Хамухин А.А. Введение в информатику для инженеров нефтегазового дела:

Подождите немного. Документ загружается.

отнесены к одному из принятых в используемой вычислительной среде типу

данных. В разных средах типы данных обозначаются по-разному, но имеют

примерно одинаковый смысл. Поэтому их можно разделить на следующие

категории:

1. Простые типы, для хранения чисел (целых и вещественных) и логических

значений (0 и 1)

2. Строковые типы, для хранения последовательностей символов

3. Указательные типы, для косвенного обращения к переменным заданных

типов

4. Объектные типы, для операций с объектами

5. Пользовательские типы, для объединения под одним именем данных

разных типов

6. Вариантные типы, для хранения в одной переменной данных разных типов.

Числовые типы данных исторически подразделяются на целые и вещественные.

Это связано с тем, что операции с целыми числами аппаратура выполняет во много

раз быстрее, чем с вещественными, или, как говорят, с числами с плавающей

точкой. Поэтому, если программист хочет, чтобы его программа выполнялась

быстрее, он должен там, где это возможно, использовать целые числа, которые к

тому же еще и требуют меньше памяти, чем вещественные.

В разных средах программирования типы данных могут обозначаться по

разному, но в целом они похожи или даже совпадают. Для сравнения приведем

типы данных в средах DELPHI, VBA, Access (Табл. 1.3 – 1.5)

Таблица 1.3

Целые типы данных

Тип

(Delphi)

Тип

(VBA)

Диапазон значений Объем требуемой памяти

Shortint

–

–128 …+127 8 бит, со знаком

Smallint Integer

–32 768…+32 767 16 бит, со знаком

Longint

Long

–2147483648…

+2147483647

32 бит, со знаком

Byte Byte

0…+255 8 бит, без знака

Word

–

0…+65 535 16 бит, без знака

Таблица 1.4

Вещественные типы данных (все со знаком + или –)

Тип

(Delphi)

Тип

(VBA)

Порог

(минимальное

приращение)

Максимальное

значение

Объем

(байт)

Real

–

2.9E–39 1.7Е38 6

Single Single

1.5E–45 3.4Е38 4

Double Double

5.0E–324 1.7Е308 8

Extended

–

3.4E–4932 1.1E4932 10

Comp

–

1.0 9.2Е18 8

Currency Currency

0.0001 9.2Е14 8

Таблица 1.5

Типы данных в базе данных Access

Тип данных Использование

Текстовый Алфавитно-цифровые данные (до 255 символов)

Числовой Различные числовые данные (имеет несколько форматов:

целое, длинное целое, с плавающей точкой, диапазоны аналогичны

рассмотренным выше)

Дата|Время Дата или время в одном из предлагаемых Access форматов

(с 01.01.100 по 12.31.9999)

Денежный Денежные суммы с точностью до 15 знаков в целой и до 4

знаков в дробной части

Счетчик Уникальное длинное целое, создаваемое Access для каждой

новой записи. Значения полей типа счетчика обновлять нельзя

Логический Логические данные, имеющие значения Истина или Ложь

Объект OLE Объект (картинки, диаграммы и другие объекты OLE из

приложений Windows), связанный или внедренный в таблицу

ccess

MEMO

Для хранения комментариев; до 65535 символов

Гиперссылка Строка, состоящая из букв и цифр и представляющая адрес

URL

Мастер

подстановок

Позволяет формировать для нужного поля список значений,

который может содержать данные другой таблицы или запроса,

либо состоять из фиксированного набора значений, что облегчает

ввод данных и обеспечивает их достоверность.

1.3. Основы сетей передачи данных

В настоящее время профессиональная работа вне сетей передачи данных на

одиночном изолированном компьютере практически невозможна. Все компьютеры

связаны теми или иными сетями, начиная от локальных сетей и кончая мировой

глобальной сетью Интернет. Поэтому важно сразу правильно ориентироваться в

терминологии и иерархии компьютерных сетей.

1.3.1. Основные определения

Интернет – совокупность государственных, региональных, корпоративных и

других компьютерных сетей, а также отдельных компьютеров, объединенных

между собой различными каналами передачи данных со стандартными протоколами

и унификацией применяемых технологий, регулируемая Международным

консорциумом W3C.

Протокол – набор правил и соглашений для передачи данных по сети. Такие

правила определяют содержимое, формат, параметры времени, последовательность

и проверку ошибок в сообщениях, которыми обмениваются сетевые устройства.

Протокол TCP/IP – набор широко используемых в Интернете сетевых

протоколов, поддерживающий связь между объединенными сетями, состоящими из

компьютеров различной архитектуры и с разными операционными системами.

Протокол TCP/IP включает в себя стандарты для связи между компьютерами и

соглашения о соединении сетей и правилах маршрутизация сообщений.

Протокол IP – маршрутизируемый протокол семейства TCP/IP, отвечающий за

IP-адресацию, маршрутизацию, а также за разбиение на сегменты и повторную

сборку пакетов IP.

Протокол HTTP – протокол передачи HTML-документов.

Протокол FTP – протокол передачи файлов по сети.

Веб-сервер – компьютер с аппаратурой связи и специальным программным

обеспечением, обслуживаемый системным администратором или поставщиком

услуг Интернета (провайдером) и предназначенный для обработки запросов

клиентских веб-обозревателей.

Веб-обозреватель – программа, с помощью которой клиент на удаленном

компьютере передает запросы веб-серверу и получает на них ответы в виде веб-

страниц.

Веб-сайт – набор связанных гиперссылками электронных документов (веб-

страниц), физически размещенных на одном или нескольких веб-серверах.

URL-адрес – адрес, используемый веб-обозревателем для поиска ресурса в

Интернете. Адрес URL обычно начинается с имени протокола, за которым следует

название организации, владеющей узлом (суффикс обозначает тип организации).

Например, адрес http://www.bsu.edu.ru/ содержит следующие сведения: http –

данный веб-сервер использует протокол http, www – данный узел находится в

Интернете, edu – данный веб-узел принадлежит образовательному учреждению, ru –

этот сервер Российский.

IP-адрес – цифровая форма URL-адреса (четыре группы по 3 цифры,

разделенные точками). У одного URL-адреса может быть несколько IP-адресов

(зеркала веб-серверов), в этом случае маршрутизатор переправляет запрос клиента

на ближайший. Узнать IР-адрес своего компьютера можно через ресурс

WWW.YOUIP.RU или с помощью команды IPCONFIG операционной системы.

Гиперссылка – фрагмент HTML-документа, указывающий на другой файл,

который может быть расположен в сети Интернет и содержащий полный путь

(URL-адрес) к этому файлу.

HTML-документ – документ, составленный на языке гипертекстовой разметки

(HTML), включающего специальные символы (теги), которые позволяют веб-

обозревателю сконструировать из текста дизайн станиц.

XML(eXtensible Markup Language) – расширяемый язык разметки, предназначен

для хранения структурированных данных (взамен существующих файлов баз

данных), для обмена информацией между программами, а также для создания на его

основе более специализированных языков разметки (например, XHTML), иногда

называемых словарями. Целью создания XML было обеспечение совместимости при

передаче структурированных данных между разными системами обработки

информации, особенно при передаче таких данных через Интернет.

Хост-компьютер – узловой компьютер, обеспечивающий прием-передачу

данных в/из сети для подключенных к нему клиентских компьютеров.

Концентратор (hub) – усилитель электрического сигнала, позволяющий

увеличить длину сети и имеющий несколько портов для подключения кабелей.

Топология сети – реальная схема соединения компьютеров в сети на базе

типовых схем: «кольцо», «звезда», «общая шина».

Трафик – объем данных в килобайтах, проходящий через сервер за

определенный период времени. Различают входящий трафик данных, получаемых

сервером и исходящий трафик данных, отправляемых сервером.

Мост – коммуникационное устройство, разделяющее сеть на подсети, изолируя

трафик одной подсети от другой, тем самым, повышая общую производительность

сети.

Коммутатор – коммуникационное устройство, работающее по алгоритму моста,

с независимой обработкой каждого порта.

Маршрутизатор – коммуникационное устройство, выполняющее функции

коммутатора и осуществляющее выбор наиболее рационального маршрута из

нескольких возможных.

Шлюз – коммуникационное устройство, предназначенное для объединения

сетей разных типов.

Одноранговая сеть – сеть компьютеров, в которой нет сервера, а сетевые

функции реализуются операционными системами каждого компьютера сети.

Поисковая система (в Интернет) – специальный веб-сервер, на котором

пользователь по заданному запросу может получить ссылки на веб-сайты,

соответствующие этому запросу. Поисковая система состоит из трех компонент: 1 –

поискового робота; 2 – индекса системы; и 3 – программы, которая (а) обрабатывает

запрос пользователя, (б) находит в индексе документы, отвечающие критериям

запроса, и (в) выводит список найденных документов в порядке убывания

релевантности или в порядке даты создания документов.

Релевантность – мера соответствия результатов поиска задаче, поставленной в

запросе. Различают содержательную и формальную релевантность. Каждая

поисковая система имеет собственный алгоритм для вычисления этой меры. Часто

релевантность определяется по количеству в документе ключевых слов поискового

запроса. Поисковая система Google в отличие от других определяет релевантность

по количеству ссылок на документ.

Поисковый запрос – набор ключевых слов, связанных логическими или иными

связками, по которым поисковая система находит ссылки на соответствующие им

документы, проиндексированные поисковым роботом ранее.

1.3.2. Методы коммутации

Любые сети передачи данных поддерживают некоторый способ коммутации

своих абонентов между собой. Этими абонентами могут быть удаленные

компьютеры, локальные сети, факс-аппараты или просто собеседники, общающиеся

с помощью телефонных аппаратов. Практически невозможно предоставить каждой

паре взаимодействующих абонентов свою собственную некоммутируемую

физическую линию связи, которой они могли бы монопольно «владеть» в течение

длительного времени. Поэтому в любой сети всегда применяется какой-либо способ

коммутации абонентов, который обеспечивает доступность имеющихся физических

каналов одновременно для нескольких сеансов связи между абонентами сети.

Существуют две принципиально различные схемы коммутации абонентов в

сетях: коммутация каналов (circuit switching) и коммутация пакетов (packet

switching).

Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного

физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных

участков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы

соединяются между собой специальной аппаратурой – коммутаторами, которые

могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети. В сети с

коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить

процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной

канал.

Коммутация пакетов – это техника коммутации абонентов, которая была

специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика. При

коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются

в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами.

Напомним, что сообщением называется логически завершенная порция данных –

запрос на передачу файла, ответ на этот запрос, содержащий весь файл, и т. п.

Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих

мегабайт. Напротив, пакеты обычно тоже могут иметь переменную длину, но в

узких пределах, например от 46 до 1500 байт. Каждый пакет снабжается заголовком,

в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета

узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом

назначения для сборки сообщения. Пакеты транспортируются в сети как

независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от

конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в

конечном итоге – узлу назначения.

Как сети с коммутацией пакетов, так и сети с коммутацией каналов можно

разделить на два класса по другому признаку – на сети с динамической

коммутацией и сети с постоянной коммутацией.

В первом случае сеть разрешает устанавливать соединение по инициативе

пользователя сети. Коммутация выполняется на время сеанса связи, а затем (опять

же по инициативе одного из взаимодействующих пользователей) связь разрывается.

В общем случае любой пользователь сети может соединиться с любым другим

пользователем сети. Обычно период соединения между парой пользователей при

динамической коммутации составляет от нескольких секунд до нескольких часов и

завершается при выполнении определенной работы – передачи файла, просмотра

страницы текста или изображения и т. п.

Во втором случае сеть не предоставляет пользователю возможность выполнить

динамическую коммутацию с другим произвольным пользователем сети. Вместо

этого сеть разрешает паре пользователей заказать соединение на длительный период

времени. Соединение устанавливается не пользователями, а персоналом,

обслуживающим сеть. Время, на которое устанавливается постоянная коммутация,

измеряется обычно несколькими месяцами. Режим постоянной коммутации в сетях

с коммутацией каналов часто называется сервисом выделенных (dedicated) или

арендуемых (leased) каналов.

Примерами сетей, поддерживающих режим динамической коммутации,

являются телефонные сети общего пользования, локальные сети, сети TCP/IP.

Одним из отличий метода коммутации пакетов от метода коммутации каналов

является неопределенность пропускной способности соединения между двумя

абонентами. В методе коммутации каналов после образования составного канала

пропускная способность сети при передаче данных между конечными узлами

известна – это пропускная способность канала. В сети с коммутацией пакетов

наблюдается принципиально другая картина. Пакеты передаются независимо друг

от друга, поэтому может возникать задержка. Неопределенная пропускная

способность сети с коммутацией пакетов – это плата за ее общую эффективность

при некотором ущемлении интересов отдельных абонентов.

1.3.3. Семиуровневое взаимодействие процессов в сети

В настоящее время существует ряд международных стандартов, которые в

целом называются модель ISO/OSI. Они обеспечивают взаимодействие процессов на

разных компьютерах в любой сети. Схематично эта модель представлена на рис. 1.6.

Как видно из схемы, протоколы каждого уровня добавляют к сообщению

собственную служебную информацию. Она обеспечивает надежное и эффективное

взаимодействие. Каждый уровень имеет дело с определенным аспектом

взаимодействия сетевых устройств.

Например, приложение обращается с запросом к прикладному уровню,

например к файловой службе. На основании этого запроса программное

обеспечение прикладного уровня формирует

сообщение стандартного формата.

Обычное сообщение состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит

служебную информацию, которую необходимо передать через сеть прикладному

уровню машины-адресата, чтобы сообщить ему порядок действий. В нашем случае

заголовок, очевидно, должен содержать информацию о местонахождении файла и о

типе выполняемой операции с ним. Поле данных сообщения может быть пустым

или содержать какие-либо данные, которые, например, необходимо записать в

удаленный файл. Но для того чтобы доставить эту информацию по назначению,

предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие

уровни.

После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по

стеку представительному уровню. Протокол представительного уровня на

основании информации, полученной из заголовка прикладного уровня, выполняет

требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную

информацию – заголовок представительного уровня, в котором содержатся указания

для протокола представительного уровня машины-адресата. Полученное в

результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь

добавляет свой заголовок и т. д. (некоторые протоколы помещают служебную

информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце, в виде

так называемого «концевика»). Наконец, сообщение достигает нижнего,

физического уровня, который, собственно, и передает его по линиям связи машине-

адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней.

Такая организация взаимодействия может показаться слишком сложной, но

именно она обеспечила высокую надежность передачи данных, благодаря которой

компьютерные сети распространились столь широко. Но даже эта схема

взаимодействия далеко не полная. Еще существует так называемый алгоритм

доступа и освобождения сети, благодаря которому удается избежать коллизий и

сеть остается работоспособной даже при перегрузке. Для пользователя это

выражается в том, что некоторые его запросы остаются без ответа в связи с тем, что

«истек период ожидания».

Рис. 1.6. Модель ISO/OSI взаимодействия процессов на компьютерах сети

Более подробно с учебными материалами на эту тему можно ознакомиться в

курсах ИНТУИТа: «Основы сетей передачи данных» В.Г.Олифер и Н.А.Олифер[7],

«Основы локальных сетей» Ю.Н.Новиков и С.В.Кондратенко, «Сети связи

следующего поколения» Гулевич Д.С. и др.

1.4. Понятие информационной безопасности

Под информационной безопасностью понимают защищенность информации и

поддерживающей инфраструктуры от случайных или преднамеренных воздействий

естественного или искусственного характера, которые могут нанести неприемлемый

ущерб субъектам информационных отношений, в том числе владельцам и

пользователям информации и поддерживающей инфраструктуре (системы электро-,

водо- и теплоснабжения, кондиционеры, средства коммуникаций и обслуживающий

персонал).

Защита информации – это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение

информационной безопасности.

Таким образом, правильный с методологической точки зрения подход к

проблемам информационной безопасности начинается с выявления субъектов

информационных отношений и интересов этих субъектов, связанных с

использованием информационных систем (ИС). Угрозы информационной

безопасности – это оборотная сторона использования информационных технологий.

Из этого положения можно вывести два важных следствия:

Трактовка проблем, связанных с информационной безопасностью, для разных

категорий субъектов может существенно различаться. Для иллюстрации достаточно

сопоставить режимные государственные организации и учебные институты. В

первом случае «пусть лучше все сломается, чем враг узнает хоть один секретный

бит», во втором – «да нет у нас никаких секретов, лишь бы все работало».

Информационная безопасность не сводится исключительно к защите от

несанкционированного доступа к информации, это принципиально более широкое

понятие. Субъект информационных отношений может пострадать (понести убытки

и/или получить моральный ущерб) не только от несанкционированного доступа, но

и от поломки системы, вызвавшей перерыв в работе. Более того, для многих

организаций (например, учебных) собственно защита от несанкционированного

доступа к информации стоит по важности отнюдь не на первом месте.

Основные составляющие информационной безопасности – защита авторского

права, доступности, целостности и конфиденциальности информационных объектов

и поддерживающей инфраструктуры.

Авторское право подразумевает законодательную защиту информационных

объектов, которые во многих странах относят к интеллектуальной собственности.

Доступность – это возможность за приемлемое время получить требуемую

информационную услугу. Под целостностью подразумевается актуальность и

непротиворечивость информации, ее защищенность от разрушения и

несанкционированного изменения. Наконец, конфиденциальность – это защита от

несанкционированного доступа к информации.

1.4.1. Наиболее распространенные угрозы информационной

безопасности

Угроза – это потенциальная возможность определенным образом нарушить

информационную безопасность. Попытка реализации угрозы называется атакой, а

тот, кто предпринимает такую попытку, – злоумышленником. Потенциальные

злоумышленники называются источниками угрозы.

Чаще всего угроза является следствием наличия уязвимых мест в защите

информационных систем (таких, например, как возможность доступа посторонних

лиц к критически важному оборудованию или ошибки в программном

обеспечении).

Промежуток времени от момента, когда появляется возможность использовать

слабое место, и до момента, когда пробел ликвидируется, называется окном

опасности, ассоциированным с данным уязвимым местом. Пока существует окно

опасности, возможны успешные атаки на ИС.

Существуют четыре основных категории атак:

• атаки доступа;

• атаки модификации;

• атаки на отказ в обслуживании;

• атаки на отказ от обязательств.

Атаки доступа – это попытки получения информации, на которую у

злоумышленника нет разрешения. Это наиболее часто распространенный вид атак,

направленных на нарушение конфиденциальности. Эти атаки производятся в

основном путем подбора логинов и паролей часто с помощью специальных

программ, позволяющих очень быстро перебирать разные варианты.

Атаки модификации это попытки неправомочного изменения информации.

Такая атака возможна везде, где существует или передается информация; она

направлена на нарушение целостности информации. Модификация может

осуществляться в виде замены, добавления или удаления данных и обычно

производится после того, как злоумышленник успешно провел атаку доступа.

Атаки на отказ в обслуживании (Denial-of-service, DoS) – это атаки, не дающие

возможности настоящему пользователю обратиться к информационной системе из-

за множества фиктивных обращений, которые генерирует злоумышленник. Причем

генерация обращений производится не с компьютера злоумышленника, который

легко было бы определить и блокировать, а с так называемых зомби-компьютеров, в

которые злоумышленник внедрил так называемых «троянских коней». Это

программы-вирусы, которые не приносят вред тому компьютеру, на который их

внедрили, но в заданное время по заданному адресу генерируют множества

обращений, приводящих к DoS-атакам. В результате DoS-атаки злоумышленник не

получает доступа к компьютерной системе и не может оперировать с информацией,

но блокирует нормальную работу информационной системы обычно с целью

шантажа и вымогательства.

Атаки на отказ от обязательств направлены против возможности идентификации

информации, другими словами, это попытка дать неверную информацию о

реальном событии. Эти атаки известны под термином Fishing (рыбалка) или

маскарад – выполнение действий под видом другого пользователя или другой

системы. Например, Вы обращаетесь к сайту своего банка, Ваше обращение

перехватывают и показывают Вам клон сайта банка, принадлежащий

злоумышленнику. После этого, все введенные Вами пароли попадают не на сайт

банка, а на сайт злоумышленника. Кроме атак внешних злоумышленников, угрозу

информационной безопасности предприятия представляют и некоторые действия

собственного персонала, которые выходят за рамки курса информатики и далее не

рассматриваются.

1.4.2. Уровни информационной безопасности

Информационная безопасность подразделяется на несколько уровней и

подуровней, каждый из которых является зоной ответственности определенного

органа или должностного лица, если речь идет о корпоративной информационной

безопасности (табл. 1.6.)

Таблица 1.6

Уровни информационной безопасности

№

п/п

Уровень информационной

безопасности

Зона ответственности

органа и/или

должностного лица

Средства

информационной

безопасности

Законодательный

Государственные

правоохранительные

и судебно-

исполнительные

органы

Законы,

подзаконные акты,

международные

соглашения

2 Административно-

организационный

Руководство

предприятия,

информационная и

охранная службы

предприятия

Приказы,

распоряжения,

физическая охрана

периметра

Технический

Информационная

служба предприятия,

инженер-

электронщик

Аппаратные

межсетевые экраны,

смарт-карты,

ключи,

биометрические

сканеры

Серверное

ПО

Информационная

служба предприятия,

системный

администратор

Серверное

антивирусное ПО

входящего трафика,

программные

межсетевые экраны,

средства

администрирования

доступа, аудита.

4 Программный

Клиентское

ПО

Системный

администратор,

пользователь ПК

Антивирусное ПО,

средства защиты

операционной

системы

Криптографический

Информационная

служба предприятия,

инженер-

программист,

пользователь

Программы

шифрования

электронная

цифровая подпись

(PGP)

Законодательный уровень информационной безопасности является важнейшим.

Большинство людей не совершают противоправных действий не потому, что это