Файл: Технологии программирования (Сбор и передача данных).pdf

Алгоритм Хаффмана – Дэвид Хаффман в 1952 г, символы, которые встречаются чаще кодировались меньшим количеством битов, чем те, которые встречаются реже. Кодирование по Хаффману строится и хранится в виде двоичного дерева, в листьях которого находятся символы, а на дугах написаны цифры 0 или 1. Кодом символа является путь от корня дерева к этому символу. Достоинства – достаточно высокая скорость и хорошее качество сжатия. Эффективен для данных любого типа большого объема.

Недостатки: Сложность построения дерева

Для восстановления первоначального файла надо иметь декодирующее дерево, так как деревья будут различны для разных файлов. Следовательно, мы должны сохранять дерево вместе с файлом. Это превращается в итоге в увеличение размеров выходного файла. [5]

2.5 Облачное хранилище

Принцип работы любого «облачного» хранилища примерно следующий – на персональный компьютер или ноутбук ставится программа-клиент «облачного» хранилища, прописывается путь к папкам расположенным на жестком диске, которые планируется поместить в это «облако». Программа-клиент копирует информацию из указанных папок в хранилище, и в дальнейшем отслеживает какие-либо изменения в этих папках и автоматически вносит коррективы в «облачное» хранилище данных.

Если вы решили изменить файл, хранящийся в «облаке», программа внесет правки в копии файлов на вашем компьютере. Такой подход позволяет иметь актуальный набор файлов на любом из ваших устройств (смартфоне, компьютере, планшете и т.д.). Единственное условие, которое требуется для бесперебойной работы хранилища с файлами компьютера – полная синхронизация.

При включении ПК вы также должны дождаться, пока пройдет синхронизация данных. Скорость осуществления данного процесса во многом зависит от скорости соединения с интернетом. Если выключить устройство преждевременно, возможна ошибка синхронизации данных облачного хранилища.

«Облачный» сервис – своего рода огромная онлайн-флешка, на которой хранятся и обрабатываются данные и к которой вы имеете доступ везде, где бы вы не находились, причем с любого устройства.

Преимущества, которые дает бесплатное облачное хранилище данных:

- сохранность данных в случае выхода из строя вашего ПК, ноутбука, планшета и т.д.;

- возможность отправлять ссылки на файл, имеющий объем более 20 МБ, через социальные сети или по электронной почте;

- общий доступ к папкам и файлам, возможность совместной работы с ними в режиме онлайн. [14]

3 Защита данных

3.1 Общие понятия о защищенности данных

Защита информации представляет собой принятие правовых, организационных и технических мер, направленных на:

- обеспечение защиты информации от неправомерного доступа, уничтожения, модифицирования, блокирования, копирования, предоставления, распространения, а также от иных неправомерных действий в отношении такой информации;

- соблюдение конфиденциальности информации ограниченного доступа;

- реализацию права на доступ к информации. [1]

Защита информации достаточно широкая область, и больше касается понятия информации, поэтому здесь будут рассмотрены ситуации, касающиеся именно данных.

Криптографические методы защиты информации.

Криптография представляет собой совокупность методов преобразования данных, направленных на то, чтобы сделать эти данные бесполезными для злоумышленника. Такие преобразования позволяют решить два главных вопроса, касающихся безопасности информации:

- защиту конфиденциальности;

- защиту целостности.

Проблемы защиты конфиденциальности и целостности информации тесно связаны между собой, поэтому методы решения одной из них часто применимы для решения другой. [13]

Известны различные подходы к классификации методов криптографического преобразования информации. По виду воздействия на исходную информацию методы криптографического преобразования информации могут быть разделены на четыре группы:

Рисунок 2 - Классификация методов криптографического преобразования информации.

Процесс шифрования заключается в проведении обратимых математических, логических, комбинаторных и других преобразований исходной информации, в результате которых зашифрованная информация представляет собой хаотический набор букв, цифр, других символов и двоичных кодов.

Для шифрования информации используются алгоритм преобразования и ключ. Как правило, алгоритм для определенного метода шифрования является неизменным. Исходными данными для алгоритма шифрования служит информация, подлежащая зашифрованию, и ключ шифрования. Ключ содержит управляющую информацию, которая определяет выбор преобразования на определенных шагах алгоритма и величины операндов, используемых при реализации алгоритма шифрования. Операнд – это константа, переменная, функция, выражение и другой объект языка программирования, над которым производятся операции. [13]

В отличие от других методов криптографического преобразования информации, методы стеганографии позволяют скрыть не только смысл хранящейся или передаваемой информации, но и сам факт хранения или передачи закрытой информации. В основе всех методов стеганографии лежит маскирование закрытой информации среди открытых файлов, т.е. скрываются секретные данные, при этом создаются реалистичные данные, которые невозможно отличить от настоящих. Обработка мультимедийных файлов в информационных системах открыла практически неограниченные возможности перед стеганографией.

Графическая и звуковая информация представляются в числовом виде. Так, в графических объектах наименьший элемент изображения может кодироваться одним байтом. В младшие разряды определенных байтов изображения в соответствии с алгоритмом криптографического преобразования помещаются биты скрытого файла. Если правильно подобрать алгоритм преобразования и изображение, на фоне которого помещается скрытый файл, то человеческому глазу практически невозможно отличить полученное изображение от исходного. С помощью средств стеганографии могут маскироваться текст, изображение, речь, цифровая подпись, зашифрованное сообщение. [13]

Скрытый файл также может быть зашифрован. Если кто-то случайно обнаружит скрытый файл, то зашифрованная информация будет воспринята как сбой в работе системы. Комплексное использование стеганографии и шифрования многократно повышает сложность решения задачи обнаружения и раскрытия конфиденциальной информации.

Содержанием процесса кодирование информации является замена исходного смысла сообщения (слов, предложений) кодами. В качестве кодов могут использоваться сочетания букв, цифр, знаков. При кодировании и обратном преобразовании используются специальные таблицы или словари. В информационных сетях кодирование исходного сообщения (или сигнала) программно-аппаратными средствами применяется для повышения достоверности передаваемой информации.

Часто кодирование и шифрование ошибочно принимают за одно и тоже, забыв о том, что для восстановления закодированного сообщения, достаточно знать правило замены, в то время как для расшифровки сообщения помимо знания правил шифрования, требуется ключ к шифру. [13]

Сжатие информации может быть отнесено к методам криптографического преобразования информации с определенными оговорками. Целью сжатия является сокращение объема информации. В то же время сжатая информация не может быть прочитана или использована без обратного преобразования. Учитывая доступность средств сжатия и обратного преобразования, эти методы нельзя рассматривать как надежные средства криптографического преобразования информации. Даже если держать в секрете алгоритмы, то они могут быть сравнительно легко раскрыты статистическими методами обработки. Поэтому сжатые файлы конфиденциальной информации подвергаются последующему шифрованию. Для сокращения времени передачи данных целесообразно совмещать процесс сжатия и шифрования информации.

Основным видом криптографического преобразования информации в компьютерных сетях является шифрование. Под шифрованием понимается процесс преобразования открытой информации в зашифрованную информацию (шифртекст) или процесс обратного преобразования зашифрованной информации в открытую. Процесс преобразования открытой информации в закрытую получил название зашифрование, а процесс преобразования закрытой информации в открытую – расшифрование. [13]

За многовековую историю использования шифрования информации человечеством изобретено множество методов шифрования или шифров. Методом шифрования (шифром) называется совокупность обратимых преобразований открытой информации в закрытую информацию в соответствии с алгоритмом шифрования. Большинство методов шифрования не выдержали проверку временем, а некоторые используются и до сих пор. Появление компьютеров и компьютерных сетей инициировало процесс разработки новых шифров, учитывающих возможности использования компьютерной техники как для зашифрования/расшифрования информации, так и для атак на шифр. Атака на шифр (криптоанализ, криптоатака) – это процесс расшифрования закрытой информации без знания ключа и, возможно, при отсутствии сведений об алгоритме шифрования. [13]

Современные методы шифрования должны отвечать следующим требованиям:

- стойкость шифра противостоять криптоанализу (криптостойкость) должна быть такой, чтобы вскрытие его могло быть осуществлено только путем решения задачи полного перебора ключей;

- криптостойкость обеспечивается не секретностью алгоритма шифрования, а секретностью ключа;

- шифртекст не должен существенно превосходить по объему исходную информацию;

- ошибки, возникающие при шифровании, не должны приводить к искажениям и потерям информации;

- время шифрования не должно быть большим;

- стоимость шифрования должна быть согласована со стоимостью закрываемой информации.

Криптостойкость шифра является его основным показателем эффективности. Она измеряется временем или стоимостью средств, необходимых криптоаналитику для получения исходной информации по шифртексту, при условии, что ему неизвестен ключ. [13]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения работы было рассмотрено: как представляются данные в электронном формате, какими средствами осуществляется передача данных на расстоянии, что такое протокол передачи данных и какими они бывают, основные виды обработки данных, способы хранения и защиты данных.

На основе всего выше рассмотренного можно сделать следующие выводы:

- информация в компьютере (или любом электронном устройстве) состоит из данных, представленных в виде целых или вещественных чисел, символов и растров (пикселей);

- передача данных может происходить по проводам или передаваться по радиоканалам;

- существуют правила, по которым осуществляется передача данных – протоколы;

- данные введенные в компьютер подвергаются формализации – приведению к определенной форме, при выводе данных может происходить их сортировка и фильтрация;

- для удобства хранения данных используется архивация – сжатие файла, что позволяет экономить место;

- облачное хранилище является удобным средством хранения информации, так как к нему можно подключиться с любого устройства, имеющим выход в интернет;

- информация – основа современного общества и она должна быть защищена, поэтому существует множество способов защиты данных.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный закон от 27.07.2006 N 149-ФЗ "Об информации, информационных технологиях и о защите информации"// СПС КонсультантПлюс
2. Стариченко Б.Е. Теоретические основы информатики / Б.Е. Стариченко. – М.: Горячая линия – Телеком, 2016. – 400 с.
3. Куроуз, Джеймс. Компьютерные сети нисходящий подход / Джеймс Куроуз, Кит Росс – 6-е изд.; пер. с англ. под ред. М. Райтман – М.: Издательство «Э», 2016. – 912с
4. Алгоритм сортировки [Электронный ресурс] // Дискретная математика. URL: https://www.sites.google.com/site/diskretnaamatematika1/algoritm-sortirovki. (Дата обращения: 22.05.19)
5. Алгоритмы обратимого сжатия [Электронный ресурс] // Хелпикс.Орг. 08.08.2015. URL: https://helpiks.org/4-57516.html. (Дата обращения: 14.05.19)
6. Архивация данных [Электронный ресурс] // StudFiles Файловый архив студентов. 31.05.2015. URL: https://studfiles.net/preview/4307381/page:20/. (Дата обращения: 14.05.19)
7. Внешняя сортировка [Электронный ресурс] // Студопедия. 01.07.2014. URL: https://studopedia.su/8_17580_vneshnyaya-sortirovka.html. (Дата обращения: 22.05.19)
8. Вещественные числа. Вещественные числа в памяти компьютера [Электронный ресурс] // IT Технологии. 10.01.2018. URL: http://more-it.ru/veshhestvennye-chisla-veshhestvennye-chisla-v-pamyati-kompyutera/. (Дата обращения: 24.04.19)
9. Информация и данные [Электронный ресурс] // ЯКласс. URL: https://www.yaklass.ru/p/informatika/10-klass/informatciia-i-informatcionnye-protcessy-11955/poniatie-informatcii-informatcionnye-protcessy-12686/re-8654b131-ed1f-4610-8387-bb572dea2cf9. (Дата обращения: 21.04.19)
10. Камшилин А. Bluetooth: технология и ее применение [Электронный ресурс] / А. Камшилин // IXBT.com. 11.04.2001. URL: https://www.ixbt.com/mobile/review/bluetooth-2.shtml. (Дата обращения: 23.05.19)
11. Кодирование графической информации [Электронный ресурс] // StudFiles Файловый архив студентов. 11.03.2016. URL: https://studfiles.net/preview/5828127/page:4/. (Дата обращения: 24.04.19)
12. Кодирование звуковых данных [Электронный ресурс] // StudFiles Файловый архив студентов. 2014. URL: https://studfiles.net/preview/953355/page:12/. (Дата обращения: 24.04.19)
13. Криптографические методы защиты информации [Электронный ресурс] // Национальный Открытый Университет «Интуит». URL: https://www.intuit.ru/studies/courses/16655/1300/lecture/25505?page=2. (Дата обращения: 23.05.19)
14. Облачное хранилище данных – виртуальная флешка для любого устройства [Электронный ресурс] // Интернет-технологии.ру. 08.04.2016. URL: https://www.internet-technologies.ru/articles/oblachnoe-hranilische-dannyh-fleshka-dlya-lyubyh-ustroystv.html. (Дата обращения: 14.05.19)
15. Основные операции с данными [Электронный ресурс] // Центр превосходства «Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность». 26.08.2014. URL: http://automationlab.ru/index.php/2014-08-25-13-20-03/461-35----. (Дата обращения: 22.05.19)
16. Основные протоколы передачи данных [Электронный ресурс] // С компьютером на ты. URL: http://kompikav.ru/index.php/2011-11-15-09-09-34/188-2011-11-11-18-35-13.html. (Дата обращения: 23.05.19)
17. Повный А. Как устроена и работает мобильная сотовая связь [Электронный ресурс] / А. Повный // Electric Info. URL: http://electrik.info/device/1304-kak-ustroena-i-rabotaet-mobilnaya-sotovaya-svyaz.html. (Дата обращения: 29.04.19)
18. Представление в компьютере текстовой информации [Электронный ресурс] // StudFiles Файловый архив студентов. 11.03.2016. URL: https://studfiles.net/preview/5828127/page:3/. (Дата обращения: 24.04.19)
19. Представление данных [Электронный ресурс] // StudFiles Файловый архив студентов. 09.06.2015. URL: https://studfiles.net/preview/4586874/page:5/. (Дата обращения: 24.04.19)
20. Стрельцов Д. Устройство и принцип Wi-Fi сети [Электронный ресурс] / Д. Стрельцов // Hobbyitscom. 21.11.2012. URL: https://hobbyits.com/ustrojstvo-i-princip-raboty-wi-fi-seti/. (Дата обращения: 29.04.19)
21. Ченгаев Д. Что такое протокол передачи данных [Электронный ресурс] /Д. Ченгаев // Вебгири. 2012-2018. URL: https://webgyry.info/chto-takoe-protokol-peredachi-dannix. (Дата обращения: 23.05.19)
22. Что такое GPS [Электронный ресурс] //МСС ГЛОНАСС. URL: https://mssglonass.ru/articles/chto-takoe-gps-dzhipies/. (Дата обращения: 29.04.19)
23. Формализация [Электронный ресурс] // StudFiles Файловый архив студентов. 20.02.2016. URL: https://studfiles.net/preview/5388796/page:12/. (Дата обращения: 06.05.19)