پیش‌بینی شده توسط نویسنده ویروس بوده باشد یا یک اشتباه برنامه‌نویسی.
۲ - برخی از ویروس‌ها در حافظه کامپیوتر مقیم شده و از این طریق عملیات تکثیر خود را انجام می‌دهند. این عمل ممکن است به گونه‌ای باشد که جایی برای اجرای برنامه‌های دیگر نماند و یا باعث ایجاد تأخیر یا وقفه در حین عملیات سیستم اعم از اجرای برنامه‌ها و یا راه‌اندازی کامپیوتر گردد.
۳ - فرض کنید که شما یک ویروس بر روی کامپیوتر خود داشته باشید. بسیار احتمال دارد که این ویروس به صورت غیرعمدی به یک دوست، همکار یا مشتری منتقل شود که این امر ممکن است باعث از بین رفتن اعتماد آنها به شما و شرکت شما شود.
۴ - ویروس‌ها و برنامه‌های مخرب زیادی وجود دارند که اقدام به سرقت اطلاعات و کلمات عبور کاربر می‌نمایند. بعضی از اینگونه برنامه‌ها با مقیم شدن در حافظه از عباراتی که توسط شما تایپ می‌شود گزارش گرفته و پس از اتصال رایانه شما به اینترنت این اطلاعات را برای مقصد خاصی ارسال می‌کنند. گیرنده این اطلاعات می‌تواند به راحتی از آنها سوء استفاده‌های مختلفی نماید.
علاوه بر همه اینها هیچ ویروسی کاملاً بی‌ضرر نیست و در خوشبینانه‌ترین حالت، آنها وقت شما، وقت پردازنده و فضای دیسک شما را تلف می‌کنند.
در مورد اثرات تخریبی ویروس‌هایی که آنها را به صورت عمدی انجام می‌دهند می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
تخریب یا حذف برنامه‌ها و اطلاعات بخش‌های مختلف دیسک‌ها.
فرمت کردن دیسک‌ها.
کد کردن اطلاعات و برنامه‌ها.
تخریب اطلاعات حافظه فلش ها.
مزاحمت‌های فوق ممکن است به محض فعال شدن ویروس (یعنی قرار گرفتن ویروس در حافظه از طریق اجرای یک برنامه آلوده) و یا در یک تاریخ و زمان خاص و یا حتی با اجرای یک برنامه کاربردی خاص انجام شود.
انواع ویروس‌ها
ارائه یک تقسیم‌بندی دقیق از ویروس‌ها کار مشکلی است و می‌توان ویروس‌ها را به روش‌های مختلفی تقسیم‌بندی کرد. این روشها می‌تواند بر اساس میزبان ویروس، سیستم‌عاملی که ویروس می‌تواند در آن فعالیت کند، روش آلوده‌سازی فایل و ... باشد. در زیر به برخی از این روشها اشاره می‌کنیم :
تقسیم بندی ویروس‌ها بر اساس مقصد آلوده‌سازی:
۱ - ویروس‌های فایلی (File Viruses) : ویروس‌های فایلی، معمولاً فایل‌های اجرایی را آلوده می‌کنند. فایل‌های آلوده به این نوع از ویروس‌ها اغلب (اما نه همیشه) دارای پسوند .com یا .exe هستند.
۲ - ویروس‌های ماکرو (Macro Viruses) : ویروس‌های ماکرو، مستندات برنامه‌هایی را که از امکان ماکرونویسی پشتیبانی می‌نمایند (مانند MS Word ، MS Excel و...) آلوده می‌کنند. فایل‌های اینگونه برنامه‌ها اجرایی نیستند ولی درون آنها قسمتهایی اجرایی به نام «ماکرو» وجود دارد که می‌تواند میزبان مناسبی برای ویروس‌های ماکرو باشد.
۳ - ویروس‌های بوت و پارتیشن سکتوری (Boot Sector and Partition Table Viruses) : اینگونه ویروس‌ها سکتور راه‌انداز (Boot Sector) دیسک سخت و دیسکت فلاپی یا جدول بخش‌بندی دیسک‌های سخت را آلوده می‌کنند. با راه‌اندازی سیستم از روی دیسکی که به اینگونه ویروس‌ها آلوده شده است، ویروس در حافظه مقیم شده و متعاقباً دیسک‌هایی را که مورد دسترسی قرار گیرند، آلوده می‌کند.
۴ - ویروس‌های اسکریپتی (Script Viruses) : این ویروس‌ها که اسکریپت‌های نوشته شده به زبان‌های ویژوال بیسیک یا جاوا می‌باشند، تنها در کامپیوترهایی اجرا می‌شوند که بر روی آنها Internet Explorer یا هر مرورگر وب دیگری با توانایی اجرای اسکریپت‌ها، نصب شده باشد و فایل‌های با پسوند .html ، .htm ، .vbs ، .js ، .htt یا .asp را آلوده می‌کنند.
ویروس‌ها جدا از تقسیم‌بندی فوق، ممکن است در یک یا چند دسته از دسته‌های زیر نیز قرار بگیرند:
ویروس‌های مقیم در حافظه (Memory Resident Viruses) :
اینگونه ویروس‌ها با مقیم شدن در حافظه، هنگام دسترسی به فایل‌های دیگر، آنها را آلوده می‌کنند.
ویروس‌های مخفی‌کار (Stealth Viruses) :
اینگونه ویروس‌ها به روش‌های مختلف ردپای خویش را مخفی می‌کنند. به این معنی که فایل‌های آلوده به اینگونه ویروس‌ها به گونه‌ای نشان داده می‌شود که یک فایل غیرآلوده جلوه کند. به عنوان مثال عموم ویروس‌ها پس از آلوده کردن یک فایل، اندازه آن را افزایش می‌دهند و یا گاهی تاریخ و زمان ضبط فایل را عوض می‌کنند. اما ویروس‌های مخفی‌کار می‌توانند با روش‌های خاص و بدون تغییر وضعیت ظاهری، عملیات خویش را انجام دهند.
ویروس‌های کدشده (Encrypting Viruses) :
این ویروس‌ها پس از هر بار آلوده‌سازی، با استفاده از شیوه‌های خود رمزی شکل ظاهری خود را تغییر می‌دهند.
ویروس‌های چندشکلی (Polymorphic Viruses) :
اینگونه ویروس‌ها با استفاده از الگوریتم‌های خاص، علاوه بر تغییر شکل ظاهری خود، ساختار خود را نیز تغییر می‌دهند به طوریکه ممکن است جای دستورالعمل‌ها و حتی خود دستورالعمل‌ها نیز تغییر کنند.
ویروس‌های فعال‌شونده بر اساس رویداد خاص(Triggered Event Viruses) :
ویروس‌هایی هستند که بخشی از عملیات تخریب خود را در ساعت و یا در تاریخ خاص انجام می‌دهند. البته باید توجه داشت که تکثیر و آلوده‌سازی فایل‌ها در تمام اوقات فعال بودن ویروس انجام می‌شود.
نشانه‌های وجود ویروس
معمولاً سیستمی که به ویروس آلوده می‌گردد نشانه‌هایی را از خود بروز می‌دهد که با دقت در آنها می‌توان به ویروسی بودن احتمالی سیستم پی برد. بعضی از این نشانه‌ها در زیر آمده است. اما باید دقت داشت که این نشانه‌ها ممکن است در اثر عوامل غیرویروسی نیز ظاهر گردد. اما اگر کامپیوتر بطور عادی کار می‌کرده و ناگهان و بدون هیچگونه دستکاری، این علایم را از خود بروز می‌دهد، احتمال وجود ویروس بیشتر است:
۱ - سیستم در هنگام راه‌اندازی قفل می‌کند و احتمالاً پیغام‌های غیرمعمول روی صفحه ظاهر می‌گردد.
۲ - هنگام اجرای برنامه‌ها پیغام کمبود حافظه ظاهر شده و برنامه اجرا نمی‌گردد.
۳ - در کارچاپگر اختلال ایجاد می‌شود یا بدون هیچگونه فرمان چاپی شروع به کار می‌کند.
۴ - امکان دسترسی به برخی از درایوها وجود ندارد.
۵ - هنگام اجرای فایل‌ها، پیغام File is Damaged یا File is Corrupted نمایش داده می‌شود.
۶ - هنگام اجرای یک فایل، کاراکترها و یا پیغام‌های غیرعادی روی صفحه نمایش ظاهر می‌گردد.
۷ - هنگام کار در محیط‌های گرافیکی، تصاویر به هم می‌ریزد.
۸ - اصوات غیرمعمول یا موزیک از بلندگوهای کامپیوتر پخش می‌شود.
۹ - سیستم هنگام اجرای یک برنامه قفل کرده و حتی گاهی فشردن کلیدهای Ctrl+Alt+Del نیز نمی‌تواند سیستم را دوباره راه‌اندازی کند.
۱۰ - اطلاعات بخشی از دیسک سخت و یا تمام آن بطور ناگهانی از بین می‌رود یا دیسک سخت ناخواسته فرمت می‌شود.
۱۱ - اندازه فایل‌های اجرایی افزایش می‌یابد.
۱۲ - خواص فایل‌های اجرایی تغییر می‌کند.
۱۳ - سرعت سیستم بطور نامحسوسی کاهش می‌یابد.
۱۴ - اطلاعات Setup کامپیوتر از بین می‌رود.
۱۵ - برنامه‌ها مراجعاتی به دیسکت انجام می‌دهند که قبلاً انجام نمی‌دادند.
۱۶ - کاهش فضای خالی دیسک بدون اینکه فایلی اضافه شده و یا به محتوای فایل‌ها افزوده شده باشد.
۱۷ - نرم‌افزارهای مقیم در حافظه با خطا اجرا شده یا اصلاً اجرا نمی‌شوند.
۱۸ - بعضی برنامه‌ها سعی در برقراری ارتباط با اینترنت را دارند.
۱۹ - هنگام کار با اینترنت مقدار ارسال و دریافت اطلاعات ناخواسته افزایش یافته و سرعت به شدت افت می‌کند.
۲۰ - نامه‌های الکترونیکی ناخواسته از روی سیستم ارسال شده و یا دریافت می‌گردد.
فناوری اطلاعات
فناوری اطلاعات (فا) (به انگلیسی: Information Technology یا IT)، همان طور که به‌وسیله انجمن فناوری اطلاعات آمریکا (ITAA) تعریف شده‌است، «به مطالعه، طراحی، توسعه، پیاده‌سازی، پشتیبانی یا مدیریت سیستمهای اطلاعاتی مبتنی بر رایانه، خصوصا برنامه‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزار رایانه می‌پردازد». به طور کوتاه، فناوری اطلاعات با مسائلی مانند استفاده از رایانه‌های الکترونیکی و نرم‌افزار سروکار دارد تا تبدیل، ذخیره، حفاظت، پردازش، انتقال و بازیابی اطلاعات به شکلی مطمئن و امن انجام پذیرد.
اخیرا تغییر اندکی در این عبارت داده می‌شود تا این اصطلاح به طور روشن دایره ارتباطات مخابراتی را نیز شامل گردد. بنابراین عده‌ای بیشتر مایلند تا عبارت «فناوری اطلاعات و ارتباطات» (فاوا) (Information and Communications Technology) یا به اختصار ICT را به کار برند.
عناصر کاملا اصلی
فناوری اطلاعات متشکل از چهار عنصر اساسی انسان، ساز و کار، ابزار، ساختار است، به طوری که در این فناوری، اطلاعات از طریق زنجیره ارزشی که از بهم پیوستن این عناصر ایجاد می‌شود جریان یافته و پیوسته تعالی و تکامل سازمان را فراراه خود قرار می‌دهد:
انسان: منابع انسانی، مفاهیم و اندیشه، نوآوری
ساز و کار: قوانین، مقررات و روشها، سازوکارهای بهبود و رشد، سازوکارهای ارزش گذاری و مالی
ابزار: نرم‌افزار، سخت‌افزار، شبکه و ارتباطات
ساختار: سازمانی، فراسازمانی مرتبط، جهانی
بسیاری مفهوم فناوری اطلاعات را با کامپیوتر و انفورماتیک ادغام می‌کنند، این درحالیست که اینها ابزارهای فناوری اطلاعات می‌باشند نه تمامی آنچه که فناوری اطلاعات عرضه می‌کند. سید حامد خسروانی شریعتی در مقاله‌ای در همین زمینه آورده‌است که:" با فرض اینکه فناوری اطلاعات یک سیب باشد، کامپیوتر، شبکه، نرم‌افزار و دیگر ابزارهای مرتبط با این حوزه همانند دم سیب است که میوه توسط آن تغذیه می‌گردد، حال این خود سیب است که محصول اصلی است و هدف و نتیجه در آن خلاصه می‌گردد. "
زمینه‌های IT
امروزه معنای اصطلاح «فناوری اطلاعات» بسیار گسترده شده‌است و بسیاری از جنبه‌های محاسباتی و فناوری را دربر می‌گیرد و نسبت به گذشته شناخت این اصطلاح آسان‌تر شده‌است. چتر فناوری اطلاعات تقریباً بزرگ است و بسیاری از زمینه‌ها را پوشش می‌دهد. متخصص فناوری اطلاعات وظایف گوناگونی دارد، از نصب برنامه‌های کاربردی تا طراحی شبکه‌های پیچیده رایانه‌ای و پایگاه داده‌های اطلاعاتی. چند نمونه از زمینه‌های فعالیت متخصصین فناوری اطلاعات می‌تواند موارد زیر باشند: فناوری اطلاعات و علوم کتابداری و اطلاع رسانی ارتباط تنگاتنگی با هم دارند. Information Technology در ایران متولی اصلی فناوری اطلاعات و ارتباطات را وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات می‌دانند.
ابزارهای نرم‌افزاری مدیریت خدمات فناوری اطلاعات
با افزایش چشمگیر تنوع تجهیزات و خدمات مربوط به فناوری اطلاعات، مدیریت خدمات ارائه شده در این حوزه نیز با چالشهای فراوانی روبرو شده‌است. مدیریت رسیدگی به مشکلات و درخواستها، مدیریت تجهیزات و منابع در رابطه با خدمات پشتیبانی فنی و تخصیص آنها به کاربران، و همچنین نظارت، کنترل و برنامه ریز در این زمینه از جمله مواردی است که مدیران حوزه فناوری اطلاعات را بر آن می‌دارد تا برای خود ابزارهای سودمند و کارا تدارک ببینند. از جمله این ابزارها، می‌توان به نرم‌افزارهای مدیریت خدمات فناوری اطلاعات اشاره نمود که می‌توانند مدیران و کارشناسان و تکنسین‌ها را در این رابطه یاری نمایند.
فناوری اطلاعات در دانشگاههای ایران
در بیشتر کشورها این دانش در دانشگاه‌ها با عنوان رشته «فناوری اطلاعات» (Information Technology) شناخته می‌شود، در حالیکه در ایران بر اساس تصمیم سازمان آموزش عالی کشور عنوان «مهندسی فناوری اطلاعات» برای این رشته بکار برده می‌شود و رشته‌ای نیز تحت عنوان مهندسی فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) به پیشنهاد وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات اخیراً در دانشگاههای ایران تدریس می‌شود همچنین رشته‌ای با عنوان فقط «فناوری اطلاعات» وجود ندارد. همچنین رشتهٔ میان‌رشته‌ای دیگری با عنوان رشته «مدیریت فناوری اطلاعات» در دانشگاههای ایران و دیگر کشورها وجود دارد که از ترکیب دو رشته "مدیریت" و «فناوری اطلاعات» به وجود آمده‌است. رشته مهندسی فناوری اطلاعات به چگونگی سازماندهی و ساماندهی داده‌ها می‌پردازد و رشته مدیریت فناوری اطلاعات به چگونگی تدوین سیستم و استفاده از داده‌ها می‌پردازد. هرکدام از این رشته‌ها دارای گرایش‌های ویژه خود هستند که در دانشگاههای ایران به شرح زیرند:
مهندسی فناوری اطلاعات:
تجارت الکترونیکی
سیستمهای چندرسانه‌ای
مدیریت سیستمهای اطلاعاتی
امنیت اطلاعات
شبکه‌های کامپیوتری
مهندسی فناوری اطلاعات (IT)
علم اطلاعات ودانش شناسی:
مدیریت اطلاعات
بازیابی اطلاعات ودانش
علم سنجی
اقتصاد و بازاریابی اطلاعات
مدیریت دانش
گرایش‌های رشته مدیریت فناوری اطلاعات:
مدیریت منابع اطلاعاتی
سیستمهای اطلاعات پیشرفته
نظام کیفیت فراگیر
کسب و کار الکترونیک (کارشناسی ارشد)
مدیریت دانش (کارشناسی ارشد)
مدیریت رسانه (کارشناسی ارشد)
فناوری اطلاعات پزشکی (کاربرد فناوری اطلاعات در پزشکی)
گرایش‌های رشته مهندسی فناوری اطلاعات و ارتباطات:
مدیریت شبکه
دیتا و امنیت شبکه
ارتباطات سیار
مدیریت ارتباطات و فناوری اطلاعات
سیستمهای چند رسانه‌ای
دروس تخصصی مهندسی فناوری اطلاعات
درس‌های تخصصی کارشناسی مهندسی فناوری اطلاعات عبارتند از:
مبانی فناوری اطلاعات
مهندسی فناوری اطلاعات
تجارت الکترونیکی
مدیریت و کنترل پروژه‌های فناوری اطلاعات
برنامه‌ریزی استراتژیک فناوری اطلاعات
آموزش الکترونیکی
محیط‌های چند رسانه‌ای
پروژه فناوری اطلاعات
کارآموزی IT
گرافیک کامپیوتری
ریاضی
فناوری اطلاعات در ایران
در ایران همیشه بحث بر سر متولی اصلی فناوری اطلاعات وجود داشت تا با تغییر نام وزارت پست و تلگراف و تلفن در سال ۱۳۸۲ به وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات و مهمتر از آن ایجاد معاونت فناوری اطلاعات وزارت ارتباطات، خود را متولی اصلی فناوری اطلاعات در کشور مطرح ساخت. از این سال به بعد توسعه همه‌جانبه‌ای در این وزارتخانه صورت گرفت تا شرکتها و مراکز متعددی زیر مجموعه آن تشکل یافتند و هر یک از آنها با توانمندیها و فعالیتهای بسیار، تحولات فراوانی را شکل داده و باعث گسترش وضع ارتباطی کشور در بخش‌های پست و مخابرات شدند. معاونت فناوری اطلاعات به منظور تدوین راهبردها، سیاستها، برنامه‌های بلند مدت و اهداف کیفی و کمی بخش توسعه فناوری اطلاعات و ارائه آن به شورای عالی فناوری اطلاعات معاونتی تحت عنوان معاونت فناوری اطلاعات در ساختار سازمانی وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات در نظر گرفته شد. و کم‌کم سازمانهایی مثل سازمان فناوری اطلاعات و ارتباطات زیرساخت نیز در این رابطه شکل گرفتند.
نظریه محاسبات
نظریهٔ محاسبات یا تئوری محاسبات (Theory of computation) زمینهٔ وسیعی است که امکان و کارآیی حل مسائل گوناگون به وسیلهٔ مدل‌های محاسباتی، با استفاده از الگوریتم‌ها را مورد مطالعه قرار می‌دهد.
این نظریه را به دو شاخهٔ عمده به‌صورت زیر تقسیم می‌کنند:
نظریهٔ محاسبه‌پذیری یا قابلیت محاسبه
نظریهٔ پیچیدگی
هر دو شاخهٔ فوق با مدل‌های صوری محاسبات سر وکار دارد.
تاریخچه
ریشه‌های تاریخی تئوری محاسبات را می‌توان در کارهای منطق‌دان‌هایی که در دههٔ ۱۹۳۰ مدل‌هایی ریاضی برای مفهوم الگوریتم ارائه دادند، جستجو کرد. آلن تورینگ، امیل پست، و آلونزو چرچ در ۱۹۳۶ نخستین تعاریف دقیق را برای مفاهیم محاسبه و توابع محاسبه‌پذیر ارائه دادند.
یکی از اهداف مهم این پیشگامان، بررسی مسائلی مانند برنامه هیلبرت و قضایای گودل بود که در منطق و مبانی ریاضی مطرح شده بود.
یکی از نتایجی که بلافاصله از این تئوری به دست آمد اثبات تمییز ناپذیری مساله توقف بود. یعنی الگوریتمی وجود ندارد که تشخیص دهد یک الگوریتم با یک ورودی داده شده متوقف می‌شود یا نه. به کمک این مطلب می‌توان اثباتی زیبا از قضیه اول ناتمامیت گودل به دست آورد.
از دیگر نتایج قابل توجه اثبات تمیز ناپذیری منطق مرتبه اول بود که توسط چرچ ثابت شد.
به زودی مشخص شد که می‌توان از این تئوری در ساخت ماشین‌هایی فیزیکی که محاسبه انجام دهند استفاده کرد، کاری که چند سال بعد با ساخته شدن نخستین کامپیوترها عملی شد.
امروزه نظریهٔ محاسبه از شاخه‌های بنیادی در منطق ریاضی و علوم نظری کامپیوتر محسوب می‌شود و در مطالعهٔ مبانی ریاضی و همچنین تئوری الگوریتم‌ها و پیچیدگی محاسبه و بسیاری از مسائل تحقیقاتی در ریاضیات و علوم کامپیوتر نقش اساسی دارد.
رایانش
رایانش به کاربری یا توسعهٔ فناوری رایانه، سخت‌افزار یا نرم‌افزار رایانه می‌گویند. رایانش شامل تخصص‌های فناوری اطلاعات است که به رایانه‌ها ،سخت‌افزارها یا نرمافزارها و دیگر دانش‌های تخصصی مربوط می‌شود. علوم رایانه دانش پایه‌های نظری اطلاعات و محاسبات و کاربرد آنها در سامانه‌های رایانه‌ای است.
رایانش خودمختار
رایانش خود مختار (به انگلیسی: Autonomic Computing) طرحی ابتکاری است که اولین بار توسط آی بی ام در سال ۲۰۰۱ آغاز شد. هدف نهایی آن ساخت سیستمهای رایانه ای با قابلیت خود-مدیریتی است تابرپیچیدگی روزافزون مدیریت سیستمهای رایانشی غلبه کنند و موانعی که بر اثراین پیچیدگیها برسرراه گسترش‌های آتی بوجود می آیندراکاهش دهند.به عبارت دیگر رایانش خودمختار اشاره به ویژگیهای خود-مدیریتی منابع رایانشی توزیع شده دارد. یک سیستم خودمختار خودش با استفاده از سیاستهای سطح بالا تصمیم گیری می کند؛ پیوسته وضعیت خود را بررسی و بهینه می‌کند و خود را با شرایط در حال تغییر تطبیق می دهد. چنانکه در بسیاری از رساله‌های علمی اشاره شده است یک چارچوب رایانش خود مختار را می توان به صورت ترکیبی از مولفه‌های خودمختار در تعامل با یکدیگر دانست. یک مولفه خود مختار را می توان ترکیبی از دو حلقه کنترل(محلی و سراسری)، حسگرها (برای نظارت بر خود) و تاثیرگذارها(برای تنظیم خود)، دانش و برنامه ریز/تطبیق دهنده برای بهره برداری از سیاستها برپایه آگاهی از خود و محیط دانست.
رایانش توزیع‌شده
رایانش توزیع‌شده یک زمینه از علوم رایانه است، که در آن به سیستمهای توزیع‌شده پرداخته می‌شود. یک سیستم توزیع‌شده از چندین رایانه خودکار تشکیل شده که توسط یک شبکه رایانه‌ای با هم دیگر در ارتباط اند. کامپیوترها با هم ارتباط برقرار می‌کنند تا به یک هدف مشترک برسند. یک برنامه کامپیوتری که در یک سیستم توزیع‌شده اجرا می‌شود، یک برنامه توزیع‌شده نامیده می‌شود و به فرآیند نوشتن چنین برنامه‌هایی برنامه نویسی توزیع‌شده اطلاق می‌شود. رایانش توزیع‌شده همچنین به استفاده از سیستمهای توزیع‌شده برای حل مسائل محاسباتی اطلاق می‌شود. در رایانش توزیع‌شده یک مسئله به وظایف مختلف تقسیم می‌شود که هر کدام از آنها توسط یک کامپیوتر یا بیشتر حل می‌شود.این وظایف از طریق ارسال پیام با یکدیگر در ارتباط هستند.
مقدمه
کلمه توزیع‌شده در اصطلاحات «سیستمهای توزیع‌شده» و «برنامه نویسی توزیع‌شده» و «الگوریتم توزیع‌شده» در واقع به شبکه‌های کامپیوتری ای اطلاق می‌شود که در آن کامپیوترهای شخصی به طور فیزیکی در برخی مناطق جغرافیایی توزیع می‌شوند.
رایانش توزیع‌شده یا توزیع‌یافته به دسته‌ای از محاسبات رایانه‌ای اطلاق می‌شود که در آن دو، یا معمولاً چند کامپیوتر از طریق یک شبکه رایانه‌ای به هم متصل شده و با استفاده از یک الگوریتم موازی بار محاسباتی مابین آنها توزیع می‌شود.
در همه موارد نمی‌توان از این روش استفاده کرد، تکلیفی که می‌خواهیم از طریق محاسبات توزیع‌شده انجام گیرد باید قابلیت تقسیم شدن به چند تکه کوچک‌تر را داشته باشد. جستجو از جمله تکالیفی است که بالاترین موفقیت را در محاسبات توزیع‌شده دارد.
رایانش مشبک
شبکه‌های گرید محاسباتی شبکه‌های محاسباتی گرید مجموعه‌ای از چندین سیستم با قدرت محاسباتی متفاوت می‌باشد که با متصل شدن این قدرت محاسباتی حاصل یک ابر رایانهٔ مجازی شکل می‌گیرید که با استفاده از آن می‌توان بسیاری از محاسبات پیچیدهٔ ریاضی، نجوم، زیست و... را در زمان بسیار کمی انجام داد. شعار شبکه‌های محاسباتی نادیده گرفتن نگرانی‌های ناشی از محدودیت سخت‌افزاری سیستمهای کامپیوتری می‌باشد. در شبکه‌های محاسباتی یا همان Grid computing منابع (منظور منابع فیزیکی) بین چندین کاربر موجود در شبکه مشترک هستند. هر کاربر، بصورت همزمان با دیگر کاربران درخواست‌هایش را ارائه می‌کند، از این رو پروسه‌ها از چندین کاربر وارد می‌شود که این کارها از هم مستقل و هر درخواست با درخواست دیگر متفاوت است. معمولاً بخش مدیریت منابع (Resource management) با محاسبات متفاوت، سرعت و اندازه‌های مختلف کارها را دریافت می‌کند، سپس این پروسه‌های ورودی را به گره‌های محاسباتی(Nodes Computational) موجود در شبکه اختصاص می‌دهد.
دانشجویان دانشگاه‌ها و محققین در این حوزه بدلیل هزینه زیاد برپایی یک شبکهٔ محاسباتی برای انجام آزمایشات خود ناچار به استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی می‌شوند. از مهمترین نرم‌افزارهای شبیه‌سازی گرید می‌توان به Grid sim اشاره کرد، در Grid sim ما با خصوصیات و ومعماری ابزارهای شبیه‌سازی Grid سرو کار داریم. Grid simیک toolkit یا جعبه ابزار برای مدلسازی منابع و شبیه‌سازی اتصال شبکه با پیکر بندی‌های مختلف است. اجزاء این شبیه‌ساز یک APIjava و بخشی از پروژه grid bus هست. Grid sim toolkit قادر است گروه هاو دسته‌های مختلفی از منابع ناهمگن، کاربران، برنامه‌های کاربردی، و زمانبندها را شبیه‌سازی کند.
انواع گرید
گریدها شبه به هم نیستند واندازه و شکل متفاوتی دارند، در ادامه سه تقسیم بندی یا کلاس Gridهای فعلی را که رایانه‌های فردی را تبدیل به یک مزرعهٔ ابر رایانه با هزاران پردازنده کرده فهرست شده است:
- گرید خوشه‌ای(cluster) که ساده ترین نوع این سیستم هستند از مجموعه‌ای از رایانه‌ها که با هم کار می‌کنند تشکیل شده‌اند ویک نقطه دسترسی به سیستم برای کاربران یک پروژه یا بخش سازمانی خاص ایجاد می‌کنند.
- گرید پردیزه (campus) به پروژه‌ها و بخش‌های سازمانی متعدد اجازه می‌دهد که منابع رایانه‌ای خود رابا هم به اشتراک گذارند. سازمان‌ها می‌توانند از این نوع سیستم برای مدیریت کارهای زیاد از فرایندهای تجاری سازمان تا داده کاوی استفاده کنند.
- گرید جهانی(global) مجموعه‌ای از چندین گرید پردیزه می‌باشند که پا بر فراز مرزهای سازمانی گذاشته‌اند و یک سیستم مجازی بسیار بزرگ را ایجاد کرده‌اند. کاربران می‌توانند به منابع رایانه‌ای بیش از آنچه که در سازمان دارند دسترسی داشته باشند
رایانش موازی
رایانش موازی یا محاسبات موازی به اجرای همزمان یک برنامه (که به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم شده‌است) بر روی چند پردازنده به منظور دستیابی به سرعت بیشتر اطلاق می‌شود. ایدهٔ اصلی این است که فرایند حل یک مساله را معمولاً می‌توان به زیروظایف خردتری تقسیم کرد که با اجرای همزمان این زیروظایف و هماهنگ کردن آنها مساله اصلی در زمان کوتاهتری حل می‌شود.
تعریف
یک سیستم محاسبات موازی رایانه ایست با بیش از یک پردازنده که برای پردازش موازی استفاده می‌شود. در گذشته، در یک سیستم چندپردازنده هر پردازنده در یک بسته‌بندی جداگانه قرار داشت، اما امروزه با معرفی تراشه‌های چندهسته‌ای، چندین پردازنده در کنار یکدیگر در یک بسته قرار می‌گیرند. در حال حاضر انواع بسیار گوناگونی از رایانه‌های موازی وجود دارند که بر اساس نوع اتصالات بین پردازنده‌ها و حافظه از یکدیگر متمایز می‌شوند. رده بندی Flynn که یکی از پذیرفته‌شده‌ترین رده‌بندی‌ها برای رایانه‌های موازی است، رایانه‌های موازی را بر این اساس طبقه‌بندی می‌کند که آیا شامل پردازنده‌هایی هستند که همگی همزمان یک دستور یکسان را روی داده‌های متفاوتی اجرا می‌کنند (یک دستور چند داده SIMD: Single Instruction Multiple Data) و یا هر پردازنده دستور متفاوتی را روی داده‌هایی متفاوت اجرا می‌کند (چند دستور چند داده MIMD: Multiple Instruction Multiple Data).
پرداش موازی
پرداش موازی اجرای یک فرایند به طور هم زمان، عموماً با تقسیم عملیات پردازش بر روی چندین پردازنده به منظور افزایش کارایی و در نهایت سرعت بخشیدن به رسیدن به جواب است. گاهی استفاده از تکنیکهای اشتراک زمان را در یک پردازنده، به اشتباه پردازش موازی به حساب می‌آورند (چند پروسه به طور موازی روی یک پردازنده اجرا می‌شوند). ایدهٔ این کار بر این مبنا است که هر مساله به طور معمول قابل تقسیم به چندین مساله با اندازهٔ کوچک‌تر است که این مساله‌های کوچک‌تر می‌توانند به صورت همزمان حل شده و در نهایت ادغام شوند تا نتیجه نهایی سریع‌تر بدست آید.
کاهش زمان محاسبه، امکان حل مسایل بزرگ‌تر، غلبه بر محدودیت‌های حافظه، صرفه اقتصادی و استفاده از فناوری‌های روز از جمله برتری‌هایی است که برای پردازش موازی نسبت به پردازش سریال (روش سنتی تر پردازش اطلاعات) برشمرده می‌شود.
رایانش ابری
رایانش ابری (به انگلیسی: Cloud Computing) مدل رایانشی بر پایهٔ شبکه‌های رایانه‌ای مانند اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه، مصرف و تحویل خدمات رایانشی (شامل زیرساخت، نرم‌افزار، بستر، و سایر منابع رایانشی) با به کارگیری شبکه ارائه می‌کند "رایانش ابری" از ترکیب دو کلمه رایانش و ابر ایجاد شده است. ابر در اینجا استعاره از شبکه یا شبکه‌ای از شبکه‌های وسیع ماننداینترنت است که کاربر معمولی از پشت صحنه و آنچه در پی آن اتفاق می‌افتد اطلاع دقیقی ندارد (مانند داخل ابر) در نمودارهای شبکه‌های رایانه‌ای نیز از شکل ابر برای نشان دادن شبکهٔ اینترنت استفاده می‌شود. دلیل تشبیه اینترنت به ابر در این است که اینترنت همچون ابر جزئیات فنی‌اش را از دید کاربران پنهان می‌سازد و لایه‌ای از انتزاع را بین این جزئیات فنی و کاربران به وجود می‌آورد. به عنوان مثال آنچه یک ارائه‌دهندهٔ خدمت نرم‌افزاری رایانش ابری ارائه می‌کند، برنامه‌های کاربردی تجاری برخط است که از طریق مرورگر وب یا نرم‌افزارهای دیگر به کاربران ارائه می‌شود. نرم‌افزارهای کاربردی و اطلاعات، روی سرورها ذخیره می‌گردند و براساس تقاضا در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. جزئیات از دید کاربر مخفی می‌مانند و کاربران نیازی به تخصص یا کنترل در مورد فناوری زیرساخت ابری که از آن استفاده می‌کنند ندارند. . رایانش ترجمه کلمه " Computing" است که در بعضی متون به جای رایانش از محاسبات و پردازش استفاده شده است. البته محاسبات و پردازش معادل کاملی از این کلمه نیست. زیرا بر اساس تعریف واژه نامه‌های معتبر مانند آکسفورد، لانگمن این واژه به معنای استفاده از رایانه و عملیات رایانه‌ها یا اموری است که یک رایانه انجام می‌دهد و محاسبه و پردازش تنها یکی از این امور است. به طور نمونه یک رایانه همانطور که برای اجرای فرامین به محاسبه و پردازش می‌پردازد، به همین ترتیب مدارک و فایل‌ها را در هارد دیسک یا صفحه سخت خود ذخیره می‌کند، امکان ایجاد ارتباط میان افراد را فرآهم می‌آورد که این امور چیزی بیش از یک محاسبه و پردازش صرف است. به علاوه در معنای علوم رایانه معادل‌های دیگری برای کلمات “محاسبه” و “پردازش”وجود دارند، مانند” calculation” و” processing ”، که عدم تمایز این کلمات با یکدیگر می‌تواند منشاء اشتباه در درک این مفاهیم شود.. رایانش ابری راهکارهایی برای ارائهٔ خدمات فناوری اطلاعات به شیوه‌های مشابه با صنایع همگانی (آب، برق، تلفن و ...) پیشنهاد می‌کند. این بدین معنی است که دسترسی به منابع فناوری اطلاعات در زمان تقاضا و بر اساس میزان تقاضای کاربر به گونه‌ای انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر از راه اینترنت به کاربر تحویل داده می‌شود. همانطور که کاربر تنها هزینه برق یا آب مصرفی خود را می‌پردازد. در صورت استفاده از رایانش ابری نیز کاربر تنها هزینه خدمات رایانشی مورد استفاده خود (اگر هزینه از کاربر دریافت شود) را پرداخت خواهد کرد.
رایانش ابری را گروهی تغییر الگوواره‌ای می‌دانند که دنباله‌روی تغییری است که در اوایل دهه ۱۹۸۰ از مدل رایانه بزرگ به مدل کارخواه-کارساز صورت گرفت.
تعریف
با پیشرفت فناوری اطلاعات نیاز به انجام کارهای محاسباتی در همه جا و همه زمان به وجود آمده است. همچنین نیاز به این هست که افراد بتوانند کارهای محاسباتی سنگین خود را بدون داشتن سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای گران، از طریق خدماتی انجام دهند. رایانش ابری آخرین پاسخ فناوری به این نیازها بوده است. از آنجا که اکنون این فناوری دوران طفولیت خود را میگذراند، هنوز تعریف استاندارد علمی که مورد قبول عام باشد برای آن ارائه نشده است اما بیشتر صاحبنظران بر روی قسمتهایی از تعریف این پدیده هم رای هستند. موسسه ملی فناوری و استانداردها (NIST) رایانش ابری را اینگونه تعریف می‌کند:
«رایانش ابری مدلی است برای فراهم کردن دسترسی آسان بر اساس تقاضای کاربر از طریق شبکه به مجموعه‌ای از منابع رایانشی قابل تغییر و پیکربندی (مثل: شبکه‌ها، سرورها، فضای ذخیره‌سازی، برنامه‌های کاربردی و سرویسها) که این دسترسی بتواند با کمترین نیاز به مدیریت منابع و یا نیاز به دخالت مستقیم فراهم‌کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد (رها) گردد.»
عموماً مصرف کننده‌های رایانش ابری مالک زیر ساخت فیزیکی ابر نیستند، بلکه برای اجتناب از هزینه سرمایه‌ای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره می‌کنند. آنها منابع را در قالب سرویس مصرف می‌کنند و تنها بهای منابعی که به کار می‌برند را می‌پردازند. بسیاری از سرویسهای رایانش ابری ارائه شده، با به کار گیری مدل رایانش همگانی امکان مصرف این سرویسها را به گونه‌ای مشابه با صنایع همگانی (مانند برق) فراهم می‌سازند. این در حالی است که سایر گونه‌های عرضه کنندگان بر مبنای اشتراک سرویسهای خود را عرضه می‌کنند. به اشتراک گذاردن قدرت رایانشی «مصرف شدنی و ناملموس» میان چند مستاجر می‌تواند باعث بهبود نرخ بهره‌وری شود؛ زیرا با این شیوه دیگر کارساز (سرور)ها بدون دلیل بیکار نمی‌مانند (که سبب می‌شود هزینه‌ها به میزان قابل توجهی کاهش یابند در عین حال که سرعت تولید و توسعه برنامه‌های کاربردی افزایش می‌یابد). یک اثر جانبی این شیوه این است که رایانه‌ها به میزان بیشتری مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا مشتریان رایانش ابری نیازی به محاسبه و تعیین حداکثری برای بار حداکثر (Peak Load) خود ندارند.
مقایسه با مدل‌های دیگر رایانش
رایانش ابری اگرچه برخی از ویژگیهایش را از مدل‌های رایانشی دیگر به ارث می‌برد؛ اما خود متفاوت از آنهاست. برخی از این مدل‌ها عبارتند از:
رایانش شبکه‌ای -«شکلی از رایانش توزیع شده و رایانش موازی که در آن یک رایانه مجازی بزرگ از رایانه‌هایی تشکیل شده‌است که با جفتگری ضعیف به هم شبکه شده‌اند و با هماهنگی با یکدیگر کار می‌کنند تا وظایف سنگین را به انجام برسانند».
رایانش خودمختار - «سامانه‌های رایانه‌ای با قابلیت خود-مدیریت».
مدل مشتری/سرور - رایانش مشتری/سرور به صورت گسترده به هر برنامه کاربردی توزیع یافته ای گفته می‌شود که بین ارائه دهنده سرویس (سرور) و درخواست کننده سرویس (مشتری) تمایز قایل می‌شود.
رایانه بزرگ - رایانه‌های قدرتمند توسط سازمانهای بزرگ برای کاربردهای بحرانی بکار برده می‌شوند. این کاربردها نوعاً شامل پردازش حجم زیاد داده می‌باشد. به طور نمونه می‌توان از سرشماری، آمار مصرف کننده و صنعت، برنامه‌ریزی منابع سازمانی(ERP) و پردازش تراکنشهای مالی نام برد.
رایانش همگانی - «عبارت است از بسته بندی منابع رایانشی مانند منابع محاسباتی و دخیره سازی، در قالب سرویسهای قابل اندازه‌گیری، به گونه‌ای مشابه با صنایع همگانی (آب، برق، تلفن و ...)؛
نظیر به نظیر - گونه‌ای از معماری توزیع شده بدون هماهنگی مرکزی است که در آن شرکت کنندگان می‌توانند در آن واحد عرضه کننده و نیز مصرف کننده منابع باشند. (بر خلاف مدل کارخواه-کارساز سنتی)
تاریخچه
پیدایش مفاهیم اساسی رایانش ابری به دهه ۱۹۶۰ بازمی گردد. زمانی که جان مک کارتی اظهار داشت که «رایانش ممکن است روزی به عنوان یکی از صنایع همگانی سازماندهی شود». تقریباً تمام ویژگیهای امروز رایانش ابری (تدارک الاستیک، ارائه به صورت یک صنعت همگانی، برخط بودن و توهم دسترسی به عرضه نامحدود) به همراه مقایسه با صنعت برق و شکل‌های مصرف عمومی وخصوصی و دولتی وانجمنی را پارک هیل داگلاس در کتابی که با عنوان «مشکل صنعت همگانی رایانه» در سال ۱۹۶۶ مورد بررسی قرار داد. واژهٔ ابر در واقع بر گرفته از صنعت تلفن است به این گونه که کمپانیهای ارتباطات راه دور که تا دهه ۱۹۹۰ تنها خطوط نقطه به نقطهٔ اختصاصی ارائه می‌کردند، شروع به ارائه شبکه‌های خصوصی مجازی با کیفیتی مشابه و قیمتهای کمتر نمودند. نماد ابر برای نمایش نقطه مرزی بین بخشهایی که در حیطه مسئولیت کاربرند و آنهایی که در حیطه مسئولیت عرضه کننده بکار گرفته می‌شد. رایانش ابری مفهوم ابر را به گونه‌ای گسترش می‌دهد که سرورها را نیز علاوه برزیر ساخت‌های شبکه در بر گیرد.
سایت آمازون با مدرن سازی مرکز داده خود نقش مهمی در گسترش رایانش ابری ایفا کرد. بعد از حباب دات-کام آنها دریافتند که با تغییر مرکز داده‌های خود - که ماننداغلب شبکه‌های رایانه‌ای در بیشتر اوقات تنها از ۱۰٪ ظرفیت آن استفاده می‌شدو مابقی ظرفیت برای دوره‌های کوتاه اوج مصرف در نظر گرفته شده بود - به معماری ابر می‌توانند بازده داخلی خود را بهبود بخشند. آمازون از سال ۲۰۰۶ امکان دسترسی به سامانه خود از طریق وب سرویسهای آمازون را بر پایه رایانش همگانی ارائه کرد. در سال ۲۰۰۷، گوگل و آی بی ام به همراه چند دانشگاه پروژه‌ای تحقیقاتی در مقیاسی بزرگ را در زمینه رایانش ابری آغاز نمودند.
در اواسط سال ۲۰۰۸ شرکت گارتنر متوجه وجود موقعیتی در رایانش ابری شد که برای «شکل دهی ارتباط بین مصرف کنندگان خدمات فناوری اطلاعات، بین آنهایی که این سرویسها را مصرف می‌کنند و آنها که این سرویسها را می‌فروشند» بوجود می‌آید.
اقتصاد رایانش ابری
کاربران رایانش ابری می‌توانند از هزینه سرمایه‌ای لازم برای خرید سخت‌افزار و نرم‌افزار و خدمات دوری کنند، زیرا آنها تنها برای آنچه که استفاده می‌کنند به عرضه کنندگان پرداخت می‌کنند و هزینه اولیه‌ای برای خرید تجهیزات به آنها تحمیل نمی‌شود. سایر مزایای اقتصادی این شیوه اشتراک زمانی در ارائه منابع رایانشی عبارتند از: موانع ورود به بازار کمتر، هزینه و زیر ساخت اشتراکی، سربار مدیریتی کمتر و دسترسی سریع به طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی.
عموماً کاربران می‌توانند در هر زمانی قراردادشان را پایان دهند (و به این وسیله از ریسک و عدم قطعیت در نرخ بازگشت سرمایه بکاهند) و غالباً سرویسها زیر پوشش یک قرارداد سطح سرویس با جریمه‌های مالی قرار می‌گیرند.
بنا به گفته نیکلاس کار، اهمیت راهبردی (استراتژیک) فناوری اطلاعات با استاندارد شدن و ارزان تر شدن آن کاهش می‌یابد. او استدلال می‌کند که تغییرالگووارهٔ رایانش ابری شبیه به جایگزینی ژنراتورهای مولد برق با شبکه‌های توزیع برق است که در اوایل قرن بیستم رخ داد. اگر چه کمپانیها ممکن است بتوانند هزینه‌های پیش پرداختی سرمایه‌ای را حذف کنند اما در مورد هزینه‌های عملیاتی کاهش چندانی صورت نمی‌گیرد و ممکن است در عمل هزینه‌های عملیاتی افزایش یابند. در مواردی که هزینه‌های سرمایه‌ای نسبتاً کوچک باشند یا سازمان انعطاف‌پذیری بیشتری در مورد هزینه‌های سرمایه‌ای نسبت به هزینه‌های عملیاتی داشته باشد، از دیدگاه مالی رایانش ابری انتخاب مناسبی نخواهد بود. سایر عواملی که بر میزان کاهش هزینه بالقوه استفاده از رایانش ابری تاثیر می‌گذارند عبارتند ازمیزان بازدهی مرکز داده‌ها ی کمپانی در مقایسه با فروشندگان رایانش ابری، هزینه‌های عملیاتی فعلی کمپانی، میزان پذیرش و استفاده از رایانش ابری و نوع کاربردی که باید در ابر میزبانی شود.
ساختار مدل
معماری
معماری سامانه‌های نرم‌افزاری دست اندر کار در ارائهٔ رایانش ابری عموماً شامل اجزایی است که با یکدیگر از طریق رابط برنامه‌نویسی نرم‌افزار و معمولاً وب‌سرویس ارتباط برقرار می‌کنند.
این طراحی شباهتی با فلسفه یونیکس دارد که در آن چند برنامهٔ مختلف که هر یک کاری را به خوبی انجام می‌دهند، با یکدیگر از طریق واسط‌های جهانی کار می‌کنند. پیچیدگی کنترل می‌شود و سامانه‌های حاصل مدیریت پذیرتر از همتاهای یکپارچهنبوی
لایه‌ها
کاربر
کاربر رایانش ابری متشکل از سخت‌افزار و نرم‌افزاری است که برای تحویل برنامه‌های کاربردی از ابر استفاده می‌کند و یا آنکه به طورویژه تنها برای تحویل سرویسهای ابر طراحی شده‌است که در هر دوی موارد بدون وجود ابر بی استفاده باشد. مثال: رایانه‌ها، تلفن‌ها و سایر دستگاهها، سیستم‌عاملها و مرورگرهای وب.
برنامه‌های کاربردی
سرویسهای برنامه کاربردی ابری یا «نرم‌افزار به عنوان سرویس»(SaaS)، نرم‌افزار را به صورت سرویس روی اینترنت تحویل می‌دهند و بدین وسیله نیاز به نصب نرم‌افزار روی رایانه‌های مشتریان را ازبین می‌برند و نگهداری و پشتیبانی را ساده تر می‌سازد. ویژگیهای اصلی این سرویسها عبارتند از:
دسترسی و مدیریت نرم‌افزار تجاری از طریق شبکه
فعالیتها از سرور مرکزی اداره می‌شوند و نه در مکان هریک از مشتریان و در نتیجه مشتریان می‌توانند از راه دور و از طریق وب به برنامه‌ها دسترسی داشته باشند.
مدل تحویل نرم‌افزار به مدل یک-به-چند (یک نسخه در حال اجرا از برنامه - مدل چند مستاجری) نزدیک تر است تا مدل یک-به-یک.
به روز رسانی و ارتقای نرم‌افزار به صورت مرکزی اداره می‌شود و نیاز به بارگیری (دانلود) وصله‌ه یا ارتقا دهنده‌ها را برطرف می‌سازد.
بستر
سرویسهای بستر ابری یا «بستر به عنوان سرویس»(PaaS) بستر رایانشی ویا پشتهٔ راهکار -که اغلب روی زیرساخت ابری اجرا شده و برنامه کاربردی ابری را تغذیه می‌کند- را به صورت سرویس ارایه می‌دهد. سرویس بستر ابری استقرار برنامه‌های کاربردی را بدون هزینه و پیچیدگی خرید و مدیریت لایه‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری زیرین آسان می‌سازد.
زیرساخت
سرویسهای زیرساخت ابری یا «زیرساخت به عنوان سرویس»(IaaS) زیرساخت رایانه‌ای را که عموماً یک بستر مجازی است را به صورت سرویس ارائه می‌دهند. کاربران به جای خرید سخت‌افزار و نرم‌افزار و فضای مرکز داده (دیتا سنتر) ویا تجهیزات شبکه، همهٔ این زیر ساخت‌ها را به صورت یک سرویس کاملاً برونسپاری(Outsource) شده می‌خرند. صورتحساب سرویس معمولاً بر اساس مدل رایانش همگانی (Utility Computing) و میزان منابع مصرف شده صادر می‌شود و بنابر این هزینه منعکس کننده میزان فعالیت است. این شیوه در واقع تکامل یافته مدل عرضه سرورهای خصوصی مجازی است.
نرم‌افزار (به انگلیسی: Software) یا برنامه، مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های دقیق و مرحله به مرحله است که هدف خاصی را دنبال می‌کنند.
ظاهراً، اولین بار جان توکی در سال ۱۹۵۸ این واژه را به‌این معنا به‌کار برده‌است. احتمالاً این واژه در مقابل سخت‌افزار (به انگلیسی: Hardware) به کار برده‌اند که بسیار پیش از پیدایش رایانه (به معنای اسباب و اشیاء) به‌کار می‌رفته‌است.
دو گروه کلی نرمافزارها
نرم‌افزارهای رایانه را می‌توان به دو دسته بزرگ تقسیم کرد:
نرم‌افزار سیستم (به انگلیسی: System software)
نرم‌افزار کاربردی (به انگلیسی: Application software)
می‌توان گفت نرم‌افزارهای کاربردی، برنامه‌های مورد استفاده کاربرند و نرم‌افزارهای سیستمی، مدیریت رایانه را برعهده دارند. مهمترین نرم‌افزار سیستم، سیستم‌عامل است.
سیستم عامل
وقتی برنامه‌ای را روی رایانه خود نصب می‌کنید، اجزای سخت‌افزاری آن به فرمان آن برنامه در می‌آیند. برای نمونه هنگامی که با یک برنامه اجرای موسیقی کار می‌کنید، کارت صدای رایانه تان با برنامه پخش موسیقی همکاری می‌کند و یک آهنگ یا پرونده (فایل) صوتی را از طریق بلندگوی رایانه تان پخش می‌کند.
این ارتباط میان نرم‌افزار و سخت‌افزار توسط سیستم عامل انجام می‌شود. این تنها قسمتی از کار سیستم عامل است.
سه گروه کلی نرم‌افزارهای معماری
از دیدگاه ساختاری (معماری) (architecture)، نرمافزارها به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:
کاربر-بنیان یا Client Base
کارگزار-بنیان یا Server Base
کاربر کارگزار بنیان یا Client-Server Base
امروزه واژه نرم‌افزار را در معناهایی به جز معنی برنامه رایانه‌ای نیز به‌کار می‌برند. مثلاً در دانش مدیریت برای اشاره به روشها و دانش فنی (در برابر وسایل و تجهیزات و نیروی انسانی). نرمافزارها انواع گوناگونی دارند که مهم ترین دسته بندی آنها دستهٔ تجاری و آزاد است. به ویژه با رویکردهای طرح‌های گنو و لینوکس معنای ژرف تری به نرم‌افزارهای آزاد داده شده تا آنجا که برخی نرمافزارها را نماد فرهنگ می دانند. نرمافزارها را برنامه نویسان تدوین کرده و انتشار می‌دهند. این برنامه نویسان ممکن است در یک شرکت مشغول کار باشند یا در خانه برنامه نویسی کنند مانند برنامه نویسان برخی نرم‌افزارهای لینوکس. امروزه بیشتر کاربران تنها با ظاهر گرافیکی این برنامه‌ها کار می‌کنند و اقدامات بسیاری از آنها از دید کاربر پنهان می‌ماند به عبارتی هر نرم‌افزار مجموعه‌ای از رمزها است که از الگوریتمی خاص پشتیبانی می‌کنند این رمزها خود با رمزهای گرافیکی آمیخته شده و بسیاری از اقدامات برنامه به دور از چشم کاربر عادی رخ می‌دهد. برنامه‌ها با رمزهایی نوشته می‌شوند که بعداً یک رمزخوان آن را در رایانه کاربر اجرا می‌کند.
رقابت نرم‌افزاری
در حال حاضر نرم‌افزارهای کامپیوتری فراوان را می‌توان در بازار یافت که به طور جدی به رقابت خود برای بقا ادامه می‌دهند. از مسائل قابل ذکر در این مورد می‌توان به خرید سهام شرکت‌های نرم‌افزاری کوچک و بزرگ توسط شرکت‌های دیگر اشاره نمود. همچنان که شرکت بزرگ گوگل به خرید سهام شرکت‌های بزرگ همچنان ادامه می‌دهد، در مدت کمی توانسته بسیاری از شرکتها را تحت سلطه خود درآورد.
تعریف صنعتی
سخت‌افزار بخش مادی، قابل لمس و ابزاری هر مجموعه یا سیستم است. سخت‌افزار معمولاً به قطعات و یراق‌آلات فلزی و پلاستیکی تشکیل دهنده مجموعه گفته می‌شود. لازم به توضیح است که برق نیز جزو سخت‌افزار حساب می‌شود.
تعریف رایانه
در دانش رایانه به مجموع مدارهای الکترونیکی، اجزای فیزیکی و مکانیکی قابل لمس و مشاهده در یک رایانه سخت‌افزار می‌گوییم. همچنین به بخش غیرقابل لمس مانند سیستم‌عامل و برنامه‌های رایانه‌ای، نرم‌افزار اطلاق می‌گردد.
فهرست سخت‌افزارها
بُردِ مادر یا برد اصلی (مادربورد)
نمایشگر (مانیتور)
جعبه رایانه (کیس)
صفحه‌کلید (کیبورد)
موشواره (ماوس)
چاپگر (پرینتِر)
پویشگر (اسکنر)
واحد پردازش مرکزی (سی‌پی‌یو یا پردازنده)
فلاپی‌دیسک
دیسک سخت
مودم
دیسک‌گردان نوری (درایو نوری) (CD و DVD)
بلندگو
یو اس بی
کارت صدا
کارت گرافیک
قلم نوری
هدفون (دوگوشی)
کارت تلویزیون و رادیو
دوربین (وب‌کم)
میکروفون
هدست
برنامه (رایانه)
برنامه رایانه‌ای رشته دستورالعمل هایی است که توسط کامپیوتر قابل اجرا می‌باشد. این اصطلاح می‌تواند به کد اصلی یا نگارش اجرایی آن (زبان ماشین) نیز اطلاق گردد. برنامه‌های کامپیوتر می‌توانند پایان‌پذیر یا پایان ناپذیر باشند. در برنامه‌های کامپیوتری هدف اجرای روالی خاص جهت رسیدن به مقصودی خاص می باشد.
انواع برنامه‌های رایانه‌ای
برنامه‌های رایانه‌ای از تنوع زیادی برخوردارند. از جمله می‌توان به این موارد اشاره کرد:
سیستم‌عامل
برنامه‌های کاربردی
ویروس‌های رایانه‌ای
ویروس رایانه‌ای
تعریف ویروس
ویروس، یک نوع از بدافزار است که در اغلب مواقع بدون اطلاع كاربر اجرا شده و تلاش می‌کند خودش را در یک کد اجرایی دیگر کپی کند. وقتی موفق به انجام این کار شد، کد جدید، آلوده نامیده می‌شود. کد آلوده وقتی اجرا شود، به نوبه‌ی خود کد دیگری را می‌تواند آلوده کند. این عمل تولید مثل یا کپی‌سازی از خود بر روی یک کد اجرایی موجود، ویژگی کلیدی در تعریف یک ویروس است. معمولاً کاربران کامپیوتر به ویژه آنهایی که اطلاعات تخصصی کمتری درباره کامپیوتر دارند، ویروس‌ها را برنامه‌هایی هوشمند و خطرناک می‌دانند که خود به خود اجرا و تکثیر شده و اثرات تخریبی زیادی دارند که باعث از دست رفتن اطلاعات و گاه خراب شدن کامپیوتر می‌گردند در حالیکه طبق آمار تنها پنج درصد ویروس‌ها دارای اثرات تخریبی بوده و بقیه صرفاً تکثیر می‌شوند. بنابراین یک ویروس رایانه‌ای را می‌توان برنامه‌ای تعریف نمود که می‌تواند خودش را با استفاده از یک میزبان تکثیر نماید. بنابر این تعریف اگر برنامه‌ای وجود داشته باشد که دارای اثرات تخریبی باشد ولی امکان تکثیر نداشته باشد، نمی‌توان آنرا ویروس نامید. بنابراین ویروس‌های رایانه‌ای از جنس برنامه‌های معمولی هستند که توسط ویروس‌نویسان نوشته شده و سپس به طور ناگهانی توسط یک فایل اجرایی و یا جا گرفتن در ناحیه سیستمی دیسک، فایل‌ها و یا کامپیوترهای دیگر را آلوده می‌کنند. در این حال پس از اجرای فایل آلوده به ویروس و یا دسترسی به یک دیسک آلوده توسط کاربر دوم، ویروس به صورت مخفی نسخه‌ای از خودش را تولید کرده و به برنامه‌های دیگر می‌چسباند و به این ترتیب داستان زندگی ویروس آغاز می‌شود و هر یک از برنامه‌ها و یا دیسک‌های حاوی ویروس، پس از انتقال به کامپیوترهای دیگر باعث تکثیر نسخه‌هایی از ویروس و آلوده شدن دیگر فایل‌ها و دیسک‌ها می‌شوند. لذا پس از اندک زمانی در کامپیوترهای موجود در یک کشور و یا حتی در سراسر دنیا منتشر می‌شوند. از آنجا که ویروس‌ها به طور مخفیانه عمل می‌کنند، تا زمانی که کشف نشده و امکان پاکسازی آنها فراهم نگردیده باشد، برنامه‌های بسیاری را آلوده می‌کنند و از این رو یافتن سازنده و یا منشاء اصلی ویروس مشکل است.
تاریخچه
اولین تحقیق واقعی علمی و آکادمیک بر روی ویروس‌ها توسط فرد کوهن در سال 1983، با نام ویروس که توسط لِن آدلمن ابداع شده بود، انجام شد. بعضاً از کوهن به عنوان «پدر ویروس‌های کامپیوتری» نام برده می‌شود، اما واقعاً ویروس‌هایی بودند که قبل از شروع تحقیقات او تولید شده بودند. ویروس Elk Cloner نوشته شده توسط ریچ اسکرنتا در سال 1982 در گردش بود و ویروس‌های تولید شده توسط جو دلینگر نیز بین سال‌های 1981 تا 1983 ساخته شده بودند؛ که همه‌ی آنها برای پلتفرم‌های Apple II بودند. برخی منابع یک نقص فنی در Arpanet را در سال 1980 به عنوان اولین ویروس ذکر می‌کنند، اما آن فقط یک کد قانونی و مجاز بود که اشتباه کار می‌کرد و تنها مسأله‌ای که ایجاد می‌کرد این بود که داده‌ها را در بسته‌های شبکه پخش می‌کرد. ویروس‌های گریگوری بنفورد، تنها به به داستان‌های علمی‌اش ختم نشد. او در سال 1969 ویروس‌های غیر مخرب خود را در جایی که امروزه «آزمایشگاه ملی لیوِرمور لارنس» خوانده می‌شود و در Arpanet اولیه تولید و منتشر کرد.
میزبان ویروس
ویروس هم مانند هر برنامه کامپیوتری نیاز به محلی برای ذخیره خود دارد. ولی این محل باید به گونه‌ای باشد که ویروس‌ها را به وصول اهداف خود نزدیکتر کند. همان گونه که قبلاً ذکر شد اکثر ویروس‌ها به طور انگل‌وار به فایل‌های اجرایی می‌چسبند و آنها را آلوده می‌کنند. اصولاً می‌توان فایل‌ها را به دو گونه کلی «اجرایی» و «غیر اجرایی» تقسیم کرد که عموم ویروس‌ها در فایل‌های اجرایی جای گرفته و آنها را آلوده می‌کنند و واقعاً کمتر ویروسی یافت می‌شود که در یک فایل غیراجرایی قرار بگیرد و بتواند از طریق آن تکثیر شود.
لازم به ذکر است که بعضی از فایل‌ها را شاید نتوان ذاتاً اجرایی نامید اما چون اینگونه فایل‌ها می‌توانند حاوی قسمتهایی اجرایی باشند، لذا آنها را از نوع اجرایی در نظر می‌گیریم. از این نوع فایل‌ها می‌توان به فایل‌های اچ‌تی‌ام‌ال و مستندات برنامه‌های اداره اشاره کرد که به ترتیب ممکن است شامل اسکریپت و ماکرو باشند. اسکریپت‌ها و ماکروها قسمتهایی اجرایی هستند که در دل این فایل‌ها قرار گرفته و کار خاصی را انجام می‌دهند.
در ذیل فهرست پسوندهای رایج فایل‌های اجرایی ارائه شده است و اکثر نرم‌افزارهای ضد ویروس در حالت عادی (بدون تنظیمات خاص) این فایل‌ها را ویروس‌یابی می‌کنند (البته در برخی برنامه‌های ضد ویروس ممکن است برخی پسوندها حذف یا اضافه شوند) :
.com ، .exe ، .dll ، .ovl ، .bin ، .sys ، .dot ، .doc ، .vbe ، .vbs ، .hta ، .htm ، .scr ، .ocx ، .hlp ، .eml
بنابراین یکی از اصلی‌ترین میزبان‌های ویروس، فایل‌های اجرایی هستند. از طرف دیگر برخی ویروس‌ها نیز از سکتور راه‌انداز (Boot Sector) و جدول بخش‌بندی دیسک (Master Boot Record یا Partition Table) به عنوان میزبان استفاده می‌کنند. سکتور راه‌انداز واحد راه‌اندازی سیستم‌عامل است که در سکتور شماره صفر دیسکت فلاپی و یا درایوهای منطقی یک دیسک سخت قرار دارد و جدول بخش‌بندی شامل اطلاعات تقسیم‌بندی دیسک سخت می‌باشد که آن نیز در سکتور شماره صفر دیسک سخت قرار دارد. اینگونه ویروس‌ها با قرار گرفتن در یکی از این دو محل، هنگام راه‌اندازی کامپیوتر، اجرا شده و در حافظه سیستم مقیم می‌شوند و تا زمان خاموش کردن کامپیوتر و یا راه‌اندازی دوباره، همانجا مانده و فلاپی‌ها و یا دیسک‌های سخت دیگر را آلوده می‌کنند.
عملکرد ویروس
همانطور که گفته شد تنها پنج درصد از ویروس‌ها دارای اثرات تخریبی هستند و بقیه صرفاً تکثیر می‌شوند. با توجه به این مطلب این پرسش مطرح است که چرا ویروس‌ها به عنوان یک معضل شناخته می‌شوند و باید با آنها مبارزه کرد؟ پاسخ به این پرسش در موارد زیر خلاصه گردیده است:
۱ - بسیاری از ویروس‌ها دارای اثراتی هستند که هرچند تخریبی نمی‌باشد ولی می‌تواند برای کاربر ایجاد مزاحمت کند. مثلاً ممکن است پیغامی نمایش دهد، باعث ریزش حروف صفحه نمایش به پایین شود یا اینکه یک آهنگ پخش نماید. علاوه بر این برخی از ویروس‌ها به علت اشکالات نرم‌افزاری که ناشی از عدم دقت ویروس‌نویس می‌باشد، ممکن است دارای اثراتی غیرقابل پیش‌بینی باشند که گاهی این اثرات می‌توانند تخریبی نیز باشند. از نقطه نظر کاربر اهمیتی ندارد که خسارت ایجاد شده بوسیله یک ویروس، یک کار عمدی پیش‌بینی شده توسط نویسنده ویروس بوده باشد یا یک اشتباه برنامه‌نویسی.
۲ - برخی از ویروس‌ها در حافظه کامپیوتر مقیم شده و از این طریق عملیات تکثیر خود را انجام می‌دهند. این عمل ممکن است به گونه‌ای باشد که جایی برای اجرای برنامه‌های دیگر نماند و یا باعث ایجاد تأخیر یا وقفه در حین عملیات سیستم اعم از اجرای برنامه‌ها و یا راه‌اندازی کامپیوتر گردد.
۳ - فرض کنید که شما یک ویروس بر روی کامپیوتر خود داشته باشید. بسیار احتمال دارد که این ویروس به صورت غیرعمدی به یک دوست، همکار یا مشتری منتقل شود که این امر ممکن است باعث از بین رفتن اعتماد آنها به شما و شرکت شما شود.
۴ - ویروس‌ها و برنامه‌های مخرب زیادی وجود دارند که اقدام به سرقت اطلاعات و کلمات عبور کاربر می‌نمایند. بعضی از اینگونه برنامه‌ها با مقیم شدن در حافظه از عباراتی که توسط شما تایپ می‌شود گزارش گرفته و پس از اتصال رایانه شما به اینترنت این اطلاعات را برای مقصد خاصی ارسال می‌کنند. گیرنده این اطلاعات می‌تواند به راحتی از آنها سوء استفاده‌های مختلفی نماید.
علاوه بر همه اینها هیچ ویروسی کاملاً بی‌ضرر نیست و در خوشبینانه‌ترین حالت، آنها وقت شما، وقت پردازنده و فضای دیسک شما را تلف می‌کنند.
در مورد اثرات تخریبی ویروس‌هایی که آنها را به صورت عمدی انجام می‌دهند می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
تخریب یا حذف برنامه‌ها و اطلاعات بخش‌های مختلف دیسک‌ها.
فرمت کردن دیسک‌ها.
کد کردن اطلاعات و برنامه‌ها.
تخریب اطلاعات حافظه فلش ها.
مزاحمت‌های فوق ممکن است به محض فعال شدن ویروس (یعنی قرار گرفتن ویروس در حافظه از طریق اجرای یک برنامه آلوده) و یا در یک تاریخ و زمان خاص و یا حتی با اجرای یک برنامه کاربردی خاص انجام شود.
انواع ویروس‌ها
ارائه یک تقسیم‌بندی دقیق از ویروس‌ها کار مشکلی است و می‌توان ویروس‌ها را به روش‌های مختلفی تقسیم‌بندی کرد. این روشها می‌تواند بر اساس میزبان ویروس، سیستم‌عاملی که ویروس می‌تواند در آن فعالیت کند، روش آلوده‌سازی فایل و ... باشد. در زیر به برخی از این روشها اشاره می‌کنیم :
تقسیم بندی ویروس‌ها بر اساس مقصد آلوده‌سازی:
۱ - ویروس‌های فایلی (File Viruses) : ویروس‌های فایلی، معمولاً فایل‌های اجرایی را آلوده می‌کنند. فایل‌های آلوده به این نوع از ویروس‌ها اغلب (اما نه همیشه) دارای پسوند .com یا .exe هستند.
۲ - ویروس‌های ماکرو (Macro Viruses) : ویروس‌های ماکرو، مستندات برنامه‌هایی را که از امکان ماکرونویسی پشتیبانی می‌نمایند (مانند MS Word ، MS Excel و...) آلوده می‌کنند. فایل‌های اینگونه برنامه‌ها اجرایی نیستند ولی درون آنها قسمتهایی اجرایی به نام «ماکرو» وجود دارد که می‌تواند میزبان مناسبی برای ویروس‌های ماکرو باشد.
۳ - ویروس‌های بوت و پارتیشن سکتوری (Boot Sector and Partition Table Viruses) : اینگونه ویروس‌ها سکتور راه‌انداز (Boot Sector) دیسک سخت و دیسکت فلاپی یا جدول بخش‌بندی دیسک‌های سخت را آلوده می‌کنند. با راه‌اندازی سیستم از روی دیسکی که به اینگونه ویروس‌ها آلوده شده است، ویروس در حافظه مقیم شده و متعاقباً دیسک‌هایی را که مورد دسترسی قرار گیرند، آلوده می‌کند.
۴ - ویروس‌های اسکریپتی (Script Viruses) : این ویروس‌ها که اسکریپت‌های نوشته شده به زبان‌های ویژوال بیسیک یا جاوا می‌باشند، تنها در کامپیوترهایی اجرا می‌شوند که بر روی آنها Internet Explorer یا هر مرورگر وب دیگری با توانایی اجرای اسکریپت‌ها، نصب شده باشد و فایل‌های با پسوند .html ، .htm ، .vbs ، .js ، .htt یا .asp را آلوده می‌کنند.
ویروس‌ها جدا از تقسیم‌بندی فوق، ممکن است در یک یا چند دسته از دسته‌های زیر نیز قرار بگیرند:
ویروس‌های مقیم در حافظه (Memory Resident Viruses) :
اینگونه ویروس‌ها با مقیم شدن در حافظه، هنگام دسترسی به فایل‌های دیگر، آنها را آلوده می‌کنند.
ویروس‌های مخفی‌کار (Stealth Viruses) :
اینگونه ویروس‌ها به روش‌های مختلف ردپای خویش را مخفی می‌کنند. به این معنی که فایل‌های آلوده به اینگونه ویروس‌ها به گونه‌ای نشان داده می‌شود که یک فایل غیرآلوده جلوه کند. به عنوان مثال عموم ویروس‌ها پس از آلوده کردن یک فایل، اندازه آن را افزایش می‌دهند و یا گاهی تاریخ و زمان ضبط فایل را عوض می‌کنند. اما ویروس‌های مخفی‌کار می‌توانند با روش‌های خاص و بدون تغییر وضعیت ظاهری، عملیات خویش را انجام دهند.
ویروس‌های کدشده (Encrypting Viruses) :
این ویروس‌ها پس از هر بار آلوده‌سازی، با استفاده از شیوه‌های خود رمزی شکل ظاهری خود را تغییر می‌دهند.
ویروس‌های چندشکلی (Polymorphic Viruses) :
اینگونه ویروس‌ها با استفاده از الگوریتم‌های خاص، علاوه بر تغییر شکل ظاهری خود، ساختار خود را نیز تغییر می‌دهند به طوریکه ممکن است جای دستورالعمل‌ها و حتی خود دستورالعمل‌ها نیز تغییر کنند.
ویروس‌های فعال‌شونده بر اساس رویداد خاص(Triggered Event Viruses) :
ویروس‌هایی هستند که بخشی از عملیات تخریب خود را در ساعت و یا در تاریخ خاص انجام می‌دهند. البته باید توجه داشت که تکثیر و آلوده‌سازی فایل‌ها در تمام اوقات فعال بودن ویروس انجام می‌شود.
نشانه‌های وجود ویروس
معمولاً سیستمی که به ویروس آلوده می‌گردد نشانه‌هایی را از خود بروز می‌دهد که با دقت در آنها می‌توان به ویروسی بودن احتمالی سیستم پی برد. بعضی از این نشانه‌ها در زیر آمده است. اما باید دقت داشت که این نشانه‌ها ممکن است در اثر عوامل غیرویروسی نیز ظاهر گردد. اما اگر کامپیوتر بطور عادی کار می‌کرده و ناگهان و بدون هیچگونه دستکاری، این علایم را از خود بروز می‌دهد، احتمال وجود ویروس بیشتر است:
۱ - سیستم در هنگام راه‌اندازی قفل می‌کند و احتمالاً پیغام‌های غیرمعمول روی صفحه ظاهر می‌گردد.
۲ - هنگام اجرای برنامه‌ها پیغام کمبود حافظه ظاهر شده و برنامه اجرا نمی‌گردد.
۳ - در کارچاپگر اختلال ایجاد می‌شود یا بدون هیچگونه فرمان چاپی شروع به کار می‌کند.
۴ - امکان دسترسی به برخی از درایوها وجود ندارد.
۵ - هنگام اجرای فایل‌ها، پیغام File is Damaged یا File is Corrupted نمایش داده می‌شود.
۶ - هنگام اجرای یک فایل، کاراکترها و یا پیغام‌های غیرعادی روی صفحه نمایش ظاهر می‌گردد.
۷ - هنگام کار در محیط‌های گرافیکی، تصاویر به هم می‌ریزد.
۸ - اصوات غیرمعمول یا موزیک از بلندگوهای کامپیوتر پخش می‌شود.
۹ - سیستم هنگام اجرای یک برنامه قفل کرده و حتی گاهی فشردن کلیدهای Ctrl+Alt+Del نیز نمی‌تواند سیستم را دوباره راه‌اندازی کند.
۱۰ - اطلاعات بخشی از دیسک سخت و یا تمام آن بطور ناگهانی از بین می‌رود یا دیسک سخت ناخواسته فرمت می‌شود.
۱۱ - اندازه فایل‌های اجرایی افزایش می‌یابد.
۱۲ - خواص فایل‌های اجرایی تغییر می‌کند.
۱۳ - سرعت سیستم بطور نامحسوسی کاهش می‌یابد.
۱۴ - اطلاعات Setup کامپیوتر از بین می‌رود.
۱۵ - برنامه‌ها مراجعاتی به دیسکت انجام می‌دهند که قبلاً انجام نمی‌دادند.
۱۶ - کاهش فضای خالی دیسک بدون اینکه فایلی اضافه شده و یا به محتوای فایل‌ها افزوده شده باشد.
۱۷ - نرم‌افزارهای مقیم در حافظه با خطا اجرا شده یا اصلاً اجرا نمی‌شوند.
۱۸ - بعضی برنامه‌ها سعی در برقراری ارتباط با اینترنت را دارند.
۱۹ - هنگام کار با اینترنت مقدار ارسال و دریافت اطلاعات ناخواسته افزایش یافته و سرعت به شدت افت می‌کند.
۲۰ - نامه‌های الکترونیکی ناخواسته از روی سیستم ارسال شده و یا دریافت می‌گردد.
فناوری اطلاعات
فناوری اطلاعات (فا) (به انگلیسی: Information Technology یا IT)، همان طور که به‌وسیله انجمن فناوری اطلاعات آمریکا (ITAA) تعریف شده‌است، «به مطالعه، طراحی، توسعه، پیاده‌سازی، پشتیبانی یا مدیریت سیستمهای اطلاعاتی مبتنی بر رایانه، خصوصا برنامه‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزار رایانه می‌پردازد». به طور کوتاه، فناوری اطلاعات با مسائلی مانند استفاده از رایانه‌های الکترونیکی و نرم‌افزار سروکار دارد تا تبدیل، ذخیره، حفاظت، پردازش، انتقال و بازیابی اطلاعات به شکلی مطمئن و امن انجام پذیرد.
اخیرا تغییر اندکی در این عبارت داده می‌شود تا این اصطلاح به طور روشن دایره ارتباطات مخابراتی را نیز شامل گردد. بنابراین عده‌ای بیشتر مایلند تا عبارت «فناوری اطلاعات و ارتباطات» (فاوا) (Information and Communications Technology) یا به اختصار ICT را به کار برند.
عناصر کاملا اصلی
فناوری اطلاعات متشکل از چهار عنصر اساسی انسان، ساز و کار، ابزار، ساختار است، به طوری که در این فناوری، اطلاعات از طریق زنجیره ارزشی که از بهم پیوستن این عناصر ایجاد می‌شود جریان یافته و پیوسته تعالی و تکامل سازمان را فراراه خود قرار می‌دهد:
انسان: منابع انسانی، مفاهیم و اندیشه، نوآوری
ساز و کار: قوانین، مقررات و روشها، سازوکارهای بهبود و رشد، سازوکارهای ارزش گذاری و مالی
ابزار: نرم‌افزار، سخت‌افزار، شبکه و ارتباطات
ساختار: سازمانی، فراسازمانی مرتبط، جهانی
بسیاری مفهوم فناوری اطلاعات را با کامپیوتر و انفورماتیک ادغام می‌کنند، این درحالیست که اینها ابزارهای فناوری اطلاعات می‌باشند نه تمامی آنچه که فناوری اطلاعات عرضه می‌کند. سید حامد خسروانی شریعتی در مقاله‌ای در همین زمینه آورده‌است که:" با فرض اینکه فناوری اطلاعات یک سیب باشد، کامپیوتر، شبکه، نرم‌افزار و دیگر ابزارهای مرتبط با این حوزه همانند دم سیب است که میوه توسط آن تغذیه می‌گردد، حال این خود سیب است که محصول اصلی است و هدف و نتیجه در آن خلاصه می‌گردد. "
زمینه‌های IT
امروزه معنای اصطلاح «فناوری اطلاعات» بسیار گسترده شده‌است و بسیاری از جنبه‌های محاسباتی و فناوری را دربر می‌گیرد و نسبت به گذشته شناخت این اصطلاح آسان‌تر شده‌است. چتر فناوری اطلاعات تقریباً بزرگ است و بسیاری از زمینه‌ها را پوشش می‌دهد. متخصص فناوری اطلاعات وظایف گوناگونی دارد، از نصب برنامه‌های کاربردی تا طراحی شبکه‌های پیچیده رایانه‌ای و پایگاه داده‌های اطلاعاتی. چند نمونه از زمینه‌های فعالیت متخصصین فناوری اطلاعات می‌تواند موارد زیر باشند: فناوری اطلاعات و علوم کتابداری و اطلاع رسانی ارتباط تنگاتنگی با هم دارند. Information Technology در ایران متولی اصلی فناوری اطلاعات و ارتباطات را وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات می‌دانند.
ابزارهای نرم‌افزاری مدیریت خدمات فناوری اطلاعات
با افزایش چشمگیر تنوع تجهیزات و خدمات مربوط به فناوری اطلاعات، مدیریت خدمات ارائه شده در این حوزه نیز با چالشهای فراوانی روبرو شده‌است. مدیریت رسیدگی به مشکلات و درخواستها، مدیریت تجهیزات و منابع در رابطه با خدمات پشتیبانی فنی و تخصیص آنها به کاربران، و همچنین نظارت، کنترل و برنامه ریز در این زمینه از جمله مواردی است که مدیران حوزه فناوری اطلاعات را بر آن می‌دارد تا برای خود ابزارهای سودمند و کارا تدارک ببینند. از جمله این ابزارها، می‌توان به نرم‌افزارهای مدیریت خدمات فناوری اطلاعات اشاره نمود که می‌توانند مدیران و کارشناسان و تکنسین‌ها را در این رابطه یاری نمایند.
فناوری اطلاعات در دانشگاههای ایران
در بیشتر کشورها این دانش در دانشگاه‌ها با عنوان رشته «فناوری اطلاعات» (Information Technology) شناخته می‌شود، در حالیکه در ایران بر اساس تصمیم سازمان آموزش عالی کشور عنوان «مهندسی فناوری اطلاعات» برای این رشته بکار برده می‌شود و رشته‌ای نیز تحت عنوان مهندسی فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT) به پیشنهاد وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات اخیراً در دانشگاههای ایران تدریس می‌شود همچنین رشته‌ای با عنوان فقط «فناوری اطلاعات» وجود ندارد. همچنین رشتهٔ میان‌رشته‌ای دیگری با عنوان رشته «مدیریت فناوری اطلاعات» در دانشگاههای ایران و دیگر کشورها وجود دارد که از ترکیب دو رشته "مدیریت" و «فناوری اطلاعات» به وجود آمده‌است. رشته مهندسی فناوری اطلاعات به چگونگی سازماندهی و ساماندهی داده‌ها می‌پردازد و رشته مدیریت فناوری اطلاعات به چگونگی تدوین سیستم و استفاده از داده‌ها می‌پردازد. هرکدام از این رشته‌ها دارای گرایش‌های ویژه خود هستند که در دانشگاههای ایران به شرح زیرند:
مهندسی فناوری اطلاعات:
تجارت الکترونیکی
سیستمهای چندرسانه‌ای
مدیریت سیستمهای اطلاعاتی
امنیت اطلاعات
شبکه‌های کامپیوتری
مهندسی فناوری اطلاعات (IT)
علم اطلاعات ودانش شناسی:
مدیریت اطلاعات
بازیابی اطلاعات ودانش
علم سنجی
اقتصاد و بازاریابی اطلاعات
مدیریت دانش
گرایش‌های رشته مدیریت فناوری اطلاعات:
مدیریت منابع اطلاعاتی
سیستمهای اطلاعات پیشرفته
نظام کیفیت فراگیر
کسب و کار الکترونیک (کارشناسی ارشد)
مدیریت دانش (کارشناسی ارشد)
مدیریت رسانه (کارشناسی ارشد)
فناوری اطلاعات پزشکی (کاربرد فناوری اطلاعات در پزشکی)
گرایش‌های رشته مهندسی فناوری اطلاعات و ارتباطات:
مدیریت شبکه
دیتا و امنیت شبکه
ارتباطات سیار
مدیریت ارتباطات و فناوری اطلاعات
سیستمهای چند رسانه‌ای
دروس تخصصی مهندسی فناوری اطلاعات
درس‌های تخصصی کارشناسی مهندسی فناوری اطلاعات عبارتند از:
مبانی فناوری اطلاعات
مهندسی فناوری اطلاعات
تجارت الکترونیکی
مدیریت و کنترل پروژه‌های فناوری اطلاعات
برنامه‌ریزی استراتژیک فناوری اطلاعات
آموزش الکترونیکی
محیط‌های چند رسانه‌ای
پروژه فناوری اطلاعات
کارآموزی IT
گرافیک کامپیوتری
ریاضی
فناوری اطلاعات در ایران
در ایران همیشه بحث بر سر متولی اصلی فناوری اطلاعات وجود داشت تا با تغییر نام وزارت پست و تلگراف و تلفن در سال ۱۳۸۲ به وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات و مهمتر از آن ایجاد معاونت فناوری اطلاعات وزارت ارتباطات، خود را متولی اصلی فناوری اطلاعات در کشور مطرح ساخت. از این سال به بعد توسعه همه‌جانبه‌ای در این وزارتخانه صورت گرفت تا شرکتها و مراکز متعددی زیر مجموعه آن تشکل یافتند و هر یک از آنها با توانمندیها و فعالیتهای بسیار، تحولات فراوانی را شکل داده و باعث گسترش وضع ارتباطی کشور در بخش‌های پست و مخابرات شدند. معاونت فناوری اطلاعات به منظور تدوین راهبردها، سیاستها، برنامه‌های بلند مدت و اهداف کیفی و کمی بخش توسعه فناوری اطلاعات و ارائه آن به شورای عالی فناوری اطلاعات معاونتی تحت عنوان معاونت فناوری اطلاعات در ساختار سازمانی وزارت ارتباطات و فناوری اطلاعات در نظر گرفته شد. و کم‌کم سازمانهایی مثل سازمان فناوری اطلاعات و ارتباطات زیرساخت نیز در این رابطه شکل گرفتند.
نظریه محاسبات
نظریهٔ محاسبات یا تئوری محاسبات (Theory of computation) زمینهٔ وسیعی است که امکان و کارآیی حل مسائل گوناگون به وسیلهٔ مدل‌های محاسباتی، با استفاده از الگوریتم‌ها را مورد مطالعه قرار می‌دهد.
این نظریه را به دو شاخهٔ عمده به‌صورت زیر تقسیم می‌کنند:
نظریهٔ محاسبه‌پذیری یا قابلیت محاسبه
نظریهٔ پیچیدگی
هر دو شاخهٔ فوق با مدل‌های صوری محاسبات سر وکار دارد.
تاریخچه
ریشه‌های تاریخی تئوری محاسبات را می‌توان در کارهای منطق‌دان‌هایی که در دههٔ ۱۹۳۰ مدل‌هایی ریاضی برای مفهوم الگوریتم ارائه دادند، جستجو کرد. آلن تورینگ، امیل پست، و آلونزو چرچ در ۱۹۳۶ نخستین تعاریف دقیق را برای مفاهیم محاسبه و توابع محاسبه‌پذیر ارائه دادند.
یکی از اهداف مهم این پیشگامان، بررسی مسائلی مانند برنامه هیلبرت و قضایای گودل بود که در منطق و مبانی ریاضی مطرح شده بود.
یکی از نتایجی که بلافاصله از این تئوری به دست آمد اثبات تمییز ناپذیری مساله توقف بود. یعنی الگوریتمی وجود ندارد که تشخیص دهد یک الگوریتم با یک ورودی داده شده متوقف می‌شود یا نه. به کمک این مطلب می‌توان اثباتی زیبا از قضیه اول ناتمامیت گودل به دست آورد.
از دیگر نتایج قابل توجه اثبات تمیز ناپذیری منطق مرتبه اول بود که توسط چرچ ثابت شد.
به زودی مشخص شد که می‌توان از این تئوری در ساخت ماشین‌هایی فیزیکی که محاسبه انجام دهند استفاده کرد، کاری که چند سال بعد با ساخته شدن نخستین کامپیوترها عملی شد.
امروزه نظریهٔ محاسبه از شاخه‌های بنیادی در منطق ریاضی و علوم نظری کامپیوتر محسوب می‌شود و در مطالعهٔ مبانی ریاضی و همچنین تئوری الگوریتم‌ها و پیچیدگی محاسبه و بسیاری از مسائل تحقیقاتی در ریاضیات و علوم کامپیوتر نقش اساسی دارد.
رایانش
رایانش به کاربری یا توسعهٔ فناوری رایانه، سخت‌افزار یا نرم‌افزار رایانه می‌گویند. رایانش شامل تخصص‌های فناوری اطلاعات است که به رایانه‌ها ،سخت‌افزارها یا نرمافزارها و دیگر دانش‌های تخصصی مربوط می‌شود. علوم رایانه دانش پایه‌های نظری اطلاعات و محاسبات و کاربرد آنها در سامانه‌های رایانه‌ای است.
رایانش خودمختار
رایانش خود مختار (به انگلیسی: Autonomic Computing) طرحی ابتکاری است که اولین بار توسط آی بی ام در سال ۲۰۰۱ آغاز شد. هدف نهایی آن ساخت سیستمهای رایانه ای با قابلیت خود-مدیریتی است تابرپیچیدگی روزافزون مدیریت سیستمهای رایانشی غلبه کنند و موانعی که بر اثراین پیچیدگیها برسرراه گسترش‌های آتی بوجود می آیندراکاهش دهند.به عبارت دیگر رایانش خودمختار اشاره به ویژگیهای خود-مدیریتی منابع رایانشی توزیع شده دارد. یک سیستم خودمختار خودش با استفاده از سیاستهای سطح بالا تصمیم گیری می کند؛ پیوسته وضعیت خود را بررسی و بهینه می‌کند و خود را با شرایط در حال تغییر تطبیق می دهد. چنانکه در بسیاری از رساله‌های علمی اشاره شده است یک چارچوب رایانش خود مختار را می توان به صورت ترکیبی از مولفه‌های خودمختار در تعامل با یکدیگر دانست. یک مولفه خود مختار را می توان ترکیبی از دو حلقه کنترل(محلی و سراسری)، حسگرها (برای نظارت بر خود) و تاثیرگذارها(برای تنظیم خود)، دانش و برنامه ریز/تطبیق دهنده برای بهره برداری از سیاستها برپایه آگاهی از خود و محیط دانست.
رایانش توزیع‌شده
رایانش توزیع‌شده یک زمینه از علوم رایانه است، که در آن به سیستمهای توزیع‌شده پرداخته می‌شود. یک سیستم توزیع‌شده از چندین رایانه خودکار تشکیل شده که توسط یک شبکه رایانه‌ای با هم دیگر در ارتباط اند. کامپیوترها با هم ارتباط برقرار می‌کنند تا به یک هدف مشترک برسند. یک برنامه کامپیوتری که در یک سیستم توزیع‌شده اجرا می‌شود، یک برنامه توزیع‌شده نامیده می‌شود و به فرآیند نوشتن چنین برنامه‌هایی برنامه نویسی توزیع‌شده اطلاق می‌شود. رایانش توزیع‌شده همچنین به استفاده از سیستمهای توزیع‌شده برای حل مسائل محاسباتی اطلاق می‌شود. در رایانش توزیع‌شده یک مسئله به وظایف مختلف تقسیم می‌شود که هر کدام از آنها توسط یک کامپیوتر یا بیشتر حل می‌شود.این وظایف از طریق ارسال پیام با یکدیگر در ارتباط هستند.
مقدمه
کلمه توزیع‌شده در اصطلاحات «سیستمهای توزیع‌شده» و «برنامه نویسی توزیع‌شده» و «الگوریتم توزیع‌شده» در واقع به شبکه‌های کامپیوتری ای اطلاق می‌شود که در آن کامپیوترهای شخصی به طور فیزیکی در برخی مناطق جغرافیایی توزیع می‌شوند.
رایانش توزیع‌شده یا توزیع‌یافته به دسته‌ای از محاسبات رایانه‌ای اطلاق می‌شود که در آن دو، یا معمولاً چند کامپیوتر از طریق یک شبکه رایانه‌ای به هم متصل شده و با استفاده از یک الگوریتم موازی بار محاسباتی مابین آنها توزیع می‌شود.
در همه موارد نمی‌توان از این روش استفاده کرد، تکلیفی که می‌خواهیم از طریق محاسبات توزیع‌شده انجام گیرد باید قابلیت تقسیم شدن به چند تکه کوچک‌تر را داشته باشد. جستجو از جمله تکالیفی است که بالاترین موفقیت را در محاسبات توزیع‌شده دارد.
رایانش مشبک
شبکه‌های گرید محاسباتی شبکه‌های محاسباتی گرید مجموعه‌ای از چندین سیستم با قدرت محاسباتی متفاوت می‌باشد که با متصل شدن این قدرت محاسباتی حاصل یک ابر رایانهٔ مجازی شکل می‌گیرید که با استفاده از آن می‌توان بسیاری از محاسبات پیچیدهٔ ریاضی، نجوم، زیست و... را در زمان بسیار کمی انجام داد. شعار شبکه‌های محاسباتی نادیده گرفتن نگرانی‌های ناشی از محدودیت سخت‌افزاری سیستمهای کامپیوتری می‌باشد. در شبکه‌های محاسباتی یا همان Grid computing منابع (منظور منابع فیزیکی) بین چندین کاربر موجود در شبکه مشترک هستند. هر کاربر، بصورت همزمان با دیگر کاربران درخواست‌هایش را ارائه می‌کند، از این رو پروسه‌ها از چندین کاربر وارد می‌شود که این کارها از هم مستقل و هر درخواست با درخواست دیگر متفاوت است. معمولاً بخش مدیریت منابع (Resource management) با محاسبات متفاوت، سرعت و اندازه‌های مختلف کارها را دریافت می‌کند، سپس این پروسه‌های ورودی را به گره‌های محاسباتی(Nodes Computational) موجود در شبکه اختصاص می‌دهد.
دانشجویان دانشگاه‌ها و محققین در این حوزه بدلیل هزینه زیاد برپایی یک شبکهٔ محاسباتی برای انجام آزمایشات خود ناچار به استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی می‌شوند. از مهمترین نرم‌افزارهای شبیه‌سازی گرید می‌توان به Grid sim اشاره کرد، در Grid sim ما با خصوصیات و ومعماری ابزارهای شبیه‌سازی Grid سرو کار داریم. Grid simیک toolkit یا جعبه ابزار برای مدلسازی منابع و شبیه‌سازی اتصال شبکه با پیکر بندی‌های مختلف است. اجزاء این شبیه‌ساز یک APIjava و بخشی از پروژه grid bus هست. Grid sim toolkit قادر است گروه هاو دسته‌های مختلفی از منابع ناهمگن، کاربران، برنامه‌های کاربردی، و زمانبندها را شبیه‌سازی کند.
انواع گرید
گریدها شبه به هم نیستند واندازه و شکل متفاوتی دارند، در ادامه سه تقسیم بندی یا کلاس Gridهای فعلی را که رایانه‌های فردی را تبدیل به یک مزرعهٔ ابر رایانه با هزاران پردازنده کرده فهرست شده است:
- گرید خوشه‌ای(cluster) که ساده ترین نوع این سیستم هستند از مجموعه‌ای از رایانه‌ها که با هم کار می‌کنند تشکیل شده‌اند ویک نقطه دسترسی به سیستم برای کاربران یک پروژه یا بخش سازمانی خاص ایجاد می‌کنند.
- گرید پردیزه (campus) به پروژه‌ها و بخش‌های سازمانی متعدد اجازه می‌دهد که منابع رایانه‌ای خود رابا هم به اشتراک گذارند. سازمان‌ها می‌توانند از این نوع سیستم برای مدیریت کارهای زیاد از فرایندهای تجاری سازمان تا داده کاوی استفاده کنند.
- گرید جهانی(global) مجموعه‌ای از چندین گرید پردیزه می‌باشند که پا بر فراز مرزهای سازمانی گذاشته‌اند و یک سیستم مجازی بسیار بزرگ را ایجاد کرده‌اند. کاربران می‌توانند به منابع رایانه‌ای بیش از آنچه که در سازمان دارند دسترسی داشته باشند
رایانش موازی
رایانش موازی یا محاسبات موازی به اجرای همزمان یک برنامه (که به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم شده‌است) بر روی چند پردازنده به منظور دستیابی به سرعت بیشتر اطلاق می‌شود. ایدهٔ اصلی این است که فرایند حل یک مساله را معمولاً می‌توان به زیروظایف خردتری تقسیم کرد که با اجرای همزمان این زیروظایف و هماهنگ کردن آنها مساله اصلی در زمان کوتاهتری حل می‌شود.
تعریف
یک سیستم محاسبات موازی رایانه ایست با بیش از یک پردازنده که برای پردازش موازی استفاده می‌شود. در گذشته، در یک سیستم چندپردازنده هر پردازنده در یک بسته‌بندی جداگانه قرار داشت، اما امروزه با معرفی تراشه‌های چندهسته‌ای، چندین پردازنده در کنار یکدیگر در یک بسته قرار می‌گیرند. در حال حاضر انواع بسیار گوناگونی از رایانه‌های موازی وجود دارند که بر اساس نوع اتصالات بین پردازنده‌ها و حافظه از یکدیگر متمایز می‌شوند. رده بندی Flynn که یکی از پذیرفته‌شده‌ترین رده‌بندی‌ها برای رایانه‌های موازی است، رایانه‌های موازی را بر این اساس طبقه‌بندی می‌کند که آیا شامل پردازنده‌هایی هستند که همگی همزمان یک دستور یکسان را روی داده‌های متفاوتی اجرا می‌کنند (یک دستور چند داده SIMD: Single Instruction Multiple Data) و یا هر پردازنده دستور متفاوتی را روی داده‌هایی متفاوت اجرا می‌کند (چند دستور چند داده MIMD: Multiple Instruction Multiple Data).
پرداش موازی
پرداش موازی اجرای یک فرایند به طور هم زمان، عموماً با تقسیم عملیات پردازش بر روی چندین پردازنده به منظور افزایش کارایی و در نهایت سرعت بخشیدن به رسیدن به جواب است. گاهی استفاده از تکنیکهای اشتراک زمان را در یک پردازنده، به اشتباه پردازش موازی به حساب می‌آورند (چند پروسه به طور موازی روی یک پردازنده اجرا می‌شوند). ایدهٔ این کار بر این مبنا است که هر مساله به طور معمول قابل تقسیم به چندین مساله با اندازهٔ کوچک‌تر است که این مساله‌های کوچک‌تر می‌توانند به صورت همزمان حل شده و در نهایت ادغام شوند تا نتیجه نهایی سریع‌تر بدست آید.
کاهش زمان محاسبه، امکان حل مسایل بزرگ‌تر، غلبه بر محدودیت‌های حافظه، صرفه اقتصادی و استفاده از فناوری‌های روز از جمله برتری‌هایی است که برای پردازش موازی نسبت به پردازش سریال (روش سنتی تر پردازش اطلاعات) برشمرده می‌شود.
رایانش ابری
رایانش ابری (به انگلیسی: Cloud Computing) مدل رایانشی بر پایهٔ شبکه‌های رایانه‌ای مانند اینترنت است که الگویی تازه برای عرضه، مصرف و تحویل خدمات رایانشی (شامل زیرساخت، نرم‌افزار، بستر، و سایر منابع رایانشی) با به کارگیری شبکه ارائه می‌کند "رایانش ابری" از ترکیب دو کلمه رایانش و ابر ایجاد شده است. ابر در اینجا استعاره از شبکه یا شبکه‌ای از شبکه‌های وسیع ماننداینترنت است که کاربر معمولی از پشت صحنه و آنچه در پی آن اتفاق می‌افتد اطلاع دقیقی ندارد (مانند داخل ابر) در نمودارهای شبکه‌های رایانه‌ای نیز از شکل ابر برای نشان دادن شبکهٔ اینترنت استفاده می‌شود. دلیل تشبیه اینترنت به ابر در این است که اینترنت همچون ابر جزئیات فنی‌اش را از دید کاربران پنهان می‌سازد و لایه‌ای از انتزاع را بین این جزئیات فنی و کاربران به وجود می‌آورد. به عنوان مثال آنچه یک ارائه‌دهندهٔ خدمت نرم‌افزاری رایانش ابری ارائه می‌کند، برنامه‌های کاربردی تجاری برخط است که از طریق مرورگر وب یا نرم‌افزارهای دیگر به کاربران ارائه می‌شود. نرم‌افزارهای کاربردی و اطلاعات، روی سرورها ذخیره می‌گردند و براساس تقاضا در اختیار کاربران قرار می‌گیرد. جزئیات از دید کاربر مخفی می‌مانند و کاربران نیازی به تخصص یا کنترل در مورد فناوری زیرساخت ابری که از آن استفاده می‌کنند ندارند. . رایانش ترجمه کلمه " Computing" است که در بعضی متون به جای رایانش از محاسبات و پردازش استفاده شده است. البته محاسبات و پردازش معادل کاملی از این کلمه نیست. زیرا بر اساس تعریف واژه نامه‌های معتبر مانند آکسفورد، لانگمن این واژه به معنای استفاده از رایانه و عملیات رایانه‌ها یا اموری است که یک رایانه انجام می‌دهد و محاسبه و پردازش تنها یکی از این امور است. به طور نمونه یک رایانه همانطور که برای اجرای فرامین به محاسبه و پردازش می‌پردازد، به همین ترتیب مدارک و فایل‌ها را در هارد دیسک یا صفحه سخت خود ذخیره می‌کند، امکان ایجاد ارتباط میان افراد را فرآهم می‌آورد که این امور چیزی بیش از یک محاسبه و پردازش صرف است. به علاوه در معنای علوم رایانه معادل‌های دیگری برای کلمات “محاسبه” و “پردازش”وجود دارند، مانند” calculation” و” processing ”، که عدم تمایز این کلمات با یکدیگر می‌تواند منشاء اشتباه در درک این مفاهیم شود.. رایانش ابری راهکارهایی برای ارائهٔ خدمات فناوری اطلاعات به شیوه‌های مشابه با صنایع همگانی (آب، برق، تلفن و ...) پیشنهاد می‌کند. این بدین معنی است که دسترسی به منابع فناوری اطلاعات در زمان تقاضا و بر اساس میزان تقاضای کاربر به گونه‌ای انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر از راه اینترنت به کاربر تحویل داده می‌شود. همانطور که کاربر تنها هزینه برق یا آب مصرفی خود را می‌پردازد. در صورت استفاده از رایانش ابری نیز کاربر تنها هزینه خدمات رایانشی مورد استفاده خود (اگر هزینه از کاربر دریافت شود) را پرداخت خواهد کرد.
رایانش ابری را گروهی تغییر الگوواره‌ای می‌دانند که دنباله‌روی تغییری است که در اوایل دهه ۱۹۸۰ از مدل رایانه بزرگ به مدل کارخواه-کارساز صورت گرفت.
تعریف
با پیشرفت فناوری اطلاعات نیاز به انجام کارهای محاسباتی در همه جا و همه زمان به وجود آمده است. همچنین نیاز به این هست که افراد بتوانند کارهای محاسباتی سنگین خود را بدون داشتن سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای گران، از طریق خدماتی انجام دهند. رایانش ابری آخرین پاسخ فناوری به این نیازها بوده است. از آنجا که اکنون این فناوری دوران طفولیت خود را میگذراند، هنوز تعریف استاندارد علمی که مورد قبول عام باشد برای آن ارائه نشده است اما بیشتر صاحبنظران بر روی قسمتهایی از تعریف این پدیده هم رای هستند. موسسه ملی فناوری و استانداردها (NIST) رایانش ابری را اینگونه تعریف می‌کند:
«رایانش ابری مدلی است برای فراهم کردن دسترسی آسان بر اساس تقاضای کاربر از طریق شبکه به مجموعه‌ای از منابع رایانشی قابل تغییر و پیکربندی (مثل: شبکه‌ها، سرورها، فضای ذخیره‌سازی، برنامه‌های کاربردی و سرویسها) که این دسترسی بتواند با کمترین نیاز به مدیریت منابع و یا نیاز به دخالت مستقیم فراهم‌کننده سرویس به سرعت فراهم شده یا آزاد (رها) گردد.»
عموماً مصرف کننده‌های رایانش ابری مالک زیر ساخت فیزیکی ابر نیستند، بلکه برای اجتناب از هزینه سرمایه‌ای آن را از عرضه کنندگان شخص ثالث اجاره می‌کنند. آنها منابع را در قالب سرویس مصرف می‌کنند و تنها بهای منابعی که به کار می‌برند را می‌پردازند. بسیاری از سرویسهای رایانش ابری ارائه شده، با به کار گیری مدل رایانش همگانی امکان مصرف این سرویسها را به گونه‌ای مشابه با صنایع همگانی (مانند برق) فراهم می‌سازند. این در حالی است که سایر گونه‌های عرضه کنندگان بر مبنای اشتراک سرویسهای خود را عرضه می‌کنند. به اشتراک گذاردن قدرت رایانشی «مصرف شدنی و ناملموس» میان چند مستاجر می‌تواند باعث بهبود نرخ بهره‌وری شود؛ زیرا با این شیوه دیگر کارساز (سرور)ها بدون دلیل بیکار نمی‌مانند (که سبب می‌شود هزینه‌ها به میزان قابل توجهی کاهش یابند در عین حال که سرعت تولید و توسعه برنامه‌های کاربردی افزایش می‌یابد). یک اثر جانبی این شیوه این است که رایانه‌ها به میزان بیشتری مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا مشتریان رایانش ابری نیازی به محاسبه و تعیین حداکثری برای بار حداکثر (Peak Load) خود ندارند.
مقایسه با مدل‌های دیگر رایانش
رایانش ابری اگرچه برخی از ویژگیهایش را از مدل‌های رایانشی دیگر به ارث می‌برد؛ اما خود متفاوت از آنهاست. برخی از این مدل‌ها عبارتند از:
رایانش شبکه‌ای -«شکلی از رایانش توزیع شده و رایانش موازی که در آن یک رایانه مجازی بزرگ از رایانه‌هایی تشکیل شده‌است که با جفتگری ضعیف به هم شبکه شده‌اند و با هماهنگی با یکدیگر کار می‌کنند تا وظایف سنگین را به انجام برسانند».
رایانش خودمختار - «سامانه‌های رایانه‌ای با قابلیت خود-مدیریت».
مدل مشتری/سرور - رایانش مشتری/سرور به صورت گسترده به هر برنامه کاربردی توزیع یافته ای گفته می‌شود که بین ارائه دهنده سرویس (سرور) و درخواست کننده سرویس (مشتری) تمایز قایل می‌شود.
رایانه بزرگ - رایانه‌های قدرتمند توسط سازمانهای بزرگ برای کاربردهای بحرانی بکار برده می‌شوند. این کاربردها نوعاً شامل پردازش حجم زیاد داده می‌باشد. به طور نمونه می‌توان از سرشماری، آمار مصرف کننده و صنعت، برنامه‌ریزی منابع سازمانی(ERP) و پردازش تراکنشهای مالی نام برد.
رایانش همگانی - «عبارت است از بسته بندی منابع رایانشی مانند منابع محاسباتی و دخیره سازی، در قالب سرویسهای قابل اندازه‌گیری، به گونه‌ای مشابه با صنایع همگانی (آب، برق، تلفن و ...)؛
نظیر به نظیر - گونه‌ای از معماری توزیع شده بدون هماهنگی مرکزی است که در آن شرکت کنندگان می‌توانند در آن واحد عرضه کننده و نیز مصرف کننده منابع باشند. (بر خلاف مدل کارخواه-کارساز سنتی)
تاریخچه
پیدایش مفاهیم اساسی رایانش ابری به دهه ۱۹۶۰ بازمی گردد. زمانی که جان مک کارتی اظهار داشت که «رایانش ممکن است روزی به عنوان یکی از صنایع همگانی سازماندهی شود». تقریباً تمام ویژگیهای امروز رایانش ابری (تدارک الاستیک، ارائه به صورت یک صنعت همگانی، برخط بودن و توهم دسترسی به عرضه نامحدود) به همراه مقایسه با صنعت برق و شکل‌های مصرف عمومی وخصوصی و دولتی وانجمنی را پارک هیل داگلاس در کتابی که با عنوان «مشکل صنعت همگانی رایانه» در سال ۱۹۶۶ مورد بررسی قرار داد. واژهٔ ابر در واقع بر گرفته از صنعت تلفن است به این گونه که کمپانیهای ارتباطات راه دور که تا دهه ۱۹۹۰ تنها خطوط نقطه به نقطهٔ اختصاصی ارائه می‌کردند، شروع به ارائه شبکه‌های خصوصی مجازی با کیفیتی مشابه و قیمتهای کمتر نمودند. نماد ابر برای نمایش نقطه مرزی بین بخشهایی که در حیطه مسئولیت کاربرند و آنهایی که در حیطه مسئولیت عرضه کننده بکار گرفته می‌شد. رایانش ابری مفهوم ابر را به گونه‌ای گسترش می‌دهد که سرورها را نیز علاوه برزیر ساخت‌های شبکه در بر گیرد.
سایت آمازون با مدرن سازی مرکز داده خود نقش مهمی در گسترش رایانش ابری ایفا کرد. بعد از حباب دات-کام آنها دریافتند که با تغییر مرکز داده‌های خود - که ماننداغلب شبکه‌های رایانه‌ای در بیشتر اوقات تنها از ۱۰٪ ظرفیت آن استفاده می‌شدو مابقی ظرفیت برای دوره‌های کوتاه اوج مصرف در نظر گرفته شده بود - به معماری ابر می‌توانند بازده داخلی خود را بهبود بخشند. آمازون از سال ۲۰۰۶ امکان دسترسی به سامانه خود از طریق وب سرویسهای آمازون را بر پایه رایانش همگانی ارائه کرد. در سال ۲۰۰۷، گوگل و آی بی ام به همراه چند دانشگاه پروژه‌ای تحقیقاتی در مقیاسی بزرگ را در زمینه رایانش ابری آغاز نمودند.
در اواسط سال ۲۰۰۸ شرکت گارتنر متوجه وجود موقعیتی در رایانش ابری شد که برای «شکل دهی ارتباط بین مصرف کنندگان خدمات فناوری اطلاعات، بین آنهایی که این سرویسها را مصرف می‌کنند و آنها که این سرویسها را می‌فروشند» بوجود می‌آید.
اقتصاد رایانش ابری
کاربران رایانش ابری می‌توانند از هزینه سرمایه‌ای لازم برای خرید سخت‌افزار و نرم‌افزار و خدمات دوری کنند، زیرا آنها تنها برای آنچه که استفاده می‌کنند به عرضه کنندگان پرداخت می‌کنند و هزینه اولیه‌ای برای خرید تجهیزات به آنها تحمیل نمی‌شود. سایر مزایای اقتصادی این شیوه اشتراک زمانی در ارائه منابع رایانشی عبارتند از: موانع ورود به بازار کمتر، هزینه و زیر ساخت اشتراکی، سربار مدیریتی کمتر و دسترسی سریع به طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی.
عموماً کاربران می‌توانند در هر زمانی قراردادشان را پایان دهند (و به این وسیله از ریسک و عدم قطعیت در نرخ بازگشت سرمایه بکاهند) و غالباً سرویسها زیر پوشش یک قرارداد سطح سرویس با جریمه‌های مالی قرار می‌گیرند.
بنا به گفته نیکلاس کار، اهمیت راهبردی (استراتژیک) فناوری اطلاعات با استاندارد شدن و ارزان تر شدن آن کاهش می‌یابد. او استدلال می‌کند که تغییرالگووارهٔ رایانش ابری شبیه به جایگزینی ژنراتورهای مولد برق با شبکه‌های توزیع برق است که در اوایل قرن بیستم رخ داد. اگر چه کمپانیها ممکن است بتوانند هزینه‌های پیش پرداختی سرمایه‌ای را حذف کنند اما در مورد هزینه‌های عملیاتی کاهش چندانی صورت نمی‌گیرد و ممکن است در عمل هزینه‌های عملیاتی افزایش یابند. در مواردی که هزینه‌های سرمایه‌ای نسبتاً کوچک باشند یا سازمان انعطاف‌پذیری بیشتری در مورد هزینه‌های سرمایه‌ای نسبت به هزینه‌های عملیاتی داشته باشد، از دیدگاه مالی رایانش ابری انتخاب مناسبی نخواهد بود. سایر عواملی که بر میزان کاهش هزینه بالقوه استفاده از رایانش ابری تاثیر می‌گذارند عبارتند ازمیزان بازدهی مرکز داده‌ها ی کمپانی در مقایسه با فروشندگان رایانش ابری، هزینه‌های عملیاتی فعلی کمپانی، میزان پذیرش و استفاده از رایانش ابری و نوع کاربردی که باید در ابر میزبانی شود.
ساختار مدل
معماری
معماری سامانه‌های نرم‌افزاری دست اندر کار در ارائهٔ رایانش ابری عموماً شامل اجزایی است که با یکدیگر از طریق رابط برنامه‌نویسی نرم‌افزار و معمولاً وب‌سرویس ارتباط برقرار می‌کنند.
این طراحی شباهتی با فلسفه یونیکس دارد که در آن چند برنامهٔ مختلف که هر یک کاری را به خوبی انجام می‌دهند، با یکدیگر از طریق واسط‌های جهانی کار می‌کنند. پیچیدگی کنترل می‌شود و سامانه‌های حاصل مدیریت پذیرتر از همتاهای یکپارچهنبوی
لایه‌ها
کاربر
کاربر رایانش ابری متشکل از سخت‌افزار و نرم‌افزاری است که برای تحویل برنامه‌های کاربردی از ابر استفاده می‌کند و یا آنکه به طورویژه تنها برای تحویل سرویسهای ابر طراحی شده‌است که در هر دوی موارد بدون وجود ابر بی استفاده باشد. مثال: رایانه‌ها، تلفن‌ها و سایر دستگاهها، سیستم‌عاملها و مرورگرهای وب.
برنامه‌های کاربردی
سرویسهای برنامه کاربردی ابری یا «نرم‌افزار به عنوان سرویس»(SaaS)، نرم‌افزار را به صورت سرویس روی اینترنت تحویل می‌دهند و بدین وسیله نیاز به نصب نرم‌افزار روی رایانه‌های مشتریان را ازبین می‌برند و نگهداری و پشتیبانی را ساده تر می‌سازد. ویژگیهای اصلی این سرویسها عبارتند از:
دسترسی و مدیریت نرم‌افزار تجاری از طریق شبکه
فعالیتها از سرور مرکزی اداره می‌شوند و نه در مکان هریک از مشتریان و در نتیجه مشتریان می‌توانند از راه دور و از طریق وب به برنامه‌ها دسترسی داشته باشند.
مدل تحویل نرم‌افزار به مدل یک-به-چند (یک نسخه در حال اجرا از برنامه - مدل چند مستاجری) نزدیک تر است تا مدل یک-به-یک.
به روز رسانی و ارتقای نرم‌افزار به صورت مرکزی اداره می‌شود و نیاز به بارگیری (دانلود) وصله‌ه یا ارتقا دهنده‌ها را برطرف می‌سازد.
بستر
سرویسهای بستر ابری یا «بستر به عنوان سرویس»(PaaS) بستر رایانشی ویا پشتهٔ راهکار -که اغلب روی زیرساخت ابری اجرا شده و برنامه کاربردی ابری را تغذیه می‌کند- را به صورت سرویس ارایه می‌دهد. سرویس بستر ابری استقرار برنامه‌های کاربردی را بدون هزینه و پیچیدگی خرید و مدیریت لایه‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری زیرین آسان می‌سازد.
زیرساخت
سرویسهای زیرساخت ابری یا «زیرساخت به عنوان سرویس»(IaaS) زیرساخت رایانه‌ای را که عموماً یک بستر مجازی است را به صورت سرویس ارائه می‌دهند. کاربران به جای خرید سخت‌افزار و نرم‌افزار و فضای مرکز داده (دیتا سنتر) ویا تجهیزات شبکه، همهٔ این زیر ساخت‌ها را به صورت یک سرویس کاملاً برونسپاری(Outsource) شده می‌خرند. صورتحساب سرویس معمولاً بر اساس مدل رایانش همگانی (Utility Computing) و میزان منابع مصرف شده صادر می‌شود و بنابر این هزینه منعکس کننده میزان فعالیت است. این شیوه در واقع تکامل یافته مدل عرضه سرورهای خصوصی مجازی است.
سندرم ديسترس تنفسي حاد (ARDS) يک بيماري سريعا پيشرونده است که در ابتدا با
تنگي نفس، تاکي پنه، و هيپوکسمي تظاهر مي‌کند و سپس به سرعت به سمت نارسايي
تنفسي پيش مي‌رود.کنفرانس اجماع عمومي آمريکايي - اروپايي (AECC) معيارهاي
تشخيصي براي ARDS منتشر کرده: شروع حاد، نسبت فشار نسبي اکسيژن شرياني به درصد
اکسيژن استنشاق شده (PaO2/FiO2) برابر با200 يا کمتر، بدون در نظر گرفتن فشار
مثبت در پايان بازدم(PEEP); ارتشاح دو طرفه در راديوگرافي فرونتال قفسه سينه و
فشار گوه اي شريان ريوي برابر با 18 ميليمتر جيوه يا کمتر يا عدم وجود شواهد
باليني ازفشار بالاي دهليزچپ. آسيب حاد ريه، سندرمي است که مختصري از شدت کمتري
برخوردار است و با هيپوکسمي خفيف‌تر ولي معيارهاي تشخيصي ديگر مشابه با ARDS
مشخص مي‌شود. از آنجا که بيش از نيمي از واحدهاي مراقبت‌هاي ويژه (ICUs) در
ايالات متحده داراي متخصص مراقبت‌هاي ويژه نيستند، بسياري از پزشکان مراقبت‌هاي
اوليه، مسوول ارايه مراقبت از بيماران مبتلا به ARDS يا آسيب حاد ريه هستند.
پاتوفيزيولوژي
پاتوفيزيولوژي ARDS به طور کامل شناخته نشده است. اعتقاد بر اين است که در ابتدا، يک آسيب مستقيم ريوي يا غيرمستقيم خارج ريوي، منجر به تکثير واسطه‌هاي التهابي مي‌شود که اين واسطه‌ها باعث تجمع نوتروفيل‌ها در ميکروسيرکولاسيون ريه مي‌شوند. اين نوتروفيل‌ها فعال شده به تعداد زياد از سطوح اندوتليال عروق و اپيتليال آلوئولار مهاجرت مي‌کنند و پروتئازها، سيتوکين‌ها و گونه‌هاي فعال اکسيژن را آزاد مي‌کنند. مهاجرت و آزاد شدن واسطه‌ها منجر به نفوذپذيري پاتولوژيک عروق، شکاف در سد اپيتليال آلوئولار و نکروز سلول‌هاي آلوئولي نوع I و II مي‌شود. اين فرايند منجر به ادم ريه، تشکيل غشاء هياليني و از دست‌دادن سورفاکتانت مي‌شود که سبب کاهش کمپليانس ريوي شده، تبادل هوا را دشوار مي‌کند. ارتشاح بعدي فيبروبلاست‌ها مي‌تواند منجر به رسوب کلاژن، فيبروز، و بدتر شدن بيماري شود. شکل 1 راديوگرافي يک بيمار مبتلا به ARDS مي‌باشد که کدورت فضاهاي هوايي دو طرفه را نشان مي‌دهد که از اين فرآيند نتيجه شده است.
اقدامات متعددي به طور همزمان در فرايند بهبود رخ مي‌دهد. سيتوکين‌هاي ضدالتهابي نوتروفيل‌هاي آسيب رسان را غيرفعال مي‌کنند و سپس نوتروفيل‌ها دچار آپوپتوز و فاگوسيتوز قرار مي‌شوند. سلول‌هاي آلوئولي نوع دو تکثير شده و به سلول‌هاي نوع يک تمايز مي‌يابند که سبب برقراري مجدد يکپارچگي در پوشش اپيتليال و ايجاد گراديان اسمزي مي‌شوند. اين گراديان اسمزي سبب به خارج کشيده شدن مايع از آلوئول‌ها و ورود آن به ميکروسيرکولاسيون و لنفاتيک‌هاي ريه مي‌شود. به طور همزمان، ماکروفاژها و سلول‌هاي آلوئولي، ترکيبات پروتئيني را از آلوئول‌ها برمي‌دارند و به ريه‌ها اجاره مي‌دهند تا بهبود يابند.
عوامل خطر و ميزان بروز
در بزرگسالان اغلب موارد ARDS با سپسيس ريوي (46%) يا سپسيس غير ريوي (33%) همراهي دارد. عوامل خطر اين بيماري عبارتند ازعواملي که باعث آسيب مستقيم ريه مي‌شوند (مثل پنوموني، آسيب استنشاقي، کوفتگي ريه) وعواملي که آسيب غيرمستقيم ريه مي‌شوند (مثل سپسيس غير ريوي، سوختگي‌ها، آسيب حاد ريه ناشي از تزريق خون). عوامل خطر در کودکان مشابه بزرگسالان است به علاوه اختلالات مرتبط با سن خاص، مانند عفونت با ويروس سنسيشيال تنفسي و آسيب ناشي از آسپيراسيون حالت نزديک به غرق‌شدگي. جدول 1 شامل علايم و نشانه‌هاي بيانگر علل خاص ARDS است.
مطالعات اخير نشان مي‌دهند که در بزرگسالان ميزان بروز آسيب حاد ريه 86-22 مورد در هر 100.000 فرد- سال و ARDS تا 64 مورد در هر 100.000 فرد- سال است. يک کارآزمايي بزرگ آينده‌نگر اروپايي تخمين زده است که 1/7% از بيماران بستري در ICU و 1/16% از تمام بيماران تحت تهويه مکانيکي دچار آسيب حاد ريه يا ARDS مي‌شوند. ميزان مرگ‌و‌مير داخل بيمارستاني اين شرايط بين 55% و 34% تخمين زده مي‌شود. عوامل خطر مرگ‌و‌مير شامل افزايش سن، بدتر شدن اختلال عملکرد چند عضوي پيشرونده، وجود بيماري‌هاي ريوي و غيرريوي، امتياز بالاتر در APACHE II و اسيدوز است. اکثر موارد مرگ‌و‌مير مربوط به ARDS به علت نارسايي چند عضوي است. هيپوکسمي مقاوم به درمان تنها مسوول 16% از مرگ‌و‌مير مرتبط با ARDS است.
در کودکان ARDS کمتر رايج است و کمتر احتمال دارد که منجر به مرگ شود. در مطالعه‌اي در سال 2009 در بيماران 6 ماه تا 15 سال نشان داده شد که ميزان بروز آسيب حاد ريه و ARDS به ترتيب 5/9 و 8/12 در هر 100.000 نفر – سال بود و مجموع مرگ‌و‌مير داخل بيمارستاني آنها 18% بود.
تشخيص‌هاي افتراقي
از آنجا که علايم اوليه ARDS غيراختصاصي هستند، پزشکان بايد ساير علل تنفسي، قلبي، عفوني و سمي را در نظر بگيرند (جدول 2). شرح حال بيمار (به عنوان مثال بيماري‌هاي همراه، مواجهه‌ها، داروها) همراه با يک معاينه فيزيکي با تمرکز بر روي سيستم تنفسي و قلبي - عروقي مي‌تواند در محدود کردن تشخيص‌هاي افتراقي و تعيين دوره مطلوب درمان کمک کند.
اغلب، ARDS بايد از نارسايي احتقاني قلب و پنوموني افتراق داده شود (جدول 3). نارسايي احتقاني قلب با اضافه بار مايع مشخص مي‌شود، در حالي که بيماران مبتلا به ARDS بر اساس تعريف نشانه‌هاي پرفشاري دهليز چپ و يا افزايش حجم واضح را ندارند. بيماران مبتلا به نارسايي احتقاني قلب ممکن است ادم، اتساع وريد ژوگولار، صداي سوم قلب، افزايش سطح پپتيد ناتريورتيک مغزي (BNP) و دفع نمک در پاسخ به ديورتيک داشته باشند. انتظار نمي‌رود بيماران مبتلا به ARDS اين يافته‌ها را داشته باشند.
از آنجا که پنوموني يکي از علل عمده ARDS است، تشخيص بيماران مبتلا به پنوموني بدون عارضه از کساني که پنوموني عارضه‌دار شده با ARDS دارند سبب چالش تشخيصي بيشتري مي‌شود. به طور کلي، يک بيمار مبتلا به پنوموني بدون عارضه ممکن است نشانه‌هايي از التهاب سيستميک و ريوي داشته باشد (به عنوان مثال، تب، لرز، خستگي، توليد خلط، درد قفسه سينه پلورتيک و ارتشاح موضعي يا چند کانوني)؛ هيپوکسي همراه بايد به تجويز اکسيژن پاسخ دهد. اگر هيپوکسي با تجويز اکسيژن اصلاح نشود، بايد به ARDS مشکوک شد و آن را بر اساس معيارهاي تشخيصي AECC اثبات نمود. در افراد مبتلا به پنوموني و ARDS همزمان، درمان شامل آنتي‌بيوتيک‌ها و تهويه مکانيکي است.
درمان و پشتيباني
درمان ARDS حمايتي است از جمله تهويه مکانيکي، جلوگيري از استرس اولسر و ترومبوآمبولي وريدي، و حمايت تغذيه‌اي. جدول 4 درمان ARDS را به صورت خلاصه نشان داده است.
تهويه مکانيکي
بيشتر بيماران با ARDS نياز به آرام بخش، لوله‌گذاري و تهويه همزمان با درمان بيماري زمينه‌اي دارند. بر اساس دستورالعمل باليني موسسه ملي قلب، ريه و خون (Net ARDS) هر مد ونتيلاتور ممکن است استفاده شود. سرعت تنفس ، زمان بازدم، فشار مثبت پايان بازدمي و FiO2، مطابق با پروتکل‌هاي ARDSNet تنظيم مي‌شوند. تنظيمات به گونه‌اي اعمال مي‌شوند که اشباع اکسيژن شرياني 95% - 88% و فشار کفه‌اي (plateau) 30 سانتي‌متر آب يا کمتر (براي جلوگيري از باروتروما) حفظ شود. دستورالعمل‌هاي درمان باليني توصيه به حفظ pH شرياني از 45/7 -30/7 دارند اگر چه بيماران در برخي از کارآزمايي‌هاي تحقيقاتي هيپرکاپنه کنترل شده و pH تا 15/7 را نيز تحمل کرده‌اند.
شواهد نشان داده است که شروع با حجم جاري کم به ميزان 6 ميلي‌ليتر به ازاي هر کيلوگرم نسبت به شروع با حجم‌هاي جاري معمول 15 - 10 ميلي‌ليتر به ازاي هر کيلوگرم برتري دارد (تعداد مورد نياز براي درمان [NNT] = 4/11). به طور مشابه، فشار مثبت پايان بازدمي بالاتر(12 سانتي‌متر H2O يا بيشتر) در مقايسه با مقادير پايين‌تر در حد 12-5 سانتي‌متر H2O با کاهش مرگ‌و‌مير همراهي دارد (NNT = 20). مايع درماني محافظه کارانه (براي پايين نگهداشتن فشار مرکزي) با کاهش تعداد روزهاي تحت درمان با ونتيلاتور و افزايش روزهاي خارج ICU همراهي دارد. با توجه به عوارض بالقوه کاتترهاي شريان ريوي و وريد مرکزي از آنها به طور معمول استفاده نمي‌شود و تنها بايد توسط افراد آموزش ديده و با تجربه استفاده شود.
درمان هاي دارويي
گزينه‌هاي دارويي براي درمان ARDS محدود است. هر چند درمان با سورفاکتانت ممکن است در کودکان مبتلا به ARDS مفيد باشد، يک مرور کاکرين سودمندي آن را در بزرگسالان نشان نداد. استفاده از کورتيکواستروييدها بحث برانگيز است. مطالعات شاهددار تصادفي‌شده و مطالعات همگروهي از استفاده زودرس از کورتيکواستروييدها براي کاهش تعداد روزهاي تحت درمان با ونتيلاتور حمايت مي‌کنند (با دوز متيل پردنيزولون در محدوده 120 - 1 ميلي‌گرم به ازاي هر کيلوگرم در روز). با اين حال، هيچگونه سودمندي قطعي از جهت مرگ‌و‌مير براي اين درمان نشان داده نشده است. زماني که استفاده از کورتيکواستروييدها مدنظر باشد بايد با يک متخصص مراقبت‌هاي ويژه مشورت شود.
علاوه بر اقدامات تهويه‌اي، بيماران مبتلا به ARDS بايد هپارين با وزن مولکولي کم (40 ميلي‌گرم انوکساپارين يا 5000 واحد دالتپارين زيرجلدي روزانه) و يا هپارين تفکيک نشده با دوز پايين (5000 واحد زيرجلدي دو بار در روز) براي جلوگيري از ترومبوآمبولي وريدي دريافت نمايند، مگر اينکه کنترا انديکاسيوني وجود داشته باشد. همچنين بيماران بايد براي پروفيلاکسي استرس اولسر از دارويي مانند سوکرالفات (1 گرم خوراکي و يا از طريق لوله معده چهار بار در روز)، رانيتيدين (150 ميلي‌گرم خوراکي يا از طريق لوله معده دو بار در روز، 50 ميلي‌گرم وريدي هر 8-6 ساعت، يا 25/6 ميلي‌گرم در ساعت به صورت انفوزيون وريدي مداوم) يا امپرازول (40 ميلي‌گرم خوراکي، وريدي، يا از طريق لوله معده روزانه) استفاده نمايند. در نهايت، بيماران بايد حمايت تغذيه‌اي، ترجيحا به صورت روده‌اي، در عرض 48 - 24 ساعت از بستري در ICU دريافت نمايند.
جدا کردن از ونتيلاتور
به طور متوسط، بيماران مبتلا به ARDS حدود 16 روز (انحراف معيار = 8/15) در ICU و کلا 26 روز (انحراف معيار = 7/27) دربيمارستان سپري مي‌کنند. بيماراني که در آنها احتمال نياز به تهويه به مدتي بيش از 10 روز وجود دارد، ممکن است از تراکئوستومي سود ببرند.
همگام با بهبود بيماري زمينه‌اي و بهتر شدن وضعيت بيمار، بررسي تنفس خود به خودي ضروري است. براي اينکه بيمار واجد شرايط اين آزمون باشد بايد از نظر هموديناميک پايدار بوده و قادر به برآوردن نيازهاي اکسيژن از طريق روش‌هاي غيرتهاجمي باشد. آزمايشات تنفس خود به خودي در زمان 2-1 ساعت انجام مي‌شوند. احتمال موفقيت‌آميز بودن خارج ساختن لوله تراشه در صورتي که بيمار از نظر هموديناميک پايدار باقي بماند و پارامترهاي تهويه خوب داشته باشد بيشتر است. به منظور کاهش مدت زمان تهويه مکانيکي از پروتکل‌هاي استاندارد جدا کردن از ونتيلاتور استفاده شده است. جدول 5 خلاصه معيارهاي واجد شرايط بودن براي شروع يک آزمون تنفس خود به خودي و پارامترهاي جداسازي بيمار از ونتيلاتور را نشان مي‌دهد.
به حرکت درآوردن بيمار
بيماران متصل به دستگاه تهويه مصنوعي بايد تشويق به شرکت در اين درمان شوند. اين روش درماني با کاهش تعداد روزهاي درمان با دستگاه تنفس مصنوعي، بستري در ICU و بستري در بيمارستان در بيماران مبتلا به نارسايي تنفسي حاد همراهي دارد.
مراقبت‌هاي اوليه بعد از ARDS
مراقبت از بيماران مبتلا به ARDS بعد از دوره بيماري حاد و بستري طولاني مدتشان خاتمه نمي‌يابد. پس از ترخيص از ICU، بيماران مبتلا به ARDS نسبت به قبل کيفيت پايين‌تر زندگي، ضعف قابل‌توجه ناشي از نوروپاتي و ميوپاتي، اختلال شناختي دائمي و تاخير در بازگشت به کار دارند. مرگ‌و‌مير درطي سه سال در کساني که نياز به تهويه مکانيکي در ICU داشته اند در مقايسه با کساني که نياز به تهويه مکانيکي در ICU نداشته‌اند و کساني که در ICU بستري نشده‌اند بالاتر است (3/57% در مقابل 3/38% و 9/14%).
بيماران مبتلا به ARDS و يا آنهايي که نياز به تهويه طولاني مدت (بيش از هفت روز) در ICU داشتند از کساني که ARDS و يا نياز به تهويه طولاني مدت نداشتند، کيفيت زندگي پايين‌تر و ضعف بيشتري در زمان ترخيص داشتند. بيماري‌هاي رواني نيز به طور گسترده‌اي پس از ARDS شايع هستند، 43% - 17% از بازماندگان به افسردگي، 35% - 21% به PTSD، و 48% - 23% به اضطراب دچار شدند. عوامل خطر براي نتايج ضعيف شامل نمره بالاتر APACHE II، کسب بيماري در ICU، زمان طولاني‌تر بهبود اختلال عملکرد ريه و نارسايي چند عضوي و استفاده از کورتيکواستروييدهاي سيستميک است.
تمام تاثيرات زيان بار ناشي از بستري شدن در بيمارستان به علت ARDS با گذشت زمان از بين نمي‌رود. اگرچه عملکرد ريه پس از پنج سال به نرمال نزديک مي‌شود، مسافت پيموده شده در شش دقيقه، عملکرد فيزيکي وکيفيت زندگي هنوز هم کاهش يافته است. علاوه بر اين، بسياري از بيماران از انزواي اجتماعي و اختلال عملکرد جنسي و بيش از نيمي از بيماران از افسردگي مداوم، اضطراب يا هر دو شکايت دارند.
از آنجا که بار بيماري دربيش از100،000نفرکه همه ساله از ARDS جان سالم به در مي برند سنگين است ، ضروري است که پزشکان مراقبت‌هاي اوليه خدمات مستمر براي اين بيماران را شروع و هماهنگ کرده، بر آن نظارت داشته باشند. پزشکان بايد وضعيت عملکردي را در پيگيري بيمارستاني ارزيابي نمايند و اطمينان حاصل کنند که از منابع تيم مراقبت‌هاي بهداشتي چند بعدي (به عنوان مثال درمان‌هاي فيزيکي وحرفه‌‌اي، پرستاري توانبخشي، مراقبت بهداشتي خانه، همکاران فوق تخصص) براي بهبود سلامت و عملکرد مطلوب استفاده مي‌شود. علاوه بر اين، پزشکان مراقبت‌هاي اوليه بايد براي اختلال در سلامت رواني غربالگري انجام دهند و در صورت نياز درمان را شروع کرده يا ارجاع دهند.
پاتوفيزيولوژي
پاتوفيزيولوژي ARDS به طور کامل شناخته نشده است. اعتقاد بر اين است که در ابتدا، يک آسيب مستقيم ريوي يا غيرمستقيم خارج ريوي، منجر به تکثير واسطه‌هاي التهابي مي‌شود که اين واسطه‌ها باعث تجمع نوتروفيل‌ها در ميکروسيرکولاسيون ريه مي‌شوند. اين نوتروفيل‌ها فعال شده به تعداد زياد از سطوح اندوتليال عروق و اپيتليال آلوئولار مهاجرت مي‌کنند و پروتئازها، سيتوکين‌ها و گونه‌هاي فعال اکسيژن را آزاد مي‌کنند. مهاجرت و آزاد شدن واسطه‌ها منجر به نفوذپذيري پاتولوژيک عروق، شکاف در سد اپيتليال آلوئولار و نکروز سلول‌هاي آلوئولي نوع I و II مي‌شود. اين فرايند منجر به ادم ريه، تشکيل غشاء هياليني و از دست‌دادن سورفاکتانت مي‌شود که سبب کاهش کمپليانس ريوي شده، تبادل هوا را دشوار مي‌کند. ارتشاح بعدي فيبروبلاست‌ها مي‌تواند منجر به رسوب کلاژن، فيبروز، و بدتر شدن بيماري شود. شکل 1 راديوگرافي يک بيمار مبتلا به ARDS مي‌باشد که کدورت فضاهاي هوايي دو طرفه را نشان مي‌دهد که از اين فرآيند نتيجه شده است.
اقدامات متعددي به طور همزمان در فرايند بهبود رخ مي‌دهد. سيتوکين‌هاي ضدالتهابي نوتروفيل‌هاي آسيب رسان را غيرفعال مي‌کنند و سپس نوتروفيل‌ها دچار آپوپتوز و فاگوسيتوز قرار مي‌شوند. سلول‌هاي آلوئولي نوع دو تکثير شده و به سلول‌هاي نوع يک تمايز مي‌يابند که سبب برقراري مجدد يکپارچگي در پوشش اپيتليال و ايجاد گراديان اسمزي مي‌شوند. اين گراديان اسمزي سبب به خارج کشيده شدن مايع از آلوئول‌ها و ورود آن به ميکروسيرکولاسيون و لنفاتيک‌هاي ريه مي‌شود. به طور همزمان، ماکروفاژها و سلول‌هاي آلوئولي، ترکيبات پروتئيني را از آلوئول‌ها برمي‌دارند و به ريه‌ها اجاره مي‌دهند تا بهبود يابند.
عوامل خطر و ميزان بروز
در بزرگسالان اغلب موارد ARDS با سپسيس ريوي (46%) يا سپسيس غير ريوي (33%) همراهي دارد. عوامل خطر اين بيماري عبارتند ازعواملي که باعث آسيب مستقيم ريه مي‌شوند (مثل پنوموني، آسيب استنشاقي، کوفتگي ريه) وعواملي که آسيب غيرمستقيم ريه مي‌شوند (مثل سپسيس غير ريوي، سوختگي‌ها، آسيب حاد ريه ناشي از تزريق خون). عوامل خطر در کودکان مشابه بزرگسالان است به علاوه اختلالات مرتبط با سن خاص، مانند عفونت با ويروس سنسيشيال تنفسي و آسيب ناشي از آسپيراسيون حالت نزديک به غرق‌شدگي. جدول 1 شامل علايم و نشانه‌هاي بيانگر علل خاص ARDS است.
مطالعات اخير نشان مي‌دهند که در بزرگسالان ميزان بروز آسيب حاد ريه 86-22 مورد در هر 100.000 فرد- سال و ARDS تا 64 مورد در هر 100.000 فرد- سال است. يک کارآزمايي بزرگ آينده‌نگر اروپايي تخمين زده است که 1/7% از بيماران بستري در ICU و 1/16% از تمام بيماران تحت تهويه مکانيکي دچار آسيب حاد ريه يا ARDS مي‌شوند. ميزان مرگ‌و‌مير داخل بيمارستاني اين شرايط بين 55% و 34% تخمين زده مي‌شود. عوامل خطر مرگ‌و‌مير شامل افزايش سن، بدتر شدن اختلال عملکرد چند عضوي پيشرونده، وجود بيماري‌هاي ريوي و غيرريوي، امتياز بالاتر در APACHE II و اسيدوز است. اکثر موارد مرگ‌و‌مير مربوط به ARDS به علت نارسايي چند عضوي است. هيپوکسمي مقاوم به درمان تنها مسوول 16% از مرگ‌و‌مير مرتبط با ARDS است.
در کودکان ARDS کمتر رايج است و کمتر احتمال دارد که منجر به مرگ شود. در مطالعه‌اي در سال 2009 در بيماران 6 ماه تا 15 سال نشان داده شد که ميزان بروز آسيب حاد ريه و ARDS به ترتيب 5/9 و 8/12 در هر 100.000 نفر – سال بود و مجموع مرگ‌و‌مير داخل بيمارستاني آنها 18% بود.
تشخيص‌هاي افتراقي
از آنجا که علايم اوليه ARDS غيراختصاصي هستند، پزشکان بايد ساير علل تنفسي، قلبي، عفوني و سمي را در نظر بگيرند (جدول 2). شرح حال بيمار (به عنوان مثال بيماري‌هاي همراه، مواجهه‌ها، داروها) همراه با يک معاينه فيزيکي با تمرکز بر روي سيستم تنفسي و قلبي - عروقي مي‌تواند در محدود کردن تشخيص‌هاي افتراقي و تعيين دوره مطلوب درمان کمک کند.
اغلب، ARDS بايد از نارسايي احتقاني قلب و پنوموني افتراق داده شود (جدول 3). نارسايي احتقاني قلب با اضافه بار مايع مشخص مي‌شود، در حالي که بيماران مبتلا به ARDS بر اساس تعريف نشانه‌هاي پرفشاري دهليز چپ و يا افزايش حجم واضح را ندارند. بيماران مبتلا به نارسايي احتقاني قلب ممکن است ادم، اتساع وريد ژوگولار، صداي سوم قلب، افزايش سطح پپتيد ناتريورتيک مغزي (BNP) و دفع نمک در پاسخ به ديورتيک داشته باشند. انتظار نمي‌رود بيماران مبتلا به ARDS اين يافته‌ها را داشته باشند.
از آنجا که پنوموني يکي از علل عمده ARDS است، تشخيص بيماران مبتلا به پنوموني بدون عارضه از کساني که پنوموني عارضه‌دار شده با ARDS دارند سبب چالش تشخيصي بيشتري مي‌شود. به طور کلي، يک بيمار مبتلا به پنوموني بدون عارضه ممکن است نشانه‌هايي از التهاب سيستميک و ريوي داشته باشد (به عنوان مثال، تب، لرز، خستگي، توليد خلط، درد قفسه سينه پلورتيک و ارتشاح موضعي يا چند کانوني)؛ هيپوکسي همراه بايد به تجويز اکسيژن پاسخ دهد. اگر هيپوکسي با تجويز اکسيژن اصلاح نشود، بايد به ARDS مشکوک شد و آن را بر اساس معيارهاي تشخيصي AECC اثبات نمود. در افراد مبتلا به پنوموني و ARDS همزمان، درمان شامل آنتي‌بيوتيک‌ها و تهويه مکانيکي است.
درمان و پشتيباني
درمان ARDS حمايتي است از جمله تهويه مکانيکي، جلوگيري از استرس اولسر و ترومبوآمبولي وريدي، و حمايت تغذيه‌اي. جدول 4 درمان ARDS را به صورت خلاصه نشان داده است.
تهويه مکانيکي
بيشتر بيماران با ARDS نياز به آرام بخش، لوله‌گذاري و تهويه همزمان با درمان بيماري زمينه‌اي دارند. بر اساس دستورالعمل باليني موسسه ملي قلب، ريه و خون (Net ARDS) هر مد ونتيلاتور ممکن است استفاده شود. سرعت تنفس ، زمان بازدم، فشار مثبت پايان بازدمي و FiO2، مطابق با پروتکل‌هاي ARDSNet تنظيم مي‌شوند. تنظيمات به گونه‌اي اعمال مي‌شوند که اشباع اکسيژن شرياني 95% - 88% و فشار کفه‌اي (plateau) 30 سانتي‌متر آب يا کمتر (براي جلوگيري از باروتروما) حفظ شود. دستورالعمل‌هاي درمان باليني توصيه به حفظ pH شرياني از 45/7 -30/7 دارند اگر چه بيماران در برخي از کارآزمايي‌هاي تحقيقاتي هيپرکاپنه کنترل شده و pH تا 15/7 را نيز تحمل کرده‌اند.
شواهد نشان داده است که شروع با حجم جاري کم به ميزان 6 ميلي‌ليتر به ازاي هر کيلوگرم نسبت به شروع با حجم‌هاي جاري معمول 15 - 10 ميلي‌ليتر به ازاي هر کيلوگرم برتري دارد (تعداد مورد نياز براي درمان [NNT] = 4/11). به طور مشابه، فشار مثبت پايان بازدمي بالاتر(12 سانتي‌متر H2O يا بيشتر) در مقايسه با مقادير پايين‌تر در حد 12-5 سانتي‌متر H2O با کاهش مرگ‌و‌مير همراهي دارد (NNT = 20). مايع درماني محافظه کارانه (براي پايين نگهداشتن فشار مرکزي) با کاهش تعداد روزهاي تحت درمان با ونتيلاتور و افزايش روزهاي خارج ICU همراهي دارد. با توجه به عوارض بالقوه کاتترهاي شريان ريوي و وريد مرکزي از آنها به طور معمول استفاده نمي‌شود و تنها بايد توسط افراد آموزش ديده و با تجربه استفاده شود.
درمان هاي دارويي
گزينه‌هاي دارويي براي درمان ARDS محدود است. هر چند درمان با سورفاکتانت ممکن است در کودکان مبتلا به ARDS مفيد باشد، يک مرور کاکرين سودمندي آن را در بزرگسالان نشان نداد. استفاده از کورتيکواستروييدها بحث برانگيز است. مطالعات شاهددار تصادفي‌شده و مطالعات همگروهي از استفاده زودرس از کورتيکواستروييدها براي کاهش تعداد روزهاي تحت درمان با ونتيلاتور حمايت مي‌کنند (با دوز متيل پردنيزولون در محدوده 120 - 1 ميلي‌گرم به ازاي هر کيلوگرم در روز). با اين حال، هيچگونه سودمندي قطعي از جهت مرگ‌و‌مير براي اين درمان نشان داده نشده است. زماني که استفاده از کورتيکواستروييدها مدنظر باشد بايد با يک متخصص مراقبت‌هاي ويژه مشورت شود.
علاوه بر اقدامات تهويه‌اي، بيماران مبتلا به ARDS بايد هپارين با وزن مولکولي کم (40 ميلي‌گرم انوکساپارين يا 5000 واحد دالتپارين زيرجلدي روزانه) و يا هپارين تفکيک نشده با دوز پايين (5000 واحد زيرجلدي دو بار در روز) براي جلوگيري از ترومبوآمبولي وريدي دريافت نمايند، مگر اينکه کنترا انديکاسيوني وجود داشته باشد. همچنين بيماران بايد براي پروفيلاکسي استرس اولسر از دارويي مانند سوکرالفات (1 گرم خوراکي و يا از طريق لوله معده چهار بار در روز)، رانيتيدين (150 ميلي‌گرم خوراکي يا از طريق لوله معده دو بار در روز، 50 ميلي‌گرم وريدي هر 8-6 ساعت، يا 25/6 ميلي‌گرم در ساعت به صورت انفوزيون وريدي مداوم) يا امپرازول (40 ميلي‌گرم خوراکي، وريدي، يا از طريق لوله معده روزانه) استفاده نمايند. در نهايت، بيماران بايد حمايت تغذيه‌اي، ترجيحا به صورت روده‌اي، در عرض 48 - 24 ساعت از بستري در ICU دريافت نمايند.
جدا کردن از ونتيلاتور
به طور متوسط، بيماران مبتلا به ARDS حدود 16 روز (انحراف معيار = 8/15) در ICU و کلا 26 روز (انحراف معيار = 7/27) دربيمارستان سپري مي‌کنند. بيماراني که در آنها احتمال نياز به تهويه به مدتي بيش از 10 روز وجود دارد، ممکن است از تراکئوستومي سود ببرند.
همگام با بهبود بيماري زمينه‌اي و بهتر شدن وضعيت بيمار، بررسي تنفس خود به خودي ضروري است. براي اينکه بيمار واجد شرايط اين آزمون باشد بايد از نظر هموديناميک پايدار بوده و قادر به برآوردن نيازهاي اکسيژن از طريق روش‌هاي غيرتهاجمي باشد. آزمايشات تنفس خود به خودي در زمان 2-1 ساعت انجام مي‌شوند. احتمال موفقيت‌آميز بودن خارج ساختن لوله تراشه در صورتي که بيمار از نظر هموديناميک پايدار باقي بماند و پارامترهاي تهويه خوب داشته باشد بيشتر است. به منظور کاهش مدت زمان تهويه مکانيکي از پروتکل‌هاي استاندارد جدا کردن از ونتيلاتور استفاده شده است. جدول 5 خلاصه معيارهاي واجد شرايط بودن براي شروع يک آزمون تنفس خود به خودي و پارامترهاي جداسازي بيمار از ونتيلاتور را نشان مي‌دهد.
به حرکت درآوردن بيمار
بيماران متصل به دستگاه تهويه مصنوعي بايد تشويق به شرکت در اين درمان شوند. اين روش درماني با کاهش تعداد روزهاي درمان با دستگاه تنفس مصنوعي، بستري در ICU و بستري در بيمارستان در بيماران مبتلا به نارسايي تنفسي حاد همراهي دارد.
مراقبت‌هاي اوليه بعد از ARDS
مراقبت از بيماران مبتلا به ARDS بعد از دوره بيماري حاد و بستري طولاني مدتشان خاتمه نمي‌يابد. پس از ترخيص از ICU، بيماران مبتلا به ARDS نسبت به قبل کيفيت پايين‌تر زندگي، ضعف قابل‌توجه ناشي از نوروپاتي و ميوپاتي، اختلال شناختي دائمي و تاخير در بازگشت به کار دارند. مرگ‌و‌مير درطي سه سال در کساني که نياز به تهويه مکانيکي در ICU داشته اند در مقايسه با کساني که نياز به تهويه مکانيکي در ICU نداشته‌اند و کساني که در ICU بستري نشده‌اند بالاتر است (3/57% در مقابل 3/38% و 9/14%).
بيماران مبتلا به ARDS و يا آنهايي که نياز به تهويه طولاني مدت (بيش از هفت روز) در ICU داشتند از کساني که ARDS و يا نياز به تهويه طولاني مدت نداشتند، کيفيت زندگي پايين‌تر و ضعف بيشتري در زمان ترخيص داشتند. بيماري‌هاي رواني نيز به طور گسترده‌اي پس از ARDS شايع هستند، 43% - 17% از بازماندگان به افسردگي، 35% - 21% به PTSD، و 48% - 23% به اضطراب دچار شدند. عوامل خطر براي نتايج ضعيف شامل نمره بالاتر APACHE II، کسب بيماري در ICU، زمان طولاني‌تر بهبود اختلال عملکرد ريه و نارسايي چند عضوي و استفاده از کورتيکواستروييدهاي سيستميک است.
تمام تاثيرات زيان بار ناشي از بستري شدن در بيمارستان به علت ARDS با گذشت زمان از بين نمي‌رود. اگرچه عملکرد ريه پس از پنج سال به نرمال نزديک مي‌شود، مسافت پيموده شده در شش دقيقه، عملکرد فيزيکي وکيفيت زندگي هنوز هم کاهش يافته است. علاوه بر اين، بسياري از بيماران از انزواي اجتماعي و اختلال عملکرد جنسي و بيش از نيمي از بيماران از افسردگي مداوم، اضطراب يا هر دو شکايت دارند.
از آنجا که بار بيماري دربيش از100،000نفرکه همه ساله از ARDS جان سالم به در مي برند سنگين است ، ضروري است که پزشکان مراقبت‌هاي اوليه خدمات مستمر براي اين بيماران را شروع و هماهنگ کرده، بر آن نظارت داشته باشند. پزشکان بايد وضعيت عملکردي را در پيگيري بيمارستاني ارزيابي نمايند و اطمينان حاصل کنند که از منابع تيم مراقبت‌هاي بهداشتي چند بعدي (به عنوان مثال درمان‌هاي فيزيکي وحرفه‌‌اي، پرستاري توانبخشي، مراقبت بهداشتي خانه، همکاران فوق تخصص) براي بهبود سلامت و عملکرد مطلوب استفاده مي‌شود. علاوه بر اين، پزشکان مراقبت‌هاي اوليه بايد براي اختلال در سلامت رواني غربالگري انجام دهند و در صورت نياز درمان را شروع کرده يا ارجاع دهند.
ساعت : 9:14 pm | نویسنده : admin
|
مطلب بعدی