Раздел I. Основы общей информатики.

Тема 1. Основные понятия и определения информатики.

Информатика - это область научно-технической деятельности, занимающаяся исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения и представления информации, решением проблем создания, внедрения и использования информационной техники и технологии во всех сферах общественной жизни.

Основная задача информатики заключается в определении общих закономерностей, в соответствии с которыми происходит создание научной информации, ее преобразование, передача и использование в различных сферах деятельности человека.

Для современной цивилизации характерна небывалая скорость развития науки, техники и новых технологий. В области накопления научной информации ее объем начиная с XVII века удваивался примерно каждые 10 - 15 лет. Поэтому одной из важнейших проблем человечества является лавинообразный поток информации в любой отрасли его жизнедеятельности.

В структуре информатики как науки выделяют алгоритмическую, программную техническую области. Информатика входит в состав кибернетики, изучающей общую теорию управления и передачи информации. Кибернетика - наука об общих законах получения, хранения, передачи и обработки информации в сложных системах.

К информационным процессам относятся:

Сбор информации — это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте.

Обмен информацией — это процесс, в ходе которого источник информации ее передает, а получатель — принимает.

Хранение информации — это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки.

Обработка информации — это упорядоченный процесс ее преобразования в соответствии с алгоритмом решения задачи.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в требуемом виде. Выдача информации, как правило, производится с помощью внешних устройств ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.

Информационная техника представляет собой материальную основу информационной технологии, с помощью которой осуществляется сбор, хранение, передача и обработка информации.

Информационная технология — это процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления. Новая информационная технология — это информационная технология с «дружественным» интерфейсом работы пользователя, использующая персональные компьютеры и телекоммуникационные средства.

Из всех видов технологий информационная технология сферы управления предъявляет самые высокие требования к управленческой деятельности, оказывая принципиальное влияние на квалификацию работника, содержание его труда, физическую и умственную нагрузку, профессиональные перспективы и уровень социальных отношений.

Экономическая информация — это совокупность сведений, отражающих социально-экономические процессы и служащих для управления этими процессами и коллективами людей в производственной и непроизводственной сфере.

Автоматизированная экономическая информационная система (АЭИС) - человеко-машинная система, в которой с помощью экономико-математических методов современных средств сбора, передачи и обработки, экономической информации решаются задачи по управлению производственными процессами.

Тема 2. Теоретические основы информатики.

Система счисления - это совокупность правил и приемов записи чисел с помощью набора цифровых знаков. Количество цифр, необходимых для записи числа в системе, называют основанием системы счисления.

В вычислительных машинах используется двоичная система счисления , её основание - число 2. Для записи чисел в этой системе используют только две цифры - 0 и 1. Выбор двоичной системы для применения в вычислительной технике объясняется тем, что электронные элементы - триггеры, из которых состоят микросхемы ЭВМ, могут находиться только в двух рабочих состояниях.

С помощью двоичной системы кодирования можно зафиксировать любые данные и знания. Двоичная система удобна для компьютера, но неудобна для человека: числа получаются длинными и их трудно записывать и запоминать. Применяются системы счисления, родственные двоичной - восьмеричная и шестнадцатеричная. Для записи чисел в этих системах требуется соответственно 8 и 16 цифр. В 16-теричной первые 10 цифр общие, а дальше используют заглавные латинские буквы. Шестнадцатеричная цифра A соответствует десятеричному числу 10, шестнадцатеричная B - десятичному числу 11 и т. д.

Представление чисел со знаками при выполнении арифметических операций в ЭВМ применяют прямой, обратный и дополнительный коды. Кодом называют такую запись числа, которая отличается от естественной и общепринятой. Одной из важнейших характеристик любой ЭВМ является длина слова в ней. Длина слова определяется количеством двоичных разрядов слова. Поэтому в ЭВМ, вне зависимости от величины числа, его код всегда имеет фиксированное количество двоичных цифр.

Алгебра логики - система алгебраических методов решения логических задач и совокупность таких задач; в узком смысле - табличное, матричное построение логики высказываний, определяющее логические операции над ними.

Аксиоматический метод - способ построения научной теории в виде системы аксиом (постулатов) и правил вывода (аксиоматики), позволяющих путем логической дедукции получать утверждения (теоремы) данной теории.

Перевод чисел из одной системы счисления в другую составляет важную часть машинной арифметики.

Количеством информации называют числовую характеристику сигнала, отражающую ту степень неопределенности (неполноту знаний), которая исчезает после получения сообщения в виде данного сигнала. Эту меру неопределенности в теории информации называют энтропией . Если в результате получения сообщения достигается полная ясность в каком-то вопросе, говорят, что была получена полная или исчерпывающая информация и необходимости в получении дополнительной информации нет. И, наоборот, если после получения сообщения неопределенность осталась прежней, значит, информации получено не было (нулевая информация).

Количество информации, которое можно получить при ответе на вопрос типа «да-нет», называется битом. Бит — минимальная единица количества информации, ибо получить информацию меньшую, чем 1 бит, невозможно. Группа из 8 битов информации называется байтом. Если бит — минимальная единица информации, то байт ее основная единица. Существуют производные единицы информации: килобайт (кбайт, кб), мегабайт (Мбайт, Мб) и гигабайт (Гбайт, Гб).

Скорость передачи данных - это цифровая скорость передачи, которая выражается в байтах (или битах) за единицу времени.

Существует максимально возможная (предельная) скорость передачи, которая называется пропускной способностью канала .

Кодом принято называть совокупность символов, соответствующих элементам информации или ее характеристикам. Сам процесс составления кода в виде совокупности символов или списка сокращений для соответствующих элементов и характеристик называется кодированием .

Декодирование - процесс, аналогичный кодированию информации, но имеющий противоположное направление.

Тема 3. Архитектура и принципы работы ЭВМ

Архитектура ЭВМ - это общее описание структуры и функций ЭВМ на уровне, достаточном для понимания принципов работы и системы команд ЭВМ, не включающее деталей технического и физического устройства компьютера.

Вычислительный процесс должен быть предварительно представлен для ЭВМ в виде программы — последовательности инструкций (команд), записанных в порядке выполнения.

Общая структурная схема ЭВМ:

1. структура памяти ЭВМ;

2. способы доступа к памяти и внешним устройствам;

3. возможность изменения конфигурации;

4. система команд;

5. форматы данных;

6. организация интерфейса.

Основным устройством ЭВМ является процессор , или микропроцессор. Он предназначен для выполнения вычислении по хранящейся в запоминающем устройстве программе и обеспечения общего управления ЭВМ. Быстродействие ЭВМ в значительной мере определяется скоростью работы процессора.

Обрабатываемые данные и выполняемая программа должны находиться в запоминающем устройстве — памяти ЭВМ, куда они вводятся через устройство ввода. Функционально она делится на две части: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя , или основная память — это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в вычислениях.

Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память. Оперативная память , по объему составляющая" большую часть внутренней памяти, служит для приема, хранения и выдачи информации. Постоянная память обеспечивает хранение и выдачу информации.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для размещения больших объемов информации и обмена ею с оперативной памятью. Внешние запоминающие устройства конструктивно отделены от центральных устройств ЭВМ (процессора и внутренней памяти), имеют собственное управление и выполняют запросы процессора без его непосредственного вмешательства.

Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину (другое название - системная магистраль). Системная шина характеризуется тактовой частотой и разрядностью. Количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины. Тактовая частота характеризует число элементарных операций по передаче данных в 1 секунду. Разрядность шины измеряется в битах, тактовая частота - в мегагерцах.

Системный интерфейс — это конструктивная часть ЭВМ, предназначенная для взаимодействия ее устройств и обмена информацией между ними. В больших, средних и супер-ЭВМ в качестве системного интерфейса используются сложные устройства, имеющие встроенные процессоры ввода-вывода, именуемые каналами. Такие устройства обеспечивают высокую скорость обмена данными между компонентами ЭВМ.

Устройства ввода-вывода служат соответственно для ввода информации в ЭВМ и вывода из нее, а также для обеспечения общения пользователя с машиной. Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти ЭВМ. К устройствам ввода относятся: клавиатура, мышь, трекбол, джойстик, дигитайзер, сканер. Выводимая информация может отображаться в графическом виде, для этого используются мониторы, принтеры или плоттеры.

Основная оперативная память вычислительной машины обычно является адресной . Это значит, что каждой хранимой в памяти единице информации (слову, байту) ставится в соответствие специальное число - адрес, определяющий место ее хранения в памяти. Основные методы адресации: подразумеваемый адрес, непосредственная адресация, прямая адресация, косвенная адресация, укороченная адресация, и т.д. Исполнительный адрес совпадает с адресной частью команды.

Прямой доступ к памяти - это метод непосредственного обращения к памяти, минуя процессор.

Запоминающее устройство - это устройство для записи, хранения и выдачи данных. Различают устройства: - долговременного и оперативного хранения данных; только для чтения данных; как для чтения, так и для записи.

Виртуальная память делит физическую память на блоки и распределяет их между различными задачами. Она автоматически управляет двумя уровнями иерархии памяти: основной памятью и внешней (дисковой) памятью. Системы виртуальной памяти можно разделить на два класса: системы с фиксированным размером блоков, называемых страницами, и системы с переменным размером блоков, называемых сегментами.

Шина - это кабель, состоящий из множества проводников. По одной группе проводников - шине данных передаётся обрабатываемая информация, по другой - шине адреса - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Третья часть магистрали - шина управления , по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др).

Раздел II. Персональные ЭВМ и их программное обеспечение

Тема 4. Операционные системы для персональных ЭВМ

Назначением ЭВМ является выполнение программ. Программа содержит команды, определяющие порядок действий компьютера. Совокупность программ для компьютера образует программное обеспечение (ПО).

Программы, работающие на компьютере, можно разделить на три категории:

1. прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ: редактирование текстов, рисование картинок, обработка информационных массивов;

2. системные программы, выполняющие различные вспомогательные функции;

3. инструментальные системы (системы программирования), обеспечивающие создание новых программ для компьютера.

Под системным (базовым) понимается программное обеспечение, включающее в себя операционные системы, сетевое ПО, сервисные программы, а также средства разработки программ (трансляторы, редакторы связей, отладчики и пр.).

Операционная система (ОС) представляет собой совокупность программ, выполняющих две основные функции: предоставление пользователю удобств виртуальной машины и повышение эффективности использования компьютера при рациональном управлении его ресурсами.

Программы для управления памятью обеспечивают более гибкое использование оперативной памяти компьютера.

Пользовательский интерфейс (сервисные программы) — это программные надстройки операционной системы (оболочки и среды), предназначенные для упрощения общения пользователя с операционной системой.

Операционная система MS-DOS - это однопользовательская, однозадачная, не сетевая 16-разрядная операционная система (ОС), ориентированная на использование на ПЭВМ с микропроцессором Intel 8088(80286).

Основными характеристиками данной ОС являются:

Максимальный объем адресуемой физической памяти - 640 Кбайт;

Представление всех ресурсов персонального компьютера для одной, активной в настоящий момент, программы;

Развитая файловая система и процессор командного языка;

Слабая поддержка интерактивных средств взаимодействия с пользователем;

Занимаемый объем на диске, в зависимости от версии, от 1 Мбайта до 6 Мбайт.

Norton Commander позволяет быстро и удобно выполнять команды MS-DOS. На экране отображеныдва окна в которых отображается состояние некоторых каталогов. Можнокопировать или перемещать файлы между этими каталогами, создавать текстовые файлы, корректировать и удалять их, искать их местоположение на диске и т.д. используя для этого функциональные клавиши. Назначение функциональных клавиш указано в подсказке в нижней строке экрана, но, на английском языке.

Операционные системы Windows — это семейство операционных систем, включающих: Windows 3.1, Windows for Workgroups 3.11, Windows 9X, Windows NT, Windows 2000, Windows ME.

После того как операционная система Windows 98/2000 будет загружена в нормальном режиме, появится графический интерфейс. Основными компонентами графического интерфейса являются рабочий стол, панель задач, пиктограммы и ярлыки. Кроме того, в Windows 98/2000 помимо стандартного можно использовать и Web-интерфейс, в котором используется активный рабочий стол.

В Windows 98/2000 большую часть команд можно выполнять с помощью мыши. На рабочем столе располагаются пиктограммы (значки) и ярлыки. С их помощью можно получить доступ к соответствующим приложениям или документам. Любая расположенная на рабочем столе пиктограмма (или ярлык) может быть удалена с него. Исключение из этого правила составляют лишь пиктограммы, созданные операционной системой, такие, как Мой компьютер, Сетевое окружение, Корзина. В нижней части рабочего стола отображается панель задач. Щелкнув на кнопке Пуск панели задач, можно открыть стартовое меню.

К стандартным приложениям Windows 98/2000 относятся:

Блокнот — это простейший текстовый редактор (рис. 3.32), который можно использовать в качестве удобного средства просмотра текстовых файлов.

Графический редактор Paintпредназначен для создания и редактирования изображений (рисунков).

Текстовый процессор WordPad служит для создания, редактирования и просмотра текстовых документов, а также форматирования документов.

Программа Калькулятор.

Тема 5. Основы системы программирования высокого уровня

Алгоритм — это точное предписание, которое определяет процесс, ведущий от исходных данных к требуемому конечному результату. Программа для ЭВМ представляет собой описание алгоритма и данных на некотором языке программирования, предназначенное для последующего автоматического выполнения.

Одним из важнейших признаков классификации языков программирования является принадлежность их к одному из стилей, основными из которых являются следующие: процедурный, функциональный, логический и объектно-ориентированный.

Язык программирования частично ликвидирует разрыв между методами решения различного рода задач человеком и вычислительной машиной. Чем более язык ориентирован на человека, тем выше его уровень.

Двоичный язык является непосредственно машинным языком. В настоящее время такие языки программистами практически не применяются.

Язык Ассемблера — это язык, предназначенный для представления в удобочитаемой символической форме программ, записанных на машинном языке.

Язык Макроассемблера является расширением языка Ассемблера путем включения в него макросредств.

Язык программирования С (Си) первоначально был разработан для реализации операционной системы UNIX. Язык С имеет синтаксис, обеспечивающий краткость программы, а компиляторы способны генерировать эффективный объектный код.

Ваsic(Бэйсик) (Beginners All-purpose Symbolic Instruction Code) — многоцелевой язык символических инструкций для начинающих) представляет собой простой язык программирования, разработанный в 1964 году для использования новичками.

Pascal (Паскаль) является одним из наиболее популярных среди прикладных программистов процедурным языком программирования, особенно для ПЭВМ. В настоящее время широко используются такие версии этого языка для ПЭВМ, как Borland Pascal и Turbo Pascal.

Лексика языка программирования - это правила "правописания слов" программы таких, как идентификатры, константы, служебные слова, комментарии. Особенность любой лексики - ее элементы представляют собой регулярные линейные последовательности символов.

Программа ПС является большой системой, поэтому ее разрабатывают по частям, которые называются программными модулями. В качестве модульной структуры программы принято использовать древовидную структуру, включая деревья со сросшимися ветвями. Используются два метода: метод восходящей разработки и метод нисходящей разработки.

Технология программирования - это набор правил, методик, инструментов программирования. Стержневым вопросом любой технологии является язык программирования.

Модуль - это автономно компилируемая программная единица, включающая в себя различные компоненты раздела описаний (типы, константы, переменные, процедуры и функции) и, возможно, некоторую последовательность операторов.

В основе объектно-ориентированного стиля программирования лежит понятие объекта, а суть его выражается формулой: «объект - данные + процедуры». Каждый объект интегрирует в себе некоторую структуру данных и доступные только ему процедуры обработки этих данных, называемые методами. Для описания объектов служат классы. Класс определяет свойства и методы объекта, принадлежащего этому классу.

К наиболее современным объектно-ориентированным языкам программирования относятся C++ и Java. Принципиальной разницей между Java и C++ является то, что первый из них является интерпретируемым, а второй - компилируемым. Синтаксис языков практически полностью совпадает. В силу своей конструктивности идеи объектно-ориентированного программирования используются во многих универсальных процедурных языках.

В последнее время многие программы, в особенности объектно-ориентированные, реализуются как системы визуального программирования . Отличительной особенностью таких систем является мощная среда разработки программ из готовых «строительных блоков», позволяющая создать интерфейсную часть программного продукта в диалоговом режиме, практически без кодирования программных операций. К числу объектно-ориентированных систем визуального программирования относятся; Visual Basic, Delphi, C++Builder и Visual C++.

Тема 6. Основы баз данных

Базы данных являются одним из основных компонентов современных информационных систем. Информационная система — это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации. База данных — это информационные структуры, содержащие взаимосвязанные данные о реальных объектах. Создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляется с помощью специального программного инструмента — системы управления базами данных.

Базы данных делятся на централизованные и распределенные. Централизованная база данных хранится в памяти одной машины. Распределенная база данных состоит из нескольких частей, хранимых на нескольких машинах вычислительной сети.

Архитектура файл-сервер . Принцип организации: одна машина выделена в качестве центральной (сервер файлов), на ней хранится централизованная БД. Остальные машины сети выполняют функции рабочих станций.

Архитектура клиент-сервер . Принцип организации: центральная машина (сервер базы данных) хранит централизованную БД и процедуры обработки. Клиент посылает запрос, он обрабатывается сервером, и данные, полученные по запросу, передаются клиенту.

В основе любого приложения баз данных лежат наборы данных , которые представляют собой группы записей, переданных из базы данных в приложение для просмотра и редактирования. Наборы данных состоят из категорий более низкого порядка - групп, которые формируются в зависимости от степени их сходства. Каждая группа, в свою очередь, состоит из одного или нескольких рядов данных. Каждому ряду или профилю ставится в соответствие так называемый ключ, т.е. набор значений, соответствующих каждому кластеру так называемых понятий, которые также именуются измерениями.

Основная часть приложения базы состоит из диалоговых окон, или просто форм. Обычно у каждой формы есть свой источник данных - таблица или запрос. Приложение может содержать произвольное число форм и использовать любой интерфейс.

Поле - совокупность ячеек с данными конкретного типа, расположенных в одном и том же месте каждой записи набора данных, или попросту — это столбец в таблице. С помощью полей можно решать сложные задачи и создавать эффективные и гибкие приложения баз данных.

Визуальные компоненты отображения данных представляют собой модификации стандартных элементов управления, приспособленных для работы с набором данных. Большинство компонентов предназначены для работы с отдельным полем, т. е. при перемещении по записям набора данных такие компоненты показывают текущие значения только одного поля.

Навигационный способ доступа заключается в обработке каждой отдельной записи набора данных. При навигационном способе доступа каждый набор данных имеет невидимый указатель текущей записи. Указатель определяет запись, с которой могут выполняться такие операции, как редактирование или удаление.

Сортировка - это составление списка записей, соответствующего заданным условиям. Сортировка с помощью представлений данных позволяет устанавливать условия сортировки во время разработки и предоставляет объект, который можно использовать для привязки данных. При сортировке непосредственно в таблице данных порядок расположения содержимого таблицы не изменяется.

В процессе функционирования набор данных может выполнить различные операции: перемещение по записям, поиск данных, редактирование данных, удаление записи, и т.п. При этом состояние набора данных изменяется.

Модификация набора данных представляет собой редактирование, добавление и удаление его записей.

Другим способом использования в приложениях данных является связь с таблицами его баз данных. Связанные таблицы могут быть использованы наряду с локальными таблицами базы данных при создании запросов, форм, отчетов привычными диалоговыми средствами. Связанные таблицы можно просмотреть и в режиме конструктора, однако никакие изменения структуры таблицы невозможны.

Реляционный способ доступа основан на обработке группы записей. Если требуется обработать одну запись, все равно обрабатывается группа, состоящая из одной записи. Реляционный способ доступа ориентирован на работу с удаленными БД и является для них предпочтительным.

За работу с отчетами отвечает сервер отчетов. Сервер отчетов выполняет обработку отчетов и запланированных событий, а также отвечает за доставку отчетов и представление их результатов. Если возникает необходимость во внесении изменений в ту базу, для которой создается отчет, то существует возможность переименования полей разработчиком или администратором базы данных, что освобождает их от необходимости добавлять к отчету новые поля или модифицировать формулы, ссылающиеся на измененные поля.

Тема 7. Пакеты прикладных программ и их использование в решении экономических задач

Панель Microsoft Office обеспечивает ускоренный запуск приложений. Microsoft Office 2000 обеспечивает:простоту в эксплуатации и поддержке. Имеются удобный интерфейс и справочная система, расширенный набор мастеров и шаблонов, улучшенные возможности коллективной обработки документов;расширенный набор интеллектуальных инструментов.

Microsoft Word для Windows — это многофункциональный программный комплекс обработки текстов. Программа предназначена для выполнения работ по созданию документов, включающих разнообразные элементы (рисунки, графики, формулы, обычные или электронные таблицы, фрагменты БД и т. д.), имеющие иерархическую организацию (главы, части, параграфы и т. п.) с обеспечением работы на уровне отдельных компонентов, документа в целом, объединяющих информацию нескольких файлов в виде главного документа.

Центральным понятием текстового процессора является понятие документа- объекта, создаваемого и корректируемого этим процессором. Набор текста в Word осуществляется в режиме автоматизированной верстки страниц. Размер строки зависит от параметров абзаца и формата символов (меню Формат, команды Абзац и Шрифт). Размер страницы определяется параметрами команды Параметры страницы (меню Файл).

Для создания и редактирования документов используются элементы дружественного интерфейса: различные окна, меню, панели инструментов, система помощи и др.

Microsoft Word поддерживает многооконность — одновременную работу с несколькими документами, открытыми в разных окнах. В окне Word могут быть размещены одно или несколько окон документов.

Окно табличного процессора Excel предназначено для ввода электронной таблицы.

В рабочей области окна расположена рабочая книга. Рабочая книга — это файл, предназначенный для хранения электронной таблицы, имеет расширение.xls. Рабочая книга состоит из рабочих листов. Рабочий лист представляет собой сетку из строк и столбцов. Максимальный размер рабочего листа — 256 столбцов, 65536 строк. Столбцы именуются латинскими буквами от А до Z и от АА до IV. Строки именуются числами от 1 до 65536.

На пересечении строки и столбцов рабочего листа расположены ячейки (клетки). Ввод и редактирование данных производится в активной ячейке. Активная ячейка выделяется жирной рамкой Ее имя содержится в поле имени. В ячейки рабочего листа можно вводить данные двух типов: константы и формулы.

Число в Excel может состоять только из следующих символов: цифры от 0 до 9, +, -, (,), /, $, %, (.), Е, е. Запятая в числе интерпретируется как разделитель десятичных разрядов. Символ разделителя может быть изменен в приложении Язык и стандарты панели управления Windows.

Обычно ввод чисел осуществляется в общем числовом формате. Ввод текста аналогичен вводу числовых значений.

Современные компьютерные технологии используютматематические документы, состоящие из формул и поясняющего текста, в которых комментарии при чтении остаются неизменными, а формулы обновляются по мере изменения входных переменных.

Power Point — система подготовки электронных презентаций; предназначена для подготовки и проведения презентаций.

Программа Microsoft Office Power Point 2003 предназначена для создания и редактирования слайдов: применение шаблона оформления; вставка рисунков и размещение их в слайде; создание слайдов, состоящих из нескольких листов; применение графических эффектов к картинкам; настройка параметров отображения слайда на экране; редактирование рисунков встроенными средствами программы; и т.д.

Программа Microsoft Office Access 2003 предназначена для создания баз данных на любую тему: выбор нужного вида таблицы; задание вида информации в полях; создание запросов к нужной базе данных; введение изменения в существующую базу данных; применение различных внешни интерфейсов; и т.д. Программа Microsoft Office Access содержит в себе огромные возможности по управлению массивами информации. Позволяет автоматизировать ведение любого дела от домашних дел до финансовых отчетов крупных фирм.

Программа Microsoft Office Excel 2003 предназначена для создания электронных таблиц, которые помогают хранить, анализировать и представлять цифровую информацию.

MathML — это построенная на основе языка XML спецификация консорциума W3C, предназначенная для обработки математических файлов на Web-страницах. По своим возможностям MathML превосходит язык математической разметки TEX, в котором знак равенства в уравнении считается всего лишь символом. В MathML знак равенства указывает на уравнение, обе части которого могут взаимодействовать с другими элементами HTML-страницы.В комплект Mathcad входит профессиональная версия программного модуля techexplorer фирмы IBM, подключаемого к Internet Explorer или Netscape Navigator. Этот модуль воспроизводит MathML-документы и некоторые файлы на языке TEX в окне браузера. Mathcad-документ в формате MathML можно переслать в Web, и его прочтет всякий, у кого есть techexplorer. А потом этот документ можно импортировать обратно в среду Mathcad как "живой" файл. Все эти действия возможны только с документами, которые были генерированы программой Mathcad.

Раздел III. Информационно-вычислительные сети.

Тема 8. Общие принципы построения информационно-вычислительных сетей.

В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. С середины 50-х годов начался новый период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы - полупроводниковых элементов. Следующий важный период развития вычислительных машин относится к 1965-1980 годам. В это время в технической базе произошел переход от отдельных полупроводниковых элементов типа транзисторов к интегральным микросхемам, что дало гораздо большие возможности новому, третьему поколению компьютеров. Следующий период в эволюции операционных систем связан с появлением больших интегральных схем (БИС).

Компьютерная (вычислительная) сеть — это совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных. Вычислительная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов: компьютеров; коммуникационного оборудования; операционных систем; сетевых приложений.

В самом простом случае взаимодействие компьютеров может быть реализовано с помощью тех же самых средств, которые используются для взаимодействия компьютера с периферией, например, через последовательный интерфейс. Объединение компьютеров осуществляется по кабелю связи через СОМ-порты, которые реализуют интерфейс.

Геометрическая схема соединения (конфигурация физического подключения) узлов сети называется топологией сети . Существует большое количество вариантов сетевых топологий, базовыми из которых являются шина, кольцо, звезда.

Шина . Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию — шину. Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать — только тогда, когда шина свободна.

Кольцо . Узлы объединены в сеть замкнутой кривой. Передача данных осуществляется только в одном направлении. Каждый узел помимо всего прочего реализует функции ретранслятора. Он принимает и передает сообщения, а воспринимает только обращенные к нему.

Звезда . Узлы сети объединены с центром лучами. Вся информация передается через центр, что позволяет относительно просто выполнять поиск неисправностей и добавлять новые узлы без прерывания работы сети.

Без физической передачи сигналов невозможен любой вид связи. Но даже в простейшей сети, состоящей всего из двух машин, возникают проблемы, присущие любой вычислительной сети.

Представление данных в виде электрических или оптических сигналов называется кодированием . В вычислительной технике для представления данных используется двоичный код. В вычислительных сетях применяют как потенциальное, так и импульсное кодирование дискретных данных, цифровое кодирование, а также специфический способ представления данных, который никогда не используется внутри компьютера, - модуляцию.

Для борьбы с ошибками , возникающими при передаче файлов, в большинстве современных протоколов имеются средства исправления ошибок. Конкретные методы в каждом протоколе свои, но принципиальная схема исправления ошибок одна и та же. Она заключается в том, что передаваемый файл разбивается на небольшие блоки - пакеты, а затем каждый принятый пакет сравнивается с посланным, чтобы удостовериться в их адекватности.

Суть сети - это соединение разного оборудования, а значит, проблема совместимости является одной из наиболее острых. Поэтому все развитие компьютерной отрасли в конечном счете отражено в стандартах - любая новая технология только тогда приобретает «законный» статус, когда ее содержание закрепляется в соответствующем стандарте.

Открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями. Открытая информационная система предполагает, что при передаче сообщений участники сетевого обмена должны принять множество соглашений, которые должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого - уровня передачи битов - до самого высокого, реализующего сервис для пользователей сети. Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколом. Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом .

Модели взаимодействия открытых систем состоят из следующих уровней :

Физический уровень - имеет дело с передачей битов по физическим каналам.

Канальный уровень - проверка доступности среды передачи, реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.

Сетевой уровень - служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей с различными принципами передачи информации между конечными узлами.

Транспортный уровень - обеспечивает приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.

Сеансовый уровень - обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации.

Уровень представления - обеспечивает гарантию того, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе.

Прикладной уровень - это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, а также организуют свою совместную работу.

Передача данных может производиться на физическом и канальном уровнях . Сети с коммутацией каналов используются в корпоративных сетях в основном для удаленного доступа многочисленных домашних пользователей и гораздо реже - для соединения локальных сетей. Сети с коммутацией каналов делятся на аналоговые и цифровые. Аналоговые сети могут использовать аналоговую (FDM) и цифровую (TDM) коммутацию, но в них всегда абонент подключен по аналоговому 2-проводному окончанию.

Тема 9. Сетевые операционные системы.

Первые компьютеры 50-х годов - большие, громоздкие и дорогие - предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей.По мере удешевления процессоров в начале 60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей.Первые сетевые ОС представляли собой совокупность существующей локальной ОС и надстроенной над ней сетевой оболочки.

Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. В узком смысле сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети. Основной функцией ОС является ввод-вывод данных. В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная части.

К функциональным компонентам ОС относятся:

Средства управления локальными ресурсами компьютера.

Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование - серверная часть ОС (сервер).

Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и их использования - клиентская часть ОС (редиректор).

Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети.

Модульная организация управления процессами в сети реализуется по многоуровневой схеме. Классической является семиуровневая схема: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, представительный, прикладной. Эта архитектура пришита в качестве эталонной модели.

Аппаратная зависимость и переносимость ОС - типичный набор средств аппаратной поддержки: поддержка привилегированного режима, переключение процессов, система прерываний, таймер, защита памяти.

Совместимость - это способность ОС выполнять приложения, написанные для других ОС. Различаются: двоичная совместимость и совместимость на уровне исходных текстов.

Чтобы поддерживать мультипрограммирование, ОС должна определить и оформить для себя внутренние единицы работы, между которыми будет разделяться процессор и другие ресурсы компьютера. Более крупная единица работы, носит название процесса, или задачи и требует для своего выполнения нескольких более мелких работ, для обозначения которых используют термины «поток », или «нить».

Мультипрограммирование — это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются сразу несколько программ. Мультипрограммирование призвано повысить эффективность использования вычислительной системы.

Прерывания являются основной движущей силой любой операционной системы. Периодические прерывания от таймера вызывают смену процессов в мультипрограммной ОС, а прерывания от устройств ввода-вывода управляют потоками данных, которыми вычислительная система обменивается с внешним миром.

Любое взаимодействие процессов или потоков связано с их синхронизацией , которая заключается в согласовании их скоростей путем приостановки потока до наступления некоторого события и последующей его активизации при наступлении этого события.

Память является важнейшим ресурсом, требующим тщательного управления со стороны мультипрограммной операционной системы. Функциями ОС по управлению памятью являются: отслеживание свободной и занятой памяти; выделение памяти процессам и освобождение памяти при завершении процессов; вытеснение процессов из оперативной памяти и возвращение их в оперативную память; настройка адресов программы на конкретную область физической памяти.

Распределение памяти может осуществляться на основе двух методов: 1-е используют перемещение процессов между оперативной памятью и диском; 2-е разделяют ее на несколько разделов фиксированной или переменной величины.

Кэширование - это процесс, который помогает снизить потребление ресурсов на сервере и увеличить скорость их предоставления.

Одной из главных функций ОС является управление всеми устройствами ввода-вывода компьютера. ОС должна передавать устройствам команды, перехватывать прерывания и обрабатывать ошибки; она также должна обеспечивать интерфейс между устройствами и остальной частью системы.

Файловая система - это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе сданными, хранящимися на диске, и обеспечить совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами. Файлы бывают разных типов: обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги.

Задачи ОС по управлению файлами и устройствами:

Организация параллельной работы устройств в/в и процессора;

Согласование скоростей обмена и кэширование данных;

Разделение устройств и данных между процессами;

Обеспечение удобного логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы;

Поддержка разнообразных устройств с возможностью простого добавления;

Поддержка нескольких файловых систем;

Поддержка синхронных и асинхронных операций в/в.

ОС должны проектироваться на двух уровнях: физическом и логическом. Логическое проектирование определяет места расположения ресурсов, приложений и способы доступа пользователей к ресурсам. Физическое проектирование определяет точное задание типов устройств (марку и модель), мест прокладки кабеля, типов глобальных сервисов (протокол, тип передающей среды, типы модемов и т.д.).

Файловые операции включают в себя команды из меню Файл: сохранить; сохранить как...; закрыть; создать; открыть; найти.

Для контроля доступа к файлам обычно применяются системы защиты информации от несанкционированного доступа, сертифицированные Государственной технической комиссией при Президенте РФ.

Отказоустойчивость системы - средство защиты данных, обеспечивающее возможность автоматического восстановления после аппаратных сбоев.

Концепции распределенной обработки данных - это обеспечение коллективного использования общих информационных ресурсов для управления объектом в целом. Объединение компьютеров в сеть предоставляет возможность программам, работающим на отдельных компьютерах, оперативно взаимодействовать и сообща решать задачи пользователей.

Тема 10. Локальные сети.

Локальная сеть — вычислительная сеть, объединяющая абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. К классу локальных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, офисов и т. д.

Протокол - это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления связи. К протоколам самых нижних уровней (физического и канального), относящихся к аппаратуре, относятся методы кодирования и декодирования, методы управления обменом в сети.

Существует несколько стандартных наборов (или, как их еще называют, стеков) протоколов, получивших сейчас наиболее широкое распространение:

Набор протоколов ISO/OSI;

IBM System Network Architecture (SNA);

Digital DECnet;

Novell NetWare;

Apple AppleTalk;

Набор протоколов глобальной сети Internet, TCP/IP.

Протоколы перечисленных наборов делятся на три основные типа:

Прикладные протоколы (выполняющие функции прикладного, представительского и сеансового уровней модели OSI);

Транспортные протоколы (выполняющие функции транспортного и сеансового уровней OSI);

Сетевые протоколы (выполняющие функции трех нижних уровней OSI).

Наибольшее распространение среди стандартных сетей получила сеть Etherne t. Она стала международным стандартом, ее приняли крупнейшие международные организации по стандартам: комитет 802 IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) и ЕСМА (European Computer Manufacturers Association).

Сеть Token-Ring была предложена фирмой IBM и она является в настоящее время международным стандартом IEEE 802.5.

Сеть FDDI - это одна из новейших разработок стандартов локальных сетей. За основу стандарта FDDI был взят метод маркерного доступа, предусмотренный международным стандартом IEEE 802.5. Маркерный метод доступа FDDI обеспечивает в отличие от CSMA/CD гарантированное время доступа и отсутствие конфликтов при любом уровне нагрузки. Стандарт FDDI предусматривает также возможность реконфигурации сети с целью сохранения ее работоспособности в случае повреждения кабеля.

Топология сети определяет не только физическое расположение компьютеров, но, что гораздо важнее, характер связей между ними, особенности распространения сигналов по сети. Именно характер связей определяет степень отказоустойчивости сети, требуемую сложность сетевой аппаратуры, наиболее подходящий метод управления обменом, возможные типы сред передачи (каналов связи), допустимый размер сети (длина линий связи и количество абонентов), необходимость электрического согласования и многое другое.

Для объединения локальных вычислительных сетей применяются следующие устройства.

1. Повторитель — устройство, обеспечивающее усиление и фильтрацию сигнала без изменения его информативности.

2. Мост — устройство, выполняющее функции повторителя для тех сигналов (сообщений), адреса которых удовлетворяют заранее наложенным ограничениям. Мосты бывают локальные и удаленные.

3. Маршрутизатор — это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему.

4. Шлюз — специальный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.

Задача виртуальных локальных сетей состоит в минимизации многоадресного и широковещательного трафика и упрощении перемещений, добавлений и изменений. ВЛС дают дополнительную гибкость в осуществлении добавлений, перемещений и изменений, позволяют администраторам сетей установить серверы в одном месте, что упрощает управление ими и позволяет пользователям находящимся в разных местах, получать доступ к серверам через ВЛС.

Все многообразие средств, применяемых для мониторинга и анализа вычислительных сетей, можно разделить на несколько крупных классов:

Системы управления сетью - централизованные программные системы, которые собирают данные о состоянии узлов и коммуникационных устройств сети, а также данные о трафике, циркулирующем в сети.

Средства управления системой - выполняют функции, аналогичные функциям систем управления, но по отношению к другим объектам.

Встроенные системы диагностики и управления - выполняют функции диагностики и управления только одним устройством, и в этом их основное отличие от централизованных систем управления.

Анализаторы протоколов - это программные или аппаратно-программные системы, которые ограничиваются в отличие от систем управления лишь функциями мониторинга и анализа трафика в сетях.

Оборудование для диагностики и сертификации кабельных систем. Условно это оборудование можно поделить на четыре основные группы: сетевые мониторы, приборы для сертификации кабельных систем, кабельные сканеры и тестеры (мультиметры).

Экспертные системы - аккумулируют человеческие знания о выявлении причин аномальной работы сетей и возможных способах приведения сети в работоспособное состояние.

Многофункциональные устройства анализа и диагностики.

Тема 11. Глобальные сети.

Глобальные сети служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории.

Создание систем управления сетями невозможно без ориентации на определенные стандарты, так как управляющее программное обеспечение и сетевое оборудование разрабатывают сотни компаний. Наиболее распространенным протоколом управления сетями является протокол SNMP. Главные достоинства протокола SNMP - простота, доступность, независимость от производителей. SNMP - это протокол, используемый для получения от сетевых устройств информации об их статусе, производительности и характеристиках, которые хранятся в специальной базе данных сетевых устройств, называемой MIB.

Важнейшей задачей сетевого уровня является маршрутизация - передача пакетов между двумя конечными узлами в составной сети. В сложных составных сетях почти всегда существует несколько альтернативных маршрутов для передачи пакетов между двумя конечными узлами. Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.

Задача маршрутизации решается на основе анализа таблиц маршрутизации, размещенных во всех маршрутизаторах и конечных узлах сети. Основная работа по созданию таблиц маршрутизации выполняется автоматически, но и возможность вручную скорректировать или дополнить таблицу тоже предусматривается. Для автоматического построения таблиц маршрутизации маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии составной сети в соответствии со специальным служебным протоколом. Протоколы этого типа называются протоколами маршрутизации (или маршрутизирующими протоколами). Протоколы маршрутизации используют сетевые протоколы как транспортное средство. С помощью протоколов маршрутизации маршрутизаторы составляют карту связей сети той или иной степени подробности. Протоколы маршрутизации могут быть построены на основе разных алгоритмов, отличающихся способами построения таблиц маршрутизации, способами выбора наилучшего маршрута и другими особенностями своей работы.

Реализация межсетевого взаимодействия средствами TCP/IP : в настоящее время стек TCP/IP является самым популярным средством организации составных сетей. Стержнем всей архитектуры является уровень межсетевого взаимодействия, который реализует концепцию передачи пакетов в режиме без установления соединений, то есть дейтаграммным способом. Именно этот уровень обеспечивает возможность перемещения пакетов по сети, используя тот маршрут, который в данный момент является наиболее рациональным. Этот уровень также называют уровнем internet, указывая тем самым на основную его функцию - передачу данных через составную сеть. Название стандартов, определяющих работу сети Internet - Request For Comments (RFC), что можно перевести как «запрос на комментарии», - показывает гласный и открытый характер принимаемых стандартов.

Структура глобальной сети : отдельные компьютеры, локальные сети, маршрутизаторы и мультиплексоры, которые используются для одновременной передачи по компьютерной сети данных и голоса (или изображения).

Глобальные сети могут быть цифровыми и аналоговыми . В цифровых сетях мультиплексирование и коммутация всегда выполняются по способу коммутации TDM, а абоненты всегда подключаются по цифровому абонентскому окончанию (DSL). Цифровые сети с коммутацией каналов представлены двумя технологиями: Switched 56 и ISDN.

Первичной сетью называется совокупность типовых физических цепей, типовых каналов передачи и сетевых трактов системы электросвязи. Cовременная цифровая первичная сеть строится на основе трех основных технологий: плезиохронной иерархии (PDH), синхронной иерархии (SDH) и асинхронного режима переноса (передачи) (ATM). Из перечисленных технологий только первые две в настоящее время могут рассматриваться как основа построения цифровой первичной сети. Технология ATM как технология построения первичной сети является пока молодой и до конца не опробованной. Эта технология отличается от технологий PDH и SDH тем, что охватывает не только уровень первичной сети, но и технологию вторичных сетей, в частности, сетей передачи данных и широкополосной ISDN (B- ISDN).

Цифровые сети с интегрированными услугами - ISDN - разработаны для объединения в одной сети различных транспортных и прикладных служб. ISDN предоставляет своим абонентам услуги выделенных каналов, коммутируемых каналов, а также коммутации пакетов и кадров (frame relay ). Каналы типа D образуют сеть с коммутацией пакетов, выполняющую двоякую роль в сети ISDN: во-первых, передачу запроса на установление коммутируемого канала типа В с другим абонентом сети, во-вторых, обмен пакетами Х.25 с абонентами сети ISDN или внешней сети Х.25, соединенной с сетью ISDN.

Удаленный доступ - технология взаимодействия абонентских систем с локальными сетями через территориальные коммуникационные сети. Удаленный доступ осуществляется посредством сервера удаленного доступа. При удаленном доступе используются модели дистанционного управления и удаленной системы.

Раздел IV. Основы информационной безопасности.

Тема 12. Основные технологии сетевой безопасности.

Информационная безопасность - это защищенность информации и поддерживающей ее инфраструктуры от случайных или преднамеренных воздействий естественного или искусственного характера, которые могут нанести ущерб владельцам или пользователям информации. Под защитой информации понимается комплекс мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности.

Конфиденциальность - свойство информации, состоящее в том, что она не может быть обнаружена и сделана доступной без разрешения отдельным лицам, модулям или процессам.

Целостность информации - свойство информации при ее обработке техническими средствами, обеспечивающее предотвращение ее несанкционированной модификации или несанкционированного уничтожения.

Доступность данных - такое состояние данных, когда они находятся в виде, необходимом пользователю; в месте, необходимом пользователю, и в то время, когда они ему необходимы.

Доступность информации - свойство информации при ее обработке техническими средствами, обеспечивающее беспрепятственный доступ к ней для проведения санкционированных операций по ознакомлению, документированию, модификации и уничтожению.

Под угрозами конфиденциальной информации принято понимать потенциальные или реально возможные действия по отношению к информационным ресурсам, приводящие к неправомерному овладению охраняемыми сведениями.

Угрозы могут быть классифицированы :

По величине принесенного ущерба: предельный, после которого фирма может стать банкротом; значительный, но не приводящий к банкротству; незначительный, который фирма за какое-то время может компенсировать и др.;

По вероятности возникновения: весьма вероятная угроза; вероятная угроза; маловероятная угроза;

По причинам появления: стихийные бедствия; преднамеренные действия;

По характеру нанесенного ущерба: материальный; моральный;

По характеру воздействия: активные; пассивные;

По отношению к объекту: внутренние; внешние.

Возможные каналы утечки информации можно разбить на четыре группы:

1-я группа - каналы, связанные с доступом к элементам системы обработки данных, но не требующие изменения компонентов системы.

2-я группа - каналы, связанные с доступом к элементам системы и изменением структуры ее компонентов.

3-я группа - к которой относятся: незаконное подключение специальной регистрирующей аппаратуры к устройствам системы или линиям связи; злоумышленное изменение программы, злоумышленный вывод из строя механизмов защиты.

4-я группа - к которой относятся: несанкционированное получение информации путем подкупа или шантажа должностных лиц соответствующих служб; получение информации путем подкупа и шантажа сотрудников, знакомых, обслуживающего персонала или родственников, знающих о роде деятельности.

Вторжение в компьютерные системы может быть рассмотрено в следующих видах:

Хакерство - один из видов компьютерных преступлений, относится к несанкционированному входу в компьютерную систему. Хакеры пользуются множеством разных способов для того, чтобы распознавать секретные пароли или обойти парольную защиту системы.

Программный вирус - это компьютерная программа, рассчитанная на то, чтобы нарушить нормальное функционирование компьютера. Многие вирусы повреждают основные характеристики компьютера или данные. Вирус может также стереть важные компьютерные файлы или разрушить и даже уничтожить данные на жестком диске.

Методы функциональной стандартизации в области информационной безопасности изложены в международном стандарте ИСО/МЭК 15408-99 «Критерии оценки безопасности информационных технологий». Базовые стандарты должны адаптироваться и конкретизироваться применительно к определенным классам проектов, функций, процессов и компонентов информационных систем и предлагать набор исторически сложившихся и привычных в отрасли подходов к безопасности

Построение и поддержка безопасной системы требует системного подхода , т.е. морально-этические, законодательные, административные, психологические, защитные возможности программных и аппаратных средств сети.

Важность и сложность проблемы обеспечения безопасности требует выработки политики информационной безопасности , которая должна учитывать несколько базовых принципов:

Использование комплексного подхода к обеспечению безопасности;

Обеспечение баланса надежности защиты всех уровней;

Использование средств, которые при отказе переходят в состояние максимальной защиты;

Принцип единого контрольно-пропускного пункта;

Принцип баланса возможного ущерба от реализации угрозы и затрат на ее предотвращение;

Базовые технологии безопасности - это аутентификация, авторизация, аудит и технология защищенного канала.

Шифрование — это процедура, превращающая информацию из обычного «понятного» вида в «нечитабельный» зашифрованный вид. Она должна быть дополнена процедурой дешифрирования. Пара процедур — шифрование и дешифрирование — называется криптосистемой.

Существуют два класса криптосистем — симметричные и асимметричные. В симметричных схемах шифрования (классическая криптография) секретный ключ зашифровки совпадает с секретным ключом расшифровки. В асимметричных схемах шифрования (криптография с открытым ключом) открытый ключ зашифровки не совпадает с секретным ключом расшифровки.

Особенность шифрования на основе открытых ключей состоит в том, что одновременно генерируется уникальная пара ключей, таких, что текст, зашифрованный одним ключом, может быть расшифрован только с использованием второго ключа и наоборот.

Такие алгоритмы шифрования плохо подходят для шифрования больших объемов данных . Поэтому существует технология, комбинирующая оба алгоритма. В соответствии с ней весь объем данных шифруется с помощью секретного ключа, который в свою очередь шифруется с открытым ключом и посылается корреспонденту вместе с зашифрованными данными.

Шифрующая файловая система - ее назначение: защита данных, хранящихся на диске, от несанкционированного доступа путем их шифрования.

Операции копирования, перемещения, переименования и уничтожения зашифрованных файлов и папок выполняются точно так же, как и с незашифрованными объектами. Однако следует помнить, что пункт назначения зашифрованной информации должен поддерживать шифрование. В противном случае при копировании данные будут расшифрованы, и копия будет содержать открытую информацию.

Антивирусных программ существует достаточномного. Установление несколько программ повысит вероятность обнаружения модификаций старых вирусов, а также новых, неизвестных ранее, вирусов. К основным программам относятся:

1. Программа-полифаг AIDSTEST - для проверки дисков и лечения зараженных файлов.

2. Программа-ревизор ADINF - позволяет обнаружить появление любого из существующие вирусов, включая Stealth-вирусы и вирусы-мутанты, а также неизвестные на сегодняшний день вирусы.

3. IBM ANTIVIRUS/DOS - предотвращает проникновение в компьютерную систему вирусов, а также осуществляет обнаружение и удаление уже имеющихся.

4. VIRUSCAN/CLEAN-UP - это пакет антивирусных программ компании McAfee Associates. Программа VIRUSCAN обнаруживает вирусы и передает подробную информацию программе CLEAN-UP, которая осуществляет лечение.

К методам обнаружения и удаления компьютерных вирусов относятся:

1. Сканирование. Если вирус известен и уже проанализирован, то можно разработать программу, выявляющую все файлы и загрузочные записи, инфицированные этим вирусом.

2. Выявление изменений. Для инфицирования программ или загрузочных записей вирусы должны их изменить. Существуют программы, которые специализируются на вылавливании таких изменений. Программу, регистрирующую изменение файлов и загрузочных записей, можно использовать даже для выявления ранее неизвестных вирусов.

3. Эвристический анализ - это смутное подозрение антивирусной программы о том, что что-то не в порядке.При выявлении вирусов с помощью эвристического анализа ведется поиск внешних проявлений или же действий, характерных для некоторых классов известных вирусов.

4. Верификация. Рассмотренные выше методы могут свидетельствовать, что программа или загрузочная запись поражены вирусом, однако таким образом нельзя с уверенностью опознать поразивший их вирус и уничтожить его. Программы, с помощью которых можно идентифицировать вирус, называются верификаторами.

5. Обезвреживание. Не исключено, что после выявления вируса его можно будет удалить и восстановить исходное состояние зараженных файлов и загрузочных записей, свойственное им до «болезни». Этот процесс называется обезвреживанием (дезинфекцией, лечением).

Тема 13. Методы и средства защиты информации в компьютерных сетях.

Аутентификация - это процедура, проверяющая, имеет ли пользователь с предъявленным идентификатором право на доступ к ресурсу.

Самый распространенный способ аутентификации при доступе к сетевым ресурсам - пароль. Если пароль правильный - пользователь получает доступ к ресурсам домена, если нет - выдается сообщение об ошибке. Недостаток парольной аутентификации - невысокий уровень безопасности - пароль можно подсмотреть, угадать, подобрать, сообщить посторонним лицам и т.д. Достоинства парольной аутентификации - отсутствие дополнительных расходов, поскольку парольная аутентификация является составной частью всех современных операционных систем.

Аутентификация на основе сертификатов является альтернативой использованию паролей и представляется естественным решением, когда число пользователей сети (пусть и потенциальных) измеряется миллионами. Сертификат — аналог этого документа и выдается по запросам сертифицирующими организациями при выполнении определенных условий. Он представляет собой электронную форму, в которой имеются такие поля, как имя владельца, наименование организации, выдавшей сертификат, открытый ключ владельца.

При работе в Интернете браузер Internet Explorer использует два типа сертификатов: персональный сертификат (personal certificate) и сертификат веб-узла (Web site certificate). Персональный сертификат удостоверяет личность пользователя. Информация сертификата используется при передаче личной информации через Интернет на веб-узел, который требует проверки пользователя посредством сертификата. Сертификат веб-узла подтверждает, что данный узел является безопасным и подлинным.

Электронная цифровая подпись - реквизит электронного документа, предназначенный для защиты данного электронного документа от подделки, полученный в результате криптографического преобразования информации с использованием закрытого ключа электронной цифровой подписи и позволяющий идентифицировать владельца сертификата ключа подписи, а также установить отсутствие искажения информации в электронном документе.

Аутентификация программных кодов - организация, желающая подтвердить свое авторство на программу, должна встроить в распространяемый код так называемый подписывающий блок. Этот блок состоит из двух частей. Первая часть»— сертификат этой организации, полученный обычным образом от какого-либо, сертифицирующего центра. Вторую часть образует зашифрованный дайджест, полученный в результате применения односторонней функции к распространяемому коду.

Средства авторизации контролируют доступ легальных пользователей к ресурсам системы, предоставляя каждому из них именно те права, которые ему были определены администратором. Кроме предоставления прав доступа пользователям к каталогам, файлам и принтерам система авторизации может контролировать возможность выполнения пользователями различных системных функций, таких как локальный доступ к серверу, установка системного времени, создание резервных копий данных, выключение сервера и т. п.

Аудит — фиксация в системном журнале событий, связанных с доступом к защищаемым системным ресурсам. Подсистема аудита современных ОС позволяет дифференцирование задавать перечень интересующих администратора событий с помощью удобного графического интерфейса. Средства учета и наблюдения обеспечивают возможность обнаружить и зафиксировать важные события, связанные с безопасностью, или любые попытки создать, получить доступ или удалить системные ресурсы. Аудит используется для того, чтобы засекать даже неудачные попытки «взлома» системы.

Для обеспечения безопасности данных при их передаче по публичным сетям используются различные технологии защищенного канала . Она призвана обеспечивать безопасность передачи данных по открытой транспортной сети, например по Интернету. Защищенный канал подразумевает выполнение трех основных функций:

Взаимную аутентификацию абонентов при установлении соединения, которая может быть выполнена, например, путем обмена паролями;

Защиту передаваемых по каналу сообщений от несанкционированного доступа, например, путем шифрования;

Подтверждение целостности поступающих по каналу сообщений, например, путем передачи одновременно с сообщением его дайджеста.

Kerberos — это сетевая служба, предназначенная для централизованного решения задач аутентификации и авторизации в крупных сетях. В сетях, использующих систему безопасности Kerberos, все процедуры аутентификации между клиентами и серверами сети выполняются через посредника, которому доверяют обе стороны аутентификационного процесса, причем таким авторитетным арбитром является сама система Kerberos.

Первичная аутентификация - пользователь один раз аутентифицируется во время логического входа в сеть, а затем проходит процедуры аутентификации и авторизации всякий раз, когда ему требуется доступ к новому ресурсному серверу. Выполняя логический вход в сеть, пользователь, клиент Kerberos, установленный на его компьютере, посылает аутентификационному серверу идентификатор пользователя. Аутентификационный сервер проверяет в базе данных, есть ли запись о пользователе с таким идентификатором, затем, если такая запись существует, извлекает из нее пароль пользователя. Данный пароль потребуется для шифрования всей информации, которую направит аутентификационный сервер Kerberos-клиенту в качестве ответа. После того как такое ответное сообщение поступает на клиентскую машину, клиентская программа Kerberos просит пользователя ввести свой пароль. Если пароль верен, то из сообщения извлекается квитанция на доступ к серверу квитанций (в зашифрованном виде) и ключ сеанса (в открытом виде). Успешная расшифровка сообщения означает успешную аутентификацию. Следующим этапом для пользователя является получение разрешения на доступ к ресурсному серверу. Для этого надо обратиться к серверу, который выдает такие разрешения (квитанции). Чтобы получить доступ к серверу квитанций, пользователь уже обзавелся квитанцией, выданной ему сервером.

Многие новые распределенные службы Windows 2000 используют аутентификацию Kerberos . Примеры областей применения аутентификации Kerberos в Windows 2000:

Аутентификация в Active Directory с применением LDAP для запросов или управления каталогом;

Протокол удаленного доступа к файлам CIFS/SMB;

Управление распределенной файловой системой DFS;

Защищенное обновление адресов DNS;

Службы печати;

Аутентификация интрасети в службах Internet Information Services;

Аутентификация запросов сертификата открытого ключа, приходящих от пользователей и компьютеров; и т.д.

Архивирование данных - это сжатие файлов и их размещение для хранения данных во внешней памяти. Его использование снижает также расходы, связанные с хранением и передачей данных. Архивированию подлежат редко используемые данные и программы. Сжатие выполняется с помощью программы, называемой архиватором. Эта программа обрабатывает как текстовые, так и графические файлы.

2. В.М. Брябрин Программное обеспечение персональных ЭВМ. М.: Наука, 1990.

3. Ю.Винокуров. Еще раз про ГОСТ., М., Монитор.-1995.-N5.

4. А.Ю.Винокуров. Алгоритм шифрования ГОСТ 28147-89, его использование и реализация для компьютеров платформы Intel x86., Рукопись, 1997.

5. В.Водолазкий, "Стандарт шифрования ДЕС", Монитор 03-04 1992 г.

6. К. Ги. Введение в локально-вычислительные сети. Пер. с англ./ Под ред. Б. С. Иругова. - М.: Радио и связь, 1986.

7. Информатика: Учебник/под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2000. - 768 с.

8. С. Мафтик, "Механизмы защиты в сетях ЭВМ", изд. Мир, 1993 г.

9. А.В. Могилев и др. Информатика. - М., 1999. - 816 с.

10. А.В.Могилев, Н.И.Пак, Е.К.Хеннер, Информатика, Учебник для ВУЗов - М.: Издательство Academa, 1999.

11. В.Г.Олифер, Н.А. Олифер, Компьютерные сети, СПб., "Питер", 2001 г.

12. Основы современных компьютерных технологий: Учебное пособие/под ред. Хомоненко. - СПб.: КОРОНА, 2002.

13. Основы современных компьютерных технологий. Ред. Хомченко А.Д.

Острейковский В.А., Информатика, М., "Высшая школа", 2000 г.

14. В. Э. Фигурнов IBM PC для пользователя. М.: Инфра-М, 2001 г.

15. А.В. Фролов, Г.В. Фролов Глобальные сети компьютеров. Практическое введение в Internet, E-Mail, FTP, WWW и HTML. М.: Диалог-МИФИ, 2006.

17. Э. А. Якубайтис. Информатика, электроника, сети. - М.: Финансы и статистика, 1999.

JPAGE_CURRENT_OF_TOTAL

Лекция 1. Предмет и основные понятия информатики

Сигналы - результат энергообмена между физическими телами или полями. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные изменения свойств - это явление называется регистрация сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать - при этом возникают и регистрируются новые сигналы, то есть - образуются данные.

Данные - это зарегистрированные сигналы, являющиеся составной частью информации. Физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение тел. изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава и (или) характера химических связей, изменение состояния электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных типов.

Носители данных - самым распространенным носителем данных, хотя и не самым экономичным, является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик её поверхности. Изменение оптических свойств (изменение коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) используются также в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием. В качестве носителей, использующих изменение магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных путем изменения химического состава поверхностных веществ носителя широко используется в фотографии. На молекулярном уровне происходит накопление и передача данных в живой природе.

Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающая способность (количеством данных, записанных в принятой для носителя единице измерения) и динамическим диапазоном (логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигналов). От этих свойств носителя нередко зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и достоверность.

Информация

Информация - это совокупность данных (зарегистрированных сигналов), которая воспринимается из окружающей среды, выдается в окружающую среду или сохраняется внутри определенной системы. Информация существует в виде документов, чертежей, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, электрических и нервных импульсов и т.п.

Важнейшие свойства информации:

• о бъективность и субъективность информации - понятие объективности информации является относительным. Это и понятно, ели учесть, что сами методы обработки или сбора информации являются субъективными. Более объективной будет та информация, в которую методы вносят меньший субъективный элемент. В качестве примера можно рассмотреть фотографию и рисунок, сделанный человеком, одного и того же природного объекта. Понятно, что фотоаппарат беспристрастен и сделает объективный снимок, в отличие от человека, который может приукрасить или наоборот ухудшить вид объекта, имея свое субъективное отношение к нему;
• полнота информации - во многом характеризует качество информации и определяет достаточность данных, для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем шире диапазон методов, которые можно использовать, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса;
• достоверность информации - данные возникают в момент регистрации сигналов, но не все зарегистрированные сигналы являются нужными. Всегда присутствует какой-то уровень посторонних сигналов, в результате чего образуется “информационный шум"". Чем меньше уровень “шума”, тем достовернее полученная информация;
• адекватность информаций - это степень соответствия реальному состоянию дел. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостоверных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов обработки;
• доступность информации - мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводит к недоступности информации. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация;
• актуальность информации - это степень соответствия информации текущему моменту времени. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в получении информации, что она становится неактуальной и ненужной.

Информатика, документалистика и кибернетика.

Информатика - это комплексная, техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи, данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на носителях различного типа.

В качестве первоисточников информатики обычно называют две науки - документалистику и кибернетику.

Термин "информатика" происходит от французского слова Informatique, образованного в результате объединения терминов Informacion (информация) и Automatique (автоматика). В англоязычных странах используется термин - Computer Science (наука о средствах вычислительной техники). Теперь эти термины являются синонимами и используются для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на использовании вычислительной техники.

Документалистика - наука, основным предметом которой является изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота.

Кибернетика (от греч. kybernetike - искусство управления, от kybernao - правлю рулём, управляю), наука об управлении, связи и переработке информации. Предметом кибернетики являются принципы построения и функционирования систем автоматического управления, а основными задачами - методы моделирования процесса принятия решений техническими средствами, связь между психологией человека и математической логикой, связь между информационным процессом отдельного индивидуума и информационными процессами в обществе, разработка принципов и методов искусственного интеллекта.

Предмет и основной вопрос информатики

Информатика очень близка к технологии, поэтому ее предмет нередко называют информационной технологией.

Предмет информатики как науки составляют:

• аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
• программное обеспечение средств вычислительной техники;
• средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
• средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Как видно из этого списка, в информатике особое внимание уделяется вопросам взаимодействия. Взаимодействие в информатике обозначается термином интерфейс. Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называются - пользовательским интерфейсом. Соответственно, существуют аппаратные, программные и аппаратно-программные интерфейсы.

Основная задача информатики - это систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.

Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации этапов работы с данными, а также методически обеспечивать новые технологические исследования.

Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности. В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения:

• архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);
• интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);
• программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач);
• преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);
• защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);
• автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);
• стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики ключевым вопросом является эффективность.

• Эффективность аппаратных средств - это соотношение производительности оснащения к его стоимости.

• Эффективность программного обеспечения - это производительность работающих с соответствующим программным обеспечением пользователей.

• Эффективность программирования - это объем программного кода, созданного программистом за единицу времени.

В информатике все жестко ориентировано на эффективность. Вопрос как осуществить ту или другую операцию для информатики важный, но не основной. Основным вопросом информатики является то, как совершить данную операцию эффективно.

Информационный процесс, информационная система и информационная технология

В рамках информатики, как технической науки, можно сформулировать понятия информации, информационной системы и информационной технологии.

Информационный процесс - это некоторые действия, когда данные преобразовываются в информацию. Обработка данных включает в себя множество разных операций, основными из которых являются:

• сбор данных - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решения;
• формализация данных - приведение данных, которые поступают из разных источников к единой форме;

• фильтрация данных - устранение лишних данных, которые не нужны для принятия решений;
• сортировка данных - приведение в порядок данных за заданным признаком с целью удобства использования;

• архивация данных - сохранение данных в удобной и доступной форме;
• защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение потерь, воспроизведения и модификации данных;

• транспортирование данных - прием и передача данных между отдаленными пользователями информационного процесса. Источник данных принято называть сервером, а потребителя - клиентом;
• преобразование данных - преобразование данных из одной формы в другую, или из одной структуры в другую, или изменение типа носителя.

Информационная система

В информатике понятие "система" чаще используют относительно набора технических средств и программ. Системой называют также аппаратную часть компьютера. Дополнение понятия "система" словом "информационная" отображает цель ее создания и функционирования.

Информационная система - это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для сохранения, обработки и выдачи информации с целью решения конкретной задачи.

Современное понимание информационной системы предусматривает использование компьютера, как основного технического средства обработки информации. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом информационной системы.

В работе информационной системы можно выделить следующие этапы:

1. Зарождение данных - формирование первичных сообщений, которые фиксируют результаты определенных операций, свойства объектов и субъектов управления, параметры процессов, содержание нормативных и юридических актов и т.п. -
2. Накопление и систематизация данных - организация такого их размещения, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, методическое обновление данных, защита их от искажений, потерь, деформирования и др.;
3. Обработка данных - процессы, вследствие которых на основании прежде накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные. Производные данные тоже можно обрабатывать, получая более обобщенные сведения;
4. Отображение данных - представление их в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего - это вывод на печать, то есть создание документов на, так называемых, твердых (бумажных) носителях. Широко используют построение графических иллюстративных материалов (графиков, диаграмм) и формирование звуковых сигналов.

Подавляющее большинство информационных систем работает в режиме диалога с пользователем. Типичные программные компоненты информационных систем включают:

• диалоговую подсистему ввода-вывода;
• подсистему прикладной логики обработки данных;
• подсистему логики управления данными.

Значительная часть функциональных возможностей информационных систем закладывается в системном программном обеспечении: операционных системах, системных библиотеках и конструкциях инструментальных средств разработки.

Кроме программной составной информационных систем важную роль играет информационная составная, которая задает структуру, атрибутику и типы данных, а также тесно связана с логикой управления данными.

Для сетевых информационных систем важным элементом является коммуникационный сервис, обеспечивающий взаимодействие узлов сети при общем решении задачи.

Информационные технологии

Технология - это способ освоения человеком материального мира с помощью социальноорганизованной деятельности, которая включает три компоненты:

• информационную (научные принципы и обоснование);
• материальную (орудие работы);
• социальную (специалисты, имеющие профессиональные навыки).

Эта триада составляет сущность современного понимания - технологии.

Понятие информационной технологии появилось с возникновением: информационного общества, основой социальной динамики в котором являются не традиционные материальные, а информационные ресурсы: знания, наука, организационные факторы, интеллектуальные способности, инициатива, творчество и т.д. Наиболее удачным определением понятия информационной технологии дано академиком Глушковым В.М., который трактовал ее как человеко-машинную технологию сбора, обработки и передачи информации, которая базируется на использовании вычислительной техники . Эти технологии быстро развиваются, охватывая все виды общественной деятельности.

Предмет и основные понятия информатики

Информатика - это комплексная, техническая наука, которая систематизирует приемы создания, сохранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ними. Термин "информатика" происходит от французского слова Informatique и образован из двух слов: информация и автоматика. Этот термин введен во Франции в середине 60-х лет XX ст., когда началось широкое использование вычислительной техники. Тогда в англоязычных странах вошел в употребление термин "Computer Science" для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на использовании вычислительной техники. Теперь эти термины являются синонимами.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях.

Предмет информатики как науки составляют:

• аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;
• программное обеспечение средств вычислительной техники;
• средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
• средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами.

Средства взаимодействия в информатике принято называть интерфейсом. Поэтому средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения иногда называют также программно-аппаратным интерфейсом, а средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами - интерфейсом пользователя.

Основной задачей информатики как науки - это систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники. Цель систематизации состоит в том, чтобы выделять, внедрять и развивать передовые, более эффективные технологии автоматизации этапов работы с данными, а также методически обеспечивать новые технологические исследования.

Информатика - практическая наука. Ее достижения должны проходить проверку на практике и приниматься в тех случаях, если они отвечают критерию повышения эффективности. В составе основной задачи сегодня можно выделить такие основные направления информатики для практического применения:

• архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);
• интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);
• программирование (приемы, методы и средства разработки комплексных задач);
• преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);
• защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);
• автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);
• стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратными и программными средствами, между форматами представления данных, относящихся к разным типам вычислительных систем).

На всех этапах технического обеспечения информационных процессов для информатики ключевым вопросом есть эффективность. Для аппаратных средств под эффективностью понимают соотношение производительности оснащение к его стоимости. Для программного обеспечения под эффективностью принято понимать производительность работающих с ним пользователей. В программировании под эффективностью понимают объем программного кода, созданного программистами за единицу времени. В информатике всю жестко ориентированное на эффективность. Вопрос как осуществить ту или другую операцию, для информатики важный, но не основной. Основным есть вопрос как совершить данную операцию эффективно.

В рамках информатики, как технической науки можно сформулировать понятия информации, информационной системы и информационной технологии.

Информация

Информация - это совокупность сведений (данных), которая воспринимается из окружающей среды (входная информация), выдается в окружающую среду (исходная информация) или сохраняется внутри определенной системы.

Информация существует в виде документов, чертежей, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, электрических и нервных импульсов и т.п..

Важнейшие свойства информации:

• объективность и субъективность;
• полнота;
• достоверность;
• адекватность;
• доступность;
• актуальность.

Данные являются составной частью информации, представляющие собой зарегистрированные сигналы.

Во время информационного процесса данные преобразовываются из одного вида в другого с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество разных операций. Основными операциями есть:

• сбор данных - накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решения;
• формализация данных - приведение данных, которые поступают из разных источников к единой форме;
• фильтрация данных - устранение лишних данных, которые не нужны для принятия решений;
• сортировка данных - приведение в порядок данных за заданным признаком с целью удобства использования;
• архивация данных - сохранение данных в удобной и доступной форме;
• защита данных - комплекс мер, направленных на предотвращение потерь, воспроизведения и модификации данных;
• транспортирование данных - прием и передача данных между отдаленными пользователями информационного процесса. Источник данных принят называть сервером, а потребителя - клиентом;
• преобразование данных - преобразование данных с одной формы в другую, или с одной структуры в другую, или изменение типа носителя.

Информационная система

В информатике понятие "система" чаще используют относительно набора технических средств и программ. Системой называют также аппаратную часть компьютера. Дополнение понятия "система" словом "информационная" отображает цель ее создания и функционирования.

Информационная система - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для сохранения, обработки и выдачи информации с целью решения конкретной задачи.

Современное понимание информационной системы предусматривает использование компьютера как основного технического средства обработки информации. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом информационной системы.

В работе информационной системы можно выделить слудующие этапы:

1. Зарождение данных - формирование первичных сообщений, которые фиксируют результаты определенных операций, свойства объектов и субъектов управления, параметры процессов, содержание нормативных и юридических актов и т.п..
2. Накопление и систематизация данных - организация такого их размещения, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, методическое обновление данных, защита их от искажений, потери, деформирование целостности и др.
3. Обработка данных - процессы, вследствии которых на основании прежде накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные. Производные данные тоже можно обраббатывать, получая более обобщенные сведения.
4. Отображение данных - представление их в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего - это вывод на печать, то есть создание документов на так называемых твердых (бумажных) носителях. Широко используют построение графических иллюстративных материалов (графиков, диаграмм) и формирование звуковых сигналов.

Сообщения, которые формируются на первом этапе, могут быть обычным бумажным документом, сообщением в "машинном виде" или тем и другим одновременно. В современных информационных системах сообщения массового характера большей частью имеют "машинный вид". Аппаратура, которая используется при этом, имеет название средства регистрации первичной информации.

Потребности второго и третьего этапов удовлетворяются в современных информационных системах в основном средствами вычислительной техники. Средства, которые обеспечивают доступность информации для человека, то есть средства отображения данных, являются компонентами вычислительной техники.

Подавляющее большинство информационных систем работает в режиме диалога с пользователем. Типичные программные компоненты информационных систем включают: диалоговую подсистему ввода-вывода, подсистему, которая реализует логику диалога, подсистему прикладной логики обработки данных, подсистему логики управления данными. Для сетевых информационных систем важным элементом является коммуникационный сервис, обеспечивающий взаимодействие узлов сети при общем решении задачи. Значительная часть функциональных возможностей информационных систем закладывается в системном программном обеспечении: операционных системах, системных библиотеках и конструкциях инструментальных средств разработки. Кроме программной составной информационных систем важную роль играет информационная составная, которая задает структуру, атрибутику и типы данных, а также тесно связана с логикой управления данными.

Информационные технологии

В широком смысле слово технология - это способ освоения человеком материального мира с помощью социально организованной деятельности, которая включает три компоненты: информационную (научные принципы и обоснование), материальную (орудие работы) и социальную (специалисты, имеющие профессиональные навыки). Эта триада составляет сущность современного понимания понятия технологии.

Понятие информационной технологии появилось с возникновением информационного общества, основой социальной динамики в котором являются не традиционные материальные, а информационные ресурсы: знания, наука, организационные факторы, интеллектуальные способности, инициатива, творчество и т.д. К сожалению, это понятие настолько общее и всеохватывающее, что до сих пор специалисты не пришли к четкой, формализованной формулироваке. Наиболее удачным определением понятия информационной технологии дано академиком Глушковым В.М., который трактовал ее как человеко-машинную технологию сбора, обработки и передачи информации, которая грунтується на использовании вычислительной техники. Эта технология быстро развивается, охватывая все виды общественной деятельности: производство, управление, науку, образование, финансово-банковские операции, медицину, быт и др.

Контрольные вопросы

Что изучает наука информатика?

Что понимают под интерфейсом пользователя?

Что такое информация? Какими свойствами она владеет?

Из каких операций складывается процесс обработки данных?

Что такое информационная система?

Из каких этапов складывается работа информационных систем?

Какой смысл вкладывается у понятия "информационная технология"?

Предисловие....................................................................................... 5

1...... ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАТИКИ.. 6

1.1... Понятие информации. 6

1.2... Свойства информации. 8

1.3... Понятие количества информации. 9

1.4... Предмет и задачи информатики. 10

1.5... Информационное общество. 13

1.6... Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 15

2...... СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ И ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ЭВМ 18

2.1... Представление (кодирование) данных. 18

2.2... Понятие об основных системах счисления. 20

2.3... Перевод чисел из одной системы счисления в другую.. 21

2.4... Двоичная арифметика. 23

2.5... Представление чисел в ЭВМ.. 23

2.6... Кодирование информации в ЭВМ.. 26

2.7... Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 27

3...... ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭВМ.. 28

3.1... Основы алгебры логики. 28

3.2... Операции сравнения. 30

3.3... Логические операции. 31

3.4... Основы элементной базы ЭВМ.. 33

3.5... Элементы теории множеств. 35

3.6... Элементы теории графов. 37

3.7... Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 40

4...... ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ.. 42

4.1... История развития ЭВМ.. 42

4.2... Классификация ЭВМ.. 46

4.3... Архитектура ЭВМ.. 48

4.4... Состав персонального компьютера. 52

4.5... Внешние устройства. 59

4.6... Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 66

5...... СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ.. 68

5.1... Базовые понятия ОС.. 71

5.2... Классификация операционных систем. 72

5.3... Файловая структура ЭВМ.. 75

5.4... Файловые системы Microsoft Windows. 77

5.5... Драйверы устройств. 78

5.6... Служебные программы.. 80

5.7... Обзор операционных систем UNIX и Linux. 82

5.8... Обзор операционных систем Windows. 84

5.9... Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 88

6...... ПРИКЛАДНОЕ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 90

6.1... Прикладное программное обеспечение общего назначения. 91

6.2... Прикладное программное обеспечение специального назначения. 93

6.3... Инструментальное ПО.. 94

6.4... Нумерация версий программ. 96

6.5... Правовой статус программ. 96

6.6... Текстовые редакторы и процессоры.. 98

6.7... Программы подготовки презентаций. 101

6.8... Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 104

7...... ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ.. 105

7.1... Основные понятия электронных таблиц Excel 105

7.2... Ввод, редактирование и форматирование данных. 107

7.3... Вычисления в таблицах. 108

7.4... Диаграммы.. 111

7.5... Списки. 112

7.6... Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 114

8...... МОДЕЛИ РЕШЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ 116

8.1... Моделирование как метод познания. 116

8.2... Классификация моделей. 120

8.3... Компьютерное моделирование. 122

8.4... Информационные модели. 122

8.5... Примеры информационных моделей. 123

8.6... Базы данных. 124

8.7... Искусственный интеллект. 126

8.8... Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 127

9...... ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ.. 129

9.1... Основные этапы компьютерного решения задач. 130

9.2... Понятие алгоритма и его свойства. 131

9.3... Исполнители алгоритмов. 133

9.4... Способы описания алгоритмов. 135

9.5... Базовые управляющие структуры алгоритмов (основные алгоритмические конструкции) 142

9.6... Алгоритмы линейной структуры.. 145

9.7... Алгоритмы ветвящейся структуры.. 147

9.8... Алгоритмы циклической структуры.. 150

9.9... Способы комбинации базовых управляющих структур (основных алгоритмических конструкций) 157

9.10 Примеры комбинации основных алгоритмических структур. 158

9.11 Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 163

10.... ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ НА ЯЗЫКАХ ВЫСОКОГО УРОВНЯ 174

10.1 Основные понятия языков программирования. 174

10.2 Типы данных и операторы описания переменных. 179

10.3 Основные операторы.. 181

10.4 Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 182

11.... ОСНОВНЫЕ ОПЕРАТОРЫ ЯЗЫКА VISUAL BASIC FOR APPLICATIONS 184

11.1 Оператор присваивания. 184

11.2 Условный оператор IF … THEN. 186

11.3 Оператор выбора варианта *. 188

11.4 Операторы цикла. 191

11.5 Оператор цикла FOR … NEXT. 194

11.6 .............................................................................................................. Математические функции 196

11.7 Функции обработки строк *. 197

11.8 Функции преобразования данных. 199

11.9 Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 200

12.... ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ.. 202

12.1 Концепция программирования. 202

12.2 Структурное и модульное программирование. 205

12.3 Рекурсивные алгоритмы *. 208

12.4 Объектно-ориентированное программирование. 209

12.5 Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 213

13.... ЯЗЫКИ И СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ.. 215

13.1 Уровни языков программирования. 215

13.2 Системы программирования. 217

13.3 Классификация языков программирования. 218

13.4 Процедурные языки программирования. 219

13.5 Объектно-ориентированные языки. 221

13.7 Языки программирования для баз данных и компьютерных сетей. 223

13.8 Языки моделирования *. 224

13.9 Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 224

14.... ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ БАЗ ДАННЫХ.. 226

14.1 Задачи, решаемые с помощью баз данных. 226

14.2 Классификация БД.. 228

14.3 Реляционная модель данных. 229

14.4 Свойства полей базы данных. 231

14.5 Типы данных. 232

14.6 Безопасность и объекты баз данных. 233

14.7 Проектирование баз данных *. 236

14.8 Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 238

15.... ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ.. 240

15.1 Основы передачи данных. 240

15.2 Назначение и классификация сетей. 243

15.3 Сетевая модель OSI/ISO.. 246

15.4 Сетевое оборудование. 247

15.5 Основные стандарты и протоколы.. 249

15.6 Т Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 251

16.... ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ. 254

16.1 Подключение к Интернет. 254

16.2 Службы Интернет. 256

16.3 Поиск информации в Интернете. 261

16.4 Поиск с использованием языка запросов *. 267

16.5 Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 269

17.... ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.. 270

17.1 Угрозы информационной безопасности. 270

17.2 Методы и средства защиты информации. 272

17.3 Правовые основы информационной безопасности. 276

17.4 Ответственность за преступления в области информационных технологий 278

17.5 Криптографические механизмы защиты информации. 282

17.6 Компьютерные вирусы и вредоносные программы.. 284

17.7 Методы защиты от вирусов. 287

17.8 Вопросы и тестовые задания для самоконтроля. 290

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 292

ПРЕДИСЛОВИЕ

Уровень подготовки будущего бакалавра определяется совокупностью требований ФГОС ВПО соответствующего направления. Целью изучения дисциплины «Информатика» является формирование знаний и умений, а также развитие навыков и способностей, соответствующих следующим общекультурным и профессиональным компетенциям будущего выпускника:

– способность понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, осознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе;

– соблюдение основных требований информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны;

– владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации;

– наличие навыков работы с компьютером как средством управления информацией;

– способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;

– готовность подготавливать презентации, научно-технические отчеты и доклады по результатам выполненных исследований;

– готовность применять информационные технологии при проектировании процессов изготовления изделий легкой промышленности;

В результате изучения дисциплины «Информатика» студент должен владеть знаниями основных понятий, изучаемых в информатике как науке; принципов и методов обработки, хранения и передачи информации; технических и программных средств реализации информационных процессов; файловых систем; моделей решения функциональных и вычислительных задач; основ алгоритмизации и программирования; языков программирования; программного обеспечения и технологии программирования; баз данных; методов работы в Интернете; общих сведений о пакетах прикладных программ; уметь использовать базовые функции текстовых, формульных и табличных процессоров, составлять алгоритмы решения типовых задач, осуществлять обмен информацией в сетях, проводить поиск информации в Интернете, работать с электронной почтой; владеть пользовательскими вычислительными системами и системами программирования; навыками использования типовых пакетов программ для обработки, текстовой и изобразительной информации, основами подготовки презентаций и отчетов.

Методика изучения дисциплины строится на основе сочетания теоретического и практического обучения. Пособие содержит основные теоретические сведения, необходимые для получения студентом базовых знаний, умений и навыков в соответствии с общекультурными и профессиональными компетенциями, указанными в матрице компетенций, представленной в учебных планах. Материалы, помеченные символом «* » (отдельные подразделы, понятия, примеры), требуют расширенного самостоятельного изучения и адресованы студентам, ориентированным на повышенный уровень подготовки.

Особое внимание в пособии уделяется системам и технологиям автоматизированного проектирования, получившим широкое применение в инженерно-конструкторской деятельности, в том числе и в легкой промышленности. Достаточно подробно, с приведением примеров решения задач различной сложности, изложен раздел «Основы алгоритмизации». Это имеет большое значение для студентов указанных направлений, так как для работы в системах автоматизированного проектирования (САПР) необходимо знание базовых понятий алгоритмизации.

Электронная версия пособия содержит интерактивные примеры, рассчитанные на демонстрацию их работы в среде Visual Basic for Applications, а также гиперссылки, обеспечивающие возможность навигации по тексту пособия. Так, в конце каждого раздела приводится гиперссылка «вернуться к содержанию».

Для активизации познавательной деятельности студентов в конце каждого раздела приводятся вопросы и тестовые задания для самоконтроля. Именно в форме тестирования проводится, например, Федеральный интернет-экзамен в сфере профессионального образования (http://фэпо.рф/).

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАТИКИ

К основным понятиям информатики, раскрываемым в данном разделе, относятся следующие: общее представление об информации, её источники, характеристики и свойства, место и роль понятия «информация» в курсе информатики, меры и единицы количества и объёма информации, понятие о кодировании информации.

Понятие информации

Термин «информация» имеет множество определений, широко используется во многих науках и во многих сферах человеческой деятельности. Он происходит от латинского слова «informatio», означающего «сведения, разъяснения, изложение, осведомлённость». Это привычное понятие обозначает совокупность данных, сведений, знаний. В то же время строгого и общепринятого определения информации не существует. Информация в широком философском смысле – отражение реального (или вымышленного) мира, в узком прикладном – сведения, являющиеся объектом хранения, обработки и передачи.

Мы живём в материальном мире. Все физические объекты, окружающие нас, являются либо телами, либо полями. Они находятся в постоянном движении и изменении, взаимодействуют друг с другом, в результате порождаются сигналы различных типов. Любой сигнал – это изменяющийся во времени физический процесс. Такой процесс может порождать в физических телах изменения свойств. Это явление называется регистрацией сигналов. Изменения можно наблюдать, измерять, фиксировать иным способом – при этом получаются и регистрируются новые сигналы. Сигналы, зарегистрированные на материальном носителе, называются данными.

Характеристика физического процесса, используемая для представления данных, называется параметром сигнала. Если параметр сигнала принимает ряд последовательных значений и их конечное число, то сигнал называется дискретным (например, печатный текст – последовательность букв). Если параметр сигнала – непрерывная во времени функция, то сигнал называется непрерывным (например, устная речь – модулированная звуковая волна). Непрерывные сигналы можно преобразовать в дискретные. Такое преобразование называется дискретизацией .

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 путём изменения её оптических свойств. Сигналы могут быть зарегистрированы и путём изменения магнитных свойств полимерной ленты с нанесённым ферромагнитным покрытием, как это делается в магнитофонных записях, и путём 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, представляться или, ещё 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.

Таким образом, информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных методов. Информация не является статическим (не изменяющимся во времени) объектом, она появляется и существует только в ходе информационного процесса – в момент диалектического взаимодействия объективных данных и субъективных методов, всё прочее время она передаётся или хранится в виде сигналов или в форме данных. Человек воспринимает первичные данные различными органами чувств (зрение, слух, обоняние, вкус, осязание), и на их основе сознанием могут быть построены вторичные абстрактные (смысловые, семантические) данные.

Без информации не может существовать жизнь. Информационные процессы присущи всем живым существам, но в особенности – человеку. Получение символьной информации (слов, знаков, формул), её анализ и генерирование составляют основу абстрактного мышления, отличающего человека от животного.

Основные функции информации в обществе: познавательная (получение новой информации); коммуникативная (общение); управленческая (формирование целесообразного поведения управляемой системы).

Свойства информации

Информация имеет большое количество разнообразных свойств. В рамках нашего рассмотрения наиболее важными являются такие свойства, как дуализм, полнота, достоверность, адекватность, доступность, актуальность. Рассмотрим их подробнее.

Дуализм информации характеризует её двойственность. С одной стороны, информация объективна в силу объективности данных, с другой – субъективна в силу субъективности применяемых методов. Иными словами, методы могут вносить в большей или меньшей степени субъективный фактор и таким образом влиять на информацию в целом. Например, два человека читают одну и ту же книгу и получают разную информацию, хотя прочитанный текст, т.е. данные, были одинаковы. Более объективная информация получается применением методов с меньшим субъективным элементом.

Полнота информации характеризует достаточность данных для принятия решения или создания новых данных на основе имеющихся. Неполный набор данных оставляет большую долю неопределённости. В то же время избыточный набор данных затрудняет доступ к нужным данным, создаёт повышенный информационный шум, что также вызывает необходимость дополнительных методов, например, фильтрации, сортировки.

Достоверность информации – степень соответствия информации реальному объекту с необходимой точностью, характеризующая отсутствие ошибок. Чем выше уровень шума по сравнению с полезным сигналом, тем ниже достоверность. В этом случае приходится использовать более сложные методы или больше данных, например, повторная передача.

Адекватность информации – степень соответствия информации действительной обстановке, реальному объекту, процессу, явлению. Неадекватная информация может получаться на основе неполных и(или) недостоверных данных, а также при использовании неадекватных методов.

Доступность информации – это возможность получения информации при необходимости. Доступность складывается из двух составляющих: из доступности данных и доступности методов.

Актуальность информации – степень соответствия текущему моменту времени. Информация, актуальная сегодня, может стать совершенно ненужной по истечении некоторого времени. Например, программа телепередач на нынешнюю неделю будет неактуальна для многих телезрителей на следующей неделе.

Слово «информация» происходит от латинского слова informatio , что означает разъяснение, высказывания, осведомленность. Само слово информация лишь сравнительно недавно стало превращаться в точный термин. До этого информацию воспринимали как то, что присутствует в языке, письме или передается при общении. Сейчас смысл, который вкладывается в это понятие, очень изменился и расширился. Возникла особая математическая дисциплина — теория информации.

Хотя в теории информации и вводится несколько ее конкретных определений, все они не охватывают всего объема этого понятия. Рассмотрим некоторые определения.

Информация — это отражение реального (материального, предметного) мира, которое выражается в виде сигналов, знаков.

Информация — любая совокупность сигналов, сведений (данных), которые какая-либо система воспринимает из окружающей среды (входная информация), выдает в окружающую среду (исходящая информация) или сохраняется внутри определенной системы (внутренняя информация).

Информация существует в виде документов, рисунков, текстов, звуковых и световых сигналов, энергетических и нервных импульсов и т.п.

Под информацией понимают сведения об объектах окружающего мира, которые воспринимаются человеком, животным, растительным миром или специальными устройствами и повышают их уровень информированности.

Информация передается с помощью сообщений. Сообщение бывают устными, письменными, в виде рисунков, жестов, специальных знаков или организованными каким-то другим образом. Примерами сообщений являются: показания измерительного устройства, дорожные знаки, текст телеграммы, устный рассказ и тому подобное.

Виды информации

Информацию можно разделить на виды по нескольким признакам:

По способу восприятия

Для человека информация делится на виды в зависимости от типа рецепторов, воспринимающих ее:

• Визуальная — воспринимается органами зрения.
• Аудиальная — воспринимается органами слуха.
• Тактильная — воспринимается тактильными рецепторами.
• Обонятельная — воспринимается обонятельными рецепторами.
• Вкусовая — воспринимается вкусовыми рецепторами.

По форме представления

По форме представления информация делится на следующие виды:

• Текстовая — что передается в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.
• Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.
• Графическая — в виде изображений, событий, предметов, графиков.
• Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путем.

По назначению

• Массовая — содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума.
• Специальная — содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация.
• Личная — набор сведений о какой-либо личности, которые определяют социальное положение и типы социальных взаимодействий внутри популяции.

Свойства информации

Полезность. Полезность информации оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее использованием. Сведения, важные и полезные для одного человека, оказываются бесполезными для другого, если он не может их использовать.

Актуальность. Информация актуальна (своевременна), если она важна в данный момент времени. Если вы собираетесь ехать поездом, то для вас важна информация о том, когда этот поезд отправляется. Однако эта информация теряет свою актуальность после того, как поезд тронулся.

Вероятность (правдивость) . Информация считается достоверной, если она не противоречит реальной действительности, правильно ее объясняет и подтверждается. Если вы узнали о наводнении из информационной телепрограммы, то эта информация, по всей вероятности, является достоверной. В то же время слухи о пришествии инопланетян, которое ожидается на следующей неделе, недостоверны.

Объективность. Информация может быть объективной или субъективной (зависеть или не зависеть от чьего суждения). Например, сообщение «вода в море холодная» является субъективным, одновременно сообщение «температура +17 градусов Цельсия» дает объективную информацию.

Полнота. Информация полная, если ее достаточно для правильных выводов и принятия правильных решений. Если человеку на основе какой-либо информации приходится что-то решать, то он сначала оценивает, достаточно этой информации для принятия правильного решения.

Понятность. Информация понятна, если при ее восприятии нет необходимости в дополнительных сообщениях (не возникает вопросов). Если человеку говорят что-то, к восприятию чего он еще не подготовлен, например обращаются английском раньше, чем человек выучил этот язык, то он из услышанной информации вынесет совсем другую информацию, чем это было бы тогда, когда человек выучил английский язык.

Носители информации

Среда, в которой зафиксировано сообщение, называют носителем сообщения. В «докомпьютерную» эру информацию хранили на бумаге, фотографиях, кинопленке, магнитной ленте и др. С появлением первых компьютеров нашли широкое применение перфокарты и перфоленты, магнитные диски, компакт-диски.

Перфокарта — это лист тонкого картона стандартных размеров. В определенных позициях перфокарты пробивают дырочки. Наличие дырочки в определенной позиции считают единицу, а ее отсутствие — ноль.

Перфолента — это лента плотной бумаги стандартной ширины, на которую заносится информация пробивкой дырочек в соответствующих позициях на 5-ти или 8-ми параллельных дорожках.

Конечно, за дырочками, нанесенными на перфокарты или перфоленты, стоит вполне определенная информация.

Магнитные ленты и магнитные диски для хранения информации начали использовать с развитием вычислительной техники. Для записи 1 (единицы) намагничивалась небольшая область. Размагниченная (или намагниченная противоположно) область означала 0 (ноль).

Гибкие магнитные диски, или ГМД (FDD), позволяли легко переносить информацию с одного компьютера на другой, а также сохранять информацию, которая не используется на компьютере постоянно. Выпускались дискеты, как правило, с диском диаметром 3,5 дюйма и имели емкость всего 1,44 Мбайта.

Жесткие магнитные диски, или винчестеры (HDD), и сегодня являются основным типом носителей для долговременного хранения информации. Накопитель включает собственно магнитный диск, систему позиционирования и комплект магнитных головок — все это размещено в герметично закрытом корпусе.

Магнитные карточки содержат закодированную информацию, эта технология используется в кредитных, телефонных и регистрационных карточках, а также пропусках и «ключах» для кодовых замков.

Компакт-диски (оптические диски или CD) — это диск из специальной пластмассы с зеркальным покрытием с той стороны, с которой записывается и считывается информация. Информация на диск записывается так: диск вращается, и на его поверхности лазером в определенных местах наносятся «повреждение» поверхности таким образом, чтобы от них не отражался луч лазера при считывании. Таким образом записывается 1, «неповрежденные» места означают логический 0.

Существуют CD-R, DVD-R — оптические диски, на которые можно осуществлять однократную запись, а также CD-RW, DVD-RW — оптические диски, на которые можно осуществлять многократную запись.

Формы и способы представления информации

Символьная форма представления информации является наиболее простой, в ней каждый символ имеет какое-то значение. Например: красный свет светофора, показатели поворота на транспортных средствах, различные жесты, сокращения и обозначения в формулах.

Текстовая форма представления информации является более сложной. Эта форма предусматривает, что содержание сообщения передается не через отдельные символы (цифры, буквы, знаки), а их сочетанием, порядком размещения. Последовательно расположены символы образуют слова, которые в свою очередь могут образовывать предложения. Текстовая информация используется в книгах, брошюрах, газетах, журналах и т.

Графическая форма представления информации, как правило, имеет наибольший объем. К этой форме относятся фотографии, картины, чертежи, графики и тому подобное. Графическая форма более информативна. Видимо, поэтому, когда берем в руки новую книгу, то первым делом ищем в ней рисунки, чтобы создать о ней наиболее полное впечатление.

Информацию можно подавать одним из способов: буквами и знаками, жестами, нотами музыки, рисунками, картинами, скульптурами, звукозаписью, видеозаписью, кинофильмами и тому подобное.

Информация может быть в виде непрерывных (аналоговых) и дискретных (цифровых) сигналов.

Информация в аналоговом виде меняет свое значение постепенно (показатели термометра, часов со стрелками, спидометра и т.д.).

Информация в дискретном виде меняет свое значение с определенным шагом (показатели электронных часов, весы с гирями, подсчет количества предметов и т.п.).

Информатика

Термин информатика происходит от двух слов: информация и автоматика. Значит информатика это «наука о преобразовании информации».

Этот термин впервые введен в обиход во Франции в середине 60-х годов XX в., когда началось широкое использование вычислительной техники. Тогда в англоязычных странах вошел в употребление термин «Computer Science» для обозначения науки о преобразовании информации, которая базируется на вычислительной технике. Теперь эти термины являются синонимами.

Основа информатики — информационные технологии — совокупность средств и методов, с помощью которых осуществляется во всех сферах жизни и деятельности человека.

Информационная система — взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для хранения, обработки и выдачи информации с целью достижения конкретной задачи.

Современное понимание информационной системы (ИС) предусматривает использование компьютера в качестве основного технического средства обработка информации. Как правило, это компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами.

В работе ИС, в ее технологическом процессе можно выделить следующие этапы:

1. Зарождение данных — формирование первичных сообщений фиксируют результаты определенных операций, свойства объектов и субъектов управления, параметры процессов, содержание нормативных и юридических актов и т.п.
2. Накопление и систематизация данных — организация такого их размещения, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, защита их от искажений, потери, деформирование целостности и др.
3. Обработка данных — процессы, в результате которых на основании ранее накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные. Производные данные также могут проходить дальнейшую обработку, давая сведения обобщенности и др.
4. Отображение данных — представление их в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего — это вывод на печать, то есть изготовление документов, удобных для восприятия человеком. Широко используют построение графических иллюстративных материалов (графиков, диаграмм) и формирование звуковых сигналов.

Сообщения, которые формируются на первом этапе, могут быть обычным бумажным документом, сообщением «в электронном виде» или тем и другим одновременно. В современных информационных системах сообщение по большей части имеют «электронный вид». Основные составляющие информационных процессов:

• сбор данных: накопление данных с целью достаточной полноты для принятия решений;
• сохранения;
• передача;
• обработка.

Одним из важнейших условий применения электронно — вычислительных машин (ЭВМ) для решения тех или иных задач является построение соответствующего алгоритма (программы), содержащий информацию о правилах получения результирующей (итоговой) информации из заданной (входной) информации.

Программирование — дисциплина, исследующая методы формулировки и решения задач с помощью ЭВМ, и является основной составной частью информатики.

Итак, информация, ЭВМ, алгоритм — три фундаментальных понятия информатики.

Информатика — комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты проектирования, создания, оценки, функционирования компьютерных систем обработки информации, ее применение и влияние на различные области социальной практики.

Родоначальниками информатики является науки: документалистика и кибернетика. Кибернетика — переводится, как «искусный в управлении».

В информатике выделяют три основных части:

• алгоритмы обработки информации (algorithm )
• вычислительную технику (hardware )
• компьютерные программы (software ).

Предмет информатики составляют понятия:

• аппаратное обеспечение средств вычислительной техники
• программное обеспечение средств вычислительной техники;
• средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
• средства взаимодействия человека и аппаратного и программного обеспечения.

Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называется интерфейсом .

Двоичное кодирование информации

В разговорной речи часто встречаются такие выражения, как передача информации, сжатие информации, обработка информации. В таких случаях всегда идет об определенном сообщении, которое закодировано и передано тем или иным способом.

В вычислительной технике наиболее часто применяется двоичная форма представления информации , основанной на представленные данных последовательностью двух знаков: 0 и 1

Эти знаки называются двоичными цифрами, по — английски — binary digit , или, сокращенно bit (бит) .

Также используется восьмеричная форма представления информации (основана на представленные последовательности цифр 0, 1, …, 7) и шестнадцатеричная форма представления информации (основана на представленные последовательностью 0, 1, …, 9, A, B, C, …, F).

Информационным объемом сообщение называется количество битов в этом сообщении. Подсчет информационного объема сообщение является чисто техническим заданием, так как при таком подсчете содержание сообщения не играет никакой роли.

В современной вычислительной технике биты принято объединять в восьмерки, которые называются байтами: 1 байт = 8 бит. Наряду с битами и байтами используют и большие единицы измерения информации.

• 1 bit binary digit {0,1};
• 1 байт = 8 бит;
• 1 Кбайт = 2 10 байт = 1024 байт;
• 1 Мбайт = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайт = 2 20 байт;
• 1 Гбайт = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт = 2 30 байт;
• 1 Тбайт = 2 10 Гбайт = 1024 Гбайт = 2 40 байт.
• 1 Пбайт = 2 10 Тбайт = 1024 Тбайт = 2 50 байт.

С помощью двух бит кодируются четыре различных значения: 00, 01, 10, 11. Тремя битами можно закодировать 8 состояний:

• 000 001 010 011 100 101 110 111

Вообще с помощью n бит можно закодировать 2 n состояний.

Скорость передачи информации измеряется количеством битов, передаваемых за одну секунду. Скорость передачи бит за одну секунду называется 1 Бодом. Производные единицы скорости передачи называются Кбод, Мбод и Гбод:

• 1 Кбод (один килобод) = 2 10 бод = 1024 бит / с;
• 1 Мбод (один мегабод) = 2 20 бод = 1024 Кбод;
• 1 Гбод (один гигабод) = 2 30 бод = 1024 Мбод.

Пример . Пусть модем передает информацию со скоростью 2400 бод. Для передачи одного символа текста нужно передать около 10 битов. Таким образом, модем способен за 1 секунду передать около 2400/10 = 240 символов.

На ЭВМ можно обрабатывать не только числа, но и тексты. При этом нужно закодировать около 200 различных символов. В двоичном коде для этого нужно не менее 8 разрядов (2 8 = 256). Этого достаточно для кодирования всех символов английского и русского алфавитов (строчные и прописные), знаков препинания, символов арифметических действий некоторых общепринятых спецсимволов.

В настоящее время существует несколько систем кодирования.

Наиболее распространенными являются следующие системы кодирования: ASCII, Windows-1251, KOИ8, ISO.

ASCII (American Standard Code for Information Interchange — стандартный код информационного обмена)

В системе ASCII закреплены 2 таблицы кодирования: базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, расширенная от 128 до 255.

В первых 32 кодах (0-31) размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно коды не выводятся ни на экран, ни на устройстве печати.

Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита.

Символы национального алфавита размещены в кодах от 128 до 255.

Кодирования Windows-1251 стала стандартом в российском секторе Wold Wide Web .

KOИ8 (код обмена информацией) является стандартным кодированием в сообщениях электронной почты и телеконференций.

ISO (International Standard Organization ) — международный стандарт. Это кодирования используется редко.

Появление информатики обусловлено возникновением и распространением новой технологии сбора, обработки и передачи информации, связанной с фиксацией данных на машинных носителях. Основной инструмент информатики — компьютер.

Компьютер, получивший свое название от первоначального назначения — выполнения вычислений, имеет второе очень важное применение. Он стал незаменимым помощником человека в его интеллектуальной деятельности и основным техническим средством информационных технологий. А быстрое развитие в последние годы технических и программных возможностей персональных компьютеров, распространение новых видов информационных технологий создают реальные возможности их использования, открывая перед пользователем качественно новые пути дальнейшего развития и адаптации к потребностям общества.

Дезинформация

Дезинформация - заведомо неверная, ложная информация, предоставляемая оппоненту или противнику для более эффективного ведения военных действий, получения каких либо конкурентных преимуществ, для проверки на утечку информации и выявления источника утечки, определения потенциально ненадежных клиентов или партнеров. Также дезинформацией называется сам процесс манипулирования информацией, как то: введение кого-либо в заблуждение путём предоставления неполной информации или полной, но уже не актуальной информации, искажения контекста, искажения какой либо части информации.

Дезинформация, как мы видим, - это результат деятельности человека, желание создать ложное впечатление и, соответственно подтолкнуть к требуемым действиям и/или бездействию.