Возникновение и этапы становления информационных технологий 7 страница

Другим направлением является использование в мультисредезвуков (одноголосая и многоголосая музыка, вплоть до оркестра,звуковые эффекты) MIDI (Musical Instrument Digitale Interface).В данном случае звуки музыкальных инструментов, звуковые эффекты синтезируются программноуправляемыми электроннымисинтезаторами. Коррекция и цифровая запись MIDIзвуков осуществляется с помощью музыкальных редакторов (программсеквенсоров). Главным преимуществом MIDI является малый объем требуемой памяти — 1 минута MIDIзвука занимает в среднем10 Кбайт.

Видеоряд по сравнению с аудиорядом характеризуется ббльшимчислом элементов. Выделяют статический и динамический видеоряды.

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

¶Динамический видеоряд представляет собой последовательность статических элементов (кадров). Можно выделить три типовых группы:

• обычное видео (life video) — последовательность фотографий(около 24 кадров в секунду);

• квазивидео — разреженная последовательность фотографий(6—12 кадров в секунду);

• анимация — последовательность рисованных изображений.Первая проблема при реализации видеорядов — разрешающая

способность экрана и число цветов. Выделяют три направления:

• стандарт VGA дает разрешение 640 х 480 пикселей (точек) наэкране при 16 цветах или 320 х 200 пикселей при 256 цветах;

• стандарт SVGA (видеопамять 512 кбайт, 8 бит/пиксель) даетразрешение 640 х 480 пикселей при 256 цветах;

• 24битные видеоадаптеры (видеопамять 2 Мбайт, 24 бит/пиксель) позволяют использовать 16 млн цветов.

Вторая проблема — объем памяти. Для статических изображений один полный экран требует следующие объемы памяти:

• в режиме 640 х 480, 16 цветов — 150 кбайт;

• в режиме 320 х 200, 256 цветов — 62,5 кбайт;

• в режиме 640 х 480, 256 цветов — 300 кбайт.

Такие значительные объемы при реализации аудио и видеорядов определяют высокие требования к носителю информации, видеопамяти и скорости передачи информации.

При размещении текстовой информации на CDROM нет никаких сложностей и ограничений ввиду большого информационного объема оптического диска.

Основные направления использования мультимедиатехнологий:

• электронные издания для целей образования, развлечения и др.;

• в телекоммуникациях со спектром возможных применений отпросмотра заказной телепередачи и выбора нужной книги до участия в мультимедиаконференциях. Такие разработки получили название Information Highway;

• мультимедийные информационные системы («мультимедиакиоски»), выдающие по запросу пользователя наглядную информацию.

С точки зрения технических средств на рынке представленыкак полностью укомплектованные мультимедиакомпьютеры, так иотдельные комплектующие и подсистемы (Multimedia Upgrade Kit),

включающие в себя звуковые карты, приводы компактдисков,джойстики, микрофоны, акустические системы.

Для персональных компьютеров класса IBM PC утвержден специальный стандарт МРС, определяющий минимальную конфигурацию аппаратных средств для воспроизведения мультимедиапродуктов. Для оптических дисков CDROM разработан международный стандарт (ISO 9660).

5.2. ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

В настоящее время в соответствии с требованиями новых информационных технологий создаются и функционируют многиесистемы управления, связанные с необходимостью отображенияинформации на электронной карте:

• геоинформационные системы;

• системы федерального и муниципального управления;

• системы проектирования;

• системы военного назначения и т.д.

Эти системы управления регулируют деятельность техническихи социальных систем, функционирующих в некотором операционном пространстве (географическом, экономическом и т.п.) с явновыраженной пространственной природой.

При решении задач социального и технического регулированияв системах управления используется масса пространственной информации: топография, гидрография, инфраструктура, коммуникации, размещение объектов.

Графическое представление какойлибо ситуации на экранекомпьютера подразумевает отображение различных графическихобразов. Сформированный на экране ЭВМ графический образ состоит из двух различных с точки зрения среды хранения частей — графической «подложки» или графического фона и другихграфических объектов. По отношению к этим другим графическимобразам «образподложка» является «площадным», или пространственным двухмерным изображением. Основной проблемой приреализации геоинформационных приложений является трудностьформализованного описания конкретной предметной области и ееотображения на электронной карте.

Таким образом, геоинформационные технологии предназначены для широкого внедрения в практику методов и средств работы спространственновременными данными, представляемыми в виде

¶системы электронных карт, и предметноориентированных средобработки разнородной информации для различных категорийпользователей.

Основным классом данных геоинформационных систем (ГИС)являются координатные данные, содержащие геометрическую информацию и отражающие пространственный аспект. Основныетипы координатных данных: точка (узлы, вершины), линия (незамкнутая), контур (замкнутая линия), полигон (ареал, район). Напрактике для построения реальных объектов используют большеечисло данных (например, висячий узел, псевдоузел, нормальныйузел, покрытие, слой и др.). На рис. 5.1 показаны основные из рассмотренных элементов координатных данных [29].

Рассмотренные типы данных имеют большее число разнообразных связей, которые можно условно разделить на три группы:

• взаимосвязи для построения сложных объектов из простыхэлементов;

• взаимосвязи, вычисляемые по координатам объектов;

• взаимосвязи, определяемые с помощью специального описания и семантики при вводе данных.

Основой визуального представления данных при использовании ГИСтехнологий является графическая среда, основу которойсоставляют векторные и растровые (ячеистые) модели.

Рис. 5.1. Основные элементы координатных (а) и векторных (б) данных96

Регулярная прямоугольная решеткаРис. 5.2. Мозаика — квадрат

Векторные модели основаны на представлении геометрическойинформации с помощью векторов, занимающих часть пространства, что требует при реализации меньшего объема памяти. Используются векторные модели в транспортных, коммунальных, маркетинговых приложениях ГИС.

В растровых моделях объект (территория) отображается в пространственные ячейки, образующие регулярную сеть. Каждойячейке растровой модели соответствует одинаковый по размерам,но разный по характеристикам (цвет, плотность) участок поверхности. Ячейка модели характеризуется одним значением, являющимся средней характеристикой участка поверхности. Эта процедураназывается пикселизацией. Растровые модели делятся на регулярные, нерегулярные и вложенные (рекурсивные или иерархические)мозаики. Плоские регулярные мозаики бывают трех типов: квадрат(рис. 5.2), треугольник (рис. 5.3) и шестиугольник.

Квадратная форма удобна при обработке больших объемов информации, треугольная — для создания сферических поверхностей.В качестве нерегулярных мозаик используют треугольные сети неправильной формы (Triangulated Irregular Network — TIN) и полигоны Тиссена (рис. 5.4). Они удобны для создания цифровых моделей отметок местности по заданному набору точек.

Таким образом, векторная модель содержит информацию о местоположении объекта, а растровая о том, что расположено в тойили иной точке объекта. Векторные модели относятся к бинарнымили квазибинарным. Растровые позволяют отображать полутона.

Регулярная треугольная решеткаРис. 5.3. Мозаика — треугольник

¶

Р и с 5 4 Полигоны Тиссена

Основной областью использования растровых моделей являетсяобработка аэрокосмических снимков.

Цифровая карта может быть организована в виде множестваслоев (покрытий или карт подложек). Слои в ГИС представляютнабор цифровых картографических моделей, построенных на основе объединения (типизации) пространственных объектов, имеющих общие функциональные признаки. Совокупность слоев образует интегрированную основу графической части ГИС. Примерслоев интегрированной ГИС представлен на рис. 5.5.

Важным моментом при проектировании ГИС является размерность модели. Применяют двухмерные модели координат (2D) итрехмерные (3D). Двухмерные модели используются при построе

Р и с. 5.5. Пример слоев интегрированной ГИС98

нии карт, а трехмерные — при моделировании геологических процессов, проектировании инженерных сооружений (плотин, водохранилищ, карьеров и др.), моделировании потоков газов и жидкостей. Существуют два типа трехмерных моделей: псевдотрехмерные, когда фиксируется третья координата и истинные трехмерные.

Большинство современных ГИС осуществляет комплекснуюобработку информации:

• сбор первичных данных;

• накопление и хранение информации;

• различные виды моделирования (семантическое, имитационное, геометрическое, эвристическое);

• автоматизированное проектирование;

• документационное обеспечение.Основные области использования ГИС:

• электронные карты;

• городское хозяйство;

• государственный земельный кадастр;

• экология;

• дистанционное зондирование;

• экономика;

• специальные системы военного назначения.

В табл. 5.1 дана краткая характеристика современных отечественных и зарубежных ГИС [50].

Таблица 5.1

Ms Наименование Назначение Достоинствап/п ГИС, фир______маразработчик_____________________________________________________________

1 ER Mapper Обработка больших объемов Точность, печать карт, визуа(ER Mapping) фотограмметрической информа лизация трехмерного изображе

ции, тематическое картографи ния, библиотека алгоритмоврование (геофизика, природные__________________ресурсы, лесное хозяйство)__________________________________

2 ГеоДраф, Построение картографиче Большое количество прилоГеоГраф (Рос ской структуры с многослой жений, возможность использосия) ным отображением данных, вания Borland C++, Visual

создание электронных атласов Basic, Delphi__________________(городское хозяйство)_____________________________________

3 ArGIS, Мое Построение цифровых моде Использование небольшогоковский ГУ гео лей рельефа с использованием объема вычислительных ресурдезии и карго аэрокосмических снимков сов, библиотека условных зна

____графин (Россия)________________________• ков_________________________

¶Продолжение табл. 5.7

№ Наименование Назначение Достоинствап/п ГИС, фир______маразработчик_________________________________________________________________

4 ArcCAD, Связывание карт и базы дан Использование языка высоESRI — ин ных, пространственный анализ кого интеллекта AutoLISP, наститут иссле (инженерные и бизнес прило личие всех стандартныхдования жения, транспортные перевоз средств ГИСтехнологий, возсистем окру ки, гражданское строительство) можность обработки данных в

____жающей среды ____________________________AutoCAD и Arclnfo___________

5 ArcView, Создание, анализ, вывод Поддержка реляционныхESRI картографических данных СУБД, развитая деловая графи

(бизнес, наука, образование, ка (форма просмотра, табличуправление, социология, демо ная форма, форма диаграмм,графия, экология, транспорт, создание макета), созданиегородское хозяйство) профессионально оформленной картографической информации, разработка собственныхприложений, взаимодействие с______________________________________________другими приложениями_______

6 AtlasGIS, Полнофункциональная ин Легкость и гибкость проStrategic формационная картографиче граммного обеспечения, наMapping INC екая система для анализа и стольный вариант

____(США)_______презентаций_____________________________________________

7 SICAD/open, Обработка геоинформаци Системный продукт для paSiemens Nixdorf онных данных по распределен бочих станций, работа со станГермания) ной технологии дартными СУБД INFORMIX и

______________________________________________ORACLE___________________

8 Star, Star Интегрированная модульная Наличие тематических ориInformatic среда, проектирование, анализ вотированных модулей, прило

и оценка сетей (канализация, жений для управления моделями

водо, энерго, теплоснабже данных и построения цифро

__________________ние, связь, дороги)___________вьгх моделей_________________

9 Small World Географическая операционная Полная мультиплатформGIS, Small World система для моделирования про ность (HP, IBM, SUN, DEC)Systems Ltd, странственносвязанных объек

(Великобрита тов____ния)__________________________________________________________________

10 CADdy, Создание кадастровых и гео Использование объектZIEGLER информационных систем (топо ноориентированной технолоInformatics графическая съемка, создание гии, развитая модульная струкGmbH электронных топографических тура, разработка пользователькарт, ведение банка топографи ских приложений с использоческих и географических дан ванием Си

ных, представление и визуализация различных трехмерных объектов, городское хозяйство, про__________________мышленность)_______________|____________________________

Продолжение табл. 5.1

№ Наименование Назначение Достоинствап/п ГИС, фир______маразработчик_________________________________________________________________

11 МОЕ, Применение технологий Выбор операционной средыIntegrafMGE САПР для задач ГИС, под (MS Windows, Windows NT, DOS,

держка рабочего процесса ГИС UNIX), модульная структура,и картографии в любой отрасли большой набор инструментов

анализа и запросов (одновременное открытие восьми видов одноймодели объекта), интерактивный______________________________________________пользовательский интерфейс

12 Maplnfo Поиск географических объ Выбор операционной среды

ектов, работа с базами данных, (MS Windows, Windows NT,обработка данных геодезиче DOS, UNIX), универсальских измерений, компьютер ность, настольный вариантный дизайн и подготовка кизданию картографических до__________________кументов________________________________________________

13 Arclnfo Создание геоинформацион Сетевой и независимый ва

ных систем, создание и ведение рианты использования (дляземельных, лесных, геологиче IBM PC с ограничениями), проских и других кадастров, проек стога в эксплуатации, набортирование транспортных сетей, драйверов для выбора монито__________________оценка природных ресурсов ров, дигитайзеров, плоттеров

14 Панорама Построение и обработка Наличие специального интер(Россия) цифровых и электронных карт, фейса поиска объектов электронведение картографической и ной карты по характеристикаматрибутивной баз данных базы данных, применение про

______________________________________________стых средств для реализации

15 ERDAS Обработка аэрокосмических Модульная система, графиImagine, снимков ческий интерфейс, гипертекERDAS стовая система, простота в

обучении, доступность для раз______________________________________________личных платформ____________

5.3. ТЕХНОЛОГИИ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ

Наряду с позитивным влиянием на все стороны человеческойдеятельности широкое внедрение информационных технологийпривело к появлению новых угроз безопасности людей. Это связано с тем обстоятельством, что информация, создаваемая, хранимаяи обрабатываемая средствами вычислительной техники, стала определять действия большей части людей и технических систем. Всвязи с этим резко возросли возможности нанесения ущерба, связанные с хищением информации, так как воздействовать на любую

¶систему (социальную, биологическую или техническую) с целью ееуничтожения, снижения эффективности функционирования иливоровства ее ресурсов (денег, товаров, оборудования) возможнотолько в том случае, когда известна информация о ее структуре ипринципах функционирования.

Все виды информационных угроз можно разделить на две большие группы [18]:

• отказы и нарушения работоспособности программных итехнических средств;

• преднамеренные угрозы, заранее планируемые злоумышленниками для нанесения вреда.

Выделяют следующие основные группы причин сбоев и отказовв работе компьютерных систем:

• нарушения физической и логической целостности хранящихся в оперативной и внешней памяти структур данных, возникающие по причине старения или преждевременного износа их носителей;

• нарушения, возникающие в работе аппаратных средств иззаих старения или преждевременного износа;

• нарушения физической и логической целостности хранящихся в оперативной и внешней памяти структур данных, возникающие по причине некорректного использования компьютерных ресурсов;

• нарушения, возникающие в работе аппаратных средств иззанеправильного использования или повреждения, в том числе иззанеправильного использования программных средств;

• неустраненные ошибки в программных средствах, не выявленные в процессе отладки и испытаний, а также оставшиеся в аппаратных средствах после их разработки.

Помимо естественных способов выявления и своевременногоустранения указанных выше причин, используют следующие специальные способы защиты информации от нарушений работоспособности компьютерных систем:

• внесение структурной, временнбй, информационной и функциональной избыточности компьютерных ресурсов;

• защиту от некорректного использования ресурсов компьютерной системы;

• выявление и своевременное устранение ошибок на этапахразработки программноаппаратных средств.

Структурная избыточность компьютерных ресурсов достигаетсяза счет резервирования аппаратных компонентов и машинных носителей данных, организации замены отказавших и своевременного пополнения резервных компонентов [19]. Структурная избыточность составляет основу остальных видов избыточности.

Внесение информационной избыточности выполняется путемпериодического или постоянного (фонового) резервирования данных на основных и резервных носителях. Зарезервированные данные обеспечивают восстановление случайно или преднамеренноуничтоженной и искаженной информации. Для восстановления работоспособности компьютерной системы после появления устойчивого отказа кроме резервирования обычных данных следует заблаговременно резервировать и системную информацию, а такжеподготавливать программные средства восстановления.

Функциональная избыточность компьютерных ресурсов достигается дублированием функций или внесением дополнительныхфункций в программноаппаратные ресурсы вычислительной системы для повышения ее защищенности от сбоев и отказов, например периодическое тестирование и восстановление, а также самотестирование и самовосстановление компонентов компьютернойсистемы.

Защита от некорректного использования информационных ресурсов заключается в корректном функционировании программного обеспечения с позиции использования ресурсов вычислительной системы. Программа может четко и своевременно выполнять свои функции, но некорректно использовать компьютерныересурсы изза отсутствия всех необходимых функций (например,изолирование участков оперативной памяти для операционнойсистемы и прикладных программ, защита системных областей навнешних носителях, поддержка целостности и непротиворечивости данных).

Выявление и устранение ошибок при разработке программноаппаратных средств достигается путем качественного выполнения базовых стадий разработки на основе системного анализа концепции, проектирования и реализации проекта.

Однако основным видом угроз целостности и конфиденциальности информации являются преднамеренные угрозы, заранее планируемые злоумышленниками для нанесения вреда. Их можно разделить на две группы:

• угрозы, реализация которых выполняется при постоянномучастии человека;

¶• угрозы, реализация которых после разработки злоумышленником соответствующих компьютерных программ выполняетсяэтими программами без непосредственного участия человека.

Задачи по защите от угроз каждого вида одинаковы:

• запрещение несанкционированного доступа к ресурсам вычислительных систем;

• невозможность несанкционированного использования компьютерных ресурсов при осуществлении доступа;

• своевременное обнаружение факта несанкционированныхдействий, устранение их причин и последствий.

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

• идентификация;

• установление подлинности (аутентификация);

• определение полномочий для последующего контроля и разграничения доступа к компьютерным ресурсам.

Идентификация необходима для указания компьютерной системе уникального идентификатора обращающегося к ней пользователя. Идентификатор может представлять собой любую последовательность символов и должен быть заранее зарегистрирован в системе администратора службы безопасности. В процессе регистрации заносится следующая информация:

• фамилия, имя, отчество (при необходимости другие характеристики пользователя);

• уникальный идентификатор пользователя;

• имя процедуры установления подлинности;

• эталонная информация для подтверждения подлинности (например, пароль);

• ограничения на используемую эталонную информацию (например, время действия пароля);

• полномочия пользователя по доступу к компьютерным ресурсам.

Установление подлинности (аутентификация) заключается впроверке истинности полномочий пользователя.

Общая схема идентификации и установления подлинностипользователя представлена на рис. 5.6 [17].

Для особо надежного опознания при идентификации используются технические средства, определяющие индивидуальные характеристики человека (голос, отпечатки пальцев, структура зрачки

Рис. 5.6. Общая схема идентификации и установления подлинности

пользователя

ка). Однако такие методы требуют значительных затрат и поэтомуиспользуются редко. Наиболее массово используемыми являютсяпарольные методы проверки подлинности пользователей. Паролиможно разделить на две группы: простые и динамически изменяющиеся.

Простой пароль не изменяется от сеанса к сеансу в течение установленного периода его существования.

Во втором случае пароль изменяется по правилам, определяемым используемым методом. Выделяют следующие методы реализации динамически изменяющихся паролей:

• методы модификации простых паролей. Например, случайнаявыборка символов пароля и одноразовое использование паролей;

• метод «запрос—ответ», основанный на предъявлении пользователю случайно выбираемых запросов из имеющегося массива;

• функциональные методы, основанные на использовании некоторой функции F с динамически изменяющимися параметрами(дата, время, день недели и др.), с помощью которой определяетсяпароль. 105

¶Для защиты от несанкционированного входа в компьютернуюсистему используются как общесистемные, так и специализированные программные средства защиты.

После идентификации и аутентификации пользователя системазащиты должна определить его полномочия для последующегоконтроля санкционированного доступа к компьютерным ресурсам(разграничение доступа). В качестве компьютерных ресурсов рассматриваются:

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: