2014-02-09
4965
Эволюция информационных технологий наиболее ярко прослеживается на процессах хранения, транспортирования и обработки информации.
В управлении данными, объединяющем задачи их получения, хранения, обработки, анализа и визуализации, выделяют шесть временных фаз (поколений). Вначале данные обрабатывали вручную. На следующем шаге использовали оборудование с перфокартами и электромеханические машины для сортировки и табулирования миллионов записей. И третьей фазе данные хранились на магнитных лентах, и сохраняемые программы выполняли пакетную обработку последовательных файлов. Четвертая фаза связана с введением понятия схемы базы данных и оперативного навигационного доступа к ним. В пятой фазе был обеспечен автоматический доступ к реляционным базам данных и была внедрена распределенная и клиент-серверная обработка. Теперь мы находимся в начале шестого поколения систем, которые хранят более разнообразные типы данных (документы, графические, звуковые и видеообразы). Эти системы шестого поколения представляют собой базовые средства хранения для появляющихся приложений Интернета и Интранета.
|
|
|
В нулевом поколении (4000 г. до н.э. - 1900 г.) в течение шести тысяч лет наблюдалась эволюция от глиняных таблиц к папирусу, затем к пергаменту и, наконец, к бумаге. Имелось много новшеств в представлении данных: фонетические алфавиты, сочинения, книги, библиотеки, бумажные и печатные издания. Это были большие достижения, но обработка информации в эту эпоху осуществлялась вручную.
Первое поколение (1900-1955) связано с технологией перфокарт, когда запись данных представлялась на них в виде двоичных структур. Процветание компании IBM в период 1915-1960 гг. связано с производством электромеханического оборудования для записи данных на карты, сортировки и составления таблиц. Громоздкость оборудования, необходимость хранения громадного количества перфокарт предопределили появление новой технологии, которая должна была вытеснить электромеханические компьютеры.
Второе поколение (программируемое оборудование обработки записей, 1955-1980 гг.) связано с появлением технологии магнитных лент, каждая из которых могла хранить информацию десяти тысяч перфокарт. Для обработки информации были разработаны электронные компьютеры с хранимыми программами, которые могли обрабатывать сотни записей в секунду. Ключевым моментом этой новой технологии было программное обеспечение, с помощью которого сравнительно легко можно было программировать и использовать компьютеры.
Программное обеспечение этого времени поддерживало модель обработки записей на основе файлов. Типовые программы последовательно читали несколько входных файлов и производили на выходе новые файлы. Для облегчения определения этих ориентированных на записи последовательных задач были созданы COBOL и несколько других языков программирования. Операционные системы обеспечивали абстракцию файла для хранения этих записей, язык управления выполнением заданий и планировщик заданий для управления потоком работ.
|
|
|
Системы пакетной обработки транзакций сохраняли их на картах или лентах и собирали в пакеты для последующей обработки. Раз в день эти пакеты транзакций сортировались. Отсортированные транзакции сливались с хранимой на ленте намного большей по размерам базой данных (основным файлом) для производства нового основного файла. На основе этого основного файла также производился отчет, который использовался как гроссбух на следующий бизнес-день. Пакетная обработка позволяла очень эффективно использовать компьютеры, но обладала двумя серьезными ограничениями: невозможностью распознавания ошибки до обработки основного файла и отсутствием оперативного знания о текущей информации.
Третье поколение (оперативные базы данных, 1965-1980 гг.) связано с внедрением оперативного доступа к данным в интерактивном режиме, основанном на использовании систем баз данных с оперативными транзакциями.
Технические средства для подключения к компьютеру интерактивных компьютерных терминалов прошли путь развития от телетайпов к простым алфавитно-цифровым дисплеям и, наконец, к сегодняшним интеллектуальным терминалам, основанным на технологии персональных компьютеров.
Оперативные базы данных хранились на магнитных дисках или барабанах, которые обеспечивали доступ к любому элементу данных за доли секунды. Эти устройства и программное обеспечение управления данными давали возможность программам считывать несколько записей, изменять их и затем возвращать новые значения оперативному пользователю. В начале системы обеспечивали простой поиск данных: либо прямой поиск по номеру записи, либо ассоциативный поиск по ключу.
Простые индексно-последовательные организации записей быстро развились в более мощную модель, ориентированную на наборы. Модели данных прошли эволюционный путь развития от иерархических и сетевых к реляционным.
В этих ранних базах данных поддерживались три вида схем данных:
· логическая, которая определяет глобальный логический проект записей базы данных и связей между записями;
· физическая, описывающая физическое размещение записей базы данных на устройствах памяти и в файлах, а также индексы, нужные для поддержания логических связей;
· предоставляемая каждому приложению подсхема, раскрывающая только часть логической схемы, которую использует программа.
Механизм логических и физических схем и подсхем обеспечивал независимость данных. И на самом деле многие программы, написанные в ту эпоху, все еще работают сегодня с использованием той же самой подсхемы, с которой все начиналось, хотя логическая и физическая схемы абсолютно изменились.
К 1980 г. сетевые (и иерархические) модели данных, ориентированные на наборы записей, стали очень популярны. Однако навигационный программный интерфейс был низкого уровня, что послужило толчком к дальнейшему совершенствованию информационных технологий.
Четвертое поколение (реляционные базы данных: архитектура «клиент - сервер», 1980-1995 гг.) явилось альтернативой низкоуровневому интерфейсу. Идея реляционной модели состоит в единообразном представлении сущности и связи. Реляционная модель данных обладает унифицированным языком для определения данных, навигации по данным и манипулирования данными. Работы в этом направлении породили язык, названный SQL, принятый в качестве стандарта.
|
|
|
Сегодня почти все системы баз данных обеспечивают интерфейс SQL. Кроме того, во всех системах поддерживаются собственные расширения, выходящие за рамки этого стандарта.
Кроме повышения продуктивности и простоты использования реляционная модель обладает некоторыми неожиданными преимуществами. Она оказалась хорошо пригодной к использованию в архитектуре «клиент-сервер», параллельной обработке и графических пользовательских интерфейсах. Приложение «клиент-сервер» разбивается на две части. Клиентская часть отвечает за поддержку ввода и представление выходных данных для пользователя или клиентского устройства. Сервер отвечает за хранение базы данных, обработку клиентских запросов к базе данных, возврат клиенту общего ответа. Реляционный интерфейс особенно удобен для использования в архитектуре «клиент-сервер», поскольку приводит к обмену высокоуровневыми запросами и ответами. Высокоуровневый интерфейс SQL минимизирует коммуникации между клиентом и сервером. Сегодня многие клиент-серверные средства строятся на основе протокола Open Database Connectivity (ODBC), который обеспечивает для клиента стандартный механизм запросов высокого уровня к серверу. Архитектура «клиент-сервер» продолжает развиваться. Имеется возрастающая тенденция интеграции процедур в серверах баз данных. В частности, такие процедурные языки, как BASIC и Java, были добавлены к серверам, чтобы клиенты могли вызывать прикладные процедуры, выполняемые на них.
Параллельная обработка баз данных была вторым неожиданным преимуществом реляционной модели. Отношения являются однородными множествами записей. Реляционная модель включает набор операций, замкнутых по композиции: каждая операция получает отношения на входе и производит отношение как результат. Поэтому реляционные операции естественным образом предоставляют возможности конвейерного параллелизма путем направления вывода одной операции на вход следующей.
Реляционные данные также хорошо приспособлены к графическим пользовательским интерфейсам (GUI). Пользователи легко могут создавать отношения в виде электронных таблиц и визуально манипулировать ими.
|
|
|
Между тем файловые системы и системы, ориентированные на наборы, оставались «рабочими лошадками» многих корпораций. С годами эти корпорации построили громадные приложения и не могли легко перейти к использованию реляционных систем. Реляционные системы скорее стали ключевым средством для новых клиент-серверных приложений.
Пятое поколение (мультимедийные базы данных, с 1995 г.) связано с переходом от традиционных хранящих числа и символы, к объектно-реляционным, содержащим данные со сложным поведением. Например, географам следует иметь возможность реализации карт, специалистам в области текстов имеет смысл реализовывать индексацию и выборку текстов, специалистам по графическим образам стоило бы реализовать библиотеки типов для работы с образами. Конкретным примером может служить распространенный объективный тип временных рядов. Вместо встраивания этого объекта в систему баз рекомендуется реализация соответствующего типа в виде библиотеки классов с методами для создания, обновления и удаления временных рядов.
Быстрое развитие Интернета усиливает эти дебаты. Клиенты и серверы Интернета строятся с использованием апплетов и хелперов, которые сохраняют, обрабатывают и отображают данные того или иного типа. Пользователи вставляют эти апплеты в браузер или сервер. Общераспространенные апплеты управляют звуком, графикой, видео, электронными таблицами, графами. Для каждого из ассоциированных с этими апплетами типов данных имеется библиотека классов. Настольные компьютеры и Web-браузеры являются распространенными источниками и приемниками большей части данных. Поэтому типы и объектные модели, используемые в настольных компьютерах, будут диктовать, какие библиотеки классов должны поддерживаться на серверах баз данных.
Подводя итог, следует отметить, что базы данных призваны хранить не только числа и текст. Они используются для хранения многих видов объектов и связей между этими объектами, что мы видим в World Wide Web.
Чтобы приблизиться к современному состоянию технологии управления данными, имеет смысл описать два крупных проекта, в которых используются предельные возможности сегодняшней технологии. Система Earth Observation System/Data Information System (EOS/DIS) разрабатывается агентством NASA и его подрядчиками для хранения всех данных, которые начали поступать со спутников серии «Миссия к планете Земля» с 1977 г. Объем базы данных, включающей данные от удаленных сенсорных датчиков, будет расти на 5 ТбаЙт в день (1 Тбайт - 106 Гбайт). К 2007 г. размер базы данных вырастет до 15 Пбайт. Это в 1000 раз больше объема самых больших современных оперативных баз данных. NASA желает, чтобы эта база данных была доступна каждому в любом месте и в любое время. Любой человек сможет осуществлять поиск, анализ и визуализацию данных из этой базы. Потребуются наиболее развитые методы хранения, поиска и визуализации данных. Большая часть данных будет обладать пространственными и временными характеристиками, так что для системы потребуются существенное развитие технологии хранения данных этих типов, а также библиотеки классов для различных научных наборов данных. Например, для этого приложения потребуется библиотека для определения снежного покрова, каталога растительных форм, анализа облачности и других физических свойств образов.
Другим впечатляющим примером базы данных является создаваемая всемирная библиотека. Многие ведомственные библиотеки открывают доступ к своим хранилищам в режиме on-line. Новая научная литература публикуется в режиме on-line. Такой вид публикаций поднимает трудные социальные вопросы по поводу авторских прав и интеллектуальной собственности и заставляет решать глубокие технические проблемы. Пугают размеры и многообразие информации. Информация появляется на многих языках, во многих форматах данных и в громадных объемах. При применении традиционных подходов к организации такой информации (автор, тема, название) не используются мощности компьютеров для поиска информации по содержимому, для связывания документов и для группирования сходных документов. Поиск требуемой информации в море документов, карт, фотографий, аудио- и видеоинформации представляет собой захватывающую и трудную проблему.
Быстрое развитие технологий хранения информации, коммуникаций и обработки позволяет переместить всю информацию в киберпространство. Программное обеспечение для определения, поиска и визуализации оперативно доступной информации - ключ к созданию и доступу к такой информации. Основные задачи, которые необходимо решить:
· определение моделей данных для их новых типов (например, пространственных, темпоральных, графических) и их интеграция с традиционными системами баз данных;
· масштабирование баз данных по размеру (до петабайт), пространственному размещению (распределенные) и многообразию (неоднородные);
· автоматическое обнаружение тенденций данных, структур и аномалий (поиск, анализ данных);
· интеграция (комбинирование) данных из нескольких источников;
· создание сценариев и управление потоком работ (процессом) и данными в организациях;
· автоматизация проектирования и администрирования базами данных.
· Базовые информационные процессы, их характеристика и модели
· Информационные технологии основаны на реализации информационных процессов, разнообразие которых требует выделения базовых. К ним, как уже отмечалось, можно отнести извлечение, транспортирование, обработку, хранение, представление и использование информации. На логическом уровне должны быть построены математические модели, обеспечивающие параметрическую и критериальную совместимость информационных процессов в системе информационных технологий.
Мультимедиа-технологии
В настоящее время мультимедиа-технологии являются бурно развивающейся областью информационных технологий. В этом направлении активно работает значительное число крупных и мелких фирм, технических университетов и студий (в частности IBM, Apple, Motorola, Philips, Sony, Intel и др.). Области использования чрезвычайно многообразны: интерактивные обучающие и информационные системы, САПР, развлечения и др.
Основными характерными особенностями этих технологий являются:
· объединение многокомпонентной информационной среды (текста, звука, графики, фото, видео) в однородном цифровом представлении;
· обеспечение надежного (отсутствие искажений при копировании) и долговечного хранения (гарантийный срок хранения - десятки лет) больших объемов информации;
· простота переработки информации (от рутинных до творческих операций).
Достигнутый технологический базис основан на использовании нового стандарта оптического носителя DVD (Digital Versalite/Video Disk), имеющего емкость порядка единиц и десятков гигабайт и заменяющего все предыдущие: CD-ROM, Video-CD, CD-audio. Использование DVD позволило реализовать концепцию однородности цифровой информации. Одно устройство заменяет аудиоплейер, видеомагнитофон, CD-ROM, дисковод, слайдер и др. В плане представления информации оптический носитель DVD приближает ее к уровню виртуальной реальности.
Многокомпонентную мультимедиа-среду целесообразно разделить на три группы: аудиоряд, видеоряд, текстовая информация.
Аудиоряд может включать речь, музыку, эффекты (звуки типа шума, грома, скрипа и т.д., объединяемые обозначением WAVE (волна). Главной проблемой при использовании этой группы мультисреды является информационная емкость. Для записи одной минуты WAVE-звука высшего качества необходима память порядка 10 Мбайт, поэтому стандартный объем CD (до 640 Мбайт) позволяет записать не более часа WAVE. Для решения этой проблемы используются методы компрессии звуковой информации.
Другим направлением является использование в мультисреде звуков (одноголосая и многоголосая музыка, вплоть до оркестра, звуковые эффекты) MIDI (Musical Instrument Digitale Interface). В данном случае звуки музыкальных инструментов, звуковые эффекты синтезируются программно-управляемыми электронными синтезаторами. Коррекция и цифровая запись MIDI-звуков осуществляется с помощью музыкальных редакторов (программ-секвенсоров). Главным преимуществом MIDI является малый объем требуемой памяти - 1 минута MIDI-звука занимает в среднем 10 Кбайт.
Видеоряд по сравнению с аудиорядом характеризуется большим числом элементов. Выделяют статический и динамический видеоряды.
Статический видеоряд включает графику (рисунки, интерьеры, поверхности, символы в графическом режиме) и фото (фотографии и сканированные изображения).
Динамический видеоряд представляет собой последовательность статических элементов (кадров). Можно выделить три типовых группы:
· обычное видео (life video) - последовательность фотографий (около 24 кадров в секунду);
· квазивидео - разреженная последовательность фотографий (6-12 кадров в секунду);
· анимация - последовательность рисованных изображений.
Первая проблема при реализации видеорядов - разрешающая способность экрана и число цветов. Выделяют три направления:
· стандарт VGA дает разрешение 640х480 пикселей (точек) на экране при 16 цветах или 320х200 пикселей при 256 цветах;
· стандарт SVGA (видеопамять 512 Кбайт, 8 бит/пиксель) дает разрешение 640 х 480 пикселей при 256 цветах;
· 24-битные видеоадаптеры (видеопамять 2Мбайт, 24 бит/пиксель) позволяют использовать 16 млн цветов.
Вторая проблема - объем памяти. Для статических изображений один полный экран требует следующие объемы памяти:
· в режиме 640 х 480, 16 цветов - 150 кбайт;
· в режиме 320 х 200, 256 цветов - 62,5 Кбайт;
· в режиме 640 х 480, 256 цветов - 300 Кбайт.
Такие значительные объемы при реализации аудио- и видеорядов определяют высокие требования к носителю информации, видеопамяти и скорости передачи информации.
При размещении текстовой информации на CD-ROM нет никаких сложностей и ограничений ввиду большого информационного объема оптического диска.
Основные направления использования мультимедиа-технологий:
· электронные издания для целей образования, развлечения и др.
· в телекоммуникациях со спектром возможных применении от просмотра заказной телепередачи и выбора нужной книги до участия в мультимедиа-конференциях. Такие разработки получили название Information Highway;
· мультимедийные информационные системы («мультимедиа-киоски»), выдающие по запросу пользователя наглядную информацию.
С точки зрения технических средств на рынке представлены как полностью укомплектованные мультимедиа-компьютеры, так и отдельные комплектующие и подсистемы (Multimedia Upgrade Kit), включающие в себя звуковые карты, приводы компакт-дисков, джойстики, микрофоны, акустические системы.
Для персональных компьютеров класса IBM PC утвержден специальный стандарт МРС, определяющий минимальную конфигурацию аппаратных средств для воспроизведения мультимедиа-продуктов. Для оптических дисков CD-ROM разработан международный стандарт (ISO 9660).
Геоинформационные технологии
В настоящее время в соответствии с требованиями новых информационных технологий создаются и функционируют многие системы управления, связанные с необходимостью отображения информации на электронной карте:
· геоинформационные системы;
· системы федерального и муниципального управления;
· системы проектирования;
· системы военного назначения и т.д.
Эти системы управления регулируют деятельность технических и социальных систем, функционирующих в некотором операционном пространстве (географическом, экономическом и т.п.) с явно выраженной пространственной природой.
При решении задач социального и технического регулирования в системах управления используется масса пространственной информации: топография, гидрография, инфраструктура, коммуникации, размещение объектов.
Графическое представление какой-либо ситуации на экране компьютера подразумевает отображение различных графических образов. Сформированный на экране ЭВМ графический образ состоит из двух различных с точки зрения среды хранения частей - графической «подложки» или графического фона и других графических объектов. По отношению к этим другим графическим образам «образ-подложка» является «площадным», или пространственным двухмерным изображением. Основной проблемой при реализации геоинформационных приложений является трудность формализованного описания конкретной предметной области и ее отображения наэлектронной карте.
Таким образом, геоинформационные технологии предназначены для широкого внедрения в практику методов и средств работы с пространственно-временными данными, представляемыми в виде системы электронных карт, и предметно-ориентированных сред обработки разнородной информации для различных категорий пользователей.
Основным классом данных геоинформационных систем (ГИС) являются координатные данные, содержащие геометрическую формацию и отражающие пространственный аспект. Основные типы координатных данных: точка (узлы, вершины), линия (незамкнутая), контур (замкнутая линия), полигон (ареал, район). На практике для построения реальных объектов используют большее число данных (например, висячий узел, псевдоузел, нормальный узел, покрытие, слой и др.).
Основой визуального представления данных при использовании ГИС-технологий является графическая среда, основу которой составляют векторные и растровые (ячеистые) модели. Векторная модель содержит информацию местоположении объекта, а растровая о том, что расположено в той или иной точке объекта. Векторные модели относятся к бинарным или квазибинарным. Растровые позволяют отображать полутона. Основной областью использования растровых моделей является обработка аэрокосмических снимков.
Цифровая карта может быть организована в виде множества слоев (покрытий или карт подложек). Слои в ГИС представляют набор цифровых картографических моделей, построенных на основе объединения (типизации) пространственных объектов, имеющих общие функциональные признаки. Совокупность слоев образует интегрированную основу графической части ГИС.
Важным моментом при проектировании ГИС является размерность модели. Применяют двухмерные модели координат (2D) и трехмерные (3D). Двухмерные модели используются при построении карт, а трехмерные - при моделировании геологических процессов, проектировании инженерных сооружений (плотин, водохранилищ, карьеров и др.), моделировании потоков газов и жидкостей. Существуют два типа трехмерных моделей: псевдотрехмерные, когда фиксируется третья координата и истинные трехмерные.
Большинство современных ГИС осуществляет комплексную обработку информации:
· сбор первичных данных;
· накопление и хранение информации;
· различные виды моделирования (семантическое, имитационное, геометрическое, эвристическое);
· автоматизированное проектирование;
· документационное обеспечение.
Основные области использования ГИС:
· электронные карты;
· городское хозяйство;
· государственный земельный кадастр;
· экология;
· дистанционное зондирование;
· экономика;
· специальные системы военного назначения.
CASE-технологии
На данный момент в технологии разработки программного обеспечения существуют два основных подхода к разработке информационных систем, отличающиеся критериями декомпозиции: функционально-модульный (структурный) и объектно-ориентированный.
Функционально-модульный подход основан на принципе алгоритмической декомпозиции с выделением функциональных элементов и установлением строгого порядка выполняемых действий.
Объектно-ориентированный подход основан на объектной декомпозиции с описанием поведения системы в терминах взаимодействия объектов.
Главным недостатком функционально-модульного подхода является однонаправленность информационных потоков и недостаточная обратная связь. В случае изменения требований к системе это приводит к полному перепроектированию, поэтому ошибки, заложенные на ранних этапах, сильно сказываются на продолжительности и стоимости разработки. Другой важной проблемой является неоднородность информационных ресурсов, используемых в большинстве информационных систем. В силу этих причин в настоящее время наибольшее распространение получил объектно-ориентированный подход.
Под CASE-технологией будем понимать комплекс программных средств, поддерживающих процессы создания и сопровождения программного обеспечения, включая анализ и формулировку требований, проектирование, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом (CASE-средство может обеспечивать поддержку только в заданных функциональных областях или в широком диапазоне функциональных областей).
В связи с наличием двух подходов к проектированию программного обеспечения существуют CASE-технологии ориентированные на структурный подход, объектно-ориентированный подход, а также комбинированные. Однако сейчас наблюдается тенденция переориентации инструментальных средств, созданных для структурных методов разработки, на объектно-ориентированные методы, что объясняется следующими причинами:
· возможностью сборки программной системы из готовых компонентов, которые можно использовать повторно;
· возможностью накопления проектных решений в виде библиотек классов на основе механизмов наследования;
· простотой внесения изменений в проекты за счет инкапсуляции данных в объектах;
· быстрой адаптацией приложений к изменяющимся условиям за счет использования свойств наследования и полиморфизма;
· возможностью организации параллельной работы аналитиков, проектировщиков и программистов.
Концепции объектно-ориентированного подхода и распределенных вычислений стали базой для создания консорциума Object Management Group (OMG), членами которой являются более 500 ведущих компьютерных компаний (Sun, DEC, IBM, HP, Motorola и др.). Основным направлением деятельности консорциума является разработка спецификаций и стандартов для создания распределенных объектных систем в разнородных средах. Базисом стали спецификации под названием Object Management Architecture (ОМА).
ОМА состоит из четырех основных компонентов, представляющих спецификации различных уровней поддержки приложений:
· архитектура брокера запросов объектов (CORBA - Common Object Request Broker Architecture) определяет механизмы взаимодействия объектов в разнородной сети;
· объектные сервисы (Object Services) являются основными системными сервисами, используемыми разработчиками для создания приложений;
· универсальные средства (Common Facilities) являются высокоуровневыми системными сервисами, ориентированными на поддержку пользовательских приложений (электронная почта, средства печати и др.);
· прикладные объекты (Application Object) предназначены для решения конкретных прикладных задач.
Исходя из основных положений объектно-ориентированного подхода рассмотрим концепцию идеального объектно-ориентированного CASE-средства.
Существует несколько объектно-ориентированных методов, авторами наиболее распространенных из них являются Г.Буч, Д.Рамбо, ИДжекобсон. В настоящее время наблюдается процесс сближения объектно-ориентированных методов. В частности, указанные выше авторы создали и выпустили несколько версий унифицированного метода UML (Unified Modeling Language - унифицированный язык моделирования).
Классическая постановка задачи разработки программной системы (инжиниринг) представляет собой спиральный цикл итеративного чередования этапов объектно-ориентированного анализа, проектирования и реализации (программирования).
В реальной практике в большинстве случаев имеется предыстория в виде совокупности разработанных и внедренных программ, которые целесообразно использовать при разработке новой системы. Процесс проектирования в таком случае основан на реинжиниринге программных кодов, при котором путем анализа текстов программ восстанавливается исходная модель программной системы.
Современные CASE-средства поддерживают процессы инжиниринга и автоматизированного реинжиниринга.
Идеальное объектно-ориентированное CASE-средство должно содержать четыре основных блока: анализ, проектирование, разработка и инфраструктура.
Основные требования к блоку анализа:
· возможность выбора выводимой на экран информации из всей совокупности данных, описывающих модели;
· согласованность диаграмм при хранении их в репозитарии;
· внесение комментариев в диаграммы и соответствующую документацию для фиксации проектных решений;
· возможность динамического моделирования в терминах событий;
· поддержка нескольких нотаций (хотя бы три нотации - Г.Буча, И. Джекобсона и ОМТ).
Основные требования к блоку проектирования:
· поддержка всего процесса проектирования приложения;
· возможность работы с библиотеками, средствами поиска и выбора;
· возможность разработки пользовательского интерфейса;
· поддержка стандартов OLE, ActiveX и доступ к библиотекам HTML или Java;
· поддержка разработки распределенных или двух- и трехзвенных клиент-серверных систем (работа с CORBA, DCOM, Internet).
Основные требования к блоку реализации:
· генерация кода полностью из диаграмм;
· возможность доработки приложений в клиент-серверных CASE-средствах типа Power Builder;
· реинжиниринг кодов и внесение соответствующих изменений в модель системы;
· наличие средств контроля, которые позволяют выявлять несоответствие между диаграммами и генерируемыми кодами и обнаруживать ошибки как на стадии проектирования, так и на стадии реализации.
Основные требования к блоку инфраструктуры:
· наличие репозитория на основе базы данных, отвечающего за генерацию кода, реинжиниринг, отображение кода на диаграммах, а также обеспечивающего соответствие между моделями и программными кодами;
· обеспечение командной работы (многопользовательской работы и управление версиями) и реинжиниринга.
Сравнительный анализ CASE-систем показывает, что на сегодняшний день одним из наиболее приближенных к идеальному варианту CASE-средств является семейство Rational Rose фирмы Rational Software Corporation. Следует отметить, что именно здесь работают авторы унифицированного языка моделирования Г. Буч, Д. Рамбо и И. Джекобсон, под руководством которых ведется разработка нового CASE-средства, поддерживающего UML.
Выделим основные критерии оценки и выбора CASE-средств.
1. Функциональные характеристики:
o среда функционирования: проектная среда, программное обеспечение/технические средства, технологическая среда;
o функции, ориентированные на фазы жизненного цикла: моделирование, реализация, тестирование;
o общие функции: документирование, управление конфигурацией, управление проектом;
2. Надежность;
3. Простота использования;
4. Эффективность;
5. Сопровождаемость;
6. Переносимость;
7. Общие критерии (стоимость, затраты, эффект внедрения, характеристики поставщика).
Телекоммуникационные технологии
По мере эволюции вычислительных систем сформировались следующие разновидности архитектуры компьютерных сетей:
· одноранговая архитектура;
· классическая архитектура «клиент-сервер»;
· архитектура «клиент-сервер» на основе Web-технологии.
При одноранговой архитектуре все ресурсы вычислительной системы, включая информацию, сконцентрированы в центральной ЭВМ, называемой еще мэйнфреймом (mainframe - центральный блок ЭВМ). В качестве основных средств доступа к информационным ресурсам использовались однотипные алфавитно-цифровые терминалы, соединяемые с центральной ЭВМ кабелем. При этом не требовалось никаких специальных действий со стороны пользователя по настройке и конфигурированию программного обеспечения.
Явные недостатки, свойственные одноранговой архитектуре и развитие инструментальных средств привели к появлению вычислительных систем с архитектурой «клиент-сервер». Особенность данного класса систем состоит в децентрализации архитектуры автономных вычислительных систем и их объединении в глобальные компьютерные сети. Создание данного класса систем связано с появлением персональных компьютеров, взявших на себя часть функций центральных ЭВМ. В результате появилась возможность создания глобальных и локальных вычислительных сетей, объединяющих персональные компьютеры (клиенты или рабочие станции), использующие ресурсы, и компьютеры (серверы), предоставляющие те или иные ресурсы для общего использования.
Любое программное приложение можно представить в виде структуры из трех компонентов:
· компонет представления, реализующий интерфейс с пользователем;
· прикладной компонент, обеспечивающий выполнение прикладных функций;
· компонент доступа к информационным ресурсам, или менеджер ресурсов, выполняющий накопление информации и управление данными.
На основе распределения перечисленных компонентов между рабочей станцией и сервером сети выделяют следующие модели архитектуры «клиент-сервер»:
· модель доступа к удаленным данным;
· модель сервера управления данными;
· модель комплексного сервера;
· трехзвенная архитектура «клиент-сервер».
Модель доступа к удаленным данным при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности:
· невысокая производительность, так как вся информация обрабатывается на рабочих станциях;
· снижение общей скорости обмена при передаче больших объемов информации для обработки с сервера на рабочие станции.
При использовании модели сервера управления данными кроме самой информации на сервере располагается менеджер информационных ресурсов (например, система управления базами данных). Компонент представления и прикладной компонент совмещены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (например, SQL в случае использования базы данных), либо вызовами функций специализированных программных библиотек. Запросы к информационным ресурсам направляются по сети менеджеру ресурсов (например, серверу базы данных), который обрабатывает запросы и возвращает клиенту блоки данных. Наиболее существенные особенности данной модели:
· уменьшение объемов информации, передаваемых по сети, так как выборка необходимых информационных элементов осуществляется на сервере, а не на рабочих станциях;
· унификация и широкий выбор средств создания приложений;
· отсутствие четкого разграничения между компонентом представления и прикладным компонентом, что затрудняет совершенствование вычислительной системы.
Модель сервера управления данными целесообразно использовать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со временем объемов информации. При этом сложность прикладного компонента должна быть невысокой.
Модель комплексного сервера строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером. Преимущества модели комплексного сервера:
· высокая производительность;
· централизованное администрирование;
· экономия ресурсов сети.
Модель комплексного сервера является оптимальной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличивающихся со временем объемов информации.
Архитектура «клиент-сервер», при которой прикладной компонент расположен на рабочей станции вместе с компонентом представления (модели доступа к удаленным данным и сервера управления данными) или на сервере вместе с менеджером ресурсов и данными (модель комплексного сервера), называют двухзвенной архитектурой.
При существенном усложнении и увеличении ресурсоемкости прикладного компонента для него может быть выделен отдельный сервер, называемый сервером приложений. В этом случае говорят о трехзвенной архитектуре «клиент-сервер». Первое звено - компьютер-клиент, второе - сервер приложений, третье - сервер управления данными. В рамках сервера приложений могут быть реализованы несколько прикладных функций, каждая из которых оформляется как отдельная служба, предоставляющая некоторые услуги всем программам. Серверов приложения может быть несколько, каждый из них ориентирован на предоставление некоторого набора услуг.
Наиболее ярко современные тенденции телекоммуникационных технологий проявились в Интернете. В соответствии с Web-технологией на сервере размещаются так называемые Web-документы, которые визуализируются и интерпретируются программой навигации (Web-навигатор, Web-броузер), функционирующей на рабочей станции. Логически Web-документ представляет собой гипермедийный документ, объединяющий ссылками различные Web-страницы. В отличие от бумажной Web-страница может быть связана с компьютерными программами и содержать ссылки на другие объекты. В Web-технологии существует система гиперссылок, включающая ссылки на следующие объекты:
· другую часть Web-документа;
· другой Web-документ или документ другого формата (например, документ Word или Excel), размещаемый на любом компьютере сети;
· мультимедийный объект (рисунок, звук, видео);
· программу, которая при переходе на нее по ссылке, будет передана с сервера на рабочую станцию для интерпретации или запуска на выполнение навигатором;
· любой другой сервис - электронную почту, копирование файлов с другого компьютера сети, поиск информации и т.д.
Передачу с сервера на рабочую станцию документов и других объектов по запросам, поступающим от навигатора, обеспечивает функционирующая на сервере программа, называемая Web-сервером. Когда Web-навигатору необходимо получить документы или другие объекты от Web-сервера, он отправляет серверу соответствующий запрос. При достаточных правах доступа между сервером и навигатором устанавливается логическое соединение. Далее сервер обрабатывает запрос, передает Web-навигатору результаты обработки и разрывает установленное соединение. Таким образом, Web-сервер выступает в качестве информационного концентратора, который доставляет информацию из разных источников, а потом в однородном виде предоставляет ее пользователю.
Интернет - бурно разросшаяся совокупность компьютерных сетей, опутывающих земной шар, связывающих правительственные, военные, образовательные и коммерческие институты, а также отдельных граждан.
Как и многие другие великие идеи, «сеть сетей» возникла из проекта, который предназначался совершенно для других целей: из сети ARPAnet, разработанной и созданной в 1969 г. по заказу Агентства передовых исследовательских проектов (ARPA - Advanced Research Project Agency) Министерства обороны США. ARPAnet была сетью, объединяющей учебные заведения, военных и военных подрядчиков; она была создана для помощи исследователям в обмене информацией, а также (что было одной из главных целей) для изучения проблемы поддерживания связи в случае ядерного нападения.
В модели ARPAnet между компьютером-источником и компьютером-адресатом всегда существует связь. Сама сеть считается ненадежной; любой ее отрезок может в любой момент исчезнуть (после бомбежки или в результате неисправности кабеля). Сеть была построена так, чтобы потребность в информации от компьютеров-клиентов была минимальной. Для пересылки сообщения по сети компьютер должен был просто помещать данные в конверт, называемый «пакетом межсетевого протокола» (IP, Internet Protocol), правильно «адресовать» такие пакеты. Взаимодействующие между собой компьютеры (а не только сама сеть) также несли ответственность за обеспечение передачи данных. Основополагающий принцип заключался в том, что каждый компьютер в сети мог общаться в качестве узла с любым другим компьютером с широким выбором компьютерных услуг, ресурсов, информации. Комплекс сетевых соглашений и общедоступных инструментов «сети сетей» разработан с целью создания одной большой сети, в которой компьютеры, соединенные воедино, взаимодействуют, имея множество различных программных и аппаратных платформ.
В настоящее время направление развития Интернета в основном определяет «Общество Internet», или ISOC (Internet Society). ISOC - это организация на общественных началах, целью которой является содействие глобальному информационному обмену через Интернет. Она назначает совет старейшин LAB (Internet Architecture Board), который отвечает за техническое руководство и ориентацию Интернета (в основном это стандартизация и адресация в Интернете). Пользователи Интернета выражают свои мнения на заседаниях инженерной комиссии IETF (Internet Engineering Task Force). IETF - еще один общественный орган, он собирается регулярно для обсуждения текущих технических и организационных проблем Интернета.
Финансовая основа Интернета заключается в том, что каждый платит за свою часть. Представители отдельных сетей собираются и решают, как соединяться и как финансировать эти взаимные соединения. Учебное заведение или коммерческое объединение платит за подключение к региональной сети, которая, в свою очередь, платит за доступ к Интернету поставщику на уровне государства. Таким образом, каждое подключение к Интернету кем-то оплачивается.
Рассмотрим кратко основные компоненты Интернета.
World Wide Web (WWW, просто Web, Всемирная паутина) представляет совокупность Web-серверов, на которых хранятся данные, реализованные в виде текстовых и/или графических страниц с гипертекстовыми ссылками на другие страницы или Web-серверы. Если ссылка заинтересовала пользователя, то он может перейти на нужную страницу, независимо от ее местонахождения, вернуться на предыдущую просмотренную, поставить закладку. В этом заключается основное преимущество WWW. Пользователя не интересует, как организовано и где находится огромное структурированное хранилище данных. Графическое представление подключения различных серверов представляет собой сложную невидимую электронную паутину.
Серверы Web - специальные компьютеры, осуществляющие хранение страниц с информацией и обработку запросов от других машин. Пользователь, попадая на какой-нибудь сервер Web, получает страницу с данными. На компьютере пользователя специальная программа (броузер) преобразует полученный документ в удобный для просмотра и чтения вид, отображаемый на экране. Серверы Web устанавливаются, как правило, в фирмах и организациях, желающих распространить свою информацию среди многих пользователей, и отличаются специфичностью информации. Организация и сопровождение собственного сервера требует значительных затрат. Поэтому в WWW встречаются «разделяемые» (shared) серверы, на которых публикуют свои данные различные пользователи и организации. Это самый дешевый способ опубликования своей информации для обозрения. Такие серверы зачастую представляют своеобразные информационные свалки.
Серверы FTP представляют собой хранилища различных файлов и программ в виде архивов. На этих серверах может находиться как полезная информация (дешевые условно бесплатные утилиты, программы, картинки), так и информация сомнительного характера, например порнографическая.
Электронная почта является неотъемлемой частью Интернета и одной из самых полезных вещей. С ее помощью можно посылать и получать любую корреспонденцию (письма, статьи, деловые бумаги и др.). Время пересылки зависит от объема, обычно занимает минуты, иногда часы. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес. Надо отметить, что подключение к электронной почте может быть организовано и без подключения к Интернету. Необходимый интерфейс пользователя реализуется с помощью броузера, который, получив от него запрос с Интернет-адресом, преобразовывает его в электронный формат и посылает на определенный сервер. В случае корректностизапроса, он достигает WEB-сервера, и последний посылает пользователю в ответ информацию, хранящуюся по заданному адресу. Броузер, получив информацию, делает ее читабельной и отображает на экране. Современные броузеры имеют также встроенную программу для электронной почты.
Среди наиболее распространенных броузеров необходимо выделить Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.
Подсоединение к Интернету для каждого конкретного пользователя может быть реализовано различными способами: от полного подсоединения по локальной вычислительной сети (ЛВС) до доступа к другому компьютеру для работы с разделением и использованием программного пакета эмуляции терминала.
Диапазон услуг, предлагаемых Интернетом, достаточно широк. Можно воспользоваться: электронной почтой, электронными досками объявлений, пересылкой файлов, удаленным доступом, каталогизирующими программами и т.д. Для получения полного набора услуг у пользователя должно быть подсоединение по протоколу ТСР/IР. Это необходимо для того, чтобы компьютер пользователя был частью сети и мог устанавливать контакт с любой сервисной программой, имеющейся в Интернете.
Фактически выход в Интернет может быть реализован несколькими видами подключений:
· доступ по выделенному каналу;
· доступ по ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с интегрированными услугами);
· доступ по коммутируемым линиям;
· с использованием протоколов SLIP и РРР.
Корпорациям и большим организациям лучше всего использовать доступ по выделенному каналу. В этом случае возможно наиболее полно использовать все средства Интернета. Поставщик сетевых услуг при этом сдает в аренду выделенную телефонную линию с указанной скоростью передачи и устанавливает специальный компьютер-маршрутизатор для приема и передачи сообщений от телекоммуникационного узла организации. Это дорогостоящее подключение. Однако, установив такое соединение, каждый компьютер ЛВС-организации является полноценным членом Интернета и может выполнять любую сетевую функцию.
ISDN - это использование цифровой телефонной линии, соединяющей домашний компьютер или офис с коммутатором телефонной компании. Преимущество ISDN - в возможности доступа с очень высокими скоростями при относительно низкой стоимости. При этом по Интернету предоставляется такой же сервис, как и по коммутируемым линиям. Услуги телефонных компаний, предоставляющих сервис ISDN, доступны не на всей территории России.
Наиболее простой и дешевый способ получения доступа к сети (Dial - up Access) осуществляется по коммутируемым линиям. В этом случае пользователь приобретает права доступа к компьютеру, который подсоединен к Интернету (хост-компьютеру или узлу Интернета). Войдя по телефонной линии (при этом используется модем и программное обеспечение для работы в коммутируемом режиме) с помощью эмулятора терминала в удаленную систему, необходимо в ней зарегистрироваться и далее уже можно пользоваться всеми ресурсами Интернета, предоставленными удаленной системе. Пользователь в таком режиме арендует дисковое пространство и вычислительные ресурсы удаленной системы. Если требуется сохранить важное сообщение электронной почты или другие данные, то это можно сделать в удаленной системе, но не на диске пользовательского компьютера: сначала нужно записать файл на диск удаленной системы, а затем с помощью программы передачи данных перенести этот файл на свой компьютер. При таком доступе пользователь не может работать с прикладными программами, для которых нужен графический дисплей, так как в такой конфигурации с компьютера, подсоединенного к Интернету, нет возможности передать графическую информацию на компьютер пользователя.
При дополнительных финансовых затратах и в коммутируемом режиме можно получить полный доступ к Интернету. Это достигается применением протоколов SLIP и РРР. Один называется «межсетевой протокол последовательного канала» (Serial Line Internet Protocol - SLIP), а другой - «протокол точка - точка» (Point-to-Point Protocol - РРР). Одно из главных достоинств SLIP и РРР состоит в том, что они обеспечивают полноценное соединение с Интернетом. Пользовательский компьютер не использует какую-то систему как «точку доступа», а непосредственно подключается к Интернету. Но для подключения средних и больших сетей к Интернету эти протоколы не подходят, поскольку их быстродействия недостаточно для одновременной связи со многими пользователями.
Современные сети создаются по многоуровневому принципу. Передача сообщений в виде последовательности двоичных сигналов начинается на уровне линий связи и аппаратуры, причем линий связи не всегда высокого качества. Затем добавляется уровень базового программного обеспечения, управляющего работой аппаратуры. Следующий уровень программного обеспечения позволяет наделить базовые программные средства дополнительными необходимыми возможностями. Расширение необходимых функциональных возможностей сети путем добавления уровня за уровнем приводит к тому, что пользователь в конце концов получает по-настоящему дружественный и полезный инструментарий.
Моделью Интернета можно считать почтовое ведомство, представляющее собой сеть с коммутацией пакетов. Там корреспонденции конкретного пользователя смешивается с другими письмами, отравляется в ближайшее почтовое отделение, где сортируется и направляется в другие почтовые отделения до тех пор пока не достигнет адресата.
Для передачи данных в Интернете используются интернет-протокол (IP) и протокол управления передачей (TCP).
С помощью интернет-протокола (IP) обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Различные участки Интернета связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами), соединяющих между собой сети. Это могут быть сети Ethernet, сети с маркерным доступом, телефонные линии. Правила, по которым информация переходит из одной сети в друг|ую, называются протоколами. Межсетевой протокол (Internet Protocol - IP) отвечает за адресацию, т.е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с данными пользователя, когда они поступят. Некоторая адресная информация приводится в начале каждого пользовательского сообщения. Она дает сети достаточно сведений для доставки пакета данных, так как каждый компьютер в Интернете имеет свой уникальный адрес.
Для более надежной передачи больших объемов информации служит протокол управления передачей (Transmission Control Protocol -TCP). Информация, которую пользователь хочет передать, TCP разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, подсчитывается ее контрольная сумма, чтобы можно было на приемной стороне проверить, вся ли информация получена правильно, а также расположить данные в правильном порядке. На каждую порцию добавляется информация протокола IP, таким образом получается пакет данных в Интернете, составленный по правилам TCP/IP.
По мере развития Интернета и увеличения числа компьютерных узлов, сортирующих информацию, в сети была разработана доменная система имен - DNS, и способ адресации по доменному принципу. DNS иногда еще называют региональной системой наименований.
Доменная система имен - это метод назначения имен путем передачи сетевым группам ответственности за их подмножество. Каждый уровень этой системы называется доменом. Домены в именах отделяются друг от друга точками: inr.msk.ru. В имени может быть различное число доменов, но практически - не больше пяти. По мере движения по доменам слева направо в имени, число имен, входящих в соответствующую группу возрастает.
Все компьютеры Интернета способны пользоваться доменной системой. Работающий в сети компьютер всегда знает свой собственный сетевой адрес. Когда используется доменное имя, например mx.ihep.ru, компьютер преобразовывает его в числовой адрес, Для этого он начинает запрашивать помощь у DNS-серверов. Это узлы, рабочие машины, обладающие соответствующей базой данных, в число обязанностей которых входит обслуживание такого рода запросов. PNS-сервер начинает обработку имени с его правого конца и двигается по нему влево, т.е. сначала осуществляет поиск адреса в самой большой группе (домене), потом постепенно сужает его. Но для начала опрашивается на предмет наличия нужной информации местный узел. Если местный сервер адрес не знает он связывается с корневым сервером. Это сервер, который знает адреса серверов имен высшего уровня (самых правых в имени), здесь это уровень государства (ранга домена ru). У него запрашивается адрес компьютера, ответственного за зону su. Местный DNS-сервер связывается с этим более общим сервером и запрашивает у него адрес сервера, ответственного за домен ihep.su. Теперь уже запрашивается этот сервер и у него выясняется адрес рабочей машины mx.
Важное значение имеют правовые и этические нормы работы в Интернете, так как это не просто сеть, а сеть сетей, каждая из которых может иметь свои собственные правила поведения и обычаи. Правила эти довольно общи, и все будет в порядке, если пользователь помнит некоторые общие положения. К счастью, эти указания не очень строги. Если вы держитесь в отведенном ими пространстве, вы можете делать все, что угодно. Когда же вы теряете уверенность в правоте своих поступков, свяжитесь с вашим поставщиком сети и выясните точно, дозволено это или нет. Может быть, вы хотите вполне законного, но выяснение подлинной законности всегда остается на вашей ответственности. Незнание закона, как известно, не освобождает от ответственности.
На законы Интернета влияют три основных положения:
· государство субсидирует большие части Интернета. Эти субсидии исключают коммерческое использование;
· Интернет - не только национальная, но самая настоящая глобальная сеть. При передаче чего бы то ни было через национальные границы начинают действовать экспортные законы; государственные законы в разных местах могут существенно различаться;
· при пересылке программного обеспечения (или идеи) из одного места в другое, необходимо считаться с интеллектуальной собственностью и лицензионными ограничениями.
Технология защиты информации
Наряду с интенсивным развитием вычислительных средств и систем передачи информации все более актуальной становится проблема обеспечения ее безопасности. Меры безопасности направлены на предотвращение несанкционированного получения информации, физического уничтожения или модификации защищаемой информации.
Возможности злоупотреблений информацией, передаваемой по каналам связи, развивались и совершенствовались не менее интенсивно, чем средства их предупреждения. В этом случае для защиты информации требуется не просто разработка частных механизмов защиты, а организация комплекса мер, т.е. использование специальных средств, методов и мероприятий с целью предотвращения потери информации.
Под угрозой безопасности понимается действие или событие, которое может привести к разрушению, искажению или несанкционированному использованию информационных ресурсов, включая хранимую, передаваемую и обрабатываемую информацию, а также программные и аппаратные средства.
Угрозы принято делить на случайные, или непреднамеренные, и умышленные. Источником первых могут быть ошибки в программном обеспечении, выходы из строя аппаратных средств, неправильные действия пользователей или администрации. Умышленные угрозы преследуют цель нанесения ущерба пользователям АИС и, в свою очередь, подразделяются на активные и пассивные.
Пассивные угрозы, как правило, направлены на несанкционированное использование информационных ресурсов, не оказывая при этом влияния на их функционирование. Пассивной угрозой является, например, попытка получения информации, циркулирующей в каналах связи, посредством их прослушивания.
Активные угрозы имеют целью нарушение нормального процесса функционирования системы посредством целенаправленного воздействия на аппаратные, программные и информационные ресурсы. К активным угрозам относятся, например, разрушение или радиоэлектронное подавление линий связи, вывод из строя ПЭВМ или ее операционной системы, искажение сведений в базах данных либо в системах информации и т.д. Источниками активных угроз могут быть непосредственные действия злоумышленников, программные вирусы и п.т.
К основным угрозам безопасности относятся:
· раскрытие конфиденциальности информации;
· компрометация информации;
· несанкционированное использование информационных ресурсов;
· ошибочное использование ресурсов;
· несанкционированный обмен информацией;
· отказ от информации;
· отказ от обслуживания.
Средствами реализации угрозы раскрытия конфиденциальной информации могут быть несанкционированный доступ к базам данных, прослушивание каналов и п.т.
Компрометация информации, как правило, реализуется посредством внесения несанкционированных изменений в базы данных, в результате чего ее потребитель вынужден либо отказаться от нее, либо предпринимать дополнительные усилия для выявления изменений и восстановления истинных сведений. В случае использования скомпрометированной информации потребитель подвергается опасности принятия неверных решений со всеми вытекающими последствиями.
Несанкционированное использование информационных ресурсов, с одной стороны, является средством раскрытия или компрометации информации, а с другой - имеет самостоятельное значение, поскольку, даже не касаясь пользовательской или системной информации, может нанести определенный ущерб абонентам и администрации. Этот ущерб может варьироваться в широких пределах - от сокращения поступления финансовых средств до полного выхода АИТ из строя.
Ошибочное использование информационных ресурсов, будучи несанкционированным, тем не менее может привести к разрушению, раскрытию или компрометации указанных ресурсов. Данная угроза чаще всего является следствием ошибок в программном обеспечении.
Несанкционированный обмен информацией между абонентами может привести к получению одним из них сведений, доступ к которым ему запрещен, что по своим последствиям равносильно раскрытию содержания коммерческой информации.
Отказ от информации состоит в непризнании получателем или отправителем информации фактов ее получения или отправки.
Отказ в обслуживании представляет собой угрозу, источником которой может служить сама вычислительная система.
Основными типовыми путями несанкционированного доступа к информации являются:
· перехват электронных излучений;
· принудительное электромагнитное облучение линий связи с целью получения паразитной модуляции;
· применение подслушивающих устройств;
· дистанционное фотографирование;
· перехват акустических излучений и восстановление текста принтера;
· хищение носителей информации и документальных отходов;
· чтение остаточной информации в памяти системы после выполнения несанкционированных запросов;
· копирование носителей информации с преодолением мер защиты;
· маскировка под зарегистрированного пользователя;
· использование недостатков языков программирования и операционных систем;
· включение в библиотеки программ специальных блоков типа «Троянский конь»;
· незаконное подключение к аппаратуре и линиям связи;
· злоумышленный вывод из строя механизмов защиты;
· внедрение и использование компьютерных вирусов.
Методы и средства защиты информации
В современных ЭИС используются информационные технологии, обладающие следующими основными свойствами:
· содержат информацию различной степени конфиденциальности;
· при передаче данных имеют криптографическую защиту информации различной степени конфиденциальности;
· отражают иерархичность полномочий субъектов, открывают доступ к программам, к АРМ, файлам-серверам, каналам связи и информации системы; необходимость изменения этих полномочий;
· организует обработку информации в диалоговом режиме, в режиме разделения времени между пользователями и в режиме реального времени;
· обеспечивают управление потоками информации как в локальных сетях, так и при передаче по каналам связи на далекие расстояния;
· регистрируют и учитывают потоки несанкционированного доступа, события в системе и документах, выводимых на печать;
· обеспечивают целостность программного продукта и информации в ЭИС;
· устанавливают наличие средств восстановления системы защиты информации, а также обязательный учет магнитных носителей;
· создают условия для физической охраны средств вычислительной техники м магнитных носителей.
Организационные мероприятия и процедуры, используемые для решения проблемы безопасности информации, решаются на всех этапах проектирования и в процессе эксплуатации ЭИС. Существенное значение при проектировании придается предпроектному обследованию объекта. На этой стадии проводятся следующие действия:
· устанавливается наличие конфиденциальной информации в разрабатываемой ЭИС, оцениваются уровень конфиденциальности и объемы такой информации;
· определяются режимы обработки информации (диалоговый, телеобработки и реального времени), состав комплекса технических средств, общесистемные программные средства и т.д.
· анализируется возможность использования имеющихся на рынке сертификационных средств защиты информации;
· определяет степень участия персонала, функциональных служб, научных и вспомогательных работников объекта автоматизации в обработке информации, характер их взаимодействия между собой и со службой безопасности;
· вводятся мероприятия по обеспечению режима секретности на стадии разработки системы.
Среди охранных мероприятий по обеспечению безопасности информации важное место принадлежит охране объекта. При этом устанавливаются соответствующие посты охраны, технические средства, предотвращающие или существенно затрудняющие хищение средств вычислительной техники, информационных носителей, а также исключающие несанкционированный доступ к системе и линиям связи.
Функционирование системы защиты информации от несанкционированного доступа как комплекса программно-технических средств и организационных решений предусматривает:
· учет, хранение и выдачу пользователям информационных носителей, паролей, ключей;
· ведение служебной информации (генерация паролей, ключей, сопровождение правил разграничения доступа);
· оперативный контроль за функционированием систем защиты секретной информации;
· контроль соответствия общесистемной программной среды эталону;
· приемку новых программных средств;
· контроль за ходом технологического процесса обработки финансово-кредитной информации путем регистрации анализа действий пользователей.
Создание базовой системы защиты информации основываются на следующих принципах:
1. Комплексный подход к построению системы защиты при ведущей роли организационных мероприятий. Он означает оптимальное сочетание программных аппаратных средств и организационных мер защиты, подтвержденное практикой создания отечественных и зарубежных средств систем защиты.
2. Разделение и минимизация полномочий по доступу к обрабатываемой информации и процедурам обработки. Пользователям предоставляется минимум строго определенных полномочий, достаточных для успешного выполнения ими своих служебных обязанностей, с точки зрения автоматизированной обработки доступной им конфиденциальной информации без ее предварительной регистрации.
3. Полнота контроля и регистрации попыток несанкционированного доступа, т.е. необходимость точного установления идентичности каждого пользователя и протоколирования его действий для проведения возможного расследования.
4. Обеспечение надежности системы защиты, т. е. невозможность снижения ее уровня при возникновении в системе сбоев, отказов, преднамеренных действий нарушителя или непреднамеренных ошибок пользователей и обслуживающего персонала.
5. Обеспечение контроля за функционированием системы защиты, т.е. создание средств и методов контроля работоспособности механизмов защиты.
6. «Прозрачность» системы защиты информации для общего, прикладного программного обеспечения и пользователей АИТ.
7. Экономическая целесообразность использования системы защиты. Он выраж
