Работа с современными системами программного обеспечения

- задачи информационного поиска. Их сущность состоит в отыскивании в массивах или множестве документов таких данных, которые содержат необходимые факты и сведения;

- логические задачи, где объектом обработки являются утверждения, высказывания, которые можно характеризовать как истинные, ложные или нечеткие, то есть с некоторой степенью достоверности.

1.23 Методы и технологии моделирования. Интеллектуальные системы

Интеллектуальная система информационная система, использующая базу знаний и развитую систему программ её обработки. Раздел информатики, изучающий ИС, называется искусственным интеллектом. Интеллектуальные системы и носители интеллекта традиционно находили применение в различных системах управления, включая ручное и полуавтоматическое управление, но новым этапом развития интеллектуальных систем стало появление электронных вычислительных машин (ЭВМ) и телекоммуникационных сетей с элементами искусственного интеллекта. С момента начала исследований по искусственному интеллекту понималось создание вычислительных систем, обладающих свойствами имитации творческих процессов, логических выводов, восприятие естественно-язычных запросов и команд, аккумуляции знаний в ЭВМ. В качестве начальных научных направлений исследований новой информационной технологии можно выделить работы по интеллектуальным информационно-поисковым системам, обеспечивающим в процессе диалога человека с ЭВМ пользователей непрограммистов с базами данных и знаний на профессиональных языках пользователей близких к естественному языку (например, как в работах).

Технология моделирования - это совокупность целенаправленных действий над компьютерной моделью.

Математические методы проверки могут выявлять некорректные построения модели и тем самым сужать класс потенциально правильных моделей.

Неформальный анализ теоретических выводов и численных результатов, получаемых посредством модели, сопоставление их с имеющимися знаниями и фактами действительности также позволяют обнаруживать недостатки постановки экономической задачи, сконструированной математической модели, ее информационного и математического обеспечения.

В процессе подготовки информации широко используются методы теории вероятностей, теоретической и математической статистики.

При системном экономико-математическом моделировании исходная информация, используемая в одних моделях, является результатом функционирования других моделей

1.24 Алгоритмизация

Алгоритм - это четкое описание последовательности действий, которые необходимо выполнить для решения заданной задачи.

Детерминированность (определенность, однозначность) - каждое действие алгоритма должно быть четким, однозначным, понятным исполнителю и содержать действия над известными данными, т.е. ПРИ одних и тех же данных получается один и тот же результат.

Результативность и конечность - алгоритм заканчивает свою работу за конечное число шагов с определенными результатами.

Дискретность - разделение большой задачи на мелкие части, т.е. алгоритм должен представить процесс решения как последовательное выполнение простых шагов (пошаговый характер).

Правильность - получение правильных результатов.

Массовость - возможность применения алгоритма для решения некоторого круга задач, т.е. алгоритм необходимо составить так, чтобы с его помощью можно было решать подобные задачи.

Это свойство состоит в том, что алгоритм решения задачи разрабатывается не для одной конкретной задачи, а целого класса однотипных задач, различающихся лишь исходными данными.

1.25 Блок-схемы алгоритма

Схемой называется наглядное графическое изображение алгоритма, когда отдельные действия (этапы) алгоритма изображаются при помощи различных геометрических фигур (блоков), а связи между этапами указываются при помощи стрелок, соединяющих эти фигуры. Основные структуры алгоритмов:

1. Линейная структура - характеризуется тем, что каждое действие выполняется только 1 раз.

2. Ветвление (развилка). Применяется, когда в зависимости от условия нужно выполнить либо одну, либо другую серию действий. Серия 1 или серия 2 могут в свою очередь содержать несколько действий

3. Циклы - это команды алгоритма, которые позволяют несколько раз повторить одну и ту же группу команд.

1.26 Программирование

Программирование - запись алгоритма на языке, воспринимаемом ЭВМ. Этот этап включает: выбор языка программирования; уточнение способов организации данных; запись алгоритма на выбранном языке программирования. Управлять компьютером нужно по определенному алгоритму. Для представления алгоритма в виде, понятному компьютеру, служат языки программирования. Сначала всегда разрабатывается алгоритм действий, а потом он записывается на одном из таких языков.

В итоге получается текст программы полное, законченное и детальное описание алгоритма на языке программирования. Затем этот текст программы специальными службами приложения, т.е. трансляторами, либо переводится в машинный код, либо исполняется.

1.27 Системы программирования

Системы программирования являются инструментами для программистов профессионалов и позволяют разрабатывать программы на различных языках программирования (Basic, Pascal, C и др.), которые позволяют создавать несложные программы.

Приложение функционирует под управлением определенной операционной системы. Так, текстовый редактор Word является приложением операционной системы Windows, а текстовый редактор Edit - приложением операционной системы - MS- DOS. Приложения позволяют пользователю обрабатывать текстовую, графическую, числовую, аудио- и видеоинформацию, а также работать в компьютерных сетях, не владея программированием. Приложениями общего назначения являются: текстовые редакторы, графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных, а также приложения для создания мультимедиа презентаций. В связи с стремительным развитием глобальных и локальных компьютерных сетей все большее значение приобретают коммуникационные программы. В отдельную группу можно отнести компьютерные вирусы.

Для профессионального пользования в различных сферах деятельности используются приложения специального назначения. К ним относятся системы компьютерной графики, системы автоматизированного проектирования, бухгалтерские программы, компьютерные словари, системы автоматического перевода и др. Также существуют обучающие программы, мультимедиа приложения, компьютерные игры и т.д.

1.28 Стратегии решения задач

Независимо от вида задач их решение слагается из ряда этапов, то есть решение любой задачи производится на основе алгоритма. Решение этих задач осуществляется по следующим этапам:

1.Постановка задачи (реальная задача, математическая модель, выбор метода).

Алгоритмизация.

Программирование.

Отладка.

Решение.

1.29 Структурное программирование. Объектно-ориентированное программирование

Процесс программы включает:

1.Составление исходного кода программы на языке программирования.

2. Этап трансляции, необходимый для создания объектного кода программы.

3. Построение загрузочного модуля, готового к исполнению.

Все перечисленные выше действия требуют наличия специальных программных средств.

Совокупность этих программных средств входит в состав системы программирования:

Текстовый редактор (необходимый для создания и редактирования исходного кода программы на языке программирования).

Компилятор.

Редактор связей.

отладчик.

Библиотеки функций.

Справочная система.

Основой объектно-ориентированного программирования (ООП) является понятие объект. Его сущность выражается формулой «объект = данные + процедуры».

Другим фундаментальным понятием ООП является класс обеспечивает скрытие данных, их гарантированную инициализацию, неявное преобразование типов для типов, определенных пользователем, динамическое задание типа, контролируемое пользователем управление памятью и механизмы перегрузки. К наиболее современным объектно-ориентированным языкам программирования относятся C++ и Java.

1.30 Структуры данных

Системы типов в языках высокого уровня позволяют определять сложные, составные типы, так называемые структуры данных. Как правило, структурные типы данных образуются как декартово произведение базовых (атомарных) типов и ранее определённых составных типов. Основные структуры данных (списки, очереди, хэш-таблицы, двоичные деревья и пары) часто представлены особыми синтаксическими конструкциями в языках высокого уровня. Такие данные структурируются автоматически.

1.31 Базы данных. Системы управления базами данных. Объекты баз данных. Основные операции с данными

При работе с базами данных (БД) наиболее часто выполняются следующие операции: создание, преобразование, удаление таблиц в БД; поиск, отбор, сортировка по запросам пользователя; добавление новых записей или модификация существующих; удаление записей и обработки больших массивов информации и выборки, записей по определенным признакам был создан структурированный язык запросов SQL (Structured Query Language). Он был впервые создан фирмой IBM в начале 70-х гг., назывался Structured English Query Language (SEQUEL) и предназначался для управления прототипом реляционной базы данных IBM -System R. В дальнейшем SQL стал стандартом языка работы с реляционными базами данных, что зафиксировано американским национальным комитетом стандартов ANSI в 1986 г.

Практически в каждой СУБД имеется свой универсальный язык, ориентированный на ее особенности. Сегодня в мире ведущие производители СУБД: Microsoft (SQL Server), IBM (DB2), Oracle, Software AG (Adabas), Informix и Sybase. Их продукты предназначены для совместной параллельной работы тысяч пользователей в сети, а базы данных могут храниться в распределенном виде на нескольких серверах. В Oracle имеется встроенный язык PL/SQL, в Informix -- INFORMIX 4GL, в Adabas - Natural и т.д.

1.32 Программные и аппаратные компоненты вычислительных сетей

Способ соединения компьютеров называется структурой или топологией сети. Сети Ethernet могут иметь топологию «шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему кабелю (шине), во втором - имеется специальное центральное устройство, от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен к своему кабелю.

Структура типа «шина», проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.

В этом смысле «звезда», более устойчива. Поврежденный кабель - проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности.

В сети, имеющей структуру типа «кольцо», информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца.

Достоинство кольцевой структуры - простота реализации устройств, а недостаток - низкая надежность.

Все рассмотренные структуры - иерархические. Однако, благодаря использованию мостов, специальных устройств, объединяющих локальные сети с разной структурой, из вышеперечисленных типов структур могут быть построены сети со сложной иерархической структурой.

1.33 Принципы построения сетей

Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые).

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки ОС. Имя и пароль входа назначаются владельцем ПК средствами ОС. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как LANtastic, Windows'3.11, Novell NetWare Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем - Windows'95 OSR2, Windows NT Workstation версии, OS/2) и некоторых других.

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров - серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Сервер в иерархических сетях - это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.

ЛКС классифицируются по назначению:

Сети терминального обслуживания. В них включается ЭВМ и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается, или быть общесетевым ресурсом.

Сети, на базе которых построены системы управления производством и учрежденческой деятельности. Они объединяются группой стандартов МАР/ТОР. В МАР описываются стандарты, используемые в промышленности. ТОР описывают стандарты для сетей, применяемых в офисных сетях.

Сети, которые объединяют системы автоматизации, проектирования. Рабочие станции таких сетей обычно базируются на достаточно мощных персональных ЭВМ, например фирмы Sun Microsystems.

Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы.

По классификационному признаку локальные компьютерные сети делятся на: кольцевые, шинные, звездообразные, древовидные;

По признаку скорости - на низкоскоростные (до 10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

По типу метода доступа - на случайные, пропорциональные, гибридные;

По типу физической среды передачи - на витую пару, коаксиальный или оптоволоконный кабель, инфракрасный канал, радиоканал.

1.34 Сервисы Интернета

Электронная почта - самая древняя из услуг Internet. Существуют следующие службы предлагающие услуги почтового ящика:

Chat.Ru ,E-mail.Ru , Inbox.Ru , Rambler.Ru , Yandex.RU и многие другие. Почтовые ящики с доступом по WWW. Фактически вы заполучаете не ящик, а страничку в сети, на которой и будут публиковаться все ваши письма. С этой же странички можно отправлять ответы, которые отправляются уже в обычный почтовый ящик вашего адресата. «Плюсы» такого режима работы с почтой - при его использовании вам не понадобится ни каких дополнительных программ, хватит и обычного браузера. Основными службами сети Internet являются:

Браузер Internet Explorer

Программы для работы с почтой и новостями

Программы для Интернет-телефонии

Программы для «разговоров» в текстовом режиме

Программы для воспроизведение файлов мультимедиа-форматов

Программы воспроизведения звукового потока

Редактор WWW - страниц

Программа для публикации готовы WWW- страниц на WEB- сервере.

1.35 Средства использования сетевых сервисов

Для поиска файлов на серверах файловых архивов существуют специализированные поисковые системы двух типов: поисковые системы на основе использования базы данных. Для поиска файла с использованием базы в системе достаточно ввести имя файла в поле поиска и поисковая система выдаст URL-адреса мест хранения данного файла.

Наиболее распространенные формы организации общения в Сети:

1. Гостевые книги. Первая и самая простая форма организации общения в виде веб-приложений. Простая гостевая книга представляет собой список сообщений, показанных от последних к первым. Каждый посетитель может оставить сообщение.

2. Форумы. Эта форма общения является практически прямой реализацией идеологии телеконференции. Телеконференции это -- вид сетевого сервиса, обеспечивающий пересылку сообщений пользователей, называемых статьями на компьютеры всех участников. Сообщения пользователей в форумах группируются по темам, все посетители могут увидеть тему и разместить свое сообщение. Исторически первые форумы появились как улучшенные гостевые книги и организовывал сообщения в ветви - так же, как и в телеконференциях. Как правило, темы группируются в тематические форумы, управлением системой осуществляют администраторы и модераторы.

3. Блоги (от англ. Web log - web-журнал, web-протокол) напоминает форум, в котором право администрирования и публикации первых инициирующих тем дискуссии принадлежит одному человеку или группе лиц. Блог может быть открыт для отзывов и вопросов читателей, а может быть и закрыт. За последние несколько лет в сети появилось огромное количество сообществ, материалы которых создаются их авторами по технологии блогов. Авторы публикуют новости и комментарии к новостям. Кроме возможностей обсуждения у читателей есть возможность оценить и качество публикации, и качество комментариев.

Этот механизм групповой фильтрации должен обеспечивать высокое качество материалов на сайте. Блог может быть использован не только в индивидуальных целях, но и как форум для сообщества.

Такое использование блога вполне допустимо и оправданно, поскольку многие блоги имеют дополнительные преимущества перед форумами: возможность публиковать в тексте сообщения мультимедийные и html-фрагменты, возможность перекрестных связей между несколькими ветвями дискуссий

1.36 Хранение графической и звуковой информации

Как и любые другие виды данных, графические данные хранятся, обрабатываются и передаются в закодированном двоичном коде - то есть в виде большого числа бит - нулей и единиц.

Существуют два разных подхода к представлению (оцифровке) графических данных:

растровый;

векторный.

При растровом представлении вся область данных разбивается на множество точечных элементов - пикселов.

Число пикселов по горизонтали и вертикали изображения определяет разрешение изображения. Чем больше разрешение, тем точнее будут формироваться графические контуры. . Распространенными расширениями имен графических файлов являются:

растровые - *.bmp, *.pcx, *.msp, *.img и др.;

векторные - *.dwg, *.dxf, *.pic, *.vsd и др.

Цифровой звук - это способ представления электрического сигнала посредством дискретных численных значений его амплитуды.

Оцифровка сигнала включает в себя два процесса: процесс дискретизации (осуществление выборки) и процесс квантования.

Процесс дискредитации - это процесс получения значений величин преобразуемого сигнала в определенные промежутки времени.

Квантование - процесс замены реальных значений сигнала приближенными с определенной точностью.

Таким образом, оцифровка звука - это фиксация амплитуды сигнала через определенные промежутки времени и регистрация полученных значений амплитуды в виде округленных цифровых значений

1.37 Современные процессоры

Основная часть системной платы - центральный процессорили CPU (Central Processing Unit), который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера. Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой очень сложную интегральную схему - тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Первые модели имели процессор 8086 XT (XT (extended Technology) - измененная технология), их тактовая частота была всего 4,77 МГц, позже появились 286 AT (AT(Advanced Technology) - новая технология), 386, 486, Pentium, Pentium Pro, Pentium II, III, IV.

Машины 386 и 486 обозначаются дополнительными знаками. 386SX, 386DX, 486SX, 486DX, 486DX2, 486DX4. В машине SX используется 16-и разрядная шина данных (более дешевая и менее быстродействующая-ISA). В DX - 32-х разрядная шина данных, обрабатывает вдовое больше информации одновременно {VLB}. DX2 - вдвое быстрее, т. к. частота удвоена, DX4 - учетверенная, еще более быстрая. Начиная с Pentium используется шина данных {PCI}.

1.38 Шины, видеокарты

Системную шину можно упрощенно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление), которые также имеют вполне определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации:

шина управления - предназначена для передачи управляющих импульсов и синхронизации сигналов ко всем устройствам ПК;

шина адреса - предназначена для передачи кода адреса ячейки памяти или порта ввода/вывода внешнего устройства, именно из этой шины процессор считывает адреса команд, которые необходимо выполнить, а также данные, с которыми оперируют команды;

шина данных - предназначена для параллельной передачи всех разрядов числового кода или по этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и наоборот;

шина питания - для подключения всех блоков ПК к системе электропитания.

Видеокарта (видеоадаптер) - электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Видеоадаптер определяет разрешающую способность дисплея и количество цветов. Видеоадаптер содержит видеопамять, регистры ввода/вывода и модуль BIOS. Видеоадаптер посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.

1.39 Компьютер и здоровье

Компьютер играет большую роль в жизни большинства людей. Он помогает им экономить время для решения каких-либо задач, помогает поиску любых сведений, благодаря этому можно печатать текст, нарисовать рисунок, пообщаться с человеком с помощью Интернет. В общем, компьютер - это информационное, научно-познавательное и развлекательное средство.

К основным вредным факторам при работе за компьютером относят: сидячее положение в течение длительного времени, воздействие электромагнитного излучения монитора, нагрузка на зрение.

Сидячее положение в течение длительного времени. Казалось бы, за компьютером человек сидит в расслабленной позе, однако она является для организма вынужденной и неприятной: напряжены шея, мышцы головы, руки и плечи, отсюда остеохондроз, а у детей - сколиоз.

Воздействие электромагнитного излучения. Современные мониторы стали безопаснее для здоровья, но еще не полностью. А если на вашем столе совсем старенький монитор, лучше держаться от него подальше. В настоящее время о влиянии электромагнитного излучения на организм человека, практически ничего не известно. Однако некоторые работы и исследования в этой области определяют возможные факторы риска, так, например, считается, что электромагнитное излучение может вызвать расстройства нервной системы, снижение иммунитета, расстройства сердечно-сосудистой системы и аномалии в процессе беременности и соответственно пагубное воздействии на плод. При работе компьютер образует вокруг себя электромагнитное поле, которое демонизирует окружающую среду, а при нагревании платы и корпус монитора испускают в воздухе вредные вещества. Все это делает воздух очень сухим, слабо ионизированным, со специфическим запахом и в общем «тяжелым» для дыхания. Естественно, что такой воздух не может быть полезен для организма и может привести к заболеваниям аллергического характера, болезням органов дыхания и другим расстройствам.

Воздействие на зрение. Глаза регистрируют самую мелкую вибрацию текста или картинки, а тем более мерцание экрана. В связи с тем, что монитор находится на близком расстоянии, мышцы глаз управляющие хрусталиком находятся в постоянном напряжении. Перегрузка глаз приводит к потере остроты зрения. Плохо сказывается на зрении неудачный подбор цвета, шрифтов, компоновки окон в используемых вами программах, неправильное расположение экрана.

1.40 Процедурное, модульное программирование

Процедурное программирование или императивное программирование есть отражение фон Неймановской архитектуры компьютера. Программа на процедурном языке состоит из последовательности команд, определяющих процедуру решения задачи. Основным является оператор присваивания, предназначенный для определения и изменения содержимого памяти компьютера. Концепция памяти как места хранения данных, значения которых можно изменять операторами программы, является фундаментальным в императивном программировании.

Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с целью преобразования состояния памяти, т.е. программа последовательно обновляет содержимое памяти, изменяя его от исходного состояния до результирующего.

Одним из первых процедурных языков программирования высокого уровня стал Фортран (Formula Translation).

Модульное программирование.

Модульное программирование - метод разработки программ, предполагающий разбиение программы на независимые модули. Считается, что: - оптимальный по размерам модуль целиком помещается на экране дисплея; - разделение большой программы на модули облегчает ее разработку, отладку и сопровождение.

Тестирование ПО.

Тестирование программного обеспечения -- процесс, помогающий определить корректность, полноту и качество разработанного программного обеспечения (ПО). Вместе с тем, тестирование никогда не может полностью установить корректность программы. Только процесс формальной проверки может доказать, что дефекты отсутствуют. (Хотя, так как программы для тестирования программного обеспечения пишут обычные люди, которые тоже могут ошибаться, мы не имеем права быть полностью уверенными даже в методах формальной проверки.) Есть множество подходов к задаче тестирования ПО, но эффективное тестирование сложных программных продуктов -- это процесс в высшей степени творческий, не сводящийся к следованию строгим и четким процедурам или созданию таковых. Одно из определений тестирования -- «процесс опроса продукта с целью оценить его», где «вопросы» -- суть действия, которые тестировщик пытается совершить с данным продуктом, на которые продукт отвечает своим поведением, реакцией на тестовые испытания. Хотя большинство мыслительных процессов при тестировании почти одинаковы с таковыми при обзоре и экспертизе, в данном значении термин «тестирование» употребляется в смысле динамического анализа продукта, запуска продукта пошагово. Качество приложений обычно сильно отличается в различных системах, но есть несколько общих критериев качества программного обеспечения, таких как: надёжность, стабильность, переносимость, удобство обслуживания, простота использования (юзабилити). Более полный список атрибутов и критериев приведён в стандарте ISO 9126 Международной организации по стандартизации. Состав и содержание документации, сопутствующей процессу тестирования, определяется стандартом IEEE 829-1998 Standard for Software Test Documentation.

1.41 Защита информации

Развитие новых информационных технологий и всеобщая компьютеризация привели к тому, что информационная безопасность не только становится обязательной, она еще и одна из характеристик ИС. Существует довольно обширный класс систем обработки информации, при разработке которых фактор безопасности играет первостепенную роль (например, банковские информационные системы).

Под безопасностью ИС понимается защищенность системы от случайного или преднамеренного вмешательства в нормальный процесс ее функционирования, от попыток хищения (несанкционированного получения) информации, модификации или физического разрушения ее компонентов. Иначе говоря, это способность противодействовать различным возмущающим воздействиям на ИС.

Под угрозой безопасности информации понимаются события или действия, которые могут привести к искажению, несанкционированному использованию или даже к разрушению информационных ресурсов управляемой системы, а также программных и аппаратных средств.

Если исходить из классического рассмотрения кибернетической модели любой управляемой системы, возмущающие воздействия на нее могут носить случайный характер. Поэтому среди угроз безопасности информации следует выделять как один из видов угрозы случайные, или непреднамеренные. Их источником могут быть выход из строя аппаратных средств, неправильные действия работников ИС или ее пользователей, непреднамеренные ошибки в программном обеспечении и т.д. Такие угрозы тоже следует держать во внимании, так как ущерб от них может быть значительным. Однако в данной главе наибольшее внимание уделяется угрозам умышленным, которые в отличие от случайных преследуют цель нанесения ущерба управляемой системе или пользователям. Это делается нередко ради получения личной выгоды.

Человека, пытающегося нарушить работу информационной системы или получить несанкционированный доступ к информации, обычно называют взломщиком, а иногда «компьютерным пиратом» (хакером).

В своих противоправных действиях, направленных на овладение чужими секретами, взломщики стремятся найти такие источники конфиденциальной информации, которые бы давали им наиболее достоверную информацию в максимальных объемах с минимальными затратами на ее получение. С помощью различного рода уловок и множества приемов и средств подбираются пути и подходы к таким источникам. В данном случае под источником информации подразумевается материальный объект, обладающий определенными сведениями, представляющими конкретный интерес для злоумышленников или конкурентов.

Защита от умышленных угроз -- это своего рода соревнование обороны и нападения: кто больше знает, предусматривает действенные меры, тот и выигрывает.

Многочисленные публикации последних лет показывают, что злоупотребления информацией, циркулирующей в ИС или передаваемой по каналам связи, совершенствовались не менее интенсивно, чем меры защиты от них. В настоящее время для обеспечения защиты информации требуется не просто разработка частных механизмов защиты, а реализация системного подхода, включающего комплекс взаимосвязанных мер (использование специальных технических и программных средств, организационных мероприятий, нормативно-правовых актов, морально- этических мер противодействия и т.д.). Комплексный характер защиты проистекает из комплексных действий злоумышленников, стремящихся любыми средствами добыть важную для них информацию..

Сегодня можно утверждать, что рождается новая современная технология -- технология защиты информации в компьютерных информационных системах и в сетях передачи данных. Реализация этой технологии требует увеличивающихся расходов и усилий. Однако все это позволяет избежать значительно превосходящих потерь и ущерба, которые могут возникнуть при реальном осуществлении угроз ИС и ИТ.

1. Виды умышленных угроз безопасности информации

Пассивные угрозы направлены в основном на несанкционированное использование информационных ресурсов ИС, не оказывая при этом влияния на ее функционирование. Например, несанкционированный доступ к базам данных, прослушивание каналов связи и т.д.

Активные угрозы имеют целью нарушение нормального функционирования ИС путем целенаправленного воздействия на ее компоненты. К активным угрозам относятся, например, вывод из строя компьютера или его операционной системы, искажение сведений в БнД, разрушение ПО компьютеров, нарушение работы линий связи и т.д. Источником активных угроз могут быть действия взломщиков, вредоносные программы и т.п.

Умышленные угрозы подразделяются также на внутренние (возникающие внутри управляемой организации) и внешние.

Внутренние угрозы чаще всего определяются социальной напряженностью и тяжелым моральным климатом.

Внешние угрозы могут определяться злонамеренными действиями конкурентов, экономическими условиями и другими причинами (например, стихийными бедствиями). По данным зарубежных источников, получил широкое распространение промышленный шпионаж -- это наносящие ущерб владельцу коммерческой тайны незаконные сбор, присвоение и передача сведений, составляющих коммерческую тайну, лицом, не уполномоченным на это ее владельцем.

К основным угрозам безопасности информации и нормального функционирования ИС относятся:

* утечка конфиденциальной информации;

* компрометация информации;

* несанкционированное использование информационных ресурсов;

* ошибочное использование информационных ресурсов;

* несанкционированный обмен информацией между абонентами;

* отказ от информации;

* нарушение информационного обслуживания;

* незаконное использование привилегий.

Утечка конфиденциальной информации -- это бесконтрольный выход конфиденциальной информации за пределы ИС или круга лиц, которым она была доверена по службе или стала известна в процессе работы. Эта утечка может быть следствием:

* разглашения конфиденциальной информации;

* ухода информации по различным, главным образом техническим, каналам;

* несанкционированного доступа к конфиденциальной информации различными способами.

Разглашение информации ее владельцем или обладателем есть умышленные или неосторожные действия должностных лиц и пользователей, которым соответствующие сведения в установленном порядке были доверены по службе или по работе, приведшие к ознакомлению с ним лиц, не допущенных к этим сведениям.

Возможен бесконтрольный уход конфиденциальной информации по визуально-оптическим, акустическим, электромагнитным и другим каналам.

Несанкционированный доступ -- это противоправное преднамеренное овладение конфиденциальной информацией лицом, не имеющим права доступа к охраняемым сведениям.

Наиболее распространенными путями несанкционированного доступа к информации являются:

* перехват электронных излучений;

* принудительное электромагнитное облучение (подсветка) линий связи с целью получения паразитной модуляции несущей;

* применение подслушивающих устройств (закладок);

* дистанционное фотографирование;

* перехват акустических излучений и восстановление текста принтера;

* чтение остаточной информации в памяти системы после выполнения санкционированных запросов;

* копирование носителей информации с преодолением мер защиты

* маскировка под зарегистрированного пользователя;

* маскировка под запросы системы;

* использование программных ловушек;

* использование недостатков языков программирования и операционных систем;

* незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи специально разработанных аппаратных средств, обеспечивающих доступ информации;

* злоумышленный вывод из строя механизмов защиты;

* расшифровка специальными программами зашифрованной: информации;

* информационные инфекции.

Перечисленные пути несанкционированного доступа требуют достаточно больших технических знаний и соответствующих аппаратных или программных разработок со стороны взломщика. Например, используются технические каналы утечки -- это физические пути от источника конфиденциальной информации к злоумышленнику, посредством которых возможно получение охраняемых сведений. Причиной возникновения каналов утечки являются конструктивные и технологические несовершенства схемных решений либо эксплуатационный износ элементов. Все это позволяет взломщикам создавать действующие на определенных физических принципах преобразователи, образующие присущий этим принципам канал передачи информации-- канал утечки.

Однако есть и достаточно примитивные пути несанкционированного доступа:

* хищение носителей информации и документальных отходов; * инициативное сотрудничество;

* склонение к сотрудничеству со стороны взломщика; * выпытывание;

* подслушивание;

* наблюдение и другие пути.

Любые способы утечки конфиденциальной информации могут привести к значительному материальному и моральному ущербу как для организации, где функционирует ИС, так и для ее пользователей.

Менеджерам следует помнить, что довольно большая часть причин и условий, создающих предпосылки и возможность неправомерного овладения конфиденциальной информацией, возникает из-за элементарных недоработок руководителей организаций и их сотрудников. Например, к причинам и условиям, создающим предпосылки для утечки коммерческих секретов, могут относиться:

* недостаточное знание работниками организации правил защиты конфиденциальной информации и непонимание необходимости их тщательного соблюдения;

* использование неаттестованных технических средств обработки конфиденциальной информации;

* слабый контроль за соблюдением правил защиты информации правовыми, организационными и инженерно-техническими мерами;

* текучесть кадров, в том числе владеющих сведениями, составляющими коммерческую тайну;

* организационные недоработки, в результате которых виновника- ми утечки информации являются люди -- сотрудники ИС и ИТ.

Большинство из перечисленных технических путей несанкционированного доступа поддаются надежной блокировке при правильно разработанной и реализуемой на практике системе обеспечения безопасности. Но борьба с информационными инфекциями представляет значительные трудности, так как существует и постоянно разрабатывается огромное множество вредоносных программ, цель которых -- порча информации в БД и ПО компьютеров. Большое число разновидностей этих программ не позволяет разработать постоянных и надежных средств защиты против них.

Вредоносные программы классифицируются следующим образом: Логические бомбы, как вытекает из названия, используются для искажения или уничтожения информации, реже с их помощью совершаются кража или мошенничество. Манипуляциями с логическими бомбами обычно занимаются чем-то недовольные служащие, собирающиеся покинуть данную организацию, но это могут быть и консультанты, служащие с определенными политическими убеждениями и т.п.

Реальный пример логической бомбы: программист, предвидя свое увольнение, вносит в программу расчета заработной платы определенные изменения, которые начинают действовать, когда его фамилия исчезнет из набора данных о персонале фирмы.

Троянский конь -- программа, выполняющая в дополнение к основным, т. е. запроектированным и документированным действиям, действия дополнительные, не описанные в документации. Аналогия с древнегреческим троянским конем оправдана -- и в том и в другом случае в не вызывающей подозрения оболочке таится угроза. Троянский конь представляет собой дополнительный блок команд, тем или иным образом вставленный в исходную безвредную программу, которая затем передается (дарится, продается, подменяется) пользователям ИС. Этот блок команд может срабатывать при наступлении некоторого условия (даты, времени, по команде извне и т.д.). Запустивший такую программу подвергает опасности как свои файлы, так и всю ИС в целом. Троянский конь действует обычно в рамках полномочий одного пользователя, но в интересах другого пользователя или вообще постороннего человека, личность которого установить порой невозможно.

Наиболее опасные действия троянский конь может выполнять, если запустивший его пользователь обладает расширенным набором привилегий. В таком случае злоумышленник, составивший и внедривший троянского коня, и сам этими привилегиями не обладающий, может выполнять несанкционированные привилегированные функции чужими руками.

Вирус -- программа, которая может заражать другие программы путем включения в них модифицированной копии, обладающей способностью к дальнейшему размножению.

Считается, что вирус характеризуется двумя основными особенностями:

1) способностью к саморазмножению;

2) способностью к вмешательству в вычислительный процесс (т. е. к получению возможности управления).

Наличие этих свойств, как видим, является аналогом паразитирования в живой природе, которое свойственно биологическим вирусам. В последние годы проблема борьбы с вирусами стала весьма актуальной, поэтому очень многие занимаются ею. Используются различные организационные меры, новые антивирусные программы, ведется пропаганда всех этих мер. В последнее время удавалось более или менее ограничить масштабы заражений и разрушений. Однако, как и в живой природе, полный успех в этой борьбе не достигнут.

Червь -- программа, распространяющаяся через сеть и не оставляющая своей копии на магнитном носителе. Червь использует механизмы поддержки сети для определения узла, который может быть заражен. За- тем с помощью тех же механизмов передает свое тело или его часть на этот узел и либо активизируется, либо ждет для этого подходящих условий. Наиболее известный представитель этого класса -- вирус Морриса (червь Морриса), поразивший сеть Internet в 1988 г. Подходящей средой распространения червя является сеть, все пользователи которой считаются дружественными и доверяют друг другу, а защитные механизмы отсутствуют. Наилучший способ защиты от червя -- принятие мер предосторожности против несанкционированного доступа к сети.

Захватчик паролей -- это программы, специально предназначенные для воровства паролей. При попытке обращения пользователя к терминалу системы на экран выводится информация, необходимая для окончания сеанса работы. Пытаясь организовать вход, пользователь вводит имя и пароль, которые пересылаются владельцу программы-захватчика, после чего выводится сообщение об ошибке, а ввод и управление возвращаются к операционной системе. Пользователь, думающий, что допустил ошибку при наборе пароля, повторяет вход и получает доступ к системе. Однако его имя и пароль уже известны владельцу программы-захватчика. Перехват пароля возможен и другими способами. Для предотвращения этой угрозы перед входом в систему необходимо убедиться, что вы вводите имя и пароль именно системной программе ввода, а не какой-нибудь другой. Кроме того, необходимо неукоснительно придерживаться правил использования паролей и работы с системой. Большинство нарушений происходит не из-за хитроумных атак, а из-за элементарной небрежности. Соблюдение специально разработанных правил использования паролей -- необходимое условие надежной защиты.

Компрометация информации (один из видов информационных инфекций). Реализуется, как правило, посредством несанкционированных изменений в базе данных в результате чего ее потребитель вынужден либо отказаться от нее, либо предпринимать дополнительные усилия для выявления изменений и восстановления истинных сведений. При использовании скомпрометированной информации потребитель подвергается опасности принятия неверных решений.

Несанкционированное использование информационных ресурсов, с одной стороны, является последствиями ее утечки и средством ее компрометации. С другой стороны, оно имеет самостоятельное значение, так как может нанести большой ущерб управляемой системе (вплоть до полного выхода ИТ из строя) или ее абонентам.

Ошибочное использование информационных ресурсов будучи санкционированным тем не менее может привести к разрушению, утечке или компрометации указанных ресурсов. Данная угроза чаще всего является следствием ошибок, имеющихся в ПО ИТ.

Несанкционированный обмен информацией между абонентами может привести к получению одним из них сведений, доступ к которым ему запрещен. Последствия -- те же, что и при несанкционированном доступе.

Отказ от информации состоит в непризнании получателем или отправителем этой информации фактов ее получения или от- правки. Это позволяет одной из сторон расторгать заключенные финансовые соглашения техническим путем, формально не отказываясь от них, нанося тем самым второй стороне значительный ущерб.

Нарушение информационного обслуживания -- угроза, источником которой является сама ИТ. Задержка с предоставлением информационных ресурсов абоненту может привести к тяжелым для него последствиям. Отсутствие у пользователя своевременных данных, необходимых для принятия решения, может вызвать его нерациональные действия.

Незаконное использование привилегий. Любая защищенная система содержит средства, используемые в чрезвычайных ситуациях, или средства которые способны функционировать с нарушением существующей политики безопасности. Например, на случай внезапной проверки пользователь должен иметь возможность доступа ко всем наборам системы. Обычно эти средства используются администраторами, операторами, системными программистами и другими пользователями, выполняющими специальные функции.

Большинство систем защиты в таких случаях используют наборы привилегий, т. е. для выполнения определенной функции требуется определенная привилегия. Обычно пользователи имеют минимальный набор привилегий, администраторы -- максимальный.

Наборы привилегий охраняются системой защиты. Несанкционированный (незаконный) захват привилегий возможен при наличии ошибок в системе защиты, но чаще всего происходит в процессе управления системой защиты, в частности при небрежном пользовании привилегиями.

Строгое соблюдение правил управления системой защиты, соблюдение принципа минимума привилегий позволяет избежать таких нарушений.

2. Методы и средства защиты информации

Создание систем информационной безопасности (СИБ) в ИС и ИТ основывается на следующих принципах:

Системный подход к построению системы защиты, означающий оптимальное сочетание взаимосвязанных организационных

программных,. аппаратных, физических и других свойств, подтвержденных практикой создания отечественных и зарубежных систем защиты и применяемых на всех этапах технологического цикла обработки информации.

Принцип непрерывного развития системы. Этот принцип, являющийся одним из основополагающих для компьютерных информационных систем, еще более актуален для СИБ. Способы реализации угроз информации в ИТ непрерывно совершенствуются, а потому обеспечение безопасности ИС не может быть одноразовым актом. Это непрерывный процесс, заключающийся в обосновании и реализации наиболее рациональных методов, способов и путей совершенствования СИБ, непрерывном контроле, выявлении ее узких и слабых мест, потенциальных каналов утечки информации и новых способов несанкционированного доступа,.

Разделение и минимизация полномочий по доступу к обрабатываемой информации и процедурам обработки, т. е. предоставление как пользователям, так и самим работникам ИС, минимума строго определенных полномочий, достаточных для выполнения ими своих служебных обязанностей.

Полнота контроля и регистрации попыток несанкционированного доступа, т. е. необходимость точного установления идентичности каждого пользователя и протоколирования его действий для проведения возможного расследования, а также невозможность совершения любой операции обработки информации в ИТ без ее предварительной регистрации.

Обеспечение надежности системы защиты, т. е. невозможность снижения уровня надежности при возникновении в системе сбоев, отказов, преднамеренных действий взломщика или непреднамеренных ошибок пользователей и обслуживающего персонала.

Обеспечение контроля за функционированием системы защиты, т.е. создание средств и методов контроля работоспособности механизмов защиты.

Обеспечение всевозможных средств борьбы с вредоносными программами.

Обеспечение экономической целесообразности использования системы. защиты, что выражается в превышении возможного ущерба ИС и ИТ от реализации угроз над стоимостью разработки и эксплуатации СИБ.

В результате решения проблем безопасности информации современные ИС и ИТ должны обладать следующими основными признаками:

* наличием информации различной степени конфиденциальности;

* обеспечением криптографической защиты информации различной степени конфиденциальности при передаче данных;

* иерархичностью полномочий субъектов доступа к программам к компонентам ИС и ИТ (к файлам-серверам, каналам связи и т.п.); .

* обязательным управлением потоками информации как в локальных сетях, так и при передаче по каналам связи на далекие расстояния;

* наличием механизма регистрации и учета попыток несанкционированного доступа, событий в ИС и документов, выводимых на печать;

* обязательным обеспечением целостности программного обеспечения и информации в ИТ;

* наличием средств восстановления системы защиты информации; * обязательным учетом магнитных носителей;

* наличием физической охраны средств вычислительной техники и магнитных носителей;

* наличием специальной службы информационной безопасности системы.

При рассмотрении структуры CИБ возможен традиционный подход -- выделение обеспечивающих подсистем.

Система информационной безопасности, как и любая ИС, должна иметь определенные виды собственного программного обеспечения, опираясь на которые она будет способна выполнить свою целевую функцию.

1. Правовое обеспечение -- совокупность законодательных актов, нормативно-правовых документов, положений, инструкций, руководств, требования которых являются обязательными в рамках сферы их деятельности в системе защиты информации.

2. Организационное обеспечение. Имеется в виду, что реализация информационной безопасности осуществляется определенными структурными единицами, такими, например, как служба безопасности фирмы и ее составные структуры: режим, охрана и др.

3. Информационное обеспечение, включающее в себя сведения, данные, показатели, параметры, лежащие в основе решения задач, обеспечивающих функционирование СИБ. Сюда могут входить как показатели доступа, учета, хранения, так и информационное обеспечение расчетных задач различного характера, связанных с деятельностью службы безопасности.

4. Техническое (аппаратное) обеспечение. Предполагается широкое использование технических средств, как для защиты информации, так и для обеспечения деятельности СИБ.

5. Программное обеспечение. Имеются в виду различные информационные, учетные, статистические и расчетные программы, обеспечивающие оценку наличия и опасности различных каналов утечки и способов несанкционированного доступа к информации.

6. Математическое обеспечение. Это -- математические методы, используемые для различных расчетов, связанных с оценкой опасности технических средств, которыми располагают злоумышленники, зон и норм необходимой защиты.

7. Лингвистическое обеспечение. Совокупность специальных языковых средств общения специалистов и пользователей в сфере обеспечения информационной безопасности.

8. Нормативно-методическое обеспечение. Сюда входят нормы и регламенты деятельности органов, служб, средств, реализующих функции защиты информации; различного рода методики, обеспечивающие деятельность пользователей при выполнении своей работы в условиях жестких требований соблюдения конфиденциальности.

Нормативно-методическое обеспечение может быть слито с правовым.

Следует отметить, что из всех мер защиты в настоящее время ведущую роль играют организационные мероприятия. Поэтому возникает вопрос об организации службы безопасности.

Реализация политики безопасности требует настройки средств защиты, управления системой защиты и осуществления контроля функционирования ИС.

Как правило, задачи управления и контроля решаются административной группой, состав и размер которой зависят от конкретных условий. Очень часто в эту группу входят администратор безопасности, менеджер безопасности и операторы.

...