Файл: Методы кодирования данных (Основные типы данных и их кодирование).pdf

С помощью декодирования можно найти какой-либо объект, а также выяснить его характеристики и особенности по заданному ранее коду. Однако, прежде чем будет происходить операция декодирования, для нее должны быть созданы определенные и достаточные условия. Во-первых, несомненно, это — однозначность, во-вторых, наличие декодирующего автомата, как обычного, так и самонастраивающегося, с помощью которого можно устранять влияние сбоя во входной последовательности.

Таким образом, расшифровка информации может осуществляться лишь при наличии необходимых технических средств. Осуществление процесса кодирования, как известно, происходит автоматически либо вручную. В последнем случае запись кода производится в виде символов, согласно каталогу кодов. Далее, информация отправляется в вычислительный центр, где кодируется оператором. Автоматическое кодирование осуществляется при помощи специального автомата, который читает язык человека, и, при помощи словаря, кодирует его в машинный код. Этот новый вид, в который преображается информация, гораздо короче и, поэтому, удобней для ее поиска и обработки. Очевидно, что для успешного осуществления всех процессов, в памяти ЭВМ должен храниться словарь, содержащий соответствия всем элементам языка.

С его помощью машина способна сама кодировать и декодировать информацию. [8, 58] В данной области существует такое понятие, как ключевой код, который используется тогда, когда нужно найти подробную информацию о чем-либо. Он более короткий, чем обычно. С его помощью, в памяти машины осуществляется поиск по массиву данных, хранящихся в ней. Особенностью такого массива является то, что он един для всех решаемых задач. Делить его на подсистемы нецелесообразно, так как это увеличит время обработки информации. Ключевой код может иметь вид, как регистрационного номера, так и обозначать основные признаки продукции. Коды для кодирования данных, бывают разными. Каждый из них отличается своим алгоритмом работы.

К примеру, код, который имеет прямое соответствие предметам — прямой; код, предоставляющий лишь адрес, по которому содержится информация — адресный. Последний используется, как правило, когда нужно найти большие объемы данных. Известно, что за единицу количества информации принимается 1 бит, или один двоичный разряд (0 или 1). Сегодня, для кодирования одного символа используется 8 бит. Все символы, буквы и цифры имеют вид групп двоичных разрядов. Такой процесс кодирования называется двоичным. Он используется в смартфонах, ноутбуках, компьютерах. Также, существует байт, или группа битов, обрабатывающаяся компьютером единовременно; машинное слово, объем которого может быть от 16 до 64 двоичных разрядов, в зависимости от вида ЭВМ.

Страница также является массивом информации. Она, как известно, содержит 1024 машинных слова. 16 и более страниц обычно находятся в одном блоке памяти. [8, 74] Ввиду большого количества информации об объектах, где каждый из них определяется кодом адреса, в состав которого входят номера слов, блоков, страниц, применяется метод классификации. Данное понятие представляет собой условное деление множества на классы, подклассы, согласно заданным признакам, и следуя правилам.

Кодирование информации двоичным способом является самым распространенным, при помощи которого работают все вычислительные системы. Лишь при наличии напряжения и тока в компьютере могут происходить сверхбыстрые вычисления, где высокое напряжение отвечает за единицы, а за нули — низкое. После, данные считываются, обрабатываются и выводятся на экран. Перевести понятный нам язык в десятичный можно при помощи специальных таблиц конверсии. Например, фраза «Life is good» будет иметь следующий вид:

«1101100110100111001101100101100000110100111100111000001100111110111111011111100100».

Чтобы расшифровать данную последовательность, необходимо бинарный код разделить на части, состоящие из семи отделений. «1101100» — буква L, «1101001» — буква I, «1100110» — буква F, «1100101» — буква E, и так далее до конца фразы. Это довольно легко. Хотелось бы отметить, что в теории кодирования встречается также и троичная, четвертая, шестнадцатеричная и многие другие системы исчисления. Последняя, как правило, применяется в языках программирования низкого уровня, например, в ассемблере. Благодаря ей, центральный процессор быстро выполняет команды. Также, она может использоваться в создании разнообразной программной документации.

Помимо цифр и букв, кодируются и символы. Данный этап обязателен в работе любого устройства. Кодирование осуществляется именно в момент работы программы с определенным текстом. С этой целью были созданы определенные стандарты, которые успешно используются на практике. Это — Юникод, являющийся самым популярным стандартом кодирования, ASCII, UTF-8, которые также широко распространены. Иногда, информацию нужно не просто закодировать, а зашифровать, то есть, скрыть содержимое. Шифрованием называется кодирование информации с целью ее сокрытия, чтобы ограничить к ней доступ для тех лиц, кому не положено ею пользоваться.

Структурно шифрование содержит в себе алгоритм, то есть двоичную математическую последовательность, и ключ, что является бинарной последовательностью. Обратный процесс шифрования — это дешифрование, или превращение информации в первоначальный вид. Данный метод обработки данных довольно активно используется в банковской системе, в облачных хранилищах, в операционных системах, в социальных сетях и мессенджерах. Сегодня, он является наиболее популярными способом защиты информации. Кстати, этот метод может использоваться не только по назначению, а также, для установления подлинности, и множества других задач. [4, 52] Еще одним способом кодирования является стеганография.

Он скрывает не только информацию, а и сам факт о том, что она существует. Такое кодирование осуществляется с помощью встраивания сообщения в картинки, музыку, видео. Произвести декодирование стенографической информации можно только специальными программами, или взломав ее. Комплексное использование стенографии и шифрования существенно повышает сложность обнаружения и раскрытия данных. В зависимости от способов кодирования, применяемые математические модели кодов могут быть различны. Наиболее часто они имеют вид кодовых матриц; кодовых деревьев; многочленов; а также, геометрических фигур.

В сфере информационных технологий кодирование осуществляется всегда, когда данные вводятся в систему. Пользователь может делать что угодно — печатать текст, создавать папки, отдельные файлы, копировать информацию. В любом случае, в итоге, все это преобразуется в набор единиц и нолей. Когда данную информацию необходимо отобразить на экране, система обрабатывает ее при помощи декодирования, и выводит данные. Эти операции осуществляются мгновенно. [4, 118]

В истории кодирования информации насчитывается большое число практических примеров. Один из наиболее интересных — шифровальная машина Энигма, которая использовалась нацистами во Второй Мировой.

Шифр ее был очень сложен. Сама машина представляла собой клавиатуру в сочетании с несколькими колесами. Варианты декодирования каждый день менялись — то, какой будет буква, зависело от конфигурации колес. Только вариантов их расположения было более ста триллионов возможных комбинаций. Взлом машины представлял собой достаточно сложный и долгий процесс. Однако, наработки, накопившиеся за то время, стали прообразом современных компьютеров. Действительно, информационное кодирование, с целью передачи данных, применяется на практике уже достаточно давно. Причин тому масса, но главными, на сегодняшний день, являются такие, как оснащение банковской сферы информационными технологиями, использование социальных сетей, осуществление онлайн-покупок.

Поэтому, с целью сохранения конфиденциальности, защиты данных от несанкционированного доступа, осуществляется кодирование любым удобным способом. Поддержание информационной безопасности — важная функция современного государства. В данной области проводится большая работа по выработке стандартов и методологии защиты данных. Суть политики безопасности состоит в предотвращении несанкционированного доступа, искажения, раскрытия, уничтожения информации. Для противостояния преступлениям применяется большое количество мер со стороны закона, проводятся мероприятия по обеспечению сохранности данных. [7, 154]

Также, мы можем наблюдать практические способы предупреждения правонарушений в самой системе. Это, конечно же, кодирование информации, которое помимо защиты данных, способствует более удобному их использованию, упрощает процесс обработки и хранения, а декодирование — возвращает их в первоначальный вид. [3, 208] Наиболее популярным способом кодирования является криптография, или шифрование, а также, использование устройств, ограничивающих доступ к объектам и данным. Например, биометрические системы.

Угрозы роста преступности в информационной сфере невозможно предсказать. Однако, за этот год наибольшую популярность приобрело развитие модели преступления «как услуги». То есть, на интернет-рынке действуют определенные сообщества либо отдельные лица, которые предоставляют пакеты криминальных услуг по низкой стоимости. В результате чего, совершается множество хакерских атак. Что несет большой риск для соблюдения конфиденциальности и целостности информации. Тем не менее, за последние годы область информационной безопасности стала значительно расти. В ее структуре появилось большое количество разнообразных специализаций. Это и компьютерная криминалистика, и защита программного обеспечения, безопасность сетей и связанной инфраструктуры и многое другое.

Профессионалы в данной области пользуются большой популярностью на рынке труда. Современное общество старается обеспечивать безопасность информационным ресурсам. Однако, это не всегда удается. Наверное, как бы информация не кодировалась, всегда найдется тот, кто сможет подобрать к ней ключ. Поэтому, данное исследование хотелось бы закончить словами Юджина Х. Спаффорда: «По-настоящему безопасной можно считать лишь ту систему, которая выключена, замурована в бетонный корпус, заперта в помещении со свинцовыми стенами и охраняется вооруженным караулом, — но и в этом случае сомнения не оставляют меня».

Заключение

В данной курсовой работе было проведено исследования современных методов кодирования и представления данных в компьютерах и каналах передачи данных.

В ходе проведения исследования выявлено, что:

• современные вычислительные системы оперируют самыми разнообразными данными, которые в зависимости от используемых форматов и применяемых к ним комманд, могут быть представлены в различных форматах;
• в вычислительных системах для хранения, обработки и передачи данных используются системы кодирования для хранения, обработки и передачи данных;
• существуют разнообразные способы и методы кодирования данных и зависят от поставленной задачи;
• формы для представления данных оределяются форматами (типами) данных.

Таким образом, поставленная цель рассмотрения и изучения методов кодирования и представления данных в вычислительных системах достигнута.

В ходе выполнения решены следующие задачи:

• рассмотрены основные типы данных в компьютере и их структуры;
• рассмотрены современные мотоды кодирования данных;
• изучены способы кодирования и декодирования данных при их передаче.

Список использованной литературы

1. Администрирование баз данных Oracle в операционной системе UNIX. - М.: СПб: ЦКТиП Газпром, 2018. - 300 c.
2. Антенны и фидеры. Передача информации по каналам связи. Контроль и измерения в технике связи / ред. С.В. Бородич. - М.: НИИР, 2017. - 100 c.
3. Баззел, Р.Д. Информация и риск в маркетинге / Р.Д. Баззел, Д.Ф. Кокс, Р.В. Браун. - М.: Финстатинформ, 2017. - 708 c.
4. Богнер, Р. Введение в цифровую фильтрацию / Р. Богнер, А. Константинидис. - М.: [не указано], 2015. - 283 c.
5. Воскобойников, Я.С. Журналист и информация. Профессиональный опыт западной прессы / Я.С. Воскобойников, В.К. Юрьев. - М.: РИА-Новости, 2016. - 208 c.
6. Глушаков, С.В. Базы данных / С.В. Глушаков, Д.В. Ломотько. - М.: Харьков: Фолио, 2018. - 504 c.
7. Грешилов, А. А. Некорректные задачи цифровой обработки информации и сигналов / А.А. Грешилов. - М.: Университетская книга, Логос, 2012. - 360 c.
8. Гурский, Ю. Photoshop CS2 и цифровое фото. Лучшие трюки и эффекты / Ю. Гурский, М. Бондаренко, С. Бондаренко. - М.: СПб: Питер, 2016. - 208 c.
9. Джойнсон Используйте все возможности вашей цифровой камеры / Джойнсон, Саймон. - М.: АСТ, 2013. - 160 c.
10. Долуханов, М.П. Введение в теорию передачи информации по электрическим каналам связи / М.П. Долуханов. - М.: Книга по Требованию, 2012. - 129 c.
11. Дядюнов, А. Н. Адаптивные системы сбора и передачи аналоговой информации / А.Н. Дядюнов, Ю.А. Онищенко, А.И. Сенин. - М.: Машиностроение, 2017. - 288 c.
12. Иванов, Ю.П. Исследование вопросов сопряжения цифровых систем передачи телефонных сигналов и сигналов звукового вещания на сети связи / Ю.П. Иванов. - Л.: ЛЭИС им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 2016. - 726 c.
13. Информация президиума правления всероссийского театрального общества (январь-апрель 1980 г.). - М.: Всероссийское театральное общество, 2014. - 656 c.
14. Йенсен Общество мечты. Как грядущий сдвиг от информации к воображению преобразит ваш бизнес / Йенсен, Ролф. - М.: СПб: Стокгольмская школа экономики в Санкт-Петербурге, 2017. - 272 c.
15. Кадомцев, Б.Б. Динамика и информация / Б.Б. Кадомцев. - М.: [не указано], 2013. - 328 c.
16. Ким, Д. 40 лучших приемов цифровой фотографии / Д. Ким. - М.: NT Press, 2012. - 224 c.
17. Косик, О. В. Голоса из России. Очерки истории сбора и передачи за границу информации о положении Церкви в СССР. 1920-е — начало 1930-х годов / О.В. Косик. - М.: Православный Свято-Тихоновский гуманитарный университет, 2017. - 312 c.
18. Курилова, А. В. Ввод и обработка цифровой информации. Практикум. Учебное пособие / А.В. Курилова, В.О. Оганесян. - Москва: РГГУ, 2013. - 160 c.
19. Миллсап Oracle. Оптимизация производительности / Миллсап, Хольт Кэри; Джефф. - М.: СПб: Символ-Плюс, 2018. - 464 c.
20. Рихтер, С. Г. Кодирование и передача речи в цифровых системах подвижной радиосвязи / С.Г. Рихтер. - М.: Горячая линия - Телеком, 2016. - 304 c.
21. Семенов, А. С. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации / А.С. Семенов, В.Л. Смирнов, А.В. Шмалько. - М.: Радио и связь, 2014. - 224 c.
22. Спивак, М. Восхитительный AMS-TeX: руководство по комфортному изготовлению научных публикаций в пакете AMS-TeX / М. Спивак. - М.: [не указано], 2013. - 890 c.
23. Хазен, А.М. Введение меры информации в аксиоматическую базу механики / А.М. Хазен. - М.: [не указано], 2017. - 809 c.
24. Холево, А.С. Введение в квантовую теорию информации / А.С. Холево. - М.: [не указано], 2016. - 128 c.
25. Хуанг, Т.С.ред. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений. Преобразования и медианные фильтры / Т.С.ред. Хуанг. - М.: [не указано], 2013. - 177 c.
26. Экслер, А.Б. Архиваторы. Программы для хранения и обработки информации в сжатом виде / А.Б. Экслер. - М.: МП Алекс, 2013. - 150 c.
27. Ярыгина, И.З. Информация в банковской деятельности. (на примере мирового опыта) / И.З. Ярыгина. - М.: Консалтбанкир, 2014. - 104 c.