7.8. Рекомендации по применению case-систем

использование данных (копирование, модификация, удаление, печать и т. д.);

копирование и модификация программ:

исследование программ для последующего вторжения в систему.

2. Некорректного использования ресурсов ВС:

• случайный доступ прикладных программ к чужим разделам основной памяти;

• случайный доступ к системным областям дисковой памяти;

• некорректное изменение баз танных (ввод неверных данных, нарушение ссылочной целостности данных);

• ошибочные действия пользователей и персонала.

2. Проявления ошибок в программных и аппара гных средствах.

4 Перехвата данных в линиях связи и системах передачи.

5. Несанкционированной регистрации электромагнитных излучений.

6. Хищения устройств ВС, носителей информации и документов.

7. Несанкционированного изменения состава компонентов ВС, средств пе­редачи информации или их вывода из строя и т. д.

Возможными последствиями нарушения защиты являются следующие:

• получение секр< тных сведений;

• снижение производительности или остановка системы;

• невозможность загрузки операционной системы с жесткого диска;

• матештальный ущерб;

• катастрофические последствия.

Целью защиты является обеспечение безопасности информации в ВС, которая может быть нарушена (случайно или преднамеренно), поэтому сущность защиты сводится к предотвращению угроз нарушения безопас­ности.

Исходя из возможных угроз безопасности можно выделит ь три основные задичи защиты:

• защи га информации от хищс ния;

• зашита информации от потери;

• защита ВС от сбоев и отказов.

Защита информации от хищения подразумевает предотвращение физи­ческого хищения устройств и носителей хранения информации, несанкци­онированного получения информации (копирования, подсмотра перехва­та и т. д.) и несанкционированного распространения программ.

Защит" информации от потери подразумевает поддержание целостности и корректности инфоцмации что означает обеспечение физической, логиче­ской и семантической целостности информации. Информация в системе мо­жет быть потеряна как из-за несанкционированного доступа в систему пользо­вателей, программ (в том числе и компьютерных вирусов), некорректных лей ствий пользователей и их программ, обслуживающего персонала, так и в слу чаях сбоев и отказов в ВС.

Защита от сбоев и отказов аппарат но-ппограммного обеспечения ВС яв­ляется одним из необходимых условий нирма гьного функционирования си­стемы. Если вычислительная система является ненадежной, информация в ней часто искажается и иногда утрачивается. Основная нагрузка наобеспече ние хорошей защиты от сбоев и отказов в системе ложится на системные ап­паратно-программные компоненты: процессор, основную память, внешние запоминающие устройства, устройства ввода-вывода и другие устройства, а также программы ошрационной системы. IIdh недостаточно надежных си­стемных средствах защиту от сбоев следует предусматривать в прикладных программах.

Под надежно* тъю ПО понимается способность точно и своевременно вы­полнять возложенные на него функции. Степень надежности ПО определя­ется качеством и у ровнем автоматизации процесса разработки, а также орга низацией его сопровождения. Так как достичь 100%-й надежности программ на практике почти не удается, необходимо предусматривать средства быст­рого восстановления работос пособности прогпамм и данных после восс ганов- ления аппаратуры и ПО от сбоев и отказов.

Для организации комплексной защит ы и] [формации в ВС в общем случае может быть предусмотрено 4 защитных уровня.

1. Внешний уровень, охватывающий всю территорию расположения ВС.

2. Уровень отдельных сооружений или помещений расположения устройств ВС и линий связи с ними.

3. Уровень компонентов ВС и внешних носителей информации.

4. Уровень технологических процессов хранения, обработки и передачи ин­формации.

Первые три уровня обеспечивают в основном физическое препятствие доступу путем ограждения, системы сигналгза* щи, организации пропускно­го режима, экранирования проводов и т. д. Последний уровень предусматри­вает логическую защиту информации в том случае, когда физический доступ к ней имеется.

Методы и средства защитч

Су шествующие методы защиты можно раздели ть на четыре основных класса:

• физические;

• аппаратные;

• программные;

• организационные.

Физическая защита используется в основном на верхних уровнях защиты и состоит в физическом преграждении доступа посторонних лиц в помегце- ния ВС на пути к данным и процессу их обработки. Для физической защиты применяются следующие средства:

• сверхвысокочастотные, ультразвуковые и инфракрасные системы обна­ружения движущихся объектов, определения их разменов, скорости и на­правления перемещения;

• лазерные и оптические системы, реагирующие на пересечение нар>ши- телями световых лучей;

• телевизионные системы наблюдения за охраняемыми объектами;

• кабельные системы, в которых небольшие объекты окружают кабелем, чувствительным к приближению нарушителя;

• системы защиты окон и дверей от несанкционированного проникнове­ния, а также наблюдения и подслушивания;

• механические и электронные замки на двери и ворота;

• системы нейтрализации излучений.

Аппаратная защита реализуется аппаратурой в составе ЭВМ или с помо­щью специализированных устройств. Основными аппаратными средствами зашиты яв. шются средства защиты процессоров и основной памяти, устройств ввода вывода, систем передачи данных по каналам связи, сист ем электропи­тания, устройств внешней памяти (зеркальные диски) и т. д.

Аппаратные средства защиты процессоров производят контроль допусти­мости выдаваемых из программ команд. Средства защиты памяти обеспечи чают режим совместного использования и pasi раничения опсрат ивной памя­ти при выполнении программ. К аппаратным средствам защиты устройств ввода-вывода относятся различные схемы блокировки от несанкционирован ного использования. Средства защиты передачи данных по каналам связи представляют собой схемы засекречивания (шифрования) информации.

Программная защита реализуется с помощью различных программ: опе­рационных систем, программ обе луживанил, ан гивирусных пакетов, инстру­ментальных систем (СУБД, электронных таблиц, текстовых процессоров, систем программирования и т. д.), специализированных программ защиты и готовых прикладных программ.

Организационная зсщита реализуется совокупное гыо направленных на обеспе­чение защиты m формации ор ганизационно-технических мероприятий, ра^работ кой и принятием законо отельных актог по ьопросам защиты информации, ут вер- ждением морально-этических норм использований информации в обществе и т. д.

Остановимся более подробно на наиболее гибких и мощных методах за щиты - программно-аппаратных методах, реализуемых в ВС.

Программно-аппаратные методы защит l

С помощью npoi раммно-аппаратных средств можно в определенной мере решать как основные задачи защиты ИПО в ВС (от хищения, от потери, от сбоев и отказов оборудования), так и защиту от ошибок в программах.

Решение этих задач в системах защиты обеспечивается следующими спо­собами"

1. защитой от несанкционированного доступа (НСД) к ресурсам со сторо ны пользователей и программ;

2. защитой от несанкционированного использования (ПСИ) ресурсов при наличии доступа;

3. защитой от некорректного использования ресурсов;

4. внесением структурной, функциональной и информационной избыточ­ности;

5. высоким качеством разработки программно-аппаратных средств.

Рассмотрим перечисленные способы более подробно и укажем методы их

реализации

1. Для защиты от НСД прежде всего необходима эффективная система регистраиии попыток доступа в систему со стороны пользователей и про­грамм, а также мгновенная сшначизация о них отвечающим за безопасность ВС лицам. Именно отсутствие надежной системы регистрации и сигна тиза- ции при НСД, а также наличие обходных путей или «дыр» в ВС, является причиной незаконного проникновения в систему. Ч ^гобы регистрировать со­бытия подключения к системе, в ВС обычно ведется специальный журнал или база данных.

Защита от НСД со стороны пользователей в современных системах в ос­новном реализуется двумя основными способами: парольной защитой, а так­же путем идентификации и аутентификации.

Простейшая парольная зищита является достаточно слабым средством, особенно если пароль не шифруется. Основной ее недостаток состоит в том, что все пользователи, использующие одинаковый пароль, с точки зрения ВС неразличимы. Неудобство парольной зашиты для пользователя состоит в том. что надо запоминать пароль. Если он простой и короткий, значит, его легко подобрат ь, если сложный - его нужно куда-нибудь записать. При небрежном отношении к записям пароль может стать достоянием других.

Для получения доступа к ВС достаточно знать некоторый пароль. После вво ia этого пароля обычно разрешается все. Иногда в системе имеется несколько паролей, за каждым из которых закреплены соответствующие прява доступа.

Более серьезный контроль дос гупа в систему получается, если каждого под- ключаюгц* гося пользователя снача ла идентифицировать, затем убедиться, что это именно он, а не другой (аутентифицировать), и при запросе ресурсов кон- тро лировать полномочия (проверять право запрашивать ресурсы системы).

Идентификация пользователе й может выполнят вся, например, с помощью паролей. Для аутентификации, или проверки подлинности пользователя, часто используют следующие способы:

• запрос секретного пароля;

• запрос какой-либо информации сугубо индивидуального;

• проверка наличия физического объекта, представляющего собой элект­ронный аналог обычного ключа (электронный ключ);

• применение микропроцессорных карточек;

• активные средства опознавания;

• биометрические средства.

Запрашиваемая для аутентификации дополнительная информация может представлять собой любые данные, связанные с некоторыми сведениями, яв­лениями или событиями из личной жизни пользователя или его родственни­ков. Например, номер счета в банке, номер технического паспорта автомоби­ля, девичья фамилия матери или жены и т. д.

Примером электронного ключа является пластиковая карточка с магнит­ной полоской. На запоминающем слое хранится код, выполняющий роль не­видимого пароля. Более сложный вариант электронного ключа - специаль­ный прибор, называемый жетоном и позволяющий генерирова гь псевдослу­чайные пароли.

Существуют раз тичпые варианты реализации жетонов. Одним из первых довольно удачных решений является жетон SecurlD американской фирмы Security 1 )ynamics, появившийся в 1987 году. В нем генерируемая с лучайным образом буквенно-цифровая последовательность (пароль) меняется пример­но раз в минуту синхронно с паролем в центральной части системы защиты. Это значит, что каж дый новый пароль имеет ограни"енное ьремя действия. Сами пароли постоянно изменяются, усложняя подбор со стороны зло­умышленников. Каждый пароль при этом пригоден для однократного входа в систему. Жетоны SecurlD популярны и в настоящее время как средства аутентификации пользователей. Другим интересным решением является устройство фирмы Smart Disk Security, использующее 3.5-дюймовый диско­вод и дискеты в качестве жетонов.

Одним из недостатков жетонов является проблема обеспечения доступа к системе в случае, если жетон забыт дома. Выход в такой ситуации находят в создании некоторого количества временных жетонов.

Недавно появившиеся на рынке микропроцессорные карточки, разрабо- танш ie Национальным инс гитутом стандартоь и технологии США, позволя ют формировать цифровые подписи. Алгоритм шифрования обеспечивает невозможность и щделки электронных подписей.

Более перспективными сред< п вами аутентификации являются так назы­ваемые активные средства опознавания. Примером такого средства является система, состоящая из миниатюрного слабосигнального радиопередатчика и соответствующего радиоприемника. При подключении к системе пользова­тель должен приблизить на небольшое расстояние (порядка нескольклх де­циметров) к приемнику пере датчик и вк почить его. Если принятый сигнал опознается, пользователь получает доступ к системе. Достоинство такой си­стемы - отсутствие физического контакта.

Из множества существующих средств аутентификации наиболее надеж ными (но и дорогими) считаются биометрические средст ва. В них опознание личности осуществляется по от печа гкам пальцев, форме ладони, сетча тке глаза, подписи, голосу и другим физиологическим параметрам человека. Не­которые системы идентифицируют человека по манере работы на клавиату­ре. Основным достоинством систем такого класса является зысокая надеж­ность аутентификации. Недостатки систем включают в себя высокую сто­имость оборудования, временную задеожку распознавание некоторых средств (десятки секунд) и неудобство для пользователя.

Уверенность в том, что подключающийся к системе пользователь или про­грамма, не являются злоумышленными, не дает гарантии безопасности по­следующего поведения во время работы, поэтому во многих системах защи­ты предусматривается разграничение доступа к ресурса и в течение сеанса.

По завершении сеанса работы информация о параметрах подключения, в том числе пароли, в вычислительной системе до лжна удаляться, чтобы ею не могли воспользоваться несанкционированные программы и пользователи. Если же «прощание с системой после реального прекращения работы затяну­лось» (это может быть забывчивость пользователя выполнить процедуру от­ключения или некорректное завершение работы программы), система защи­ты должна предусматривать механизмы принудительного завершения рабо­ты и закрытия каналов доступа от посторонних пользователей и программ. Отключение объектов от ВС можно выполнять, например, после анализа их активности в течение некоторого времени, отсутствия ответов на иредупреж дения об отключении пользователей, либо по истечении продолжительности сеанса работы.

Одной из разновидностей несанкционированных программ являются компьютерные вирусы. Количество известных компьютерных вирусов посто­янно возрастает. Появилась даже новая инженерная дисциплина - компью­терная вирусология. Последствия воздействия компьютерных вирусов мо­гут быть разнообразными: от внешне необычных эффектоь на мониторе ком­пьютера и простого замедления работы ЭВМ до краха вычислительной сис­темы или сети. Отсюда возникает необходимость защиты от компьютерных вирусов на всех стадиях их разви гия и в особенности на стадиях их проникно­вения в систему и размножения. Для этого в систему защиты включают сред­ства диаг ностирования состояния программно-аппаратных средств, локали­зации и удаления вирусов, устранения последствий их воздействия.

2. Обеспечение защиты от НСИ ресурсов, как и от НСД, требует примене­ния средств регистрации запросов защищаемых ресурсов ВС и си/нсыизации в случаях попыток незаконного их использования. Заметим, что речь ведется о важнейших с точки зрения защиты ресурсах. Если постоянно рсгистриро вать все события обо всех запросах на ресурсы в ВС, на остальную работу не хватит процессорного времени.

Для защиты информационно-программных ресурсов ВС от несанкциони­рованного использования применяются следующие варианты защиты: от копирования, исследования (программ■), npot мотра (данных), модификации и удаления. Приведем примеры их применения.

Для защиты программы от несанкционированного копирована я можно в исполняемом коде выпилнить привязку к оборудованию. Тогда копия про­граммы не будет работать на другом компьютере.

Под защитой от исследования программ понимаются такие среден ва, кото­рые не позволяют или затрудняют изучение системы защиты программы. I [алример. после неско. 1ьких неудачных попы гок подключения к npoi рамме, имеющей парольную защиту, целесообразно блокировать дальнейшие попыт­ки подключения к ней либо предусмотреть средства самоликвидации.

Защиту файлов с исполняемыми программами или данными от модифи­кации можно сделать путем сверки некоторой характеристики файла (коти рольной суммы) с эталоном. Тогда, если кто-нибудь изменит содержимое файла, изменится его контрольная сумма, что сразу же обнаружится. Сред ства проверки контрольной суммы можно вставить в программу (для про­граммных файлоь) либо поместить в программную систему контро ля моди­фикации файлов (программ и данных).

Защитить от удаления программы или данные можно путем предотвраще­ния несанкционированных операций удаления файлов в вычислительной системе. К сожалению, широко распространенные операционные системы MS DOS и MS Windows стандартных эффективных средств такого рода не имеют. С этой целью можно разработать или подобрат ь из имеющихся рези денгную программу контроля функции удаления файла с диска.

Дос гаточно мощным средством защиты данных от просмотре яв. шется их шифрование. Расшифровка информации требует знания ключа шифрования. Подбор последнего даже при современном уровне компьютерной техники представляет трудоемкую задачу.

Шифрование незаменимо для защиты информации от раскрытия ее со­держания при хранении информации в файлах или базах данных, а также при передаче по линиям срязи: проводи! im, кабельным и радиокана там.

Шифрование данных осуществляется в темпе поступления информации (On-Line) и в автономном режиме (Off-Line). Первый способ применяется в основном в системах приема-передачи информации, а второй - для засекре­чивания хранимой информации.

В современных системах защиты в основном применяется два алгори гма: DES и RSA. Коротко их рассмотрим.

Стандарт шифрования данных - Data Encryption Standard (DES) разра ботан фирмой IBM в начале 70-х годов, рекомендован Ассоциацией Амери­канских банкиров и ярляется правительственным стандартом цифрового шифрования.

В алгоритме DES используется ключ длиной 56 бит и 8 бит проверки на четность. Он обеспечивает высокую степень зашиты при небольших расхо­дах на шифрование, требуя для подбора ключевой комбинации перебора 72 квадриллионов вариантов.

Алгоритм DES является симметричным в том смысле, что для шифрова ния и дешифрования некоторой информации он использует один и тот же ключ. Если в процессе функционирования вычислительной сети между кор­респондентами необходимо передать полномочия по шифрованию, то пере­даваемые для этого ключи шифровании необходимо засекречивать (шифро вать). Длина ключа и конт рольных битов для алгоритма фиксированы.

Другой алгоритм - RSA (сокращение по фамилиям авторов) предложен Ривестом, Шамиром и Альдеманом в 1976 году. Алгоритм является более со­вершенным и Принят в качестве стандарта Национальным Бюро Стандартов.

В алгоритме RSA используются различные ключи д ля шифрования и де шифрования, т. е. он является асиммсьфичнъш. Поскольку ключ для шифро­вания не годится для дешифрации, его можно смело передавать по сети, а поэтому ключ шифрования часто называют открытым к лючом.

Достоинством airoритма RSA является также то, что он работает при раз­ной длима ключа. Чем длиннее к люч, тем большее время требуется на выпол­нение операции преобразования информации и тем выше уровень безопас­ности.

Алгоритмы шифрования реализуются программно или апнаратно. Одним из примеров аппаратной реализации является сравнительно недорогая мик­росхема шифрования Clipper (не путать с системой программирования Clipper для баз данных). Система, разработанная на базе этой микросхемы, предна значена для защиты речевой информации. Внедрение ее поддержано Агент­ством национальной безопасности США.

По завершению работы программы необходимо позаботиться об уничто­жении данных из оперативной и внешней памяти. При возникновении серь­езной угрозы использования конфиденциальных данных желательно в си­стеме защиты иметь возможность аварийного их удаления.

3. Защита от некорректного попаши вания ресурсов традиционно выпол­няется программами ОС. Функции защиты от некорректного использования ресурсов ВС предусматривают, по крайней мере, следующие действия: шо- трование друг от друге участков оперативной памяти, выделенных рсилич- нъ'м программач, защиту системны¹ областей внешней памяти и контрочъ OonycmuMOi ти команд ЦП.

В программном обеспечении на более высоком, чем ОС, уровне необходи­мо обеспечить корректность использования прикладных ресурсов: докумен­тов, изображений, баз данных, сообщений и т. п. На практике возможны си гуации, когда корректные с точки зрения операционной системы файлы содержат не совсем верную или противоречивую информацию из иредмет-

8 Зак 474 ной области. Другими словами, прикладное программное обеспечение тоже должно обеспечивать целостность и непротиворечивость данны к.

4. Одним из важнейших методов устранения или сведения к минимуму последствий сбоев и отказов б работе ВС является внесение структурной, функциональной и информационной избыточности (резервирования).

Стругп сурна? избыточность означает резервирование аппаратпых компо­нентов ВС" на различный уровнях: ЭВМ (дублирование серверов обработки); отдельных устройств (дублирование процессоров или накопителей на маг­нитных дисках - зеркальные диски) и схем устройств (мажоритарные схемы выполнения операций). При резервировании следует обеспечить прежде всего стабильное и бесперебойное пи гание, к пои меру, с помощью источников бег перебойного питания.

Функциональное резервированиг означает организацию вычислительного процесса, при которой функции управления, хранения и обработки инфор­мации реализуются несколькими элементами системы. При отказе функции на тьного элемента его заменят т другой элемент. Примером функциональной избыточности может служить запуск нескольких одинаковых программ в многозадачной операционной системе.

Информационное рем рвирование используется для предотвращения пол ной потери информации и реализуется путем одноразового или периодиче­ского копирования и архивирования наиболее ценной информации. К ней прежде всего можно отнести прикладные программы пользоват еля, а также данные различных видов: документы, БД, файлы и т. д., а также основные программы ОС, типовое ПО (СУБД, текстовые, табличные и графические процессоры и т. п.).

Резервирование информации можно выполнять путем копирования ценной информации на вспомогательные носители информации: жесткие диски, диске ты, накопители на оптических дисках, магнитны* ленты. Более эффективным по расходованию внешней памяти является создание сжатых архивов исходной информации. Но.-[учение исходной информации из сжатой выполняется с по­мощью еоответ ствующего разархиватора или путем запуска на выполнение са- моразархивирующегося файла. Иногда при сжатии информации использу ют па­рольную защиту, позволяющую восстановить исходную информацию при зада­нии паротя. Практически это удобно, так как решаются две задачи: создается сжатая копия и она защищается от несанкционированного щхх мотра.

Примером архиватора, позволяющего создавать защищенные паролем ар­хивные файлы, являются программы pk? р и pkunzip фирмы ^р К WARE Inc. Основной функцией первой из них является создание архива (при этом не обходимо указать пароль), а вторая - выполняет полное или частичное вос­становление в первоначальный вид.

Своевременное выявление сбоев и отказов оборудования, а также физи ческих и логических дефектов на носителях информации невозможно без организации тестирования аппаратно-программных средств. Тестирование может выполняться в специально отведенное время и в процессе работы (на­пример, в интервалы простоя оборудования).

При выявлении в системе ошибок, требуется проведение восстанови­тельных операций. Восстанов гение искаженных или потерянных данных и программ обычно выполняется после тестирования. С ответственных случаях применяют самотестирование и самовосстановление программ, при котором перед началом вычислений программа проверяет наличие и корректность исходных данных и при обнаружении ошибок производит восстановление данных.

5. Многие причины потери информации в процессе обычного функциони­рования системы, а также в результате происходящих в системе сбоев и отка­зов, кроются в наличии ошибок или неточностей, заложенных на этапах про­ектирования ВС.

Для устранения или сведения к минимуму ошибок, которые сущест венно снижают общую защищенность ВС, следует использовать современные ме­тоды защиты на всех этапах жизненного цикла аппаратно-программного обес печения ВС: системного анализа, проектирования, эксплуатации и сопровож­дения.

I [апример, при проектировании программного обе< печения широко при­меняются методы объектно-ориентированного и визуального программи­рования.

Примеры программных систем защиты

Из существующих программных систем защиты достаточно популярны ми являются системы «Керберос» (Kerberos) и «Коора».

Система «Керберос» являе гея системой аутентификации пользователей, разработана в 80-х годах в Массачусетсом технологическом институте. Ос­новное ее назначение - контроль доступа пользователей в вычислительной сети. Система эффективно функционирует в распределенных системах с не­большим числом централизованно управляемых рабочих станций. Предпо­лагается, что имеется хорошо защищенная система управ пения обменом клю­чами шифрования, рабочие станции не защищены, а серверы имеют слабую защиту. В «Керберосе» применяется многокра гное шифрование при переда­че служебной информации в сети. Так, в некоторых зашифрованных сообще­ниях, отдельные слова сообщения тоже зашифрованы. Пароли никогда не передаются по сети незашифрованными При обмене служебной информа­цией применяются зашифрованное данные, действующие ограниченное вре­мя, - аутентикаторы (authenticator), содержащие имя пользователя, его сете­вой адрес и отметку времени.

В системе «Керберос» используется алгоритм шифрования RSA. Система «Керберос» может работать на различных платформах, в том числе MS-DOS,

Macintosh, SunOS, HP-UX, NextStep, и AIX-системы RS '6000 фирмы IBM. Совместно с ней могут применят ься также жетоны SecurlD фирмы Security Dynamics.

Система «Керберос» обладает рядом недостатков. Во-первых, она не по­зволяет выполнять проверку полномочий прикладных задач и отдельных транзакций. Во-вторых, необходим предварительный обмен ключами шиф­рования между всеми участниками обмена. В третьих, в процессе работы эле­менты системы обмениваются служебной информацией, что требует высо­кой пропускной способности каналов обмена данными.

Система «Kf рберос» имеет структуру' приложений типа клиент-сервер. Она состоит из двух основных частей: клиентской части (клиента) и серверной части (сервера). «Керберос-сервер» состоит из трех серверов: идентифька ционного сервера, сервера выдачи разрешения и сервера выполнения адми­нистративных функций. Вся область защиты он несанкционированного до­ступа может состоя гь из нескольких зон, в каждой из которых должен быть свой сервер.

Упрощенно работу системы защиты «Керберос» можно представить сле­дующим образом. Пользовытелг вводит свой идентификационный код (имя), который шифруется клиентом и направляется к идентификационному сер­веру как запрос на выдачу «разрешения на получение разрешения». Другими словами, формируется запрос на регистрацию к системе защиты.

Идентификационный сервер отыскивает в своей базе данных разре­шенных пользователей соответствующий пароль, с его помощью шиф рует ответное сообщение, которое отсылает клиенту. Получив «разреше ние иа разрешение», клиент расшифровывает его, определяет из него зна­чение пароля пользователя и запрашивает пароль у пользователя. Если введенный и полученный пароли совпадают, клиент формирует шифро­ванный запрос серверу выдачи разрешения на получение доступа к трр буемым ресурсам сети.

После ряда манипуляций (расшифровывания и ряда проверок) и пол­ной уверенности, что подключающийся пользователь тот, за кого себя вы­дает, сервер выдачи разрешения отсылает пользователю зашифрованное разрешение на доступ к ресурсам сети.

Получив и расшифровав разрешение, к лиент связывается с помощью за­шифрованного сообщения с целевым сервером, ресурсы которого т ребуют. ;я пользователю, и только после этою пользователь получает доступ к ресурсу

Д тя обеспечения еще более высокого уровня защиты клиент может потре бовать идентификации целевого сервера, а не безусловной связи с ним. В этом случае устраняется возможность перехвата информации, дающей право на доступ к ресурсам сети.

Система «Кобра> является одной из распространенных и эффективных специализированных систем защиты для MS-DOS и Windows. Он? основана на техноло! ни прозрачной зашиты, которой пользователь в твоей работе не замечает, а поэтому не испытывает неудобств от функционирпъания защит­ных средств

Прозрачная защита в системе «Кобра» строится с помощью метода дина­мического шифрования. Конфиденциальная информация, записываемая на внешние устройства, автоматически зашифровывается по ключу, зависяще­му от пароля пользователя. При считывании зашифрованной информации происходит ее автоматическая дешифрация.

Для шифрования информации в системе «Кобра» применяется техноло­гия кринтозащиты, обеспечивающая повышение скорости шифрования и кринтос гойкости зашифрованной информации. Скорость шифрования уве­личивается за счет двухэтапной схемы шифрования, а криптостойкость за счет внесения неопределенности в алгоритм шифрования.

Средства защиты БД

Средства защиты БД в различных СУБД несколько отличаются друг от друга. На основе анализа современных СУБД фирм Borland и Microsoft мож но ут ве рждать, что средства защиты БД условно делятся на две группы ос­новные и дополнительные.

К основным средствам защиты информации можно отнести следу­ющие средства:

• парочыюй защиты;

• шифрования данных и программ;

• установления прав доступа к объектам БД;

• защиты полей и записей таблиц БД.

Парольная защита представляет простой и эффективный способ защиты БД от несанкционированного доступа. Пароли устанавливаются конечными пользователями или админис грагорами БД. Учет и хранение паролей произ­водится самой СУБД. Обычно пароли хранятся в определенных системных файлах СУБД в зашифрованном виде. Поэтому просто найти и определить пароль невозможно. После ввода пароля пользователю СУБД нредоставля ются все возможности по работе с защищенной БД. Саму СУБД защищать паролем большого смысла нет.

Шифрование данных (всей базы или отдельных таблиц) применяют для того, ч гобы другие программы, «знающие формат БД этой СУБД», не могли прочитат ь данные. Такое шифрование (применяемое в Microsoft Access), по- видимому, дает немного, поскольку расшифровать БД может чюбой с номо щью «родной» СУБД. Если шифрация и дешифрация требуют задания паро­ля, то дешифрация становится возможной при верном вводе пароля. Надеем­ся, разработчики Access учтут это в последующих версиях.

Шифрование исходных текстов программ позволяет скрыть от несанкцио­нированного пользователя описание соответствующих алгоритмов.

В целях контроля использования основных ресурсов СУБД во многих си­стемах имеются средства установления прав доступа к объектам БД. Права доступа определяют возможные действия над объектами. Владелец объекта (пользователь, создавший объект), а также администратор БД имеют все пра ва. Остальные пользователи к разным объектам могут иметь различные уров­ни достуга.

Но отношению к таблицам в общем случае могут предусматриваться еле дующие права доступа:

• просмотр (ч гение) данных;

• изменение (редактирование) данных;

• добавление новых записей;

•добавление и удаление данных;

• все операции, в том числе изменение структуры таблицы.

К данным, имеющимся в таблице, могут применят ься меры защ» ты по от ношению к отдельным полям и отдельным записям. В известны:: нам ре ля ционных СУБД, отдельные записи специально не защищаются, хотя можно привести примеры из практики, когда это требуется. Контро. гь прав доступа, по-видимому, должен быть в обьсктно-ориентипованных СУБД, в которых есть идентификация отдельных записей (одно из отлич ий объе ктно-ориен- тированной модели от ре. шционной).

Применительно к защите данных в полях таблиц можно выделить следу ющие уровни прав доступа:

• полный запрет дос гупа;

• только чтение;

• разрегчение всех операций (просмотр, ввод новых значений, удаление и изменение).

По отношению к формам могут предусматриваться две основные опе- оации: вызов для работы и разработка (вызов Конструктора). Запрет вы­зова Конструктора целесообразно делать для экранных форм гот овых при­ложений, ч ^гобы конечный пользователь случайно не испортил приложе­ние. В самих экранных формах отдельные элементы могут быть тоже за­щищены. Например, некоторые поля исходной таблицы вообще могут от­сутствовать или скрыты от пользова геля, а некоторые поля - доступны для просмотра.

Отчеты во многом похожи на экранные формы, за исключением следую­щего. Во-первых, они не позволяют изменять данные в таблицах, а во-вто­рых, основное их назначение - вывод информации на печать. На отчеты, так же как и на экранные формы, может чакладыват ься запрет на вызов средств их разработки.

Для исключения просмотра и модификации (случайной и преднамерен­ной) текстов npoi рамм, используемых в приложениях СУБД, помимо шиф рации, может применяться их парольная защита.

К дополнительным средствам защиты БД можно отнести такие, кото­рые нельзя прямо отнести к средствам защиты, но которые непосредственно влияют на безопасность данны::. Их составляют следующие средства:

• встроенные средства контро. [я значений данных в соответствии с типами;

• повышения достоверности вводимых данныу;

• обеспечения целостности связей таблиц;

• организации совместного использования объектов БД в сети.

Редага ируя БД, поль юватель может случайно ввести такие значения, ко­торые не соответствуют типу поля, в которое это значение вводится. Напри­мер, в числовое поле пытаться занести текстовую информацию. В этом слу­чае СУБД с помощью средств конп.роля значений блокирует вьод и сообщает пользователю об ошибке звуковым сигнатом, изменением цвета вводимых симъолив или дру гим способом.

Ср< детва говыии ния достоверности вводимых значений в СУБД служат для более глубокого контроля, связанного с семантикой обрабатываемых данных. Они обычно обеспечивают возможность при создании таблицы ука- зыва гь следующие oi раничения на значения: минимальное и максимальное значения; значение, принимаемое по умолчанию (если нет ввода), требова ние обязательного ввода; задание маски (шаблона) ввода; указание допол­нительной сверочной таблицы, по которой ведется конт рожь вгодимых зна • чений и т. д.

Более совершенной формой организации контроля достоверности инфор­мации в БД является разработка хранимых пооцедур. Механизм хранимых процедур применяется в БД, размещенных на сервере. ()ами хранимые про­цедуры представляют собой npoi раммы, алгоритмы которых предусматрива ют выполнение некотопых функций (в том числе контрольных) над данны­ми. Процедуры хранятся вместе с данными и при необходимости вызывают­ся из приложений либо при наступлении некоторых событий в БД.

Решение прикладной задачи, как правило, требует информации из несколь­ких таблиц. Сами таб. (ицы для удобства обработки и исключения дублирова­ния информации некоторым образом связываются (подраздел 3.3). Функции поддержания логической целостности связанных таблиц берет на себя СУБД (подраздел 3.4). К сожа пению, далеко не все СУБД в полной мере реализуют эти функции, в этом случае ответственность за корректность связей возлага­ется на приложение.

Приведем пример возможных действий СУБД по контро по целостности связей таблиц. Пусть между двумя таблицами существует связь вида 1:М и, следовательно, одной записи основной таблицы может соответствовать не­сколько записей вспомогательной таблицы.

При вставке записей во вспомогательную таб. шцу система контролирует наличие соответствующих значений в поле связи основной таблицы. Если вводимое значение отсутствует в основной таблице, СУБД временно блоки­рует работу с новой записью и предлагает изменить значение или удалить запись целиком.

Удаление записей дополнительных таблиц проходит «безболезненно», чего не скажешь о записях основной таблицы. В случае, когда запись ос­новной таблицы связана с несколькими записями дополнительной табли­цы, возможны два вариан га поведения: не удалять основной записи, по.са имеется хотя бы одна подчиненная запись (записи должен удалят ь пользо­ватель), либо удалить основную запись и все подчиненные записи (кас­кадное удаление).

В многооконных системах (почти все современные программы) и, тем бо­лее, в распределенных информационных системах, работающих с базами дан ных, возникает проблема разрешения конфликтов между различными дей­ствиями над одними и теми же объектами (совместного использования объек­тов БД). Например, что делать в сдучае. когда один из пользователей локаль­ной сети редактирует БД, а другой хочет изменить ее структуру? Для таких ситуаций в СУБД должны быть предусмотрены механизмы разрешения кон­фликтов.

Обычно при одновременной работе нескольких пользователей сети, а так­же работе нескольких приложений на одном компьютере или работе в несколь­ких окнах СУБД используются блокировки.

Блокировки могут действовать на различные объекты БД и на отдельные элементы объ< ктов. Очевидной си гуацией блокировки объектив БД являет­ся случай одновременного использования объекта и попытки входа в режим разработки этого же объекта. Применительно к таблицам баз данных допол­нительные бчокировки могут возникать при работе с отдельными записями или полями.

Блокировки бывают явные и неявные. Явные блокировки накладываются пользователем или приложением с помощью команд. Неявные блокировки организует сама система, чтобы избежать возможных конфликтов. Например, в случае попытки изменения структуры БД во время редактирования инфор­мации устанавливается запрет реструктурирования БД до завершения редак тирования данных. Более подробно типы блокировок в СУБД рассмотрены в подразд» ле 4.3.

8.3. Работа с мультимедиа-данными

Развитие возможностей ПЭВМ по обработке мультимедийной информа­ции: графической, аудио- и видео- стимулировало разработку специализири ванного программного обеспечения дтя упраь.,гения ->той информацией. Не­обходимость обрабатывать и хранит ь различного рода информацию, есте­ственно, потребовала и соответствующих СУБД. Так, например, появились геоинформационные системы. Разработчики реляционных систем, приняв во внимание новые потребности, стали вводить в СУБД новые типы данных.

Таки м образом, с одной стороны, имеются специализированные средства обработки и хранения мультимедийной информации, а с другой стороны, - реляционные системы ( расширением типов данных и средств их обработки. На выбор программных средств для решения прикладных задач пользова ге­лем сугцестьенное влияние оказывают следующие факторы: специфика ре­шаемой задачи, взгляд разработчика на архитектуру разрабатываемого при ложения и, возможно, некоторые другие обстоятельства.

При принятии решения в пользу некоторого npoi раммного продукта нужно учи гьгъать следующее. Если в нрик адной задаче испольлуется разного рода ин формация и доля обычной симьольно-числоьой информации велика, то лучше остановить свой выбор на реляционной системе (при на личии в ней средств под­держки мультимедиа данных). Причина такого решения очевидна реляционные системы сейчас яв. шются достаточно развитыми и совершенными. Специальные задачи, возможно, потребуют специализированных инструмента льных средств.

Рассмотрим, какие средства по обработке мультимедийной информации может предоставил ь реляционная система.

Характеристика мультимедиа

Слово «мультимедиа» (mull imetiia) стало популярным в компьютерной области в 90 е гг. Точного его перевода с английского языка на русский не существует, сравнительно близки следующие варианты: «многосредность» или «множество сред». Под средами здесь понимаются данные различной природы: звуковые, видео- , графические, текстовые, с различными эффекта­ми отображения на экране (анимацией) и т. д.

В широком смысле термин «мультимедиа» означаел совокупность техно­логий производства и применения различных аппаратных и программных средств для ПЭВМ, позволяющих поддержиьать работу компьютера с пере­численными вида ни инфопмации.

Мультимедиа-средства, нужны чтобы существенно оживить процедуру общения пользователя с компьютером. Использование технологии мульти­медиа позволяет расширить область применения ПЭВМ и поднять на более высокий качественный уровень решение традиционных задач.

Приведем несколько примеров использования мультимедиа:

• разработка электронных учебников, энциклопедий и каталогов;

• размещение на компакт-дисках огромной емкости программного обес печения и технической документации;

• проведение телеконференций в локальных сетях ЭВМ.

В процессе проведения телеконференций каждый учасл ник с помощью ви­деокамер и высокоскоростных линий связи в реальном масштабе времени свооодно общается с другими людьми.

Для того чтобы пользователь ПЭВМ мог воспользоват ься в^еми преиму­ществами мулыимедиа, он должен иметь компьютер, имеющий соответству­ющие аппаратные средства и программные продукты.

Аппаратное обеспечение мультимедиа

Рассмотрим требования к компьютеру для обеспечения приемлемого ка­чества работы с мультимедиа-информацией по составу и характеристикам. Однозначно здесь определиться сложно, поскольку характеристики компью­теров и требования к ннм постоянно изменяются.

Одним из подходов к решению названной проб, кмы является стандарти­зация. Для упорядочения производства ПЭВМ и программного обеспечения фирма Microsoft совместно с другими фирмами организовала совет по марке­тингу пер< опальных компьютеров для мультимедиа (Multimedia PC Marketing Council ), который разработал стандарт Red Book как основу для внедрения мультимедиа на персональных ЭВМ.

Существует несколько стан дартов на мульт имедиа. Их последовательное по­явление вызвано, с одной стороны, постоянным расширением возможностей ПЭВМ (поколения микропроцессоров: от 8086 до 80486. Fentium, Pentium П, Р6 и т. д.; устройства CD-ROM со скоростями: от дв> х до 32-х и более скоро­стными приводами; накопители на жес тких mui нитных дисках примерно от 10 Мбайтов до 8 Гбайтов и более; оперативная память от 640 Кбайтов до 64 Мбайтов и более и т. д.), а с другой стороны - возрастающими потребностя­ми польз< вателей в сервисе обработки и хранения информации.

Компьютер, удовлетворяющий требованиям стандарта мультимедиа и одобренный советом по маркетингу для мультимедиа, получает логотип М PC. Первый стан (арг М РС1 на мультимедиа-компьютеры принят в ±990 году, вто­рой стандарт М РС2 - в 1993 году, третий стандарт МРСЗ - в 1994 году. Ожи­дается или уже принят стандарт МРС4 и т. д. Минимальные требования к МРС-компьютерам в стандартах иду г но нарастанию. Так, первая редакция МРС1 (версия 1.0) ограничивалась компьютером о микропроцессором 80286 с соотьетствующими параметрами.

Стандартом МРС2 к основным параметрам компьютера предъяв тяются следующие требования: микропроцессор 486 SX с тактовой частотой 25 МГц; объем ОЗУ - не менее 4 Мбайтов; объем накопителя на жестком диске - 160 Мбайтов; дисковод CD-ROM с удвоенной скоростью; графическая сис­тема с разрешением 640*480 точек при 65536 цветах; звуковая п пата (аудио­адаптер), имеющая разрядность 16 и 8-голосный синтезатор; флоппи-диско- вод 3,5 дюйма высокой плотности.

Одним из важш йших элементов мультим< диа-компьютер< ib яв. шются при­воды компакт-дисков. На дисководал компакт-дисков, в общем с лучае, могу г троигрываться звуковые CD (диски, предназначенные для хранения звуко вых записей в аналоговом виде), цифровые компакт-диски, магнитооптичес - кие лазерные диски с перезаписью, лазерные диски с однократной записью (WORM). Чаще всего дисководы, работающие с данными в цифровом виде, позволяют считывать и аналоговую информацию.

Р настоящее время полноценным МРС-компьютером считается компью­тер, обеспечивающий функционирование современных Windows-систем (Windows Ух, Windows NT) с прикладным программным обеспечением муль тимедиа (мультимедиа-приложениями). В этом случа< в качестве основных минимальных требований, на наш взгляд, можно принять следующие: мик­ропроцессор Pentium-90 и выше, емкость НЖМД - порядка 800 Мбайтов, емкость ОЗУ - от 16 Мбайтов, CD-ROM с 8 скоростным пригодом.

Кроме основных компонентов мультимедиа (CD-ROM, звуковой адаптер, микрофон), в состав МРС-компькл ера могут вводиться адат еры или анало- гово-пифровые преобразователи для подключения компьютера к видеокаме­рам, телевизорам, видеомагнитофонам, синтезаторам и другим устройствам. Для улучшения качес тва воспроизводимых на экране монитора видеоизоб­ражений могут также использоваться кодеки - аппаратные и/или программ­ные средства компрессии и декомпрессии изображений. К технологиям уп равлсния внд< оизображениями относятся такие, как: MPEG (Motion Picture Experts Group), lndeo, Cinepak и TrueMotion-S.

В более слабых 386-х и 486-х ПК следует применять аппаратные кодеки, которые обычно реализуют ся в виде графических плат-ускорителей (акселе­раторов). В более мощныл ПЭВМ на процессорах Pentium с частотой 90 МГц и выше успешно применяются программны® кодеки, разрабатываемые фир­мами Xing Technologies, MediaMatrics, Com-Corp, Intel и другими. П римене- ние кодеков позволяет уменьшить объем хранимой видеоинформации и су­ще* твенно улучшит ь качество ее полноэкранного и полнокадрового отобра­жения за счет увеличения частоты кадров.

Для превращения обычного компьютера с процессором Pentium в мульти­медийную систему фирма Intel с 1997 года внедряет технологию ММХ (MultiMedia eXtention - мультимедиа-расширение). Процессор, в котором реализована технология ММХ, носит кодовое название Р55С. В нем для ускорения выполнения i ипичных операций мультимедиа-npoi рамм в систе­му коман т введены 57 инструкций и дополнительные типы данных.

Ожидается, что мультимедиа-компьютеры, созданные на основе техноло­гии ММХ, станут заметно мощнее и дешевле аналогичных традиционных компьютеров. В подтверждение этого отметим, что многие из испытываемых на му льгимедиа-компьютерах видео-, аудио- и графических тестов в зависи­мости от типов задач показывают выигрыш в быстродействии по сравнению с компьютерами на процессоре Pentium Pro (той же частоты) от 70 до 400 %

По аналогичному пути пошла и компания Advanced Micro Devices (AMD), которая разработай микр» «процессор AMD K63D ММ Х в перв» in половине 1998 года. Техно логая, названная AMD 3D, предпо. [агает введение в микропроцес­сор специа чьного набора инструкций, позволяющих повысить производитель ность процесс ога при обработке трехмерных объектов. Кооме того, процессор улучшает работу и в других случаях: ускоряет операции с плавающей точкой, поддерживает высококачественный звук 1 )olby Sorround в соотретст вии со стан­дартом ЛС-3 и высококачественное изображе ние по стандарту MPEG 2.

Для работы с мультимедиа- информацией не обязателен компьютер с ло­готипом МРС. Как правило, любой IBM-совмесгимый ПК легко может быть превращен в мультимедиа- или «почти мультимедиа»- компьютер. Обязатель­ными элементами в этом случае являются CD-ROM, звуковая карта и мик­рофон. В качестве акустической системы можно применять обычные быто­вые магнитофоны или аудиоцентры.

Программное обеспечение мультимедиа

Программное обеспечение для работы с мультимедиа- информацией в опе­рационных системах MS Windows по назначению можно условно разделить на три группы:

• базовое;

• прикладное;

• средства разработки приложений.

Базовое программное обеспечение является минимальной управляющей надстройкой над аппаратной частью мультимедиа. Оно включает в себя драй­веры и резидентные ripoiраммы управления мультимедиа устройствами.

Вместе с устройствами CD ROM и звуковыми картами могут по< тавлять- ся драйве ры фирм изготовителей. Наиболее распространенные устройства обычно поддерживаются драйверами, входящими в состав Windows.

Д. ш дополнительной регулировки и настройки звуковых карт применя­ются Windows-приложения, управляющие электронным микшерским пуль том. Примерами их являются приложение Windows Регулятор Уровня и про- I рамма win-mix.exe адаптера Sound Galaxy NX Pro.

Прикладное программное обеспечение состав тяют Windows-приложе- ния. реализующие основные функции з'прав. гения звуком и изображениями.

Простейшие программы этого класса позволяют выполнять несложные операции со звуком и анимациями.

Примерами простейших прикладных программ управления звуком явля­ются стандартные приложения Windows: подпрограмма Звук приложения Панель Управления (позволяет «озвучить» Windows путем назначения раз­личным событиям в системе звуковых файлов), приложение Sound Recorder (позволяет записывать, просчучшвать и редактировать звуковые файлы) и приложение Media Player (позволяет проигрыват ь звуковые wav -файлы, фай­лы в формате MIDI, а также звуковые компакт-диски).

Анимация это упрощенный метод имитации движения, состоящий в по­следовательном воспроизведении изображений (картинок), при смене кото­рых создается впечатление движущегося изображения. Чтобы получилось движение, в каждом отдельном кадре анимации допускается небольшое от­личие от предыдущего или последующего кадря. Часто для построения ани .нации достаточно воспроизводить кадры с частотой 10-15 изображений в секунду. Для хранения анимационных файлов требуется значительно мень­ше объема памяти, чем для файлов с видеоизображениями.

Для сравнения потребностей в памяти различных видов мультимедиа-дан­ных приведем усредненный размер файла, в котором хранится одна минута воспроизводимой информации: речь — около 257 Кбайтоь, монофонический звук - около 4,5 Мбайтов, видео — около 8 Мбайтов. Hot кольку видеоинфор­мация воспроизводится с частотой 25- 30 кадров в секунду, то файл анима ции той же продолжительности занимас г в 2-3 раза меньше памяти, чем ана­логичная видеозапись, т. е. 2.5-4 Мбайта.

Примерами несложных npoi рамм разработки анимаций являются нр< ирам мы Anim itor и Animator Pro. Они позволяют создавать и записывать в фор­мате FLI файлы с двумерными анимациями, которые могут быть включены в приложения мультимедиа.

Создать анимацию вручную целиком - непростая задача, поскольку изоб­ражения соседних кадров должны бы гь подобны и их показ на экране должен воспроизводить целостное действие. Ч гобы сгенерироват ь всю последователь­ность изображений имея только начальное и конечное, в npoi рамме Animatoi Pro имеется средство, использующее гак называемую «полиморфную интер­поляцию».

Ьолее мощные прш ладныему чътимедиа-программны предполагают исполь­зование более сложных операций со звуковой информацией, а также работу с видеоинформацией, совмещенной со звуком.

К программам этого класса, работающим со звуком, можно отнести прило­жение WinDAT фирмы Voyetra Technologies, поставляемое вместе с адапте­ром Sound Galaxy.

Примером приложения, позволяющего записывать, хранить, редактировать и воспроизводить видеофильмы, является система Microsoft Video for Windows. 11еобходимость выполнять такие операции возникает при созда нии баз данных и обучающих систем, где в диалоговом режиме одновременно используется текстовая и графическая информация, а также видеофрагмен­ты. Для создания приложений, работающих с Video for Windows, тре буется пакет Video for Windows I )evelopment Kit, а также транслятор Mici osoft С++ 7.0 или Microsoft Visual С++ 1.0 чли 1 5.

Еще одним примером программы этого вида является приложение Voice Toolkit (фирмы IPI), позволяющее записывать и воспроизводить монофо­нические звуковые фрагменты, исследовать их характеристики, в первую очередь спектральные. Программа позволяет отображать энергетические спектры в цветном трехмерном виде. При этом любой участок изображения можно увеличить и повернуть в пространстве. В приложении Voice Toolkit имеется также набор филътрив для изменения уровня сигнала, проигрыва­ния в обратном направлении, изменения скорости воспроизведения, управ­ления эхом и т. д.

В современных Windows-приложениях обычно имеются собственные средства встраивания внешней мультимедиа-информации. Этим свойс твом обладают такие программы, как Microsoft Write, а также программы из со­став? пакетов Microsoft Office: Excel. Word, Access и другие. Возможность включения мультимедиа данных в разнообразные другие форматы файлов базируется на технологии OLE (Object Linking and Embedding). Эта техно­логия означает такой механизм связывания и встраивания объектов, при котором для обработки объекта вызывается приложение, в котором этот объект создавался.

Средства разработки приложений используются в качестве инструмен тария создания специальных или широко тиражируемых приложений, глав­ным образом, си тами квалифицированны^ программистов. Средства разра­ботки приложений часто используются совместно с прикладным программ­ным обеспечением, описанным выше. Например, для подготовки звуковых материалов требуется npoi рамма записи типа Sound Recorder.

Современные средства разработки приложений Windows, использующих технологию мультимедиа, можно разделить на следующие три уровня.

Первый уровень (самый высокий) предназначен для конечных пользовате­лей, создающих приложения без явного npoi раммирования. К этому уровню относятся приложения Windows, позволяющие создавать интерактивные приложения мультимедиа с помощь ю визуальных средств, не программируя. Такие средства хороши в случаях, когда нужно быстро подготовить демонст­рацию и ли рекламный ролик, создать несложную обучающую систему или БД с использованием звуковой и видеоинформации.

Второй уровень предполагает программирование с испо льзованием интер­фейса MCI (Media Control Interface - управления средой). С помощью этого интерфейса приложение Windows может управлять драйверами ввода-выво­да звуковой и видеоинформации. Интерфейс MCI позволяет скрыть от про­граммиста сложные процедуры управления драйверами мультимедиа- устройств, и, в то же время, выполня ть из программы операции записи и вос­произведения звуковых и видеоданных

Третий уровень позволяет приложениям получить доступ к буферам с за­писываемой и воспроизводимой информацией, работать с внутренней струк­турой файлов, использовать другие дополнительные возможности. К этому уровню обычно обращаются в с лучаях, когда два других уровня не обеспечи­вают реализации требуемой функции. Чаще всего низкий уровень использу­ется программистами для создания инструментальных средств и приложе­ний, работающих с мультимедиа-данными в реальном масштабе времени.

В качестве примера ппограмм первого уровня можно назвать мощную и хо­рошо зарекомендовавшую себя гипертекстовую систему ToolBook. С ее по­мощью удобно создавать электронные учебники, энциклопедии, каталоги, системы подсказки и многое дру гое.

Создаваемые с ее помощью приложения содержат одну или несколько книг (Book), состоящих из с границ (Page). На каждой странице имеются переклю­чающие поверхности, позволяющие переворачивать страницы, просматривать информацию, делать математические расчеты и т. д. В целом, средствами ToolBook создаются приложения, управляющие текстом, графикой, цветом, анимацией, звуком и запускающие другие программы.

Создание инт< рактивного приложения сводится к конструированию кни­ги. В диалоговом режиме разрабатываются различные объекты: страницы, поля ввода, линейки прокрутки и т. д. Для определений взаимодействия пользователя с книгой на языке программирования OpenScript системы Tool Book пишутся сценарии.

Система ToolBook позволяет создават ь базы данных, которые могут содер­жать текстовую и графическую информацию. Поля записей базы имеют пе­ременную длину, причем в отличие от традиционных БД типы данных нолей не декларируются. Система позволяет сортировать страницы книги в соот­ветствии с контекстом полей записи, защищать поля записей данных от не санкционированного доступа, находить в базе требуемые величины, получать отчеты в виде таблиц или других стандартных форм и т. д. С помощью сцена­риев в БД можно выполнять такие операции, как создание, уничтожение, по­иск записей, а также осуществлять навигацию между страницами.

Имеющиеся в системе ToolBook средства управления данными в БД реали­зуют многие полезные функции, существенно уступающие соответствующим с редстиам реляционных СУБД по своей мощи. В системе ToolBook реализуют ся лишь функции управления записями, содержимое полей которых - суть мультимедийные данные.

Функции второго и третьего уровней обычно реализуются с помощью специальных библиотек программ (динамически загружаемых), которые подключаются к системам программирования. Необходимые функции вы­зываются из программ пользователя как обычные подпрограммы. К приме­ру, в составе Windows 9х имеется библиотека mmsystem.dll для работы с мультимедиа с помощью программ на языке С (обычно она находится в папке C:\WINIX )WS\SYSTEM).

Мультимедиа-возможности реляционных систем

Говоря о мультимедиа-возможностях реляционных систем, отметим, что основная их роль - хранить мультимедиа-данные. Порождать и видоизме нять сами данные в настоящее время могут только мультимедиа-программы, како­выми СУ БД не являются.

В реляционных системах основным местом хранения данных, в том числе и мультимедиа-данш ix, является таблица. Для обеспечения хранения муль­тимедиа данных в структуре таблицы должны быть предусмотрены соответ­ствующие поля. Кроме того, мультимедиа-данные могут храниться в экран ных формах и от четах.

Главное отличие названных способов состоит в том, что в первом случае мультимедиа-данные связываются с каждой записью базы, а во втором слу­чае мультимедиа-данные включаются в экранную форму или отчет один раз. Так, при просмотре БД с помощью экранной формы связанные с записями мультимедиа-данные при изменении текущей записи изменяются, а мульти­медиа-данные самой экранной формы - остаются без изменения. Мультиме­диа-данные включают в экранные формы и отчеты для повышении их нагляд­ности прг отображении на экране (рис. 8.1)

Мультимедиа- дан! гые

Рамка экранной фогмы (ЭФ)

Рис. 8 1. Мультимедиа-данные в экранной форме

В различных СУБД применяются разные механизмы поддержания мультимедиа-данных. Чаще всего для их размещения хранения исполь яуются ноля хранения двоичных объектов или так называемые BLOB- поля (Binary Large OBject - большие двоичные объекты). Поскольку мультимедиа данные могут иметь различные виды (аудио-, видео-, гра фическая и т. д. информация), а в рамках каждого вида - разные форма­ты (например, для хранения графической информации используются файлы с расширениями: Lmp, рсх, tif, gif, eps и т. д.). удобным способом привязки их к средствам обработки оказывается упоминавшийся ранее

механизм OI.F, В связи с этим одним из наиболее pacnpoci раненных ти­пов BLOB-полей являются OLE-поля.

К примеру, в MS \ccess поддерживается OLE-поле, в системе Paradox можно создавать также поля типа graphic и binary (в поле типа graphic ин­формация только интериретируется и отсутствует связь с приложением; ин формация из поля типа binary не отображается на экране, так как СУБД ее не интерпретирует)

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите важнейшие задачи настройки и администрирования баз данных.

2. Охарактеризуйте подходы к выбору способа размещения файлов на диске

3. Как определяется требуемый объем памяти на диске?

4. Сформулируйте соображения по распределению информации на

лисках.

5. Охарактеризуйте назначение и технологию резервного копирования

   1. Назовите основные виды yi роз в ВС.

      7. Перечислите возможные последствия нарушения системы защиты.

      8. Охарактеризуйте основные задачи защиты.

      9. Укажите возможные уровни комплексной защиты информации в ВС.

      10. Охарактеризуйте методы защиты ВС.

      11. Дап ге характеристику npoi раммио-анпаратных средств защиты.

      12. В чем сост оит смысл понятий идентификации и аутентификации пользователей?

      13. Охарактеризуйте основные способы аутентификации

      14. Дайте характеристику алгоритмам шифрования DES и RSA.

      15. Каково назначение систем защиты «Керберос» и 4Кобра»?

      16. Охарактеризуйте основные средства защиты информации в СУБД.

      17. Назовите дополнительные средства защиты информации в БД.

      18. Что должно входить в состав компьютера для работы с мультимедиа- информацией и какие характеристики он должен иметь?

      19. Что составляет иро1раммное обеспечение мультимедиа?

      20. Охарактеризуйте мультимедиа возможности реляционных систем.

Литература

1. Безрукое И И Компьютерная вирусология: Справ, руководство К: УРЕ, 1991

2. Беляев В И Безопасность в распределенных системах // Открытые системы, № 4, 1993 С. 36 39.

3. Бертолуччи Джефф Быстрое полноэкранное видео на ПК // МИР ПК, № 5 6 (54), 1995. С. 34-36.

4. Ьородаев В. А., Кустоп В. Н. Банки и базы данных. Учебн. пособие. JI.: ВИКИ им. А Ф. Можайского, 1989

5. Воловик Е М. .Защита данных в распределенных системах //МИР IIK, № 10, 1995. С.166 170

6. Зима В. М Молдовлн А. А. Многоуровневая защита информационно-программ­ною обеспечения вычислительных систем: Учебн пособие. СПб.: Издатель- ско-полиграфический центр СПбЭТУ, 1997.

7. Кирмайер М. Мультимедиа: Пер. с нем. СПб.: BHV-Санкт-Петербург, 1994.

8. С 'кальзо Б. Инструментарий для администраторов баз данных: мечты сбыва ются // PC WLEK / Russian Edition № 14 (138), 1998. С. 30-31.

9. Терлекчиев К. Kerberos на страже сети // Открытые системы, № 4, 1995. С. 40 43.

10 Фролов А. В., Фролов Г. В. Мультимедиа для Windows. Руководство для про­граммиста. М.: «ДИАЛОГ-МИФИ», 1995.

11. Четвериков В. И., Рееунков Г И., Сачохвачов Э. Н. Базы и банки данных^- Учеб­ник для ВУЗив по специальности «АСУ». М.: Высшая школа, 1987.