[Alekseev_A.P.]_Informatika_2015(z-lib.org)

__________________________________________________________________________________

Zi Ek (Pi Z0 Z1 ... Zi 2 Zi 1 ) .

Такой алгоритм обработки информации делает зависимым каждый блок формируемой криптограммы Zi от всех её блоков (происходит полное

сцепление всех блоков).

Анализируя первый рисунок данного раздела можно отметить, что первый бастион защиты информации (криптографический) держится на вычислительной сложности перебора всех имеющихся криптографических ключей.

Для преодоления второго барьера (стеганографического) криптоаналитикам требуется вести постоянный анализ множества контейнеров разного вида (звуковых, графических, видео файлов, архивов, баз данных, HTMLстраниц) с целью обнаружения в них скрытых вложений.

Преодоление третьего барьера (пространственное распыление) предполагает пеленгацию всех телекоммуникационных каналов, существующих между корреспондентами. При этом криптоаналитику необходимо отделить камуфлирующие каналы от информационных каналов. Этот барьер базируется на технической сложности реализации пеленгующей аппаратуры.

Для взлома четвёртого барьера (временное разделение) нужен круглосуточный мониторинг обнаруженного канала связи. Причём по одному каналу связи могут передаваться фрагменты разных сообщений, перемешанных во времени. Передача информационных контейнеров может перемежаться передачей камуфлирующих контейнеров.

Пятый уровень защиты (алгоритмический) как и первый опирается на вычислительную сложность решения задачи.

Легко заметить, что каждый последующий уровень защиты охватывает (инкапсулирует) предыдущие уровни защиты. Доступ к внутренним барьерам невозможен без преодоления внешних уровней защиты обнаруженного канала связи.

Обобщим рассмотренные здесь идеи.

Основные принципы многоуровневой защиты информации заключаются в следующем. Сообщение шифруют с помощью блочного шифра. Осуществляют полное алгоритмическое сцепление всех блоков криптограммы, то есть содержимое каждого блока криптограммы делают зависимым от содержимого других блоков. Зашифрованные блоки стеганографически внедряют в контейнеры различных форматов. Контейнеры пересылают по множеству каналов связи разного вида в секретные моменты времени (осуществляют пространственно-временное распыление информации).

Реализация принципа пространственно-временного распыления основывается на создании нескольких объектов-близнецов, среди которых только часть объектов содержит скрытую информацию, а остальные объекты являются маскирующими.

__________________________________________________________________________________

11. Перспективы развития информатики

Профессия футуролога ненадежна. Ею можно заниматься только до конца света.

Лешек Кумор

Первое, что приходит на ум любому человеку при оценке перспектив развития вычислительной техники, — это обязательное уменьшение размеров компьютеров, неуклонное увеличение их быстродействия и объема памяти, расширение функциональных возможностей.

Современные планшетные ЭВМ и мобильные телефоны поражают разнообразием функциональных возможностей. Помимо развлекательной, коммуникационной, информационной функций планшетники и смартфоны становятся переносными лабораториями.

Только перечисление функций даёт достаточное представление о широких возможностях миниатюрной вычислительной техники: компас, навигатор, уровень горизонта, измеритель шума, измеритель пульса, датчик света, прибор для настройки гитары, акселерометр, измеритель скорости, гироскоп, карта звездного неба, фонарик, измеритель магнитного поля, радиоприемник, диктофон, сканер QR-кода, телевизионный приёмник, фотоаппарат, анализатор уровня Wi-Fi, роутер, блютуз, ИК порт, шагомер, термометр, кардиограф, прибор ночного видения, переключатель телевизионных каналов (дистанционный пульт управления) и т.п.

Планшетки и смартфоны позволят дистанционно управлять бытовыми приборами (печами СВЧ, стиральными машинами, музыкальными проигрывателями). Возможно, что процессорами и радио модулями будут оснащены все принадлежащие нам вещи. Станет легче искать потерянные ключи, очки, угнанные автомобили.

С помощью 3D принтера можно изготовить различные конструкции (в том числе оружие, обувь).

Легко прогнозировать, что число выпускаемых ЭВМ будет увеличиваться, а сфера их использования — расширяться. Даже непосвященному человеку сейчас понятно, что будущее вычислительной техники и информатики тесно связано с глобальными Сетями.

Многие люди могут вспомнить, что в настоящее время ведется разработка ЭВМ пятого поколения, основными особенностями которых будут речевой ввод и вывод информации, а также способность машин к самообучению (интеллектуальность).

Часть людей предскажет, что в будущем широкое распространение получит виртуальная реальность. Такое представление навевается современными научно-фантастическими фильмами и книгами.

__________________________________________________________________________________

Все люди, по-разному предсказывающие будущее, будут по-своему правы. Однако намного чётче, полнее и многограннее видят будущее профессионалы, постоянно занимающиеся разработкой вычислительной техники и новых информационных технологий.

Данный раздел учебного пособия представляет собой краткое изложение идей Билла Гейтса, который много лет руководил компанией Microsoft [31]. Название книги «Дорога в будущее» говорит само за себя.

Большое внимание Б. Гейтс уделяет сетям. В будущем глобальные сети превратятся в универсальный рынок и центральный универмаг всего ми-

ра. Именно там будут торговать, торговаться, вкладывать деньги, подбирать новых сотрудников, спорить, знакомиться. На этом рынке будут представлены все виды человеческой деятельности — от миллиардных сделок до флирта. Покупки станут оплачивать деньгами в цифровой форме, а не наличными.

Б. Гейтс называет будущую единую глобальную сеть информационной магистралью. Под этим термином он подразумевает нечто напоминающее современную глобальную сеть Интернет, но со значительно более высокой скоростью передачи информации (полосой пропускания). При этом почти каждый дом (квартира) будет подключен к информационной магистрали. С помощью магистрали люди будут просматривать множество телевизионных программ, делать заказы художественных фильмов (видео по заказу), получать новости, выполнять покупки (шоппинг) и т. п.

Информационная магистраль даст возможность быстро находить ответы на многие возникающие вопросы. Предположим, что в выпуске новостей рядом с премьер-министром телезритель заметил неизвестного ему человека. С помощью пульта дистанционного управления телезритель сможет указать на эту персону. На экране появится биография этого человека и перечень телевизионных репортажей, в которых неизвестный фигурировал в последнее время. Выбрав нужный репортаж из предложенного списка, пользователь сможет посмотреть соответствующий видеоматериал.

В перспективе, когда информационная магистраль ослабит зависимость предприятий от городских структур, многие фирмы децентрализуются, рассредоточат рабочие места. Так в США уже несколько миллионов человек не ходят ежедневно в офисы, а работают дома и поддерживают связь с внешним миром через факсы, телефоны и электронную почту.

Компьютеры позволят подгонять серийные товары под запросы конкретного потребителя. Все чаще товары будут создавать так, чтобы они точно соответствовали пожеланиям заказчика. Тогда поточное производство многих категорий товаров сменится серийным производством с подгонкой под заказчика (обувь, одежда, мебель).

Скоро появятся швейные машины со встроенными ЭВМ, способные при пошиве каждой рубашки следовать разным наборам команд. Заказывая одежду, пользователь сообщит свои размеры, фасон и прочие переменные параметры.

__________________________________________________________________________________

Все эти сведения через информационную магистраль попадут на фабрику, котораятутжевыполнитзаказипередастего службебыстрой доставки.

Перемены не обойдут банковское дело. Большинство людей сейчас вкладывает деньги в филиалы банков, расположенных недалеко от дома или от работы. Несмотря на некоторые отличия в процентных ставках и наборе услуг, редко кто меняет свой банк на более выгодный банк, если до его филиала надо ехать куда-то в сторону. Да и перевод счета из банка в банк пока что занимает много времени.

Но когда информационная магистраль уменьшит значимость географического фактора, появятся электронные банки, у которых нет никаких филиалов. Для их строительства не понадобится ни кирпичей, ни цемента. Благодаря минимуму накладных расходов, электронные банки окажутся весьма конкурентоспособными, а все операции будут осуществляться через компьютерные системы. Потребность в наличных средствах сократится, потому что большую часть покупок будут совершать через компьютерыбумажники или электронные смарт-карты.

Несомненно, что в будущем значительно поднимется роль образования, которое дает ключ к решению общих проблем. В быстро меняющемся мире именно образование помогает быстрее адаптироваться к новым условиям. Информационная магистраль позволит оптимально сочетать индивидуальное и коллективное обучение.

Через несколько лет статус человека как полноправного члена общества будет зависеть, по крайней мере, частично, от того, насколько активно он пользуется магистралью. Информационная магистраль приведет к новым отношениям в политике. Политические деятели смогут моментально узнавать итоги репрезентативных опросов общественного мнения. Избиратели смогут голосовать дома или через карманный компьютер при меньшем риске подтасовки результатов выборов.

Достичь равенства в виртуальном мире информационной магистрали гораздо проще, чем в реальной жизни. Чтобы в любой средней школе бедного региона была прекрасная библиотека, нужны колоссальные средства. Но школы, подключенные к компьютерной сети, получат одинаковый доступ к информации, где бы она ни хранилась. Равноправие в виртуальном мире непременно поможет решить некоторые социальные проблемы.

Пересекая границы, магистраль принесет информацию и новые возможности в развивающиеся страны. Люди, где бы они ни находились, смогут работать в русле мировой экономики. Например, говорящий по-английски специалист, живущий в Азии, сможет обратиться к своим коллегам в Англии. Интеллектуалам в промышленно развитых странах грозят в каком-то смысле новые конкуренты.

Постепенное развитие компьютеров и технологии производства мониторов приведет к созданию почти невесомой, универсальной электронной книги. В коробке размером с обыкновенную книгу будет находиться дис-

__________________________________________________________________________________

плей, способный показывать текст, картинки и видеоматериалы с высоким разрешением. Пользователь сможет перелистывать страницы с помощью сенсора, управляемого пальцем, или отдавать команды голосом.

Интересными являются мысли Б. Гейтса о возможностях миниатюрных ЭВМ. Скоро компьютер-бумажник позволит тратить и получать деньги в цифровом виде. Он автоматически подключится к компьютеру, расположенному в магазине, и перечислит нужную сумму, не требуя обмена товара на «живые» деньги.

Когда такие компьютеры получат всеобщее признание, люди избавятся от очередей в аэропортах, театрах и прочих местах, где приходится показывать свои документы или билеты. Когда пассажир будет входить в зал вылета, его компьютер-бумажник свяжется с компьютерами аэропорта и подтвердит, что за билет заплачено. Отпадет необходимость в ключах или магнитных карточках — компьютер-бумажник пошлет нужный сигнал компьютеру, управляющему работой замка.

С исчезновением наличности мошенники могут переключиться на компьютеры-бумажники. Поэтому придется разработать определенные меры, чтобы нельзя было воспользоваться чужими (украденными) компьюте- рами-бумажниками. Компьютер-бумажник будет хранить набор «ключей», идентифицирующих своего владельца. При необходимости владелец сможет прекратить их действие или заменить новыми. В случае проведения особо важных сделок будет вводиться дополнительный пароль или в качестве пароля будут использованы индивидуальные биометрические параметры владельца бумажника-компьютера.

Система биометрической защиты способна запомнить такие физио-

логические особенности человека, как отпечаток пальца, рисунок радужной оболочки глаза или спектр голоса. Например, перед совершением важной коммерческой сделки компьютер может потребовать от владельца громко прочесть случайное слово, выведенное на экран, или прижать большой палец к специальному датчику.

Компьютер-бумажник с соответствующей начинкой сообщит владельцу в любой точке Земли его точные координаты. Спутники системы глобального определения координат, вращающиеся вокруг Земли, передают сигналы, которые позволяют авиалайнерам, океанским кораблям и крылатым ракетам с приемниками этих сигналов фиксировать свои координаты.

Компьютер-бумажник соединит водителя автомобиля с глобальной сетью и подскажет, в какой географической точке находится автомобиль. Портативные навигаторы будут помогать путешественникам, туристам, рыбакам, охотникам. Компьютер напомнит, что на следующем перекрестке часто бывают аварии. Анализируя отчеты по транспортному потоку, он предупредит, что сегодня в пункт назначения нужно выехать раньше, или предложит альтернативный маршрут движения.

__________________________________________________________________________________

12.Приложения

12.1.Список аббревиатур

АВМ — аналоговая вычислительная машина АЛУ — арифметико-логическое устройство АСУ — автоматизированная система управления БЗ — база знаний БР — блок регистров

ВР — виртуальная реальность ВТ — вычислительная техника

ГВМ — гибридная вычислительная машина ГР — графический редактор ЖКМ — жидкокристаллический монитор ИИ — искусственный интеллект ИТ — информационная технология

ЛВС — локальная вычислительная сеть ММ — математическая модель

НЖМД — накопитель на жёстком магнитном диске НОД — накопитель на оптических дисках НСД — несанкционированный доступ ОС — операционная система ПЗС — прибор с зарядовой связью

ПЭВМ — персональная электронная вычислительная машина РОН — регистр общего назначения РЭУ — радиоэлектронное устройство СС — система счисления

СУБД — система управления базой данных СЭ — сенсорный экран УУ — устройство управления

ФАЛ — функция алгебры логики ЦВМ — цифровая вычислительная машина

ЭВМ — электронная вычислительная машина ЭЛТ — электронно-лучевая трубка ЭП — элемент памяти ЭС — экспертная система

ЭТ — электронные таблицы

__________________________________________________________________________________

12.2. Глоссарий

Верно определяйте слова, и вы освободите мир от половины недоразумений.

Р. Декарт

Аватар — визуальный образ (небольшая фотография или рисунок). Авторизация — процедура предоставление пользователям опреде-

ленных прав доступа к ресурсам на основании аутентификации. Аккаунт — учётная запись, содержащая сведения о пользователе

Атака — действия, предпринимаемые криптоаналитиком с целью раскрытия секретного ключа.

Аудит — фиксация событий, имеющих отношение к безопасности системы.

Аутентификация — определения легальности пользователя (например, с помощью пароля, смарт-карты, отпечатка папиллярных узоров, спектра голоса или рисунка радужной оболочки глаза).

Битрейт — скорость передачи информации, измеряемая в битах за се-

кунду.

Блог — сайт, на котором расположен дневник событий (новостей), позволяющий вести обсуждение контента (содержимого) с другими пользователями.

Бот — программа, скрытно устанавливаемая злоумышленником на компьютер жертвы и позволяющая ему управлять работой зараженного компьютера.

Брандмауэр (Firewall) — аппаратно-программное средство, которое предотвращает несанкционированный доступ (вход) в защищаемую сеть.

Браузер — программа-клиент, облегчающая процессы перемещения между узлами глобальной сети, поиска, сбора и хранения информации. Термин происходит от английского слова browse — просматривать.

Гипертекст — текст, представленный в виде ассоциативно (по смыслу) связанных автономных блоков текста. Использование гипертекста позволяет читать текст не линейно (слово за словом, предложение за предложением, страница за страницей), а при необходимости скачком перемещаться в нужное место. Переход от блока к блоку осуществляется с помощью гиперссылок.

Гиперссылка — специальным образом выделенный фрагмент гипертекста (или графический объект), который содержит невидимый для пользователя указатель (адрес) на другой сервер, сайт, документ (Web-страницу) или фрагмент документа (блок). Переход происходит при щелчке мышью на

__________________________________________________________________________________

гиперссылке. При попадании на гиперссылку курсор принимает форму указующего перста (ладошки).

Демодуляция — процесс восстановления сообщения из принятого сигнала.

Дистрибутив — программа, предназначенная для начальной установки приложения (программы).

Задача — приложение (программа), которое использует или ждет своей очереди использовать ресурсы ЭВМ (оперативную память, процессор, ВЗУ).

Информационная система — совокупность данных (базы данных или базы знаний) и аппаратно-программных средств, предназначенных для автоматизации обработки данных (поиска, сортировки), решения задач, характерных для экспертных систем. Различают фактографические ИС (факты, например, о сотрудниках института) и документальные ИС (совокупность статей, книг, рисунков).

Интерфейс (Interface) — стык, соединение, общая граница двух устройств или сред, определяемая физическими характеристиками соединителей, параметрами сигналов и их значением.

Канал связи — часть системы связи, которая обеспечивает передачу сигналов между передатчиком и приёмником информации.

Кластер — минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов.

Кодек (сокращение от слов кодер – декодер) — устройства или программы, предназначенные для кодирования информации на передающей стороне и декодирования информации на приемной стороне системы связи.

Коммуникатор — карманный персональный компьютер, обладающий возможностями мобильного телефона.

Контекстное меню — список команд, которые можно применить к выбранному объекту в текущей ситуации. Состав контекстного меню изменяется в зависимости от того, какие операции выполнялись над этим объектом ранее. Вызывается щелчком правой кнопки мыши.

Криптография (Cryptography) — наука, занимающаяся разработкой методов шифрования — преобразований, которые делают текст нечитаемым (непонятным) и трудно раскрываемым без знания секретных ключей.

Мастер — специальная программа, которая с помощью нескольких последовательно появляющихся диалоговых окон помогает пользователю выполнить определенную операцию.

Материнская плата (Motherboard) — конструкционный элемент компьютера, на котором размещено большое число деталей: процессор, оперативная память, ПЗУ, разъемы (слоты) для подключения адаптеров (карт) и т. д.

Модель — материальный объект либо образ, которые упрощённо отображают самые существенные свойства объекта исследования

__________________________________________________________________________________

Модуляция — процесс изменения параметров сигнала на передающей стороне, происходящий в соответствии с содержанием передаваемого сообщения.

Никнейм (англ. прозвище, кличка) — псевдоним человека, используемый им при входе на сайт.

Папка — один из объектов операционной системы MS Windows. Представляет собой некий контейнер, который может содержать другие папки, программы (приложения), документы и ярлыки. Папка может быть пустой. Эквивалентным понятием в операционной системе MS-DOS являются термины «директория» и «каталог».

Пиксель (иногда — пиксел) — элементарная точка изображения на экране дисплея, которой может быть независимо от других точек присвоены свои цвет и интенсивность. Экран дисплея представляет собой матрицу (таблицу, решетку) пикселей, а изображение — совокупность пикселей различного цвета.

Пиктограмма — компактное графическое представление на экране операционной системы Windows программы, документа, файла, папки и т. п. Практически синонимами являются термины «значок», «иконка».

Пиринговые сети — одноранговые сети, основанные на равноправии участников. В этих сетях каждая ЭВМ является одновременно и клиентом, и сервером (выделенные серверы отсутствуют). В файлообменных пиринговых сетях файлы, размещенные в специальных папках, доступны всем пользователям пиринговой сети.

Портал — специальным образом оформленная Web-страница, которая содержит большое число гиперссылок, позволяющих вызывать различные сервисы (услуги).

Пост — сообщение, адресованное к аудитории страницы. Программа — набор команд (инструкций), составленный програм-

мистом и выполняемый ЭВМ.

Прокси-сервер — компьютер, который используется для снижения нагрузки в сети (трафика) и повышения быстродействия. На прокси-сервере непродолжительное время хранится информация, к которой проявляется повышенный интерес. Если какой-либо пользователь недавно просматривал Web-страницу, которую решил посмотреть второй пользователь, то второму пользователю она будет передана с прокси-сервера. Внешне второму пользователю будет казаться, что установлена связь с первоисточником информации.

Протокол — правила (соглашения, стандарт) передачи информации в

сети.

Процесс (задача) — совокупность взаимосвязанных операций, с помощью которых ЭВМ преобразует входные данные в выходные в соответствии с выбранным алгоритмом.