Tesina sulla Videosorveglianza

Con l’invenzione delle camere da ripresa, l’uomo decide di utilizzare questa nuova tecnologia come un “terzo occhio” per vigilare sui suoi beni. Sono i primi esempi

Tesina di maturità

di TVCC (televisione a circuito chiuso):

di Vincenzo Mangiacapra

Occhi puntati su pochi metri quadrati che

V C informatica 2012/2013

controllano e registrano ogni minima attività 24 ore su 24. Inizialmente questi

I.T.I.S. Francesco Giordani Napoli

sistemi erano in grado di funzionare solo in ambito analogico, registrando tutto su nastri magnetici, oggi invece questi sistemi funzionano a livello digitale.

Sistemi di videosorveglianza sono installati praticamente ovunque: nei piccoli negozi, nelle case e negli uffici.

L’evoluzione da analogico a digitale ha permesso a questi sistemi di raggiungere un notevole successo dovuto soprattutto

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alla grande mole di utilità che possiamo…

Sommario

• La videosorveglianza ................................................. 3
• Inglese: Big Brother Is Watching you ................... 18
• Italiano: Il concetto di “TRAPPOLA” ................... 19
• Storia: la “trappola” dei regimi totalitari del ‘900 e II Guerra Mondiale ....................................................... 29
• Informatica: la sicurezza dei dati in rete e la crittografia ................................................................. 40
• Statistica: la stima intervallare della media ........ 47
• Matematica: gli integrali definiti ........................... 51

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La videosorveglianza

Sin dai tempi antichi l’uomo ha sempre cercato di tutelarsi contro gli attacchi da parte di terzi in ogni modo possibile. La paura di essere derubati, di essere spiati è sempre stata presente nell’animo di ogni essere umano e per questo egli stesso ha inventato nel corso della storia vari strumenti per sentirsi in qualche modo al sicuro.

I sistemi anti-intrusione sono nati praticamente insieme all’uomo, basti pensare che anche nella preistoria la sicurezza della propria dimora, della propria persona sono stati fattori importantissimi. I “Cani da guardia” sono un chiaro esempio di sistema anti-intrusione “vecchio stile”.

Con il passare dei secoli questi sistemi hanno subito una notevole evoluzione, un susseguirsi di tecnologie più o meno ortodosse che ne hanno fatto crescere importanza e utilità. Le esigenze dell’uomo, come anche le sue paranoie, hanno contribuito all’evoluzione tecnologica di questo campo fino ad arrivare ad oggi.

La tecnologia ha raggiunto dei picchi elevatissimi, con i moderni sistemi di anti-intrusione siamo in grado di percepire addirittura piccoli spostamenti d’aria, siamo in grado di ricevere una chiamata sul cellulare qualora un intruso entri in una nostra proprietà.

Dalla metà del ‘900 di pari passo ai noti sistemi di antifurto, nasce un nuovo tipo di sistemi: la videosorveglianza.

Con l’invenzione delle camere da ripresa, l’uomo decide di utilizzare questa nuova tecnologia come un “terzo occhio” per vigilare sui suoi beni. Sono i primi esempi di TVCC (televisione a circuito chiuso): occhi puntati su pochi metri quadrati che controllano e registrano ogni minima attività 24 ore su 24.

Inizialmente questi sistemi erano in grado di funzionare solo in ambito analogico, registrando tutto su nastri magnetici, oggi invece questi sistemi funzionano a livello digitale. Sistemi di videosorveglianza sono installati praticamente ovunque: nei piccoli negozi, nelle case e negli uffici.

L’evoluzione da analogico a digitale ha permesso a questi sistemi di raggiungere un notevole successo dovuto soprattutto alla grande mole di utilità che possiamo attribuirgli. Le singole telecamere sono collegate ad un dispositivo in grado di archiviare tutti i filmati, il DVR (Digital Video Recorder). 3

Questi videoregistratori sono dei veri e propri computer, con il loro sistema operativo e le loro applicazioni. I DVR registrano tutto su Hard Disk che essendo molto capienti riescono ad immagazzinare molte registrazioni.

Una volta terminato lo spazio a disposizione, l’Hard Disk viene sovrascritto con nuove registrazioni. Se abbiamo bisogno di rivedere una registrazione, lo possiamo fare direttamente dal videoregistratore oltre a poter esportare tutto su pen drive o altri dispositivi di archiviazione USB.

L’aspetto più interessante di questi videoregistratori è che sono dotati di una scheda di rete. Collegandosi a internet il DVR è in grado di trasmettere le immagini visualizzate dalle varie telecamere in tempo reale su altri dispositivi remoti come PC, tablet e smartphone. Ovviamente tutto previa di una particolare configurazione di rete.

La maggior parte dei DVR hanno un sistema operativo simile tra di loro. Ogni costruttore comunque dota il suo prodotto con caratteristiche specifiche, ma generalmente, tutti i DVR sono dotati dello stesso principio di funzionamento.

Il sistema di trasmissione e collegamento più diffuso per applicazioni TVCC analogiche è di fatto il cavo coassiale RG59, con crimpatura di terminali BNC. La trasmissione digitale di dati video TVCC si sviluppa invece sullo standard Ethernet, che utilizza doppini intrecciati in rame UTP e STP per la trasmissione dati su protocollo TCP/IP.

Sono tanti i tipi di telecamere utilizzati per costruire un impianto a circuito chiuso, solitamente vengono utilizzate telecamere filari. La telecamera ordinaria tuttavia non può effettuare visioni notturne. (Es. se si posiziona una telecamera in un vialetto di un Hotel o di una casa appena il sole tramonterà guardando il monitor alla quale è collegata la telecamera, non si potranno vedere le riprese).

La soluzione adottata da molti è quindi utilizzare un faro o una luce per illuminare il campo della telecamera ma per ovviare a questo, ora, quasi tutti i tipi di telecamere sono dotate di LED infrarossi.

Nel corso degli anni sono stati introdotti nuovi tipi di telecamera:

• Wireless: che permettono un’installazione senza fili.

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• IP: che permettono di utilizzare la rete Internet per sorvegliare a distanza il luogo desiderato.
• Speed Dome: un particolare tipo di telecamere mimetizzate. Le si trovano comunemente in parchi, autostrade e luoghi pubblici. Le Speed Dome possono ruotare di 360° perfette per sorvegliare ambienti grandi come parchi gioco.

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• Finte: sono telecamere non funzionanti con un LED lampeggiante per simulare che la telecamera è realmente attiva.
• LED infrarossi: che permettono la visione della telecamera in bianco e in nero anche in piena notte in un vialetto completamente buio. Se si guarda la telecamera quando i LED infrarossi sono accesi si vedranno i LED di colore rosso. Le telecamere dotate di LED infrarossi sono anche dotate di un sensore crepuscolare che farà accendere i LED infrarossi non appena il sole calerà.

Ad ogni contesto possiamo applicare il numero e il tipo di telecamera che più gli si addice, ovviamente poi tutte le telecamere saranno collegate ad un DVR che ne effettuerà la registrazione.

Prima del montaggio bisogna analizzare i punti strategici dove montare le singole telecamere, il punto centrale dove si vuole montare il DVR e decidere i vari tipi di camera che si vogliono montare.

Fatto ciò si può procedere all’installazione del sistema. Le telecamere vanno fissate ad un sostegno fisso come una parete o il soffitto ed ognuna di essa necessita di una propria alimentazione, quindi è necessario creare un punto di alimentazione in vicinanza della stessa camera.

Altra cosa molto importante è la preparazione del cavo RG59. Il cavo va tagliato con una lunghezza pari alla distanza tra la telecamera e il DVR.

Tagliato il cavo è necessario “spellarlo” alle due estremità in modo tale che circa mezzo centimetro di anima di rame fuoriesca. Ora bisogna agganciare a queste due estremità dei connettori BNC, uno per lato, bisogna far combaciare per bene l’anima del cavo con l’apposita fessura del connettore ed infine dare un colpo di pinza ai ganci del connettore per farlo aderire bene al cavo. 6

Una volta preparato il cavo e montato la telecamera nella posizione desiderata bisogna creare una postazione per il videoregistratore. È possibile sistemare il DVR in un armadio o in un rack in configurazione stand alone (senza nessuna periferica collegata ad esso) ma è consigliabile creare una tipica postazione come quella di un comune PC desktop, magari posizionando il videoregistratore su una scrivania collegandogli un monitor (tramite VGA o BNC) ed un mouse USB.

Questo per rendere accessibile il videoregistratore in qualsiasi momento all’utente finale per configurarlo oppure per rivedere una registrazione.

Trovata la sistemazione ideale per il DVR si procede al collegamento delle telecamere con esso.

Il sistema è collegato e funzionante ma alcune funzionalità del DVR necessitano di essere configurate manualmente.

La prima cosa da fare è avviare la registrazione delle immagini. Bisogna prima di tutto formattare l’hard disk presente nel DVR, tramite un’opzione del menù del videoregistratore ed una volta completata questa operazione basta cliccare con il mouse la voce “Registrazione” dal menù, oppure pigiare il tasto REC dal telecomando.

La registrazione può essere anche impostata in modo più elaborato: ad esempio è possibile decidere l’intervallo di tempo nel quale determinate telecamere devono effettuare la registrazione.

L’ultima cosa da fare è la configurazione di rete del DVR in modo da permettergli la connessione ad internet e quindi permetterci la visualizzazione da remoto.

Il DVR va collegato con un cavo Ethernet ad un router o ad uno switch. Come host collegato ad una LAN il nostro dispositivo dovrà avere una particolare configurazione per poter navigare su internet.

Con configurazione di rete si intende:

Configurazione dell’indirizzo IP

Ogni host deve avere un indirizzo IP univoco per essere presente su Internet. Gli indirizzi IP sono assegnati alle interfacce NIC-Network Interface Card degli host (Server, Client, stampanti, telefoni IP, ecc.) o dei Router che collegano le varie reti.

Ogni Pacchetto IP contiene gli indirizzi IP della sorgente e della destinazione, per raggiungere quest’ultima ed ottenerne la risposta.

Gli indirizzi IP sono gerarchici, nel senso che sono fatti da due parti: la prima indica la rete cui appartiene l’host (es. 192.168.1) e la seconda individua l’host in tale rete (es. 5). I Router si occupano solo di raggiungere le diverse reti, non i singoli host.

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Anche i numeri telefonici sono gerarchici: i prefissi nazionali e di zona dicono la rete, e il numero che segue individua il singolo utente in tale rete.

Gli indirizzi IP sono suddivisi in 5 Classi, che dipendono dal valore del primo byte a sinistra e, in particolare, dai bit più “pesanti” di tale byte.

La tabella che segue indica: le Classi, i valori del byte e di tali bit, la Subnet Mask di default, i bytes di rete e di host, il numero di reti di quella Classe, ed il numero di host per ogni rete della Classe.

Le Classi A, B e C sono dette “commerciali”, perché i loro IP possono essere assegnati agli host; la Classe D definisce gli indirizzi riservati al Multicast; la Classe E è per usi sperimentali dall’IETF.

Configurazione del Gateway predefinito

Con "gateway predefinito" si definisce il percorso statico predefinito verso uno specifico router all'interno della rete, lasciando a questo la gestione dell'instradamento nella la rete remota attraverso la quale potere inviare pacchetti IP; pertanto, se una macchina desidera inviare un pacchetto ad una rete remota, si limiterà ad indirizzarlo lungo il "gateway predefinito" affinché sia inoltrato

Configurazione della SUBNET MASK

La Subnet Mask è un’altra serie di 32 bit che identifica, con i suoi “1” (tutti a sinistra) quale è la parte rete dell’indirizzo IP cui è associata; i bit a 0 nella SM indicano invece il campo host.

Quando un host invia un pacchetto, confronta la parte rete del proprio IP con quella dell’IP del destinatario. Se coincidono, invia il pacchetto direttamente al destinatario, che è sulla stessa rete; altrimenti invia il pacchetto al Router della rete (Default Gateway) per l’inoltro all’altra rete.

Apertura manuale delle porte TCP ed UDP nelle impostazioni del router

TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User DatagramProtocol) sono 2 protocolli di trasporto utilizzati dal protocollo TCP/IP per appunto il trasporto dei pacchetti.

Quando le applicazioni, hanno bisogno di conferma della ricezione dei loro messaggi, usano TCP, che funziona come le raccomandate con ricevuta (receipt) di ritorno.

TCP suddivide i dati in Segmenti, li numera, li affida al protocollo IP, e prende nota di quelli trasmessi. Se non riceve conferma entro un certo tempo, assume che si siano persi e rimanda solo quelli non confermati. Presso il ricevente, TCP riassembla i dati per la consegna.

Se invece non occorre conferma di ricevuta, e l’importante è andare veloci, è meglio usare il Trasporto offerto da UDP, che è come una lettera normale.

UDP è preferibile nelle applicazioni di “streaming” video ed audio e nei sistemi VoIP-Voice over IP, dove le ritrasmissioni sono indesiderate in quanto peggiorerebbero le cose: invece di offrire all’utente una breve interruzione dell’audio o del video, fermerebbero la riproduzione in attesa dei Segmenti ritrasmessi, e l’interruzione sarebbe più lunga e fastidiosa.

Entrambi i protocolli sono identificati da un numero, detto numero di porta. Questi numeri di porta sono impostati tramite l’interfaccia di configurazione del router ed il processo che permette di aprire e chiudere i numeri di porta prende il nome di Port Forwarding.

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Configurazione di rete

Come detto poco fa, dopo aver installato l’impianto TVCC è necessario configurare il DVR per renderlo operativo in rete. Per iniziare questa configurazione è necessario accendere il DVR ed entrare nel menù principale dopo aver effettuato il login.

Per effettuare il login di sistema bisogna inserire un nome utente ed una password, solitamente sono presenti più utenti registrati nel sistema operativo del DVR ognuno dei quali avente diversi privilegi.

Il nome utente e la password di default admin ; admin.

Una volta effettuato il login si aprirà il menù principale ed in base ai privilegi dell’account con cui abbiamo effettuato l’accesso potremo accedere a diverse funzioni. (L’account di default è di tipo “amministratore” ed ha accesso a tutte le funzioni del DVR)

L’interfaccia del menù che avremo davanti è la seguente:

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Accediamo poi al menù di configurazione per avere la seguente schermata:

Dopo essere entrati nel menù di configurazione, clicchiamo su “RETE” per accedere alla configurazione di rete. 10

Come possiamo notare, la schermata di configurazione presenta le comuni voci per la configurazione di un dispositivo di rete.

La configurazione può essere fatta in modo manuale o in modo dinamico.

Nel modo dinamico, gli indirizzi IP e gli altri parametri di rete necessari vengono assegnati agli host da un Server DHCP-Dynamic Host ConfigurationProtocol. Questo metodo alleggerisce il lavoro dell’amministratore, è potenzialmente esente da errori, e gli indirizzi non vengono assegnati staticamente, ma solo prestati (leased), potendo essere riusati quando i destinatari non li usano più.

L’assegnazione dei parametri di rete da parte di un Server DHCP avviene su richiesta, in broadcast. Anche le risposte emessa dai nuovi Client che entrano in rete, anche wireless, sono broadcast, dato che i Client non hanno un indirizzo IP, appunto, finché il dialogo non è terminato.

Il ruolo di DHCP Server può essere svolto da un PC dedicato, da un Router dedicato (poco comune) o da un Router integrato, come quelli già visti. Questo si comporta da Client lato WAN, nei confronti del Server DHCP dell’ISP, mentre funge da Server lato LAN, verso i Client interni.

Siccome è preferibile che il nostro DVR abbia un indirizzo IP statico è opportuno effettuare la configurazione manualmente. Questo è necessario anche perché in un secondo momento sarà necessario conoscere l’indirizzo del DVR per effettuare il port forwarding, ma ne parleremo in seguito.

Innanzi tutto settiamo l’indirizzo IP in modo che sia esatto rispetto alla rete in cui si trova. Ad esempio se la nostra rete è 192.168.0.1, potremo usare uno tra gli indirizzi che vanno da 192.168.0.2 a 192.168.0.254 (l’indirizzo che finisce con .1 è utilizzato per il gateway

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predefinito mentre l’indirizzo che finisce con .255 è utilizzato per le trasmissioni broadcast, quindi questi due indirizzi non sono assegnabili al DVR).

Dopo aver settato l’indirizzo IP bisogna settare la Subnet Mask che solitamente è configurata automaticamente dal sistema operativo in base all’IP scelto.

Per continuare la configurazione è necessario impostare il Gateway di default che corrisponde all’indirizzo IP del router con cui ci connettiamo ad Internet.

Una volta impostati questi indirizzi bisogna settare i numeri di porta TCP e UDP utili al DVR per il trasporto delle informazioni sulla rete.

Gli ultimi parametri da impostare sono gli indirizzi dei server DNS (Domain name system).

Questi server permettono la conversione dei domini in indirizzi IP. Di ogni sito web si conosce il suo dominio (Es: www.google.it) ma non il suo IP. Il DNS converte appunto il dominio in indirizzo IP e quindi ci permette di accedere al servizio.

Il port forwarding