Application programming interface (API)

API A ZABEZPEČENÍ

Application programming interface (API) 

Rozhraní pro programování aplikací 

sbírka procedur, funkcí či tříd nějaké knihovny, programu nebo jádra OS 



definuje interface mezi zdrojovým kódem a knihovnami 



využívá se po přeložení programu do binární podoby a během jeho běhu 

respektují zvyklosti jazyka

API nezávislá na programovacím jazyku 

nezávisí na jazyku, dostupné přes RPC 



umožňuje již zkompilovanému souboru fungovat beze změn na systémech s kompatibilním ABI

API závislá na programovacím jazyku 



jak se funkce knihovny mají volat ze zdrojového kódu programu

ABI (Application binary interface) 



programátor používá namísto toho, aby je sám naprogramoval

mechanismus, jak z jednoho programu volat funkci umístěnou na vzdáleném systému

Obvykle multiplatformní rozhraní

API – příklady 

Grafická API 



OpenGL, DirectX standardizována, programátor je může v programu využít 



API operačních systémů  



způsob vykonání záleží na počítači, na grafické kartě, případně může být vykreslování kompletně softwarově emulováno nějakou programovou knihovnou (např. Mesa)

POSIX Windows API (.NET Framework API)

Další 

   



Advanced SCSI Programming Interface (ASPI) BIOS call interface Java Platform APIs IE API, Google Maps API YouTube API PlayStation 2 API …

API operačních systémů 

API operačních systémů 



v současné době jsou nejrozšířenější dva standardy aplikačního programátorského rozhraní (API) OS

POSIX (IEEE)  

Portable Operating System Interface, vychází ze systémů UNIX přenositelné rozhraní pro operační systémy 





standardizované jako IEEE 1003 a ISO/IEC 9945

určuje, jak mají POSIX-konformní systémy vypadat, co mají umět, co se jak dělá apod.

Windows API (pův. Win32) 



Microsoft, pro komunikaci programů se systémem, pro definici vláken a plánování komunikují všechny programy Windows 

nezávisle na použitém programovacím jazyce

Komponenty Windows API 

Základní služby 



Pokročilé služby 



práce s registrem, vypnutí/restart, správa služeb a uživatelských účtů

Grafické uživatelské rozhraní (GUI) 



přístup k nezbytným zdrojům poskytnutým systémem Windows

funkce pro výstup grafického obsahu

Uživatelské Rozhraní 

Knihovna běžných dialogových oken 



Knihovna běžných prvků (Common Control Library) 



pokročilejší prvky – stavové řádky, toolbary a záložky

Windows Shell 



poskytuje aplikacím standardní dialogová okna

přístup k funkcím poskytovaných shellem

Síťové služby 

přístup k sítím

Komponenty Windows API 

Základní služby 

poskytuje přístup k nezbytným zdrojům poskytnutým systémem   



Pokročilé služby 

API pro práci s registrem, vypnutí/restart systému (nebo zrušení), spuštění/zastavení/vytvoření služeb systému Windows a správu uživatelských účtů 



souborový systém, periferie, procesy a vlákna, přístup do registrů a ošetření chyb 16b Windows: kernel.exe, krnl286.exe, krnl386.exe 32b Windows: kernel32.dll, advapi32.dll

advapi32.dll

Grafické uživatelské rozhraní (GUI) 

funkce pro výstup grafického obsahu na monitory, tiskárny a jiná výstupní zařízení  

16b Windows: gdi.exe 32b Windows: gdi32.dll

Komponenty Windows API – GUI 

Uživatelské Rozhraní 

funkce pro tvorbu a řízení počítačových oken a dalších základních prvků (tlačítka a posuvníky), zpracovává vstup z klávesnice a myši apod.   



Knihovna běžných dialogových oken 

poskytuje aplikacím standardní dialogová okna   



16b Windows: user.exe 32b Windows: user32.dll Windows XP+: comctl32.dll (společně s Common Control Library)

pro otevření a ukládání souborů, volbu barvy a fontů, apod. 16b Windows: commdlg.dll 32b Windows: comdlg32.dll

Knihovna běžných prvků (Common Control Library) 

poskytuje aplikaci přístup k pokročilejším prvkům operačního systému   

jako stavový řádek, zobrazení průběhu výpočtu, toolbary a záložky 16b Windows: commctrl.dll 32b Windows: comctl32.dll

Komponenty Windows API 

Windows Shell 

umožňuje aplikacím přístup k funkcím poskytovaných shellem Windows   





16b Windows: shell.dll Windows 95: shell32.dll 32b Windows: shlwapi.dll

patří do kategorie Uživatelské Rozhraní

Síťové služby 

poskytuje přístup k počítačovým sítím 

zahrnuje také NetBIOS, Winsock, NetDDE, RPC a mnoho dalších funkcí

Nadstavbové knihovny Windows API 



umožňují aplikacím pracovat abstraktnějším způsobem

Microsoft Foundation Class Library (MFC)  

nadstavba Windows API pro třídy v C++ usnadňuje objektově orientované programování 



Active Template Library (ATL) 



rozšíření pro ATL, zamýšlena jako odlehčená alternativa k MFC

Další nadstavby vyvinuté jinými firmami (např. Borland) 



šablonově orientovaná nadstavba pro COM

Windows Template Library (WTL) 



zabaluje části API do ucelených C++ tříd

Object Windows Library (OWL), později Visual Component Library (VCL)  konkurence k MFC a poskytuje podobnou objektově orientovanou nadstavbu.

Většina aplikačních frameworků pro Windows 



je (alespoň částečně) nadstavbou nad Windows API .NET Framework, Java, ostatní programovací jazyky pod Windows 

obsahují nadstavbové knihovny (nebo jimi jsou)

DirectX 

Sada knihoven pro umožnění přímého ovládání moderního hardwaru 

 



nástroje pro tvorbu počítačových her, multimediálních aplikací, GUI (Aero)

součást systému od Windows 95 OSR2 skládá se z několika částí (rozdělených podle účelu):

DirectX Graphics 

DirectDraw 



Direct3D 



3D vykreslování

DirectInput 



2D rastrová grafika

podpora vstupních zařízení (myši, joysticky, gamepady …)

DirectPlay 

podpora hry více hráčů po síti 

od verze 8

DirectX 

DirectSound (dříve též spolu s DirectMusic označováno souhrnným názvem DirectX Audio) 



DirectMusic 



podpora pro tvorbu multimediálních efektů, kodeků apod.

DirectSetup 



podpora přehrávání a zpracování hudby

DirectX Media Objects 



podpora přehrávání a záznamu zvuků

jednoduchý nástroj umožňující instalaci knihovny DirectX na počítač

DirectX Media  

DirectAnimation DirectShow  podpora multimediálních aplikací, přehrávání a zpracování videa a zvuku (streaming)

DirectShow  

Součást DirectX Media Multimediální framework a API pro operace s multimediálními soubory a streamy 

nástupce Video for Windows (Win 95) 

 



Media Player, VidCap, VidEdit, BitEdit, PalEdit, WaveEdit

obsaženo ve Windows Media Playeru přesunuto z DirectX do Microsoft Platform SDK; dnes nahrazováno Media Foundation (Vista)

Přehrávání videa – filtry 

Video Renderer 



VMR – Video Mixing Renderer 7 (Win XP) 



obraz vykreslen s pomocí DirectDraw směšování streamů a grafiky (možnost vykreslovat grafiku a text přes video), podpora "windowless mode„

VMR-9 – místo DirectDraw Direct3D 

součást DirectX 9

Media Foundation 

Multimediální framework pro Windows Vista   

náhrada DirectShow i VfW, podpora DRM kvalita přehrávání videa a audia, HDTV, ochrana obsahu a DRM integruje DirectX Video Acceleration (DXVA) 



EVR – Enhanced Video Renderer   



směšování až 16 simultánních streamů informace o průhlednosti každého pixelu v referenčním streamu specifikované z-order

Podpora formátů 



iDCT, kompenzace pohybu, deinterlacing, korekce barev na GPU

standardní WMA, WMV, MP3; rozšiřitelné, nepodporováno MIDI

Podpora aplikací  

Windows Protected Media Path (PMP) Windows Media Player ve Windows Vista a Windows 7 



může být použito i DirectShow nebo Windows Media Format SDK

DirectX Video Acceleration (DXVA) 2.0 ve Windows Vista

OpenGL 

Open Graphics Library 

průmyslový standard specifikující API pro tvorbu aplikací počítačové grafiky 



konsorcium ARB (Architecture Review Board) 



SGI, Microsoft, nVidia, ATI, …

Použití 

prakticky všechny počítačové platformy 



používá se při tvorbě počítačových her, CAD programů, aplikací virtuální reality, vědeckotechnické vizualizace apod.

na kterých je možno vykreslovat grafiku

Implementace 

vestavění v grafickém hardwaru 



akcelerované grafické karty nebo celé grafické subsystémy

softwarové implementace   

umožňují používat OpenGL i na hardwaru, který ho nepodporuje např. open source knihovna Mesa 3D z lic. důvodů není implementace OpenGL, ale implementace API blízké OpenGL

OpenGL – struktura 

vykreslování do obrazového rámce (framebufferu) 

základních primitiv v několika různých režimech 



veškerá činnost OpenGL se řídí vydáváním příkazů pomocí volání funkcí a procedur 

 

OpenGL definuje cca 250

nepoužívá se objektově orientované programování jednotlivá primitiva jsou definována pomocí vrcholů  



body, úsečky, mnohoúhelníky a obdélníky

každý z nich definuje bod, koncový bod hrany nebo vrchol mnohoúhelníku každý vrchol má přiřazena data (souřadnice, barva, normála a texturovací souřadnice)

Architektura klient-server  

program (klient) vydává příkazy, které grafický adaptér (server) vykonává je možné, aby program fyzicky běžel na jiném počítači a příkazy se předávaly prostřednictvím sítě

OpenGL 

Nezávislost na operačním systému, grafických ovladačích a správcích oken 



neobsahuje funkce pro práci s okny (otevírání, zrušení, změnu velikosti), pro vytváření GUI ani pro zpracování událostí lze zajistit voláním funkcí příslušného správce oken nebo použít některou z nadstaveb 



vlastní primitivní datové typy 



GLUT – OpenGL Utility Toolkit např. GLbyte, GLint , GLdouble

Podpora programovacích jazyků 

hlavičkový soubor pro C a C++  

deklarovány datové typy, konstanty a funkce tvořící vlastní rozhraní podobné soubory s deklaracemi pro další programovací jazyky  

Fortran, Object Pascal , Java většinou automaticky vytvářeny z hlavičkových souborů C

OpenGL 

Stavový automat 

během zadávání příkazů lze měnit vlastnosti jednotlivých primitiv nebo celé scény 



barva, průhlednost; volba způsobu vykreslování, transformace

nastavení zůstane zachováno, dokud ho nezměníme 

menší počet parametrů, jedním příkazem lze globálně změnit způsob vykreslení celé scény 



například volbu drátového zobrazení nebo pomocí vyplněných polygonů

Vykreslování scény 

provádí se procedurálně 

voláním funkcí OpenGL je rastrový obrázek 

 

uložen je ve framebufferu

každému pixelu přiřazena barva, hloubka, alfa složka příp. další z framebufferu lze získat barevnou informaci a tu možné zobrazit

OpenGL

http://www.root.cz/serialy/graficka-knihovna-opengl/

OpenGL – grafická primitiva 

Základní geometrické prvky 



Funkce pro proudové vykreslování některých primitiv 



lze vykreslit např. polyčáru (line loop), pruh trojúhelníků (triangle strip), pruh čtyřúhelníků (quad strip) nebo trs trojúhelníků (triangle fan)

Transformace vrcholů primitiv 





bod, úsečka, trojúhelník, čtyřúhelník, plošný konvexní polygon, bitmapa (jednobarevný rastrový obraz) a pixmapa (barevný rastrový obraz)

otočení, změna měřítka, posun, perspektivní projekce lze jednoduše vytvořit animace

Osvětlení nebo pokrytí texturou  

vykreslovaná primitiva mohou být osvětlena nebo pokryta texturou možnost přidání dalších efektů (mlha …)

GLUT 

OpenGL Utility Toolkit 



slouží k vytváření přenositelných grafických aplikací používajících pro vykreslování grafickou knihovnu OpenGL Definuje a implementuje aplikační rozhraní pro tvorbu oken a jednoduchého grafického uživatelského rozhraní 





přičemž je systémově nezávislá, tj. pro práci s okny se na všech systémech používají vždy stejné funkce se stejnými parametry

přidány funkce pro vykreslování bitmapového a vektorového písma v několika základních řezech

Nezávislost na OS i jazyku 

používají se pouze základní datové typy jazyka C

Příklad kódu #include

// hlavickovy soubor funkci GLUT

int main(int argc, char **argv) { glutInit(&argc, argv); // inicializace knihovny GLUT glutCreateWindow("Priklad na OpenGL cislo 1"); // vytvoreni okna pro kresleni glutReshapeWindow(400, 400); // zmena velikosti okna glutPositionWindow(100, 100); // pozice leveho horniho rohu okna

// registrace funkci glutDisplayFunc(onDisplay); // pri prekreslovani okna glutReshapeFunc(onResize); // pri zmene velikosti okna glutKeyboardFunc(onKeyboard); // pri stlaceni klavesy glutMainLoop(); // nekonecna smycka, kde se volaji zaregistrovane funkce return 0; // navratova hodnota }

http://www.root.cz/serialy/graficka-knihovna-opengl/

Příklad kódu //--------------------------------------------------------------------// Nastaveni souradneho systemu v zavislosti na velikosti okna //--------------------------------------------------------------------void onResize(int w, int h) // w a h nova velikost okna { glViewport(0, 0, w, h); // viditelna oblast pres cele okno glMatrixMode(GL_PROJECTION); // zacatek modifikace projekcni matice glLoadIdentity(); // vymazani projekcni matice (identita) glOrtho(0, w, 0, h, -1, 1); // mapovani abstraktnich souradnic do souradnic okna } //--------------------------------------------------------------------// Tato funkce je volana pri stlaceni ASCII klavesy //--------------------------------------------------------------------void onKeyboard(unsigned char key, int x, int y) { if (key==27) exit(0); // pokud ESC, konec programu }

http://www.root.cz/serialy/graficka-knihovna-opengl/

Příklad kódu //--------------------------------------------------------------------// Tato funkce je volana pri kazdem prekresleni okna //--------------------------------------------------------------------void onDisplay(void) { glClearColor(0., 0., 0., 0.); // nastaveni mazaci barvy na cernou glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // vymazani bitovych rovin barvoveho bufferu glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); // nastaveni zelene barvy pro kresleni glBegin(GL_TRIANGLES); // zacnou se vykreslovat trojuhelniky glVertex2i(200, 50); // souradnice prvniho vrcholu glVertex2i( 50, 250); // souradnice druheho vrcholu glVertex2i(350, 250); // souradnice tretiho vrcholu glEnd(); // konec vykreslovani trojuhelniku glFlush(); // provedeni a vykresleni zmen }

http://www.root.cz/serialy/graficka-knihovna-opengl/

GLUT

http://www.root.cz/clanky/glut-9-vykreslovani-trojrozmernych-teles/

ZABEZPEČENÍ AUDIOVIZUÁLNÍCH DAT

Zabezpečení audiovizuálních dat 

Vývojová řešení pro distribuci a zabezpečení 

 



Microsoft (Windows media SDK, Direct show SDK) Real.com (RealSystem iQ) Apple Mac (Quick time streaming server)

Řešení Microsoft 

od Windows Media (Player) 7.1 účinná ochrana autorských práv   



vztahující se na nabízené audiovizuální snímky umožňuje vést registr všech autorizovaných uživatelů umožňuje zpoplatnění poskytnutí audiovizuálních digitálních dat jako služby

Správce práv (Windows Media Rights Manager – WMRM) 



umožňuje autorovi nebo vlastníku práv doručovat klientům hudbu, video a jiná média v komprimované a kryptované podobě Windows Media Packager – WMP 



komprimační nástroj

Windows Media License Manager 

licenční správce

DRM (Digital Right Managment) 

DRM (Digital Right Managment) 



metody, jejichž účelem je kontrolovat či omezovat používání obsahu digitálních médií

DRM aplikace  

umožňuje komprimovat a kryptovat mediální soubory pomocí klíče uživatel pro přehrání pomocí standardního Windows Media Playeru potřebuje licenci, jejíž obsahem je klíč 



uložen separátně

DRM kódování 

soubor je uložen v kódovaném formátu 

klíč jedinečný na každém PC 

 

zaslán zašifrovaně pro konkrétní počítač

zjištění klíče by vyžadovalo několik dní pracující superpočítač možnost měnit klíč každý den

Kódovaný obsah 

Přehrávání obsahu chráněného DRM 

přehrání na starší verzi přehrávače 



přehrávač vždy kontroluje, zda má uživatel licenci k přehrání  





když nemá platnou licenci, je přesměrován na stránku s registrací poskytovatel může zprostředkování licence zpoplatnit

po registraci (případně zaplacení) může uživatel přehrávat pokud je u licence specifikována doba platnosti 



přehrávač se automaticky snaží připojit a stáhnout upgrade

po uplynutí této doby již není možné znovu přehrát

uživatel může audiovizuální soubor volně šířit 

ale každý další se musí zaregistrovat a získat novou licenci

Potenciální narušitelé zabezpečení 

Naivní narušitel 



nesnaží se aktivně prolomit kopíruje soubory a instaluje přehrávače, které DRM obcházejí 



Zkušený narušitel 

má znalosti, ale nemá komerční motivaci prolomit DRM systém 



zabezpečení musí znemožnit

zabezpečení musí zvýšit složitost a nákladnost prolomení

Profesionální narušitel 

komerčně motivován k prolomení DRM systému  



může najímat další narušitele může používat metody a aplikace zpětného inženýrství

zabezpečení musí snížit počet narušitelných míst na minimum a snížit možnosti komerčního zneužití

přehrávače založené na Windows Media Format SDK musí být certifikovány firmou Microsoft

Způsoby zabezpečení 

Metody Windows Media Right Manager 

stornování, individualizace, Secure Audio Path schéma ochrany a distribuce

http://www.elektrorevue.cz/clanky/02028/index.html

Způsoby zabezpečení 

Stornování  

proces, během kterého se identifikuje certifikát přehrávače v případě narušené aplikace správce práv neposkytne soubor přehrávači 

stornovací seznam na serveru – zavedeny všechny narušené aplikace

http://www.elektrorevue.cz/clanky/02028/index.html

Způsoby zabezpečení  

Individualizace proces, který vytváří jedinečnou instanci softwaru řízení práv 



ten je pak vždy odlišný na různých počítačích

narušení zabezpečení DRM je pouze pro jednu instanci a ne globální

unikátní soubor DLL, který je strukturálně zmatený, aby nebyl běžným způsobem čitelný http://www.elektrorevue.cz/clanky/02028/index.html

Způsoby zabezpečení 

Zabezpečená zvuková cesta 



zajišťuje, aby nešlo kopírovat data již přenesená na klienta, ale dosud nereprodukovaná pomocí zvukové karty zabezpečený kanál mezi přehrávačem a jádrem OS

k signálu je během přenosu uvnitř PC přidán šum certifikované výstupní zařízení odstraní licence může zablokovat digitální výstup zvukové karty

http://www.elektrorevue.cz/clanky/02028/index.html