38. Защита информации

Самостоятельная работа: [1] стр. *–*, *–*, [2] стр. *–*, *–*, –*, [3] стр. *–*; [4] стр. *–*

39. Дополнительные материалы

Программа – это алгоритм, записанный на понятном компьютеру языке.

История развития науки и вычислительной техники

Существуют 3 наиболее распространенные концепции информации, каждая из которых по-своему объясняет ее сущность [9].

Первая концепция (концепция К. Шеннона), определяет информацию как меру неопределенности события. Количество информации в том или ином случае зависит от вероятности его получения: чем более вероятным для нас является сообщение, тем меньше информации содержится в нем. При таком понимании информация - это снятая неопределенность, или результат выбора из набора возможных альтернатив. Этот подход, хоть и не учитывает смысловую сторону информации, оказался весьма полезным в технике связи и вычислительной технике и послужил основой для измерения информации и оптимального кодирования сообщений. Согласно формуле Шеннона количество информации, которое мы получаем после получения одного из N возможных сообщений, вычисляется по формуле ([3] стр.10):

I = –(p₁log₂p₁+ p₂log₂p₂+…+ p_Nlog₂p_N)

Здесь p_i – вероятность того, что получено именно i-е сообщение. Если все сообщения равновероятны, то из этой формулы получается формула Хартли:

I = log2N

Вторая концепция рассматривает информацию как свойство материи. Ее появление связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информацию содержат любые сообщения, воспринимаемые человеком или приборами. Наиболее ярко и образно эта концепция информации выражена академиком В.М. Глушковым. То есть, информация как свойство материи создает представление о природе материи и её структуре, упорядоченности и разнообразии. Информация не может существовать вне материи, а значит, она существовала и будет существовать вечно, ее можно накапливать, хранить и перерабатывать.

Третья концепция основана на логико-семантическом подходе, при котором информация трактуется как знание, причем не любое знание, а та его часть, которая используется для активного действия, для управления и самоуправления.

Иными словами, информация - это действующая, полезная часть знаний.

Рассмотренные подходы в определенной мере дополняют друг друга, освещают различные стороны сущности понятия информации и облегчают тем самым систематизацию ее основных свойств.

Информация – это отображение в человеческом сознании знаний и фактов, которые используются или встречаются в различных областях человеческой деятельности.

Информация – это отражение реального (материального, предметного) мира с помощью сигналов и знаков.

. Этот подход предполагает, что при изучении какого-то явления или процесса мы с некоторой вероятностью можем получить разные сообщения о нём. Например, бросая симметричную монетку, мы с равной вероятностью можем ожидать выпадения орла или решки. Перед броском существует неопределённость наших знаний о том, как упадёт монетка. После броска наступает полная определённость, так как мы видим, как она упала (получили зрительное сообщение). Это приводит к уменьшению неопределённости наших знаний об этом процессе. Чем больше количество возможных событий, тем больше начальная неопределённость о конечном результате, и тем больше количество информации, которое будет содержать сообщение о результатах опыта.

За единицу количества информации принимают количество информации, которое содержит сообщение, уменьшающее неопределённость в два раза. Такая единица названа бит.

Этот подход, хоть и не учитывает смысловую сторону информации, оказался весьма полезным в технике связи и вычислительной технике и послужил основой для измерения информации и оптимального кодирования сообщений.

Одна и та же информация может передаваться с помощью разных сообщений. Например, сведения о выпуске книги могут быть переданы с помощью телевидения, устного разговора, рекламных щитов и т. д. И, наоборот, из одного и того же сообщение можно извлечь различную информацию. Пример: сообщение на китайском языке несёт какую-то информацию только для тех, кто этот язык знает, для других это будет бессмысленным наборов звуков или иероглифов. Обычно способ выявления смысла сообщения – это либо использование общепринятого естественного языка, либо результат договорённости между отправителем и получателем информации (шифрование или предписанные в данной области правила: азбука Морзе и т. п.).В живых организмах информация передаётся и хранится с помощью объектов различной физической природы(состояние нейрона, нуклеотиды в молекуле ДНК), которые могут рассматриваться как знаки биологических алфавитов. Группу правил для истолкования смысла сообщений называют языком интерпретации сообщений. Как правило сообщения записываются или передаются с помощью некоторой последовательности знаков: букв письменной или устной речи, математических, химических символов, нот и т. п. Набор знаков, которые используются для формирования и передачи сообщения, называется алфавитом языка интерпретации сообщений или кодом. Операция преобразования знаков или групп знаков одного алфавита в знаки или группы знаков другого алфавита называется кодированием сообщения, Одно и то же сообщение может быть закодировано разными способами без потери его смысла.

При компьютерной обработке информации наиболее удобным является кодирование двоичным алфавитом, то есть набором, состоящим из двух различных знаков (есть отверстие – нет отверстия, есть намагничивание – нет намагничивания и т. п.). Одно из значений для единообразия обозначают цифрой 0, другое – цифрой 1. Такое представление называют машинным кодом.

Физически двоичная система может реализовываться в элементах компьютера разными способами. Чаще всего «1» кодируется подачей на вход элемента более высокого напряжения, «0» – отсутствием напряжения.

КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ

Признаки классификаций моделей: 1) по области использования;

2) по фактору времени;

3) по отрасли знаний;

4) по форме представления

1) Классификация моделей по области использования:

Учебные модели – используются при обучении;

Опытные – это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик

Научно - технические - создаются для исследования процессов и явлений

Игровые – репетиция поведения объекта в различных условиях

Имитационные – отражение реальности в той или иной степени (это метод проб и ошибок)

2) Классификация моделей по фактору времени:

Статические – модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту). Примеры моделей: классификация животных…., строение молекул, список посаженных деревьев, отчет об обследовании состояния зубов в школе и тд.

Динамические – модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций.

3) Классификация моделей по отрасли знаний - это классификация по отрасли деятельности человека: Математические, биологические, химические, социальные, экономические, исторические и тд

4) Классификация моделей по форме представления :

Материальные – это предметные (физические) модели. Они всегда имеют реальное воплощение. Отражают внешнее свойство и внутреннее устройство исходных объектов, суть процессов и явлений объекта-оригинала. Это экспериментальный метод познания окружающей среды. Примеры: детские игрушки, скелет человека, чучело, макет солнечной системы, школьные пособия, физические и химические опыты

Абстрактные (нематериальные) – не имеют реального воплощения. Их основу составляет информация. это теоретический метод познания окружающей среды. По признаку реализации они бывают: мысленные и вербальные; информационные

Мысленные модели формируются в воображении человека в результате раздумий, умозаключений, иногда в виде некоторого образа. Это модель сопутствует сознательной деятельности человека.

Вербальные – мысленные модели выраженные в разговорной форме. Используется для передачи мыслей

Информационные модели – целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойств этого объекта.

Типы информационных моделей:

Табличные – объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках)

Иерархические – объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня

Сетевые – применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру

По степени формализации информационные модели бывают образно-знаковые и знаковые. Напримеры:

Образно-знаковые модели :

Геометрические (рисунок, пиктограмма, чертеж, карта, план, объемное изображение)

Структурные (таблица, граф, схема, диаграмма)

Словесные (описание естественными языками)

Алгоритмические (нумерованный список, пошаговое перечисление, блок-схема)

Знаковые модели:

Математические – представлены матем.формулами, отображающими связь параметров

Специальные – представлены на спец. языках (ноты, хим.формулы)

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ

Основные определения:

Модель – некоторое упрощенное подобие реального объекта, который отражает существенные особенности (свойства) изучаемого реального объекта, явления или процесса

Моделирование – метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей. Т.е. исследование объектов путем построения и изучения моделей

Формализация – процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков

Объект – некоторая часть окружающего мира, рассматриваемого человеком как единое целое. Каждый объект имеет имя и обладает параметрами

Параметр – признак или величина, характеризующая какое-либо свойство объекта и принимаемая различные значения

Среда – условие существование объекта

Операция – действие, изменяющее свойство объекта

Система – совокупность взаимосвязанных объектов, воспринимаемая как единое целое

Структура – состав системы, свойства её элементов, их отношения и связи между собой

Этапы моделирования:

1. Постановка задачи: описание задачи, цель моделирования, формализация задачи

2. Разработка модели: информационная модель, компьютерная модель

3. Компьютерный эксперимент – план эксперимента, проведение исследования

4. Анализ результатов моделирования

Алгоритмические – программы

Признаки классификаций моделей: Классификация моделей по области использования

______________________________________________________________________Различают две формы представления информации — непрерывную и дискретную. Поскольку носителями информации являются сигналы, то в качестве последних могут использоваться физические процессы различной природы. Например, процесс протекания электрического тока в цепи, процесс механического перемещения тела, процесс распространения света и т. д. Информация представляется (отражается) значением одного или нескольких параметров физического процесса (сигнала), либо комбинацией нескольких параметров.

Сигнал называется непрерывным, если его параметр в заданных пределах может принимать любые промежуточные значения. Сигнал называется дискретным, если его параметр в заданных пределах может принимать отдельные фиксированные значения.

Следует различать непрерывность или дискретность сигнала по уровню и во времени.

______________________________________________________________-

Сетевая модель OSI (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровневый подход к сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

В настоящее время основным используемым семейством протоколов является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI. За все время существования (мета)модели OSI она не была реализована технически, но методологически ее создание и является ее реализацией[источник?] (т.с. Ding an Sich) и ее использование стало триумфом методологии и стратегии проектирования[источник?]. В технических проектах используется некоторое подмножество модели OSI. Но масштабные проекты, например HL7, XML, реализуемые опять же в стиле OSI, используют полный профиль OSI[источник?].

Критики OSI утверждают, что история модели OSI является типичным примером неудачного и оторванного от жизни проекта, дурной "философии".

С организационной точки зрения OSI - вершина айсберга плавающего в океане стандартов и организаций национальных и международных стандартизации.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ

Параметр (атрибут) – признак или величина, характеризующая какое-либо свойство объекта и принимаемая различные значения

Среда – условие существование объекта

Операция – действие, изменяющее свойство объекта

Система – совокупность взаимосвязанных объектов, воспринимаемая как единое целое

Структура – состав системы, свойства её элементов, их отношения и связи между собой

Классификация моделей.

1. с учётом фактора времени: статические/динамические.

по способу представления: материальные (детские игрушки, химические опыты, макеты)/информационные (вербальные – выражены естественным языком; знаковые или формализованные – выражены специальными символами, применяемыми в изучаемой предметной области: компьютерные (реализована средствами программной среды), математические, химические и т. д.).

60