Глава 1. Понятие данных и информации

1.1. Понятие данных  и информации

Всё, что нас  окружает, и с чем мы ежедневно  сталкиваемся, относится либо к физическим телам, либо к физическим полям. Известно, что все физические объекты находятся  в состоянии непрерывного движения и изменения, которое сопровождается обменом энергией и её переходом из одной формы в другую. Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов, то есть, все сигналы имеют в своей основе материальную энергетическую природу. При взаимодействии сигналов с физическими телами в физических телах возникают определённые изменения свойств – это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксировать иными способами. При этом возникают и регистрируются новые сигналы, то есть, образуются данные.

     Итак, данные – это зарегистрированные сигналы.

     Обработка данных адекватными им методами создаёт  новый продукт – информацию. Таким  образом, информация возникает и  существует в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов. Как и всякий объект, она обладает свойствами (объекты различимы по своим свойствам). Характерной особенностью информации, отличающей её от других объектов природы и общества, является то, что на свойства информации влияют как свойства данных, составляющих её содержательную часть, так и свойства методов, взаимодействующих с данными в ходе информационного процесса. По окончании процесса свойства информации переносятся на свойства новых данных, то есть свойства методов могут переходить на свойства данных.

     Итак, информация – это  продукт взаимодействия данных и адекватных им методов. 

1.2. Операции с данными 

В ходе информационного  процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие операции:

• сбор данных – накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решения;
• форматизация данных – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;
• фильтрация данных – отсеивание тех данных, в которых нет необходимости для принятия решения; при этом должны возрастать достоверность и адекватность информации;
• сортировка данных – упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства их использования; при этом должна повышаться доступность информации;
• архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надёжность информационного процесса в целом;
• преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую;
• защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;
• транспортировка данных – приём и передача данных между удалёнными участниками информационного процесса.

 

1.3. Виды и типы  данных 

     Данные  могут быть представлены следующими видами:

• целыми и действительными числами;
• текстом;
• мультимедийными (графическими объектами, звуковыми сигналами, цветными изображениями).

     В зависимости от вида данных, они  могут подразделяться на следующие  типы:

• байтовый тип;
• целочисленные типы простой и двойной точности;
• типы действительных чисел простой и двойной точности;
• типы даты и времени;
• строковый тип;
• логический тип;
• тип объектов.

 

1.5. Основные структуры  данных 

     Работа  с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. Существует три основных типа структур данных: линейная, табличная и иерархическая. При создании любой структуры данных необходимо обеспечить решение двух задач: как разделять элементы данных между собой и как разыскивать нужные элементы.

     Линейные  структуры – это хорошо знакомые списки. Список – это простейшая структура данных, отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим уникальным номером в массиве (списке).

     Табличные структуры данных подразделяются на двумерные и многомерные.

     Двумерные табличные структуры данных (матрицы) – это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента определяется номером столбца и номером строки, на пересечении которых находится ячейка, содержащая искомый элемент.

     Многомерные таблицы – это упорядоченные структуры данных, в которых адрес элемента определяется тремя и более измерениями. Для отыскания нужного элемента в таких таблицах необходимо знать параметры всех измерений (размерностей).

     Линейные  и табличные структуры являются простыми. Ими легко пользоваться, поскольку адрес каждого элемента задаётся числом (для списка), двумя числами (для двумерной таблицы) или несколькими числами для многомерной таблицы. Они также легко упорядочиваются. Основным методом упорядочения таких данных является сортировка. Недостатком простых структур данных является трудность их обновления. При добавлении, например, произвольного элемента в упорядоченную структуру возникает необходимость изменения адресных данных у других элементов.

     Иерархические структуры – это структуры, объединяющие нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка или таблицы. В иерархической структуре адрес каждого элемента определяется маршрутом, ведущим от вершины структуры к данному элементу. Эти структуры по форме сложнее, чем линейные и табличные, но они не создают проблем с обновлением данных. Их легко развивать путём создания новых уровней. Недостатком иерархических структур является относительная трудоёмкость записи адреса элемента данных и сложность упорядочения. Поэтому для упорядочения в таких структурах применяется метод предварительной индексации. При этом каждому элементу данных присваивается свой уникальный индекс, который используется при поиске, сортировке и тому подобное. В качестве примера иерархической структуры может служить система почтовых адресов. 

1.6. Единицы представления,  измерения, хранения  и передачи данных 

     Одной из систем представления данных, принятых в информатике и вычислительной технике является система двоичного  кодирования. Наименьшей единицей такого представления является бит (двоичный разряд).

     Совокупность  двоичных разрядов, выражающих числовые или иные данные, образует некий  битовый рисунок. С битовым представлением удобнее работать, если этот рисунок  имеет регулярную форму. В качестве таких форм используются группы из 8 битов, каждая из которых называются байтом. Однако во многих случаях целесообразно использовать 16 – разрядное, 24 – разрядное, 32 – разрядное, 64 – разрядное кодирование.

     Байт  является наименьшей единицей измерения количества данных (информации).

     Более крупные единицы измерения данных образуются добавлением префиксов  кило-, мега-, гига-, тера-.

                     1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт.

                     1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2²⁰ байт.

                     1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт.

                     1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт.

В более крупных  единицах пока нет практической надобности.

В качестве единицы  хранения данных (информации) принят объект переменной величины, называемый файлом

Файл  – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем.

     Поскольку в определении файла нет ограничений  на его размер, то можно представить  себе файл, имеющий 0 байтов (пустой файл), и файл, имеющий любое число  байтов. В определении файла особое внимание уделяется имени. Имя файла фактически несёт в себе адресные данные, без которых, данные, хранящиеся в файле, не станут информацией из-за отсутствия методов доступа к ним. Кроме адресных функций, имя файла может хранить сведения о типе данных, заключённых в нём.

     Требование  уникальности имени файла в вычислительной технике обеспечивается автоматически  – создать файл с именем, тождественным  уже существующему, не может ни пользователь, ни автоматика. Уникальность имени  файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путём доступа к нему.

     Хранение  файлов организуется в иерархической  структуре, которая называется файловой структурой, В качестве вершины структуры  служит имя носителя, на котором  сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ “\“ (обратная косая черта).

     Синтаксис записи полного имени файла:

Имя носителя \ Имя каталога 1 \ Имя каталога N \ Собственное имя файла.

Пример: C\Игры\Стрелялки\Кролики.

     Передача  данных в компьютерных системах измеряется её скоростью. Единицей измерения скорости передачи данных через последовательные порты является: бит в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с). Единицей измерения скорости передачи данных через параллельные порты является байт в секунду (байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с). 

Глава 2. Основы защиты информации

 

2.1. Информационная безопасность  и её составляющие 

С технологической  точки зрения информация является продукцией информационных систем. Как и для  всякого продукта, для информации большое значение имеет её качество, то есть способность удовлетворять определённые информационные потребности.

Качество информации является сложным понятием, его основу составляет базовая система показателей, включающая показатели трех классов:

• класс выдачи (своевременность, актуальность, полнота, доступность и другие);
• класс обработки (достоверность, адекватность и другие);
• класс защищённости (физическая целостность информации, логическая целостность информации, безопасность информации).

Своевременность информации оценивается временем выдачи (получения), в течение которого информация не потеряла свою актуальность.

Актуальность  информации – это степень её соответствия текущему моменту времени. Нередко с актуальностью связывают коммерческую ценность информации. Устаревшая и потерявшая свою актуальность информация может приводить к ошибочным решениям и тем самым теряет свою практическую ценность.

Полнота информации определяет достаточность данных для принятия решений или для создания новых данных на основе имеющихся. Чем полнее данные, тем проще подобрать метод, вносящий минимум погрешностей в ход информационного процесса.

Достоверность информации – это степень соответствия между получаемой и исходящей информацией.

Адекватность  информации – это степень соответствия реальному объективному состоянию дела. Неадекватная информация может образовываться при создании новой информации на основе неполных или недостаточных данных. Однако и полные, и достоверные данные могут приводить к созданию неадекватной информации в случае применения к ним неадекватных методов.

Доступность информации – мера возможности получить ту или иную информацию. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация оказывается недоступной.

Одним из наиболее существенных показателей качества информации является её безопасность.

В качестве предмета защиты рассматривается информация, хранящаяся, обрабатываемая и передаваемая в компьютерных системах. Особенностями  этой информации являются:

• двоичное её представление внутри системы, независимо от физической сущности носителей исходной информации;
• высокая степень автоматизации обработки и передачи информации;
• концентрация большого количества информации в КС.

Понятие компьютерные системы (КС) охватывает следующие системы: