Информационные технологии.
Защита информации

Информация является одним из ценнейших ресурсов общества наряду с такими традиционными материальными видами ресурсов как нефть, газ, полезные ископаемые и др. Поэтому не удивительно, что наряду с привычными для нас производственными технологиями промышленности и др. появился и отдельный вид технологий – информационные технологии.

т.е. совокупность конкретных технических и программных средств, с помощью которых возможно выполнение разнообразных операций по обработке информации во всех сферах жизнедеятельности.

ДРУГИМИ СЛОВАМИ, ИТ – технологии, ориентированные на получение, обработку и распространение (передачу) информации.

Информатизация общества

Информационная революция возникает тогда, когда необходимо решить проблемы назревшего информационного кризиса: необходимость новых методов и инструментов хранения, передачи и обработки информации вследствие существенного увеличения ее объемов, сложности, увеличения расстояний для передачи информации и т.д.
В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций, следствием которых являлось приобретение человеческим обществом некоторого нового качества.

На первых этапах развития цивилизации носителем данных была память, и информация от одного человека к другому передавалась устно. Этот способ передачи информации был ненадежен и подвержен большим искажениям, ввиду естественного свойства памяти утрачивать редко используемые данные.

По мере развития цивилизации, объемы информации, которые необходимо было накапливать и передавать, росли, и человеческой памяти стало не хватать — появилась письменность. Это великое изобретение было сделано шумерами около шести тысяч лет назад. Оно позволило наряду с простыми записями счетов, векселей, рецептов записывать наблюдения за звездным небом, за погодой, за природой. Изменился смысл информационных сообщений. Появилась возможность обобщать, сопоставлять, переосмысливать ранее сохраненные сведения. Это же в свою очередь дало толчок развитию истории, литературы, точным наукам и в конечном итоге изменило общественную жизнь. Изобретение письменности характеризует первую информационную революцию.

Дальнейшее накопление человечеством информации привело к увеличению числа людей, пользовавшихся ею, но письменные труды одного человека могли быть достоянием небольшого окружения. Возникшее противоречие было разрешено созданием печатного станка. Эта веха в истории цивилизации характеризуется как вторая информационная революция (началась в XVI в.). Доступ к информации перестал быть делом отдельных лиц, появилась возможность многократно увеличить объем обмена информацией, что привело к большим изменениям в науке, культуре и общественной жизни.

Третья информационная революция связывается с открытием электричества и появлением (в конце XIX в.) на его основе новых средств коммуникации — телефона, телеграфа, радио. Возможности накопления информации для тех времен стали поистине безграничными, а скорость обмена очень высокой.

К середине XX в. появились быстрые технологические процессы, управлять которыми человек не успевал. Проблема управления техническими объектами могла решаться только с помощью универсальных автоматов, собирающих, обрабатывающих данные и выдающих решение в форме управляющих команд. Ныне эти автоматы называются компьютерами. Бурно развивавшаяся наука и промышленность привели к росту информационных ресурсов в геометрической прогрессии, что породило проблемы доступа к большим объемам информации.

Наше время отмечается как четвертая информационная революция. Пользователями информации стали миллионы людей. Появились дешевые компьютеры, доступные миллионам пользователей.

Компьютеры стали мультимедийными, т.е. они обрабатывают различные виды информации: звуковую, графическую, видео и др. Это, в свою очередь, дало толчок к широчайшему использованию компьютеров в различных областях науки, техники, производства, быта. Средства связи получили повсеместное распространение, а компьютеры для совместного участия в информационном процессе соединяются в компьютерные сети. Появилась всемирная компьютерная сеть Интернет, услугами которой пользуется значительная часть населения планеты, оперативно получая и обмениваясь данными, т.е. формируется единое мировое информационное пространство.

В настоящее время круг людей, занимающихся обработкой информации, вырос до небывалых размеров, а скорость обмена стала просто фантастической, компьютеры применяются практически во всех областях жизни людей.
На наших глазах появляется информационное общество, где акцент внимания и значимости смещается с традиционных видов ресурсов (материальные, финансовые, энергетические и пр.) на информационный ресурс, который, хотя всегда существовал, но не рассматривался ни как экономическая, ни как иная категория.
Информационные ресурсы — это отдельные документы и массивы документов в библиотеках, архивах, фондах, банках данных, информационных системах и других хранилищах. Иными словами, информационные ресурсы — это знания, подготовленные людьми для социального использования в обществе и зафиксированные на материальных носителях. Информационные ресурсы страны, региона, организации все чаще рассматриваются как стратегические ресурсы, аналогичные по значимости запасам сырья, энергии, ископаемых и прочим ресурсам.

Развитие мировых информационных ресурсов позволило:

• превратить деятельность по оказанию информационных услуг в глобальную человеческую деятельность;
  
• сформировать мировой и внутригосударственный рынок информационных услуг;
  
• повысить обоснованность и оперативность принимаемых решений в фирмах, банках, биржах, промышленности, торговле и др. за счет своевременного использования необходимой информации.

Последняя революция привела к созданию информационной индустрии, как производство технических и программных средств, информационных технологий для получения новых знаний. Она дала толчок к столь существенным переменам в развитии общества, что для его характеристики появился новый термин «информационное общество».

Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формой – знаний. Движущей силой развития общества должно стать производство не материального, а информационного продукта. Материальный продукт станет более информационно емким, что означает увеличение доли инноваций, дизайна и маркетинга в его стоимости.

Понятие информации

ИНФОРМАЦИЯ от лат. informatio сведения, разъяснение, изложение

В рамках рассматриваемой нами науки «информация» является первичным и, следовательно, неопределимым понятием, подобно понятиям «точка» в математике, «тело» в механике, «поле» в физике. Несмотря на то, что этому понятию невозможно дать строгое определение, имеется возможность описать его через проявляемые свойства.

Как известно, в материальном мире все физические объекты, окружающие нас, являются либо телами, либо полями. Физические объекты, взаимодействуя друг с другом, порождают сигналы различных типов. В общем случае любой сигнал — это изменяющийся во времени физический процесс. Такой процесс может содержать различные характеристики. Характеристика, которая используется для представления данных, называется параметром сигнала. Если параметр сигнала принимает ряд последовательных значений и их конечное число, то сигнал называется дискретным. Если параметр сигнала — непрерывная во времени функция, то сигнал называется непрерывным.

В свою очередь, сигналы могут порождать в физических телах изменения свойств. Это явление называется регистрацией сигналов. Сигналы, зарегистрированные на материальном носителе, называются данными. Существует большое количество физических методов регистрации сигналов на материальных носителях. Это могут быть механические воздействия, перемещения, изменения формы или магнитных, электрических, оптических параметров, химического состава, кристаллической структуры. В соответствии с методами регистрации, данные могут храниться и транспортироваться на различных носителях. Наиболее часто используемый и привычный носитель  бумага; сигналы регистрируются путем изменения ее оптических свойств. Сигналы могут быть зарегистрированы и путем изменения магнитных свойств полимерной ленты с нанесенным ферромагнитным покрытием, как это делается в магнитофонных записях, и путем изменения химических свойств в фотографии.

Данные несут информацию о событии, но не являются самой информацией, так как одни и те же данные могут восприниматься (отображаться или еще говорят интерпретироваться) в сознании разных людей совершенно по-разному. Например, текст, написанный на русском языке (т.е. данные), даст различную информацию человеку, знающему алфавит и язык, и человеку, не знающему их.

Чтобы получить информацию, имея данные, необходимо к ним применить методы, которые преобразуют данные в понятия, воспринимаемые человеческим сознанием. Методы, в свою очередь, тоже различны. Например, человек, знающий русский язык, применяет адекватный метод, читая русский текст. Соответственно, человек, не знающий русского языка и алфавита, применяет неадекватный метод, пытаясь понять русский текст. Таком образом, можно считать, что

Информация не является статическим объектом, она появляется и существует в момент слияния методов и данных, все прочее время она находится в форме данных.

Из множества других существующих определений информации выделим следующие:

Свойства информации

Количество информации

Следует различать

В общем случае семантический объем информации не равен техническому количеству информации.

Важнейшим результатом теории информации является вывод о том, что в определенных, весьма широких условиях, можно, пренебрегая качественными особенностями информации, выразить ее количество числом, а следовательно, сравнивать количество информации, содержащейся в различных группах данных.

Данный пример показывает, что понятия «информация», «неопределенность», «возможность выбора» тесно связаны. Получаемая информация уменьшает число возможных вариантов выбора (т.е. неопределенность), а полная информация не оставляет вариантов вообще.

За единицу информации принимается

Разработаны различные способы оценки количества информации.

Чаще всего используется способ оценки, предложенный в 1948 г. основоположником теории информации Клодом Шенноном.

Согласно его концепции, как отмечалось выше, информация — это снятая неопределенность, т.е. сведения, которые должны снять в той или иной степени существующую у потребителя до их получения неопределенность, расширить его понимание объекта полезными сведениями. При этом степень неопределенности принято характеризовать с помощью понятия «вероятность».

Вероятность случайного события лежит в интервале (0, 1). Например, вероятность выпадения «орла» при подбрасывании монеты равна 1/2, а вероятность выпадения каждой из граней при игре в кости — 1/6.

Чем больше вероятность события, тем больше уверенность в том, что оно произойдет, и тем меньше информации содержит сообщение об этом событии. Если вероятность события мала, то сообщение о том, что оно случилось, очень информативно.

Количество информации I, характеризующей состояние, в котором пребывает объект, можно определить, используя формулу Шеннона (1948)

где n – число возможных состояний;
p₁, ..., p_n – вероятности отдельных состояний;
log₂ x – функция логарифма при основании 2.

Знак минус перед суммой позволяет получить положительное значение для I, поскольку значение log₂ p_i всегда неположительно.

Формула Шеннона может быть использована и для оценки количества информации в непрерывных величинах.

При оценке количества дискретной информации (для равновероятностных событий) часто используется также формула Хартли (1928)

где n – число возможных равновероятных состояний;
log₂ x – функция логарифма при основании 2.

В общем случае справедливо утверждение, что количество информации в сообщении зависит от числа разнообразий, присущих источнику информации и их вероятностей.

Анализ формулы показывает, что чем выше вероятность события, тем меньшее количество информации возникает после его осуществления, и наоборот. Если вероятность равна 1 (событие достоверно), количество информации равно 0. Если же вероятность свершения или несвершения какого-либо события одинакова, т.е. равна 1/2, то количество информации, которое несет с собой это событие, равно 1. Это и есть единица измерения информации, которая получила наименование бит. Если событие имеет N равновероятных исходов как при подбрасывании монеты или при игре в кости, то вероятность конкретного исхода равна 1/N, и формула Шеннона приобретает вид формулы Хартли. В этом случае I=1 бит при N=2. Для информации об исходе такого события достаточно двух символов (например, 0 и 1).

Система счисления, в которой используется только два символа, называется двоичной. Поэтому бит можно также определить как количество информации, которое содержит один разряд двоичного числа (отсюда название «бит»: binary digit — двоичный разряд).

Т.о.,

Бит – минимальная единица измерения информации.

Классификация информации

Кодирование информации

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать (приведение чего-либо к единой форме или системе, к единообразию) их форму представления — для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа.

Своя система существует и в вычислительной технике — она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1.

Числовая информация

Если q<10, то мы условимся использовать уже известные нам первые q  цифр, применямые в десятичной СС: 0, 1, ..., q-1.

Если q>=10, то в качестве цифр будем использовать все без исключения цифры десятичной СС и необходимое количество новых цифр, обозначаемых буквами.

Формула целого числа

Способы перевода

Вручную

Системный калькулятор

причем разрядность кодирования определяет количество независимо кодируемых величин по формуле

Текстовая информация

Для представления текста в памяти компьютера его символы кодируются двоичными числами, причем при вводе в ПК каждая буква кодируется, а при выводе (на экран или печать) по этим числам строятся изображения букв.

Для представления текстовой информации в компьютере чаще всего используется 8-битные кодировки символов, т.е. алфавит (множество символов, используемых при записи текста) мощностью (количество символов в алфавите) 256 символов. Все символы такого алфавита пронумерованы от 0 до 255, а каждому номеру соответствует 8–разрядный двоичный код от 00000000 до 01111111. Т.о.,

Он может быть представлен в десятичной, двоичной и шестнадцатеричной системах счисления.

Международным стандартом на персональных компьютерах является таблица кодировки ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена США) семиразрядный двоичный код.

ASCII представляет собой кодировку для представления десятичных цифр, латинского и национального алфавитов, знаков препинания и управляющих символов. Изначально разработанная как 7-битная, с широким распространением 8-битного байта ASCII стала восприниматься как половина 8-битной.

В компьютерах обычно используют расширения ASCII с задействованным 8-м битом и второй половиной кодовой таблицы (например КОИ-8).

Принцип последовательного кодирования алфавита заключается в том, что в кодовой таблице ASCII латинские буквы (прописные и строчные) располагаются в алфавитном порядке. Расположение цифр также упорядочено по возрастанию значений. Стандартными в этой таблице являются только первые 128 символов, т. е. символы с номерами от нуля (двоичный код 00000000) до 127 (01111111), которые образуют базовую таблицу кодирования.

Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств (в первую очередь производителям компьютеров и печатающих устройств). В этой области размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно, эти коды не выводятся ни на экран, ни на устройства печати, но ими можно управлять тем, как производится вывод прочих данных.

Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов.

Цифры кодируются по стандарту ASCII в двух случаях – при вводе-выводе и когда они встречаются в тексте. Если цифры участвуют в вычислениях, то осуществляется их преобразование в другой двоичных код.

Остальные 128 кодов (эта часть таблицы кодировки называется кодовой страницей (CP — code page)), начиная со 128 (двоичный код 10000000) и кончая 255 (11111111), используются для кодировки букв национальных алфавитов, символов псевдографики и научных символов.

Отсутствие единого стандарта в этой области привело к множественности одновременно действующих кодировок.

К концу 1980-х годов существовало множество разных 8-битных кодировок и постоянно появлялись всё новые, что объяснялось как постоянным расширением круга поддерживаемых языков, так и стремлением создать кодировку, частично совместимую с какой-нибудь другой.

Было признано необходимым создание единой «широкой» кодировки. Кодировки с переменной длиной символа, широко использующиеся в Восточной Азии, были признаны слишком сложными в использовании, поэтому было решено использовать символы фиксированной ширины. Использование 32-битных символов казалось слишком расточительным, поэтому было решено использовать 16-битные.

Юникод включает практически все современные письменности. С академическими целями добавлены многие исторические письменности, в том числе: руны, древнегреческая, египетские иероглифы, клинопись, письменность майя, этрусский алфавит. В Юникоде представлен широкий набор математических и музыкальных символов, а также пиктограмм.

Стандарт состоит из двух основных разделов:

• универсальный набор символов (англ. UCS, universal character set);
• семейство кодировок (англ. UTF, Unicode transformation format).

Универсальный набор символов задаёт однозначное соответствие символов кодам — элементам кодового пространства, представляющим неотрицательные целые числа. Семейство кодировок определяет машинное представление последовательности кодов UCS.

Графическая информация

По некоторым оценкам, около 90% информации из внешнего мира человек воспринимает зрительным путем.

Зрение человека — это природная способность к восприятию изображения объектов окружающего мира. Важность зрения обусловлена историческим развитием человека как биологического вида, поэтому зрительные органы человека, и особенно зрительные центры мозга, прекрасно приспособлены к обработке информации с большой скоростью и в больших объёмах.
Зрительная система воспринимает свет, отражаемый или излучаемый объектами наблюдения. Отражаемое изображение — это все, что мы видим при дневном или искусственном освещении. Например, читаем книгу, просматриваем иллюстрации в ней. Примерами излучаемых изображений являются изображения на экране телевизора или компьютера.
С появлением компьютеров, способных быстро обрабатывать информацию, началась разработка компьютерных методов хранения и обработки изображений. Рассмотрим некоторые методы кодирования изображений.

Выделяют три основных способа представления (описания) графической информации в компьютере:

Для хранения и обработки графической и звуковой информации в компьютере требуются значительные вычислительные ресурсы (память и процессорное время), и, кроме того, обрабатываемая информации естественного происхождения должна быть представлена в специальном компьютерном виде. Главная проблема разработки такого представления заключается в том, что компьютер может обрабатывать и хранить только ограниченный объём информации, в то время как любые естественные сигналы – носители информации, - непрерывны и неограничены в пространстве и времени.

Для преобразования естественной информации в дискретную форму её подвергают дискретизации и квантованию.

Защита информации

В вычислительной технике понятие безопасности является весьма широким. Оно подразумевает и надежность работы компьютера, и сохранность ценных данных, и защиту информации от внесения в нее изменений неуполномоченными лицами, и сохранение тайны переписки в электронной связи.

Условно выделяют в Malware следующие группы программ:

• вирусы;
• трояны;
• сетевые черви;
• руткиты;
• хакерские утилиты.

Методы защиты информации

1. программные методы защиты:
2. аппаратные методы защиты:
3. организационные методы защиты.

Основным средством защиты информации является резервное копирование наиболее ценных данных. В случае утраты информации по любой из вышеперечисленных причин жесткие диски переформатируют и подготавливают к новой эксплуатации.

Вспомогательными средствами защиты информации являются антивирусные программы и средства аппаратной защиты. Существует достаточно много программных средств антивирусной защиты. Они предоставляют следующие возможности:

1. Создание образа жесткого диска на внешних носителях
2. Регулярное сканирование (просмотр) жестких дисков в поисках компьютерных вирусов. Сканирование обычно выполняется автоматически при каждом включении компьютера и при размещении внешнего диска в считывающем устройстве. При сканировании следует иметь в виду, что антивирусная программа ищет вирус путем сравнения кода программ с кодами известных ей вирусов, хранящимися в базе данных Если база данных устарела, а вирус является новым, сканирующая программа его не обнаружит. Для надежной работы следует регулярно обновлять антивирусную программу
3. Контроль за изменением размеров и других атрибутов файлов. Поскольку некоторые компьютерные вирусы на этапе размножения изменяют параметры заражениия файлов, контролирующая программа может обнаружить деятельность и предупредить пользователя.
4. Обязательная проверка новых носителей и программ.
5. Контроль за обращениями к жесткому диску.