Защита информации – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

2.1. БАЗЫ ДАННЫХ И СУБД. МОДЕЛИ ДАННЫХ

Сегодня во многих сферах человеческой деятельности широко используются информационные системы, реализующие автоматизированный сбор, обработку и манипулирование данными с помощью технических средств обработки данных и соответствующего программного обеспечения. Важнейшими компонентами информационных систем являются базы данных и системы управления базами данных.

База данных (БД) – это машинная информационная модель предметной области, представляющая собой поименованную интегрированную совокупность данных об объектах этой области и их взаимосвязях, причем все данные организуются на общих принципах описания, хранения, обработки и находятся в машинной памяти.

Система управления базой данных (СУБД) – это совокупность программных и языковых средств, предназначенных для создания и ведения базы данных, управления данными в ней и обеспечения ее взаимодействия с прикладными программами пользователей.

Основные функции СУБД:

- создание структуры базы данных, т.е. пустого хранилища данных, соответствующего требованиям пользователя;

- ввод данных в базу данных, т.е. заполнение хранилища;

- обеспечение простого и быстрого доступа к любому элементу данных;

- ведение базы данных, т.е. корректировка, обработка, добавление, обновление и удаление данных;

- формирование отчетов и справок по запросам пользователя;

- обеспечение возможности реорганизации и реструктуризации данных в случае необходимости;

- обеспечение целостности данных (целостность – это свойство данных противостоять процессам естественного и искусственного разрушения и нарушения данных).

СУБД является пакетом прикладных программ управляющего характера и не решает никаких расчетных задач. СУБД является инструментом для осуществления хранения и обработки интегрированных данных.

По характеру использования СУБД делятся на персональные и многопользовательские. Персональные СУБД работают на персональных компьютерах и обеспечивают возможность создания недорогих баз данных. Примерами таких СУБД являются VisualFoxPro, Paradox, Clipper, dBase, MSAccess и др.

Многопользовательские СУБД работают в неоднородной вычислительной среде, допускают разные типы ЭВМ и различные операционные системы, и обеспечивают возможность создания многопользовательских информационных систем, функционирующих по технологии “клиент-сервер”. Они требуют много ресурсов и достаточно дорогие.

Современные СУБД обеспечивают поддержку работы в сети, поддержку работы с Windows-приложениями, защиту и безопасность данных, целостность базы данных и др.

База данных, представляющая собой компьютерную информационную модель предметной области, оперирует с формально определенными объектами внешнего мира и основывается на формальном описании предметной области. Для формального описания предметной области разработано множество различных моделей данных.

Модель данных – это совокупность языковых средств СУБД, обеспечивающих описание структур данных, связывание фрагментов структур и манипулирование данными в базе данных.

Основной особенностью понятия “модель данных” является наличие специальных языковых средств для описания структур данных, операций над данными и связей между ними. В языковые средства входят обычно такие языки СУБД, как язык описания данных, язык манипулирования данными, язык запросов данных.

Среди множества различных моделей данных наиболее широко распространенными являются иерархическая, сетевая, реляционная и объектно-ориентированнаямодели.

В иерархической модели данные представляются в виде древовидной иерархической структуры, т.е. база данных представляется связным ориентированным графом типа дерева. Иерархическая модель удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией и громоздка для информации со сложными логическими связями.

В сетевой модели данные представляются в виде произвольного графа (не древовидного). Сетевая модель более универсальна по сравнению с иерархической моделью. Однако, недостатком сетевой модели является большая сложность схемы базы данных, построенной на ее основе, а также сложность поиска данных.

В реляционной модели данных отношения (relation – англ.), или взаимосвязи, между объектами реального мира описываются с помощью набора двумерных таблиц, в которых хранятся данные об этих объектах. Эта модель характеризуется простым и единообразным способом представления данных в виде таблиц. Такая форма представления привычна для человека. Теоретической основой реляционной модели является алгебра отношений, или реляционная алгебра. Основной принцип реляционного подхода заключается в использовании логических операций над таблицами с целью извлечения из таблицы желаемой таблицы и формирования новых таблиц (отношений). Реляционная модель характеризуется удобной и гибкой схемой базы данных, простотой формирования запросов на поиск информации в базе данных, хорошими возможностями обеспечения целостности и защиты данных, удобством реализации на ЭВМ. Поэтому большинство современных компьютерных баз данных основано на использовании реляционной модели. Основными недостатками реляционной модели являются жесткая структура данных (например, строки таблицы имеют определенную длину и т.д.) и сильная зависимость скорости работы от размера базы (т.е. увеличение числа таблиц заметно уменьшает скорость работы с базой). Реляционная модель данных в основном используется в базах данных среднего размера.

Объектно-ориентированная модель данных является гибридной. Она объединяет реляционную и сетевую модели, и используется для создания крупных баз данных со сложными структурами данных. Объектный подход позволяет интегрировать в базе традиционные и нетрадиционные данные (рисунки, звук, видео).

В зависимости от используемой модели данных различают, соответственно, иерархические, сетевые, реляционные и объектно-ориентированные БД и СУБД.

СУБД MSAccess - одна из самых популярных СУБД общего назначения. Она относится к персональным СУБД реляционного типа. MSAccess является составной частью интегрированного офисного пакета MSOffice и имеет графический оконный интерфейс, схожий с интерфейсом других программ этого пакета

СУБД MSAccess отличается простотой изучения (т.к. она ориентирована на пользователей, а не на программистов) и широким набором возможностей и средств для работы с реляционными базами данных. MSAccess позволяет:

- создавать базы данных,

- выполнять операции установления связей между данными,

- выполнять операции поиска и выборки данных по условиям,

- создавать и использовать формы для ввода, вывода и просмотра данных,

- формировать итоговые отчеты,

- обеспечивает возможность работы с данными других СУБД, таких как FoxPro, Paradox и т.д.

и др.

В отличие от других систем управления базами данных MSAccess позволяет содержать в файле базы данных не только объекты данных (таблицы, запросы), но и объекты приложения (формы, отчеты, макросы, модули). Т.е. MSAccess позволяет создавать завершенное приложение, все объекты которого содержатся в одном файле.

MSAccess имеет средства для автоматизации проектирования объектов базы данных. К таким средствам относятся конструкторы и мастера. Конструкторы предоставляют пользователю ряд инструментальных средств, с помощью которых можно быстро и просто создавать и изменять объекты базы данных. Мастера задают пользователю вопросы и на основе ответов строят объекты базы данных.

MSAccess располагает разнообразными графическими средствами для оформления таблиц, форм, отчетов.

Кроме проектирования объектов базы данных, MSAccess выполняет разнообразные функции управления базой данных, такие как защита данных, резервирование данных, восстановление данных, сжатие данных, экспорт и импорт данных, просмотр сведений о базе данных и др.

Основные объекты в MSAccess

Таблица – это основной объект базы данных, предназначенный для хранения информации. Каждая таблица хранит информацию определенного типа (например, сведения о сотрудниках, сведения о товарах и т.д.). По терминологии СУБД, столбцы таблицы называются полями, а строки – записями. Каждое поле имеет определенный тип данных (текст, число и т.д.), длину и уникальное имя, определяющее информацию, хранящуюся в этом поле. Запись представляет собой полный набор данных об определенном объекте предметной области. Информация в базу данных вводится записями.

Записи таблицы различаются по значениям одного или нескольких полей, имеющих уникальное значение или комбинацию значений для каждой записи. Эти поля называются ключевыми (или просто ключом). Если записи различаются по значениям одного поля, то такой ключ называется простым. Если записи различаются по значениям нескольких полей, то такой ключ называется составным. Ключ таблицы характеризуется следующими свойствами: 1) ключ однозначно идентифицирует каждую запись, 2) в ключе отсутствует избыточность, т.е. нельзя удалить никакое поле ключа, не нарушив свойство однозначной идентификации записей.

Запрос – это объект базы данных, который позволяет пользователю получить нужные данные из одной или нескольких таблиц. С помощью запросов выполняется выборка данных, соответствующих некоторому критерию. При создании запроса можно указать: (1) таблицы, из которых будет производиться выборка данных, (2) поля таблиц, которые должны быть включены в результат запроса, (3) условия отбора данных.

Форма – представляет собой созданный на экране шаблон для упрощения процессов ввода, просмотра, коррекции, обновления и удаления записей базы данных. Формы позволяют отображать данные таблиц в более удобном для восприятия виде.

Отчет– это объект базы данных, предназначенный для создания текстового или графического документа, основанного на информации, отобранной из базы данных, с последующим выводом его на экран, на печать или включением в документ другого приложения.

Макросы и модули– это объекты базы данных, представляющие собой структурированное описание одного или нескольких действий, которые будут выполнены программой Access в ответ на определенное событие (иными словами, это запрограммированные процедуры обработки событий).

2.2. ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ

В связи с происходящим сегодня процессом формирования постиндустриального информационного общества, информация становится главным ресурсом научно-технического и социально-экономического развития. Информация имеет определенную ценность (и цену). Получение ценной информации злоумышленником приносит ему обязательный доход и причиняет, как правило, значительный ущерб истинным владельцам этой информации. Именно поэтому появился термин «компьютерная (информационная) преступность».

Сегодня руководители всех рангов, как в коммерческих, так и в государственных структурах, должны уделять вопросам защиты информации самое пристальное внимание. К компьютерным системам и сетям сегодня предъявляется требование обеспечения информационной безопасности. Т.е. для того, чтобы компьютерные системы и сети могли эффективно использоваться, в них должна быть обеспечена безопасность всех задействованных информационных ресурсов, т.е. информационная безопасность.

Под информационной безопасностью понимается защищенность информации и поддерживающей ее инфраструктуры от случайных и преднамеренных воздействий естественного или искусственного характера, результатом которых может явиться нанесение ущерба самой информации, ее владельцам или поддерживающей инфраструктуре.

Задачи информационной безопасности сводятся к минимизации ущерба, а также к прогнозированию и предотвращению таких воздействий.

В области компьютерных систем и информационных технологий обеспечение информационной безопасности подразумевает:

- надежность работы компьютерных средств;

- сохранность данных;

- защиту информации от внесения в нее изменений неуполномоченными лицами;

- сохранение тайны переписки в электронной связи и электронных коммуникациях.

Когда говорят об информационных системах, то под безопасностью информационной системы понимается ее защищенность от случайного или преднамеренного вмешательства в ее работу, а также от попыток хищения, модификации или разрушения ее компонентов и ресурсов.

Естественно, что в информационной безопасности заинтересованы все категории субъектов: государственные организации, коммерческие структуры, физические лица.

Обеспечение информационной безопасности – это совокупность правовых, организационных и программно-технических методов и средств защиты информационных ресурсов, позволяющих проводить принятую политику информационной безопасности.

Иными словами, обеспечение информационной безопасности включает правовое, организационное и программно-техническое обеспечение.

Правовое обеспечение информационной безопасности призвано поддерживать в обществе негативное отношение к нарушителям информационной безопасности, сформировать карательные меры воздействия на злостных нарушителей.

Организационное обеспечение информационной безопасности имеет своей задачей формирование и проведение политики информационной безопасности на предприятиях, в организациях, учреждениях и т.д. Сюда относится обучение персонала, организация охраны компьютеров и внутренних линий связи и т.д. Практика показывает, что примерно 70 % нарушений информационной безопасности систем и сетей приходится на так называемый «человеческий фактор». Этот факт говорит о большой важности организационного обеспечения информационной безопасности.

Программно-техническое обеспечение информационной безопасности призвано осуществлять конкретные меры безопасности на уровне компьютерных систем и сетей. К средствам программно-технического обеспечения информационной безопасности относятся, например, следующие:

- межсетевые экраны (брандмауэры) – программно-технические средства, препятствующие несанкционированному перемещению данных между сетями,

- программы идентификации (опознания) и аутентификации (установления подлинности) пользователей и адресантов,

- программы протоколирования и аудита систем и сетей (аудит – это регистрация основных действий для последующего анализа),

- программы антивирусной защиты информации (компьютерный вирус – это программный код, встроенный в другую программу, или в документ, или в определенные области носителя данных, и предназначенный для выполнения несанкционированных действий на компьютере),

- программы стеганографической защиты сообщений (т.е. маскирование закрытой информации среди открытых данных),

- программы криптографической защиты сообщений, в которых реализуются методы и способы преобразования (шифрования) информации с целью скрыть ее истинное содержание от лиц, не имеющих полномочий знать эту информацию,

и др.

Хотя на страже информационной безопасности и стоят законы (в цивилизованных странах), тем не менее, в сфере вычислительной техники законотворческий процесс не успевает за развитием технологий, поэтому надежность работы компьютерных систем и их информационная безопасность во многом опирается именно на программно-технические методы и средства защиты информации.

2.3. математическоЕ моделированиЕ,

ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ, МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ

Рисунок 1. Диалоговое окно включения/выключения надстроек

После включения надстройки «Пакет анализа» будет доступен пункт меню Сервис – Анализ данных… При его выборе появляется следующее диалоговое окно (рисунок 2).

Защита информации – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности. - student2.ru

Рисунок 2. Диалоговое окно выбора инструмента для анализа данных

После выбора инструмента «Описательная статистика» и нажатия ОК появится еще одно диалоговое окно (рисунок 3), требующее ввода входных данных и места вывода результатов. Здесь достаточно в поле «Входной интервал» ввести диапазон ячеек, содержащих исходные данные. Можно указать диапазон с заголовками столбцов, в этом случае потребуется включить флажок «Метки в первой строке». Для указания выходного интервала достаточно указать только левую верхнюю ячейку диапазона. Результаты вычисления автоматически займут требуемое количество строк и столбцов в таблице.

Рисунок 3. Диалоговое окно инструмента «Описательная статистика»

Рассмотрим работу инструмента анализа «Описательная статистика» на следующем примере. В процессе обследования группы школьников (n = 21) измерялись следующие показатели: рост, масса тела, динамометрия правой и левой руки, жизненная емкость легких, проба Штанге и проба Генчи. Результаты были занесены в таблицу (рисунок 4).

Для получения статистических характеристик воспользуемся пакетом анализа, инструментом «Описательная статистика». В поле «Входной интервал» занесем диапазон ячеек В1:Н22. Так как выделенный входной интервал содержит заголовки столбцов, включаем флажок «Метки в первой строке». Для удобства работы в качестве места выхода результата выбираем «Новый рабочий лист». В качестве выводимых данных отметим флажками «Итоговая статистика» и «Уровень надежности: 95 %». Последний флажок позволит вывести параметры доверительного интервала с доверительной вероятностью 0,95. Полученный результат после небольшого форматирования будет выглядеть так, как показано на рисунке 5.

Рисунок 4. Результаты обследования группы школьников

Рисунок 5. Результат работы инструмента «Описательная статистика»

После выбора инструмента «Корреляция» и нажатия ОК в диалоговом окне «Анализ данных» (рисунки 2, 6) появится еще одно диалоговое окно (рисунок 7), требующее ввода входных данных и места вывода результатов. Здесь достаточно в поле «Входной интервал» ввести диапазон ячеек, содержащих исходные данные. Можно указать диапазон с заголовками столбцов, в этом случае потребуется включить флажок «Метки в первой строке». Для указания выходного интервала достаточо указать только левую верхнюю ячейку диапазона. Результаты вычисления автоматически займут требуемое количество строк и столбцов в таблице.

Рисунок 6. Диалоговое окно выбора инструмента для анализа данных

Рисунок 7. Диалоговое окно инструмента «Корреляция»

Рассмотрим работу инструмента анализа «Корреляция» на примере, представленном на рисунке 4.

Для получения корреляционной матрицы воспользуемся пакетом анализа, инструментом «Корреляция». В поле «Входной интервал» занесем диапазон ячеек В1:Н22. Так как выделенный входной интервал содержит заголовки столбцов, включаем флажок «Метки в первой строке». Для удобства работы в качестве места выхода результата выбираем «Новый рабочий лист». Полученный результат после небольшого форматирования будет выглядеть так, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Корреляционная матрица

Таким образом, путем выполнения несложных операций мы получаем большое количество результатов вычислений. Стоит отметить, что хотя информационные технологии открывают перед исследователем возможности получения огромного количества информации для анализа, отбор наиболее информативных результатов, окончательная интерпретация и формулировка выводов – работа самого исследователя.

Основные понятия корреляционного анализа экспериментальных данных. Оценка коэффициента корреляции по экспериментальным данным.

В спортивных исследованиях между изучаемыми показателями часто обнаруживается взаимосвязь. Вид ее бывает различным. Например, определение ускорения по известным данным скорости, второй закон Ньютона и другие характеризуют так называемую функциональную зависимость, или взаимосвязь, при которой каждому значению одного показателя соответствует строго определенное значение другого.

К другому виду взаимосвязи относят, например, зависимость веса от длины тела. Одному значению длины тела может соответствовать несколько значений веса и наоборот. В таких случаях, когда одному значению одного показателя соответствует несколько значений другого, взаимосвязь называют статистической.

Изучению статистической взаимосвязи между различными показателями в спортивных исследованиях уделяют большое внимание, поскольку это позволяет вскрыть некоторые закономерности и в дальнейшем описать их как словесно, так и математически с целью использования в практической работе тренера и педагога.

Среди статистических взаимосвязей наиболее важны корреляционные. Корреляция – это статистическая зависимость между случайными величинами, при которой изменение одной из случайных величин приводит к изменению математического ожидания (среднего значения) другой. Например, толкание ядра 3 кг и 5 кг. Улучшение результатов толкания ядра 3 кг вызывает улучшение (в среднем) результата в толкании ядра весом 5 кг.

Статистический метод, который используется для исследования взаимосвязей, называется корреляционным анализом. Основной задачей его является определение формы, тесноты и направленности взаимосвязи изучаемых показателей. Корреляционный анализ позволяет исследовать только статистическую взаимосвязь. Он широко используется в теории тестов для оценки их надежности и информативности. Различные шкалы измерений требуют разных вариантов корреляционного анализа.

Величина коэффициента взаимосвязи рассчитывается с учетом шкалы, использованной для измерений.

Для оценки взаимосвязи, когда измерения производят в шкале отношений или интервалов и форма взаимосвязи линейная, используется коэффициент корреляции Бравэ-Пирсона (коэффициенты корреляции для других шкал измерения в данном пособии не рассматриваются). Обозначается он латинской буквой – r. Вычисление значения r чаще всего производят по формуле:

Защита информации – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности. - student2.ru ,

где Защита информации – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности. - student2.ru и – средние арифметические значения показателей x и y, Защита информации – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности. - student2.ru и – средние квадратические отклонения, n – число измерений (испытуемых).

В некоторых случаях тесноту взаимосвязи определяют на основании коэффициента детерминации D, который вычисляется по формуле:

Защита информации – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение информационной безопасности. - student2.ru .

Этот коэффициент определяет часть общей вариации одного показателя, которая объясняется вариацией другого показателя. Например, коэффициент корреляции r = –0,677 (между результатами в беге на 30 м с ходу и тройном прыжке с места). Коэффициент детерминации равен:

Следовательно, 45,8 % рассеяния спортивного результата в тройном прыжке объясняется изменением результатов в беге на 30 м. Иными словами, на оба исследуемых признака действуют общие факторы, вызывающие варьирование этих признаков, и доля общих факторов составляет 45,8%. Остальные 100% – 45,8% = 54,2% приходятся на долю факторов, действующих на исследуемые признаки избирательно.

Оценить статистическую достоверность коэффициента корреляции – это значит определить, существует или нет линейная корреляционная связь между генеральными совокупностями или, что то же, установить, существенно или несущественно отличается от нуля коэффициент корреляции между выборками. Эта задача может быть решена с помощью таблиц критических точек распределения коэффициента корреляции в следующем порядке:

1. Выдвигаются статистические гипотезы. Гипотеза Н₀ предполагает отсутствие статистически значимой взаимосвязи между исследуемыми показателями (r_ген=0). Гипотеза Н₁ предполагает, что существует статистически достоверная взаимосвязь между показателями (r_ген>0).

2. Рассчитывается наблюдаемое значение коэффициента корреляции r_набл.

3. Находится по таблице критическое значение коэффициента корреляции r_крит в зависимости от объема выборки n, уровня значимости a и вида критической области (односторонняя или двусторонняя).

3. Сравнивается r_набл и r_крит.

Если r_набл<r_крит – статистически недостоверным (незначимым). Принимается гипотеза Н₀ Если r_набл ≥ r_крит, коэффициент корреляции считается статистически достоверным (значимым). Принимается гипотеза Н₁.

Средства WWW - WorldWideWeb (Всемирная сеть)

В 1993 году была разработана информационно-поисковая система WWW, которая благодаря простоте навигации и доступности открыла информационные источники Интернета неподготовленным пользователям. WWW вызвал бум в сети Интернет, который продолжается по настоящее время, и объемы доступной информации Интернета ежегодно удваиваются.

WWW основывается на принципе гипертекста (уже знакомого читателю), то есть на системе документов, связанных гиперссылками. Гипертекст представляет собой ключевые Слова, особым образом выделенные из обычного текста. Гипертекстовые ссылки отправляют пользователя на другие документы того же сервера либо на другие сервера, которые могут располагаться в любом месте Интернета. Если этот текстовый документ тоже гипертекстовый, то его ссылки позволяют перейти далее на соответствующие документы. Каждая переадресация происходит для пользователя незаметно, так что он может просматривать информационный состав Интернета но содержательному принципу, не заботясь об адресации конкретных компьютеров.

С развитием мультимедийных приложений изначально чисто гипертекстовые документы все больше и больше становятся гипермедийными. Таким образом, WWW-документы могут существовать в любом формате данных: текст, графика, звук/музыка или видеоклип. Ориентация и навигация во Всемирной сети происходят с использованием специальных программ, называемых WWW-браузерами, обеспечивающими пользовательский интерфейс, как, например, NetscapeNavigator или MicrosoftInternetExplorer.

Отправной точкой поиска информации служит, как правило, основная (базовая, домашняя) страница (сайт) информационного ресурса, которой можно достичь, введя соответствующий адрес в браузере (например, http://ncpi.gov.by или www.iparegistr.com). WWW-сайты создаются и обновляются фирмами либо специальными организациями, публикующими информацию и следящими за содержанием своих WWW-страниц. Использование WWW, таким образом, не является пассивным, и каждый пользователь Интернета при помощи специальных программ-редакторов гипертекста может самостоятельно создавать собственные интерактивные WWW-страницы. Это и открыло путь для растущей коммерциализации и расширения Интернета.

В настоящее время вновь создаваемая информация, как правило, изготавливается с учетом необходимости обеспечения WWW-доступа, а более ранние документы постепенно преобразуются под него, однако во всем мире существуют еще миллионы файлов в форм отличных от требований WWW. Для использования этой информации и через WWW в браузеры включены вышеописанные службы Интернета, обеспечивающие доступ к ней (telnet, ftp, Archie, Gopher). Через WWW можно использовать и другие службы Интернета, которые предназначены для общения (eMail, NetNews). Поэтому WWW-браузер стал в настоящее время универсальной коммуникационной программой Интернета.