Барабанова М.И., Кияев В.И. Информационные технологии: открытые системы, сети, безопасность в системах и сетях

Подождите немного. Документ загружается.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭКОНОМИКИ И ФИНАНСОВ»

КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ

М.И. БАРАБАНОВА, В.И. КИЯЕВ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛО-

ГИИ:

ОТКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ, СЕТИ,

БЕЗОПАСНОСТЬ В СИСТЕМАХ И

СЕТЯХ

Учебное пособие

ИЗДАТЕЛЬСТВО

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

ЭКОНОМИКИ И ФИНАНСОВ

2010

ББК 32.81

Б 24

Барабанова М.И., Кияев В.И.

Информационные технологии: открытые системы, сети, безопас-

ность в системах и сетях: Учебное пособие.– СПб.: Изд-во СПбГУЭФ,

2010.– 267 с.

В учебном пособии рассматриваются актуальные вопросы стандартизации ин-

формационных технологий, вводятся базовые понятия «открытая система», «профиль

информационной системы», раскрываются основные принципы создания открытых

систем, приводятся конкретные примеры реализации профиля такой системы.

Содержание учебного пособия соответствует программам учебных дисциплин

«Информатика и программирование», «Разработка и стандартизация программных

средств и информационных технологий», «Информационная безопасность». Пособие

предназначено для студентов специальности «Прикладная информатика (в экономи-

ке)», бакалавров по направлению «Прикладная информатика» и может быть исполь-

зовано студентами других специальностей.

Рецензенты: д-р физ.-мат. наук, проф. О.Н. Граничин (СПбГУ)

канд. экон. наук, доцент С.А. Перешивкин

ISBN 978-5-7310-2593-5

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ............................................................................................................ 7

Глава 1. Технологии открытых систем ......................................................... 11

1.1. Понятие открытых систем ........................................................................ 11

1.2. Международные структуры в области стандартизации

открытых систем ............................................................................. 20

1.3. Методологический базис открытых систем .................................... 31

1.4. Эталонные модели среды и взаимосвязи открытых систем ................. 35

1.4.1. Эталонная модель среды открытых систем (модель OSE) ......... 35

1.4.2. Базовая эталонная модель взаимосвязи открытых систем

(модель OSI) .................................................................................... 40

Библиографический список к главе 1 .........................................................

Вопросы к главе 1 ...................................................................................... 52

Глава 2. Профили открытых систем .............................................................. 53

2.1. Понятие профиля открытой системы ...................................................... 53

2.2. Классификация профилей ................................................................. 55

2.3. Основные свойства и назначение профилей ................................... 62

2.4. Пример компоновки функционального профиля ........................... 69

Библиографический список к главе 2 .........................................................

Вопросы к главе 2 ...................................................................................... 78

Глава 3. Сетевые технологии обработки данных.

Основы компьютерной коммуникации ......................................................... 79

3.1. Internet/Intranet-технологии ...................................................................... 79

3.2. Понятие телекоммуникации и компьютерной сети ............................... 88

3.3. Оборудование компьютерных сетей ....................................................... 90

3.3.1. Электронные вычислительные машины (ЭВМ) и их

классификация ................................................................................ 90

3.3.2. Система передачи данных .............................................................. 94

3.3.3. Сетевое периферийное оборудование и средства

мультимедиа .................................................................................. 100

3.4. Сетевое программное обеспечение ....................................................... 101

3.5. Типовые архитектуры компьютерных сетей ........................................ 107

3.5.1. Архитектура с выделенным сервером ........................................ 107

3.5.2. Одноранговая архитектура ........................................................... 109

3.5.3. Клиент-серверная архитектура .................................................... 110

3.6. Принципы построения локальных сетей, основные компоненты, их

назначение и функции ............................................................................ 112

3.6.1. Топология компьютерных сетей .................................................. 113

3.6.2. Архитектуры локальных компьютерных сетей ......................... 117

Библиографический список к главе 3 .........................................................

Вопросы к главе 3 .................................................................................... 119

Глава 4. Сетевой сервис и сетевые стандарты. Программы для работы

в сети Internet ................................................................................................. 120

4.1. Понятие сетевых протоколов глобальных сетей ................................. 120

4.2. Информационные сервисы Internet: просмотр Web-страниц,

поиск информации, электронная почта ................................................ 122

4.3. Адресация в компьютерных сетях ......................................................... 125

4.4. Язык гипертекстовой разметки HTML ................................................. 128

4.4.1. Основные положения .................................................................... 129

4.4.2. Правила языка HTML ................................................................... 130

4.4.3. Структура документа .................................................................... 131

4.4.4. Гипертекстовые ссылки ................................................................ 134

4.4.5. HTML-формы ................................................................................ 135

4.4.6. Фрэймовые структуры .................................................................. 136

4.4.7. HTML- таблицы ............................................................................. 137

Библиографический список к главе 4 .........................................................

Вопросы к главе 4 ........................................................................................... 139

Глава 5. Концепции и аспекты обеспечения информационной

безопасности .................................................................................................. 140

5.1. Понятия экономической и информационной безопасности .............. 140

5.1.1. Экономическая и информационная безопасность.

Составляющие информационной безопасности ....................... 142

5.1.2. Ключевые вопросы информационной безопасности ................ 146

5.2. Виды угроз информационной безопасности и классификация

источников угроз ..................................................................................... 153

5.3. Основные виды защищаемой информации .......................................... 158

5.4. Правовое обеспечение информационной безопасности ..................... 165

5.4.1. Краткий обзор зарубежного законодательства в области

информационной безопасности .................................................. 166

5.4.2. Российское законодательство в области информационной

безопасности ................................................................................. 170

5.4.3. Закон «Об информации, информатизации и защите

информации» ................................................................................. 172

5.4.5. Другие законы и нормативные акты ........................................... 176

5.5. Основные аспекты построения системы информационной

безопасности ............................................................................................ 180

5.5.1. Ответственность в информационной сфере.

Управленческие и организационные меры по обеспечению

информационной безопасности .................................................. 180

5.5.2. Мероприятия по защите информации ........................................ 186

5.5.3. Политика информационной безопасности ................................. 188

5.5.4. Анализ и управление рисками при реализации

информационной безопасности .................................................. 195

5.5.5. Соотношение эффективности и рентабельности систем

информационной безопасности .................................................. 200

Библиографический список к главе 5 .........................................................

Вопросы к главе 5 ........................................................................................... 207

Глава 6. Защита информации в информационных системах,

локальных и глобальных компьютерных сетях .......................................... 208

6.1. Определение защищенной информационной системы ....................... 211

6.2. Методология анализа защищенности информационной системы ..... 214

6.2. Требования к архитектуре информационных систем

для обеспечения

безопасности ее функционирования ..................................................... 217

6.3. Стандартизация подходов к обеспечению информационной

безопасности ............................................................................................ 221

6.4. Технологии и инструменты обеспечения безопасности

информации в системах и сетях ............................................................ 224

6.4.1. Технологическая модель подсистемы информационной

безопасности ................................................................................. 228

6.4.2. Технологии криптографической защиты информации ............ 231

6.4.3. Технологии нижнего уровня защиты информации

в локальных сетях: межсетевые экраны ..................................... 236

6.4.4. Концепция защищенных виртуальных частных сетей ............. 240

6.4.5. Антивирусная защита ................................................................... 245

6.4.6. Современные средства биометрической идентификации ........ 254

6.4.7. Обеспечение интегральной безопасности информационных

систем и сетей ............................................................................... 258

Библиографический список к главе 6 .........................................................

Вопросы к главе 6 ........................................................................................... 267

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее характерная черта развития мировой экономики начала

XXI века – колоссальные успехи и достижения в области техники и тех-

нологий, появление наукоемких производств во многих её отраслях. Вы-

сокие темпы развития науки и технологий, а главное – масштабы и темпы

их внедрения в производство и общественную жизнь, превратили научно-

техническую революцию в естественный процесс – она стала перманент-

ной. Благодаря глобализации знаний, росту уровня образования, прогрес-

су в вычислительной технике и развитию коммуникаций любые «ноу-хау»

практически сразу после изобретения становятся сейчас общечеловече-

ским достоянием.

Во второй половине ХХ века на базе чрезвычайно быстрого развития

компьютерной техники на первые роли стали выдвигаться технологии, ко-

торые всё шире стали обслуживать информационные потребности обще-

ства – информационные технологии. Распределенные информационные

системы и вычислительные комплексы большой мощности, глобальные,

региональные и локальные компьютерные сети широко используются в

различных областях науки, техники и бизнеса. Развивается электронная

коммерция, в Интернете появляются всё новые социальные сети, которые

охватывают всё более широкие слои общества. Появилось и стало всесто-

ронне развиваться и наполняться новым содержанием понятие информа-

ционно-коммуникационные технологии (ИКТ).

В связи с переходом на более мощную микропроцессорную базу, соз-

данием многоядерных и многопроцессорных систем существенным изме-

нениям подвергаются технические средства связи, средства бытового,

культурного и прочего назначений. Постоянно растущие объемы данных и

информации привели к созданию новых технологий поиска, обработки и

анализа информации (Data Mining, OLAP) и информационно-поисковых

систем широкого назначения (Yandex, Yahoo, Rambler, Google и др.).

Влияние информационных технологий на менеджмент в целом, на

культуру управления, на общество трудно переоценить. Стремительное

развитие вычислительной и телекоммуникационной техники, накопление

колоссальных объемов информации и чрезвычайно высокая скорость ин-

формационного обмена сформировали к концу ХХ века новое понятие –

глобальное информационное общество. Это привело к коренной ломке

прежних социальных понятий: фокус деятельности компаний переместил-

ся с технологий на общество, на удовлетворение его материальных, ду-

ховных и информационных потребностей.

Информационные технологии изменили не только способ работы –

они изменили способ делового стратегического мышления. Первые быст-

родействующие компьютеры использовались предпринимателями в ос-

новном для автоматизации процессов, которые раньше выполнялись

вручную большим числом сотрудников невысокой квалификации. Типич-

ный пример – сбор и обработка данных. Сегодня новая техника применя-

ется не только для автоматизации сбора и рутинной обработки данных, но

и для многомерного анализа, реализации новых идей, новых способов по-

лучения конкурентного преимущества. Распределённые информационные

системы и сетевые технологии «сузили» мир до размеров рабочего стола и

экрана монитора, безгранично увеличив деловые возможности за счет бы-

строго и простого доступа к огромным объемам информации и инстру-

ментам работы с ней.

Современные менеджеры делают ставку на осознанный выбор страте-

гий и целей на базе информационной оценки ситуации и математико-

компьютерного моделирования, на целевые команды исполнителей, объе-

диняющих профессионалов высокого класса, на оптимальную координа-

цию проектных и рабочих групп, ориентируются на запросы и ожидания

потребителя. Аналитики с помощью экспертов и консультантов, исполь-

зуя мощные математические методы и соответствующие программные

приложения, тщательно исследуют ситуации, разрабатывают варианты

деловых решений с оценкой рисков и вероятности успешной реализации,

проводят деловые игры, проверяя построенные модели. Именно информа-

ционные технологии, развитые коммуникации и информационные систе-

мы широкого профиля делают возможным такой стиль гибкого и эффек-

тивного управления.

Быстрое развитие коммуникаций и систем связи, массовое примене-

ние ИКТ в науке, образовании, социальной сфере и бизнесе выдвинуло

ряд сложных технических, технологических и социальных проблем. Появ-

ление большого числа вычислительных и коммуникационных устройств

привело к жёсткой необходимости разработки региональных и междуна-

родных стандартов на создание информационных технологий и систем, а

также соблюдения этих стандартов компаниями-разработчиками про-

граммного обеспечения (Software) и создателями компьютерных вычисли-

тельных устройств (Hardware). В свою очередь требование массовой стан-

дартизации ИКТ вызвало к жизни новый большой раздел знаний, назван-

ный итологией.

Этот раздел знаний стал наукой об информационных технологиях

(ИТ-наукой), основными характерными чертами которой являются:

• фундаментальное значение для развития по существу всех областей

знания и видов деятельности как эффективного метода познания и

инструмента, усиливающего интеллектуальные возможности чело-

века;

• целевая направленность на преображение человеческой практики и

бытия, способность проникновения во все аспекты жизни и дея-

тельности человека;

• междисциплинарная роль как общезначимой дисциплины (анало-

гично математике и философии), обусловленная, прежде всего ее

методологическим значением, – благодаря наличию развитого кон-

цептуального базиса, универсальных парадигм, методов, языков

для формализации, анализа и синтеза прикладных знаний.

Предметом итологии являются ИКТ в самом широком смысле, а так-

же процессы, связанные с их созданием, применением, сопровождением,

развитием и стандартизацией. В понятийной и концептуальной сфере од-

ним из важнейших достижений итологии стало становление и развитие

понятия открытые системы (Open System), без которого невозможна

разработка современных информационных технологий и систем, вычис-

лительных и коммуникационных сетей широкого профиля.

В условиях динамичного развития рынка, усложнения его инфра-

структуры информация становится таким же стратегическим ресурсом,

как и традиционные материальные и энергетические. Современные тех-

нологии, позволяющие создавать, хранить, перерабатывать данные и

обеспечивать эффективные способы представления информации, стали

важным фактором конкурентоспособности и средством повышения эф-

фективности управления всеми сферами общественной жизнедеятель-

ности. Уровень информатизации является сегодня одним из главных

факторов успешного развития всякого предприятия. В связи с этим в

последнем десятилетии ХХ века чрезвычайную актуальность приобрели

вопросы защиты конфиденциальной государственной и корпоративной

информации, безопасности информационных систем и сетей. Эти не-

простые вопросы и составляют основное содержание настоящего учеб-

ного пособия.

При подготовке пособия были использованы материалы лекций, про-

читанных В.И. Кияевым в разное время студентам математико-

механического факультета СПбГУ и стажёрам Лаборатории системного

программирования и информационных технологий (СПРИНТ), созданной

при поддержке корпорации Интел, материалы лекций М.И.Барабановой,

читаемых студентам Университета экономики и финансов, а также мате-

риалы, размещенные на известных сайтах: www.interface.ru, www.cio-

world.ru, www.osp.ru, www.cinfo.ru, www.pcweek.ru, www.connect.ru,

www.cfin.ru, www.crnep.ru, www.sql.ru, www.iso.ru и др. При подборе ил-

люстративного материала использованы рисунки из энциклопедии

Э.Каяна «Информационные технологии. Толковый словарь аббревиатур»

(М: Бином, 2003. – 646 с.).

Главы 1, 2, 5 и 6, а также параграф 3.1 написаны В.И. Кияевым, главы

3 и 4 М.И. Барабановой.

Ссылки на программные продукты различных российских и зарубеж-

ных фирм не используются в рекламных целях и носят исключительно

иллюстративный или справочный характер.

Авторы искренне благодарят заведующего кафедрой информатики

факультета РИТММ СПбГУЭФ профессора В.В. Трофимова, взявшего на

себя труд по прочтению пособия и сделавшего ряд ценных замечаний, ис-

пользованных при подготовке пособия к печати. Авторы благодарны кол-

легам с кафедры информатики, обсуждения содержания пособия с кото-

рыми способствовали его существенному улучшению.

Глава 1. ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ

1.1. Понятие открытых систем

Вопрос о принципах разработки, реализации и сопровождения от-

крытых систем одновременно и прост и сложен. Прост он оттого, что

уже никто не подвергает сомнению тезис о необходимости применять этот

принцип при создании программных и информационных систем. Сло-

жен – потому что сложна сама структура методологического базиса от-

крытых систем, и существует обширное число разноплановых стандартов

и спецификаций, из которых нужно строить гармонизированные профили

на разработку распределённых программных комплексов и систем.

Повсеместное внедрение информационных технологий и систем, вы-

числительной и телекоммуникационной техники в сферы управления эко-

номикой, бизнесом, в научные исследования, в производство, а также

обилие компаний-производителей компьютеров и разработчиков про-

граммного обеспечения в последней четверти прошлого века нередко при-

водило к ситуации, когда:

• программное обеспечение, без проблем работающее на одном ком-

пьютере, не функционирует на другом;

• системные блоки одного вычислительного устройства не стыкуют-

ся с аппаратной частью аналогичного;

• информационная система компании не работает с данными заказ-

чика или клиента, подготовленными ими на собственном оборудо-

вании;

• при загрузке информационной страницы с помощью «чужого»

браузера на экране возникает бессмысленный набор символов.

Эта проблема, реально затронувшая многие сферы бизнеса, получила

название проблемы совместимости вычислительных, информационных и

телекоммуникационных устройств.

Развитие систем и средств вычислительной техники, телекоммуника-

ционных систем и быстрое расширение сфер их применения привели к

необходимости объединения конкретных вычислительных устройств и

реализованных на их основе информационных систем в единые информа-

ционно-вычислительные системы и среды – для формирования единого

информационного пространства (Unified Information Area – UIA). Фор-

мирование этого пространства стало насущной необходимостью при ре-

шении многих важнейших экономических и социальных задач при ста-

новлении и развитии информационного общества.

Такое пространство можно определить, как совокупность баз данных,

хранилищ знаний, систем управления ими, информационно-