Базовые информационные технологии

7.Базовые информационные  технологии.

 

Для современного общества информационная индустрия становится важнейшим экономическим фактором. Основу этой индустрии составляют базовые информационные технологии, использующие достижения различных областей экономики.

Информационная технология называется базовой, если она ориентирована на определенную область применения. Базовая информационная технология должна задавать модели, методы и средства решения задач. Она создается на основе базовых аппаратно- программных средств. Базовая технология должна быть подчинена основной цели- решению функциональных задач в той области, где она используется. В экономике - это задачи управления.

 

Среди базовых технологий можно выделить:

-мультимедиа-технологии;

-геоинформационные технологии;

-технологии защиты информации;

-CASE-технологии;

-телекоммуникационные технологии;

-технологии искусственного интеллекта.

Аналогом  инструментальной базы (оборудование, станки, инструмент) являются средства реализации информационных технологий, которые можно разделить на методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные.

 

7.1. 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 IВМ, Aрр1е, Моtого1а, Philips, Sоnу, Intel и др.). Области использования чрезвычайно многообразны: интерактивные обучающие и информационные системы, САПР, развлечения и др.

Цели мультимедиа-технологий - создание продукта, содержащего коллекции изображений, текстов и данных, сопровождающихся звуком, видео, анимацией и другими визуальными эффектами, включающего интерактивный интерфейс и другие механизмы управления.

Мультимедиа-технологии - программно-техническая организация обмена с компьютером текстовой, графической, аудио и видеоинформацией.

Мультимедиа-технологии можно определить как систему  компьютерных информационных технологий, которые могут быть использованы для реализации идеи объединения разнородной информации в единой компьютерной информационной среде.

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.

-Видеоряд по сравнению с аудиорядом характеризуется большим числом элементов. Выделяют статический и динамический видеоряды.

1)Статический видеоряд включает графику (рисунки, интерьеры, поверхности, символы в графическом режиме) и фото (фотографии и сканированные изображения).

2)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.

 

Основные направления  использования мультимедиа-технологий:

• электронные издания для целей образования, развлечения и др.;
• в телекоммуникациях со спектром возможных применений 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.
• Для персональных компьютеров класса IВМ РС утвержден специальный стандарт МРС, определяющий минимальную конфигурацию аппаратных средств для воспроизведения мультимедиа-продуктов. Для оптических дисков CD-ROM разработан международный стандарт (ISО 9660).

Выделяют три основные принципа мультимедиа:  
1) Представление информации с помощью комбинации множества воспринимаемых человеком сред.  
2) Наличие нескольких сюжетных линий в содержании продукта (в том числе и выстраиваемых самим пользователем на основе "свободного поиска" в рамках предложенной в содержании продукта информации).  
3) Художественный дизайн интерфейса и средств навигации.

 
Предпосылкой возникновения технологии мультимедиа принято считать  концепцию организации памяти "MEMEX", которую предложил американский ученый Ваннивер Буш в 1945 году. Данная концепция была основана на возможности поиска информации в соответствии с ее смысловым содержанием, а не по формальным признакам, которыми считаются, к примеру, порядок номеров, индексов или алфавитный порядок. Сначала эта идея нашла свое выражение и компьютерную реализацию в виде системы гипертекста - система работы с комбинациями текстовых материалов. Позднее появилась гипермедиа - система, работающая с комбинацией графики, звука, видео и анимации. Завершающим этапом явилась мультимедиа, соединившая в себе обе эти системы. Применение средств мультимедиа в компьютерных приложениях стало возможным благодаря прогрессу в разработке и производстве новых микропроцессоров и систем хранения данных.  
Перспективы мультимедиа разнообразны, области применения будут расширяться, совершенствуя наш мир и открывая новые миры, предоставляя информацию глобального масштаба, меняя не только технику, но и прежде всего самого человека, его мировосприятие. 
 
Основными целями применения продуктов, созданных в мультимедиа технологиях (CD, DVD-ROM с записанной на них информацией), являются:  
1. Популяризаторская и развлекательная (CD используются в качестве домашних библиотек по искусству или литературе).  
2. Научно-просветительская или образовательная (используются в качестве методических пособий).  
3. Научно-исследовательская - в музеях и архивах и т.д. (используются в качестве одного из наиболее совершенных носителей и "хранилищ" информации).

 
7.2. Геоинформационные системы.

 
Геоинформационные системы (ГИС) и ГИС- технологии объединяют компьютерную картографию и системы управления базами данных. Концепция технологии ГИС состоит в создании многослойной электронной карты, опорный слой которой описывает географию территории, а каждый из остальных слоев - один из аспектов состояния территории.

Технология ГИС применима  везде, где необходимо учитывать, обрабатывать и демонстрировать территориально распределенную информацию. Пользователями ГИС-технологии могут быть как организации, чья деятельность целиком базируется на землевладельцы нефтегазовых предприятий, экологические службы, жилищно-коммунальное хозяйство, так и многочисленные коммерческие предприятия - банки, страховые, торговые и строительные фирмы, чья успешная работа во многом зависит от правильного и своевременного учета территориального фактора. 
В основе любой ГИС лежит информация о каком-либо участке земной поверхности: континенте, стране, городе, улице.   
База данных организуется в виде набора слоев информации. Основной слой содержит географически привязанную карту местности (топооснова). На него накладываются другие слои, несущие информацию об объектах, находящихся на данной территории: коммуникации, в том числе линии электропередач, нефте- и газопроводы, водопроводы, промышленные объекты, земельные участки, почвы, коммунальное хозяйство, землепользование и др.

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. Пример слоев интегрированной ГИС представлен на рис. 26.

Рис. 26. Пример слоев интегрированной ГИС

 
Как правило, информация представляется графически в векторном виде, что  позволяет уменьшить объем хранимой информации и упростить операции по визуализации. С графической информацией связана текстовая, табличная, расчетная информация, координатная привязка к карте местности, видеоизображения, аудиокомментарии, базы данных с описанием объектов и их характеристик.

Программное ядро ГИС  можно условно разделить на две  подсистемы: СУБД и управление графическим  выводом изображения. В качестве СУБД используют SQL-серверы.  

Подавляющее большинство  ГИС-систем различают геометрическую и атрибутивную компоненты баз данных ГИС. Их часто называют также пространственными (картографическими, геометрическими) и непространственными (табличными, реляционными) данными.  Картографичекая информация представляется точками, кривыми и площадными объектами. 
Атрибутивная информация содержит текстовые, числовые, логические данные о картографических объектах. Большинство современных ГИС-инструментариев позволяют хранить информацию в составе БД, как правило, реляционных. 
Атрибутивная информация хранится в виде отдельных табличных файлов, как правило, в форматах реляционных баз данных систем DBF, PARADOX, ORACLE, INGRESS. Такой способ характерен как для западных коммерческих продуктов, так и современных отечественных разработок

 

 

 

 

 

 

 

 

 
7.3. Технологии защиты  информации.

 
Защита информации является одним из важнейших факторов государственной деятельности и предпринимательства, связана с предотвращением несанкционированного доступа посторонних лиц либо программ к защищаемой информации и программам.

 

Под безопасностью ИС понимается защищенность системы от случайного или преднамеренного вмешательства в нормальный процесс ее функционирования, от попыток хищения (несанкционированного получения) информации, модификации или физического разрушения ее компонентов. Иначе говоря, это способность противодействовать различным возмущающим воздействиям на ИС.  
 
Под угрозой безопасности информации понимаются события или действия, которые могут привести к искажению, несанкционированному использованию или даже к разрушению информационных ресурсов управляемой системы, а также программных и аппаратных средств.

 

Все виды информационных угроз можно разделить на две большие группы:

-отказы и нарушения  работоспособности программных  и технических средств, неправильные  действия работников ИС или ее пользователей, непреднамеренные ошибки в программном обеспечении и т.д.  (случайные, или непреднамеренные угрозы);

-преднамеренные угрозы, заранее планируемые злоумышленниками  для нанесения вреда, с целью  получения личной выгоды.

Человека, пытающегося нарушить работу информационной системы или получить несанкционированный доступ к информации, обычно называют взломщиком, а иногда компьютерным пиратом (хакером).  
 
В своих противоправных действиях, направленных на овладение чужими секретами, взломщики стремятся найти такие источники конфиденциальной информации, которые бы давали им наиболее достоверную информацию в максимальных объемах с минимальными затратами на ее получение.

 

Задачи по защите от угроз каждого вида одинаковы:

-запрещение несанкционированного доступа к ресурсам вычислительных систем;

-невозможность несанкционированного  использования компьютерных ресурсов  при осуществлении доступа;

-своевременное обнаружение  факта несанкционированных действий, устранение их причин и последствий.

Основным способом запрещения несанкционированного доступа к ресурсам вычислительных систем является подтверждение подлинности пользователей и разграничение их доступа к информационным ресурсам, включающего следующие этапы:

• идентификация - указание компьютерной системе уникального идентификатора;
• аутентификация - проверка истинности полномочий пользователя;
• определение полномочий для последующего контроля и разграничения доступа к компьютерным ресурсам.

 

 
Наиболее распространенными способами разграничения доступа являются:

-разграничение по  спискам (пользователей или ресурсов);

-использование матрицы  установления полномочий (строки  матрицы - идентификаторы пользователей,  столбцы - ресурсы компьютерной  системы);

-разграничение по  уровням секретности и категориям (например, общий доступ, конфиденциально, секретно);

-парольное разграничение.

Защита информации от исследования и копирования предполагает криптографическое закрытие защищаемых от хищения данных.

Задачей криптографии является обратимое преобразование некоторого понятного исходного текста (открытого текста) в кажущуюся случайной последовательность некоторых знаков, часто называемых шифротекстом, или криптограммой. В шифре выделяют два основных элемента - алгоритм и ключ. Алгоритм шифрования представляет собой последовательность преобразований обрабатываемых данных, зависящих от ключа шифрования. Ключ задает значения некоторых параметров алгоритма шифрования, обеспечивающих шифрование и дешифрование информации. В криптографической системе информация I и ключ К являются входными данными для шифрования (рис.27) и дешифрования (рис. 28) информации. При похищении информации необходимо знать ключ и алгоритм шифрования.

 

Рис. 27. Процесс шифрования

Рис. 28. Процесс дешифрования

 

Одной из основных угроз хищения  информации является угроза доступа к остаточным данным в оперативной и внешней памяти компьютера. Под остаточной информацией понимают данные, оставшиеся в освободившихся участках оперативной и внешней памяти после удаления файлов пользователя, удаления временных файлов без ведома пользователя, находящиеся в неиспользуемых хвостовых частях последних кластеров, занимаемых файлами, а также в кластерах, освобожденных после уменьшения размеров файлов и после форматирования дисков.

Основным способом защиты от доступа к конфиденциальным остаточным данным является своевременное уничтожение данных в следующих областях памяти компьютера:

-в рабочих областях оперативной  и внешней памяти, выделенных  пользователю, после окончания им  сеанса работы;

-в местах расположения файлов после выдачи запросов на их удаление.

Уничтожение остаточных данных может  быть реализовано либо средствами операционных сред, либо с помощью специализированных программ. Использование специализированных программ (автономных или в составе  системы защиты) обеспечивает гарантированное уничтожение информации.

 

Подсистема защиты от компьютерных вирусов (специально разработанных программ для выполнения несанкционированных действий) является одним из основных компонентов системы защиты информации и процесса ее обработки в вычислительных системах.