Контрольная работа по дисциплине «Компьютерные технологии и сети»

Федеральное агентство железного транспорта

Дальневосточный Государственный Университет путей сообщения

Сахалинский институт железнодорожного транспорта

ФГБОУ ВПО

 

 

 

Кафедра «Информатика»

 

 

                                    Контрольная работа

            По дисциплине: «Компьютерные технологии  и сети»

                                       Студент 1 курса

                                  Шифр К11-ЭЭ(Б)СС-181

  Сах ИЖТ - филиала ДВГУПС в г. Южно-Сахалинске 

                               Дорохов Алексей Сергеевич

 

 

 

                                                                         Преподаватель: Васильев А.А.

 

                                                            Домашний адрес: г. Южно-Сахалинск

                                                                                 ул. Комсомольская 111-48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    г. Южно-Сахалинск

                                            2012г.

                                            План:

Вопрос № 1 «Аналоговые вычислительные машины»………………… 3

Вопрос № 21 «Обеспечение целостности данных. Обеспечение аутентификации»……….…………………………………………………...…. 8

Список используемой литературы…………………………………….. 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                  Вопрос № 1 «Аналоговые вычислительные машины»

 

Аналоговый компьютер — аналоговая вычислительная машина (АВМ), которая представляет числовые данные при помощи аналоговых физических переменных (скорость, длина, напряжение, ток, давление), в чём и состоит его главное отличие от цифрового компьютера.

Для большинства сегодняшних ПК-пользователей время, когда компьютеры были большими, а программы маленькими, время перфолент и перфокарт, выглядит какой-то эпохой динозавров. И многие даже не догадываются, что была еще более древняя эпоха - эпоха аналоговых компьютеров. Аналоговый компьютер работает, имитируя то, что он вычисляет; он делает это, непрерывно варьируя свои характеристики. То есть создает аналог процесса, воплощенного в задаче, с которой он имеет дело. Некоторое время аналоговые и цифровые компьютеры даже конкурировали между собой.

Архитектура фон Неймана победила главным образом благодаря универсальности и точности вычислений. Если для цифрового компьютера    2 х 2 всегда равно 4, то для аналогового - "4 ± 3%". И эти самые "±" могут зависеть от настроения машины - один раз будет так, а другой раз - по-другому. Но я бы не торопился называть аналоговые компьютеры тупиковой ветвью эволюции. Мало кто знает, что гордость советской ПВО, зенитный комплекс ЗСУ-23-4 "Шилка", для захвата и сопровождения цели использует аналоговый вычислитель - с 1960-х годов и до наших дней. Да и, в конце концов, человеческий мозг - это тоже очень сложный и предельно эффективный аналоговый компьютер.

Цифровые компьютеры работают конечными шагами. Аналоговые, в отличие от них, оперируют недискретными данными и, соответственно, программируются заданием физических характеристик их компонентов. Типичный пример - автомобильная трансмиссия. Ее программа работы изменяется перемещением ручки переключения передач, что заставляет жидкость в гидроприводе менять направление течения, производя нужный результат. Традиционно различают механические, пневматические, гидравлические, электромеханические и электронные аналоговые вычислительные машины. Но в любом случае аналоговый компьютер - это аппарат, который выполняет арифметические расчеты с числами, представленными физическими величинами. В механических аналоговых компьютерах числа представляются количеством поворотов шестеренок механизма. В электрических аналоговых машинах для представления числа используются различия в напряжении.

К концу своего эволюционного пути аналоговые компьютеры в большинстве своем были механическими или электрическими машинами, способными выполнять операции сложения, вычитания, умножения и деления. Результат их работы отображался в виде графиков, рисуемых на экране осциллографа или на бумаге, или электрического сигнала, используемого для контролирования протекания процесса либо работы механизма. Во второй половине ХХ века, до распространения дешевых и универсальных ПК, именно аналоговые компьютеры были идеально приспособлены для осуществления автоматического контроля за производственными процессами, так как они мгновенно реагируют на изменения во вводимой информации. Чтобы лучше вникнуть в суть понятия "аналоговый компьютер", нужно обратиться к истории считающих машин.

Еще древние греки создавали хитроумные механизмы для расчета движения небесных тел - в них нуждались астрологи и мореплаватели. Однако в большинстве справочников первым аналоговым вычислительным устройством называют логарифмическую линейку, которая была изобретена около 1600 года. Следующим этапом стали графики и номограммы - впервые в истории они встречаются в руководствах по навигации в 1791 году. А уже в 1814 году британский учёный Дж. Герман разработал аналоговый прибор планиметр, предназначенный для определения площади, ограниченной замкнутой кривой на плоскости. В середине XIX столетия появился фрикционный интегратор, а на его базе - гармонический анализатор для анализа и предсказывания высоты приливов в различных портах. Он показал принципиальную возможность решения дифференциальных уравнений путём соединения нескольких интеграторов.

Как раз в это время Чарльз Бэббидж в теории описал возможность создания вычислительной машины - знаменитой difference engine, однако сам не поверил в возможность ее воплощения в металле. По его собственным словам, "это было бы слишком сложно". Однако в 1878 году польский математик Абданк-Абаканович разработал теорию интеграфа - аналогового интегрирующего прибора для получения интеграла произвольной функции, вычерченной на плоском графике. Воспользовавшись этой теорией, российский инженер А. Н. Крылов в 1904 году создал первую механическую вычислительную машину для решения дифференциальных уравнений. Она использовалась при проектировании кораблей. ХХ век начался...

Развитие аналоговых компьютеров в США и СССР шло параллельно, и главные шаги были сделаны перед II Мировой войной. В 1930 году американец Ванневар Буш разработал аналоговый компьютер (механическую интегрирующую машину) для расчёта траектории стрельбы корабельных орудий. В 1942 году был создан ее электромеханический вариант. В СССР в 1935 году под руководством инженера Николая Минорского начался выпуск первой советской электродинамической счётно-аналитической машины САМ (модель Т-1). Их выпускал московский завод САМ, построенный в 1930-е. (После войны он стал одним из основных предприятий по выпуску ЭВМ.) Тогда же и там же под руководством Исаака Брука были сконструированы механический интегратор и электрический расчётный стол для определения стационарных режимов энергетических систем.

В 1942-44 годах в США был разработан операционный или "решающий" усилитель - усилитель постоянного тока, имеющий весьма высокий коэффициент усиления. Это позволило создавать аналоговые компьютеры без движущихся частей, на постоянном токе. В СССР в 1945-46 годах под руководством Гутенмахера были созданы первые электронные аналоговые машины с повторением решения. В 1949 году в СССР был построен целый ряд АВМ (аналоговых вычислительных машин) на постоянном токе - для создания советской атомной бомбы требовалось огромное количество вычислений. Эти работы положили начало развитию аналоговой вычислительной техники в СССР.

В 60-х годах аналоговые компьютеры уже могли совершать расчеты с точностью до одной десятитысячной. Это было невероятным успехом, и они на какое-то время стали повседневным инструментом ученых для решения множества специфических задач (таких, как расчет запасов нефти и газа и прогнозирование погоды). В Советском Союзе серийно выпускалось 9 типов электронных аналоговых вычислительных машин; их расцвет пришелся на 60-70-е годы ХХ века. Затем пришли цифровые компьютеры, и история вычислительной техники повернула в совсем другое русло.

В системах автоматического управления аналоговые компьютеры используются для вычисления сводных параметров процесса (мощность, производительность и др.). Такому вычислителю заранее задается математическое выражение, определяющее связь сводного параметра или управляющего воздействия с координатами объекта, а АВМ решают соответствующее уравнение. Результат вычислений поступает прямиком на исполнительный механизм (автоматическая регуляция) либо выдается оператору, который и принимает решение о необходимости изменить параметры. Если же управляющая инструкция заранее не определена, а заданы только критерии оптимальности и граничные условия, АВМ служат математической моделью объекта для поиска оптимальной модели управления.

Решающие элементы АВМ делятся на три группы: линейные, нелинейные и логические. Линейные решающие элементы выполняют математические операции суммирования, интегрирования, перемены знака, умножения на постоянную величину и так далее. Нелинейные (функциональные преобразователи) отвечают за нелинейные зависимости, воспроизводя заданную функцию от одного, двух и большего числа аргументов. К логическим решающим элементам относятся устройства непрерывной логики, например, предназначенные для выделения наибольшей или наименьшей из нескольких величин, а также устройства дискретной логики, релейные переключающие схемы и некоторые другие специальные блоки. Все логические устройства обычно объединяются в одном, называемом устройством параллельной логики. Оно снабжается своим наборным полем для соединения отдельных логических устройств между собой и с остальными решающими элементами АВМ.

Главная специфика работы отдельных решающих элементов АВМ - их неточность, в результате чего найденное решение неизбежно имеет погрешности. Результирующая погрешность зависит от характера и особенностей решаемой задачи; эта погрешность увеличивается с ростом числа решающих (особенно нелинейных) элементов, включённых последовательно. На практике при исследовании устойчивых нелинейных систем автоматического управления, если порядок набираемой системы дифференциальных уравнений не выше 10-го, погрешность не превышает нескольких %.

Аналоговые компьютеры отправляли в космос Гагарина, управляли турбинами на гидроэлектростанциях и первыми атомными реакторами, активно использовались военными и создавали звук в музыкальных синтезаторах. Они ушли, уступив место цифровым технологиям. Однако остался один класс аналоговых компьютеров, работа которых пока лежит за гранью понимания современной науки, - биологические компьютеры. Ученые до сих пор не могут толком разобраться, как принимает решения обыкновенная муха, не говоря уже про ее несколько более крупного собрата - человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         Вопрос № 21 «Обеспечение целостности данных. Обеспечение аутентификации»

 

Данные – диалектическая составная часть информации. Они представляют собой зарегистрированные сигналы. При этом физический метод регистрации может быть любым: механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава или характера химических связей, изменение состояние электронной системы и многое другое. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться транспортироваться на носителях различных видов.

Защита информации (ЗИ) - комплекс мероприятий, направленных на обеспечение важнейших аспектов информационной безопасности: целостности, доступности и, если нужно, конфиденциальности информации и ресурсов, используемых для ввода, хранения, обработки и передачи данных.

Среди организационных мероприятий по обеспечению безопасности информации важное место принадлежит охране объекта, на котором расположена защищаемая АИТ (территория здания, помещения, хранилища информационных носителей). При этом устанавливаются соответствующие посты охраны, технические средства, предотвращающие или существенно затрудняющие хищение средств вычислительной техники, информационных носителей, а также исключающие несанкционированный доступ к АИТ и линиям связи.

Функционирование системы защиты информации от несанкционированного доступа как комплекса программно-технических средств и организационных (процедурных) решений предусматривает:

• учет, хранение и выдачу пользователям информационных носителей, паролей, ключей;
• ведение служебной информации (генерация паролей, ключей, сопровождение правил разграничения доступа);
• оперативный контроль за функционированием систем защиты секретной информации;
• контроль соответствия общесистемной программной среды эталону;
• приемку включаемых в АИТ новых программных средств;
• контроль за ходом технологического процесса обработки финансово-кредитной информации путем регистрации анализа действий пользователей;
• сигнализацию опасных событий и т.д.

Следует отметить, что без надлежащей организационной поддержки программно-технических средств защиты информации от несанкционированного доступа и точного выполнения; предусмотренных проектной документацией процедур в должной мере не решить проблему обеспечения безопасности информации, какими бы совершенными эти программно-технические средства ни были.

Создание базовой системы зашиты информации в АИТ основывается на следующих принципах:

1. Комплексный подход к построению системы защиты при ведущей роли организационных мероприятий. Он означает оптимальное сочетание программных аппаратных средств и организационных мер защиты, подтвержденное практикой создания отечественных и зарубежных систем защиты.
2. Разделение и минимизация полномочий по доступу к обрабатываемой информации и процедурам обработки. Пользователям предоставляется минимум строго определенных полномочий, достаточных для успешного выполнения ими своих служебных обязанностей, с точки зрения" автоматизированной обработки доступной им конфиденциальной информации.
3. Полнота контроля и регистрации попыток несанкционированного доступа, т.е. необходимость точного установления идентичности каждого пользователя и протоколирования его действий для проведения возможного расследования, а также невозможность совершения любой операции обработки информации в АИТ без ее предварительной регистрации.
4. Обеспечение надежности системы защиты, т.е. невозможность снижения ее уровня при возникновении в системе сбоев, отказов, преднамеренных действий нарушителя или непреднамеренных ошибок пользователей и обслуживающего персонала.
5. Обеспечение контроля за функционированием системы защиты, т.е. создание средств и методов контроля работоспособности механизмов защиты.
6. "Прозрачность" системы защиты информации для общего, прикладного программного обеспечения и пользователей АИТ.
7. Экономическая целесообразность использования системы защиты. Она выражается в том, что стоимость разработки и эксплуатации систем защиты информации должна быть меньше стоимости возможного ущерба, наносимого объекту в случае разработки и эксплуатации АИТ без системы защиты информации.

Проблема создания системы защиты информации включает две взаимодополняющие задачи:

разработку системы защиты информации (ее синтез);

оценку, разработанной системы защиты информации.

Вторая задача решается путем анализа технических характеристик защиты информации с целью установления соответствия ее требованиям, предъявляемым к таким системам.

В настоящее время подобные задачи решаются практически исключительно экспертным путем с помощью сертификации средств системы защиты информации и ее аттестации в процессе внедрения.

Раскроем основное содержание представленных средств и методов защиты информации, которые представляют основу механизмов защиты.

1. Препятствие - метод физического преграждения пути злоумышленнику к защищаемой информации (к аппаратуре, носителям информации и т.д.).
2. Управление доступом - метод защиты информации с помощью регулирования использования всех ресурсов компьютерной информационной системы банковской деятельности (элементов баз данных, программных и технических средств). Управление доступом включает следующие функции защиты:
3. идентификацию пользователей, персонала и ресурсов системы (присвоение каждому объекту персонального идентификатора);
4. опознание (установление подлинности) объекта или субъекта по предъявленному им идентификатору;
5. проверку полномочий (соответствия дня недели, времени суток, запрашиваемых ресурсов и процедур установленному регламенту);
6. разрешение и создание условий работы в пределах установленного регламента;
7. регистрацию (протоколирование) обращений к защищаемым ресурсам;
8. реагирование (сигнализация, отключение, задержка работ, отказ в запросе) при попытках несанкционированных действий.
9. Маскировка - метод защиты информации путем ее криптографического закрытия. Этот метод широко применяется за рубежом как при обработке, так и при хранении информации, в том числе на дискетах. При передаче информации по каналам связи большой протяженности данный метод является единственно надежным.
10. Регламентация - метод защиты информации, создающий такие условия автоматизированной обработки, хранения и передачи защищаемой информации, при которых возможности несанкционированного доступа к ней сводились бы к минимуму.
11. Принуждение - метод защиты, когда пользователи и персонал системы вынуждены соблюдать правила обработки, передачи и использования защищаемой информации под угрозой материальной, административной или уголовной ответственности.
12. Побуждение - метод защиты, побуждающий пользователя и персонал системы не разрушать установленные порядки за счет соблюдения сложившихся моральных и этических норм (как регламентированных, так и "неписанных").

Рассмотренные методы обеспечения безопасности реализуются на практике за счет применения различных средств защиты. К основным средствам защиты, используемым для создания механизма защиты, относятся следующие:

Технические средства представляют электрические, электромеханические и электронные устройства. Вся совокупность указанных средств делится на аппаратные и физические. Под аппаратными техническими средствами принято понимать устройства, встраиваемые непосредственно в вычислительную технику, или устройства, которые сопрягаются с подобной аппаратурой по стандартному интерфейсу:

Физическими средствами являются автономные устройства и системы (замки на дверях, где размещена аппаратура, решетки на окнах, электронно-механическое оборудование охранной сигнализации и др.).

Программные средства - это программное обеспечение, специально предназначенное для выполнения функций защиты информации.

Организационные средства защиты представляют собой организационно-технические и организационно-правовые мероприятия, осуществляемые в процессе создания и эксплуатации вычислительной техники, аппаратуры телекоммуникаций. Организационные мероприятия охватывают все структурные элементы аппаратуры на всех этапах ее жизненного цикла (проектирование компьютерной информационной системы банковской деятельности, монтаж и наладка оборудования, испытание, эксплуатация).

Морально-этические средства защиты реализуются в виде всевозможных норм, которые сложились традиционно или складываются по мере распространения вычислительной техники и средств связи в обществе. Подобные нормы большей частью не являются обязательными как законодательные меры, однако несоблюдение их ведет обычно к потере авторитета и престижа человека.

Законодательные средства защиты определяются законодательными актами страны, регламентирующими правила пользования, обработки и передачи информации ограниченного доступа и устанавливающими меры ответственности за нарушение этих правил.

Все рассмотренные средства защиты данных разделены на формальные (выполняющие защитные функции строго по заранее предусмотренной процедуре без непосредственного участия человека) и неформальные (определяемые целенаправленной деятельностью человека либо регламентирующие эту деятельность).

Для реализации мер безопасности используются различные механизмы шифрования (криптографии).

Криптография - это наука об обеспечении секретности и/или аутентичности (подлинности) передаваемых сообщений.

Сущность криптографических методов заключается в следующем.

Готовое к передаче сообщение - будь то данные, речь либо графическое изображение того или иного документа, - обычно называется открытым, или незащищенным, текстом (сообщением). В процессе передачи такого сообщения по незащищенным каналам связи оно может быть легко перехвачено или отслежено подслушивающим лицом посредством умышленных или неумышленных действий. Для предотвращения несанкционированного доступа к сообщению оно зашифровывается, преобразуясь в шифрограмму, или закрытый текст. Санкционированный пользователь, получив сообщение, дешифрует или раскрывает его посредством обратного преобразования криптограммы, вследствие чего получается исходный открытый текст.

Метод преобразования в криптографической системе определяется используемым специальным алгоритмом, действие которого определяется уникальным числом или битовой последовательностью, обычно называемым шифрующим ключом.

Каждый используемый ключ может производить различные шифрованные сообщения, определяемые только этим ключом. Для большинства систем закрытия схема генератора ключа может представлять собой либо набор инструкций, команд, либо часть, узел аппаратуры (hardware), либо компьютерную программу (software), либо все это вместе. Однако в любом случае процесс шифрования/дешифрования определяется единственно выбранным специальным ключом. Таким образом, чтобы обмен зашифрованными сообщениями проходил успешно, и отправителю, и получателю необходимо знать правильную ключевую установку и хранить ее в тайне.

Следовательно, надежность любой системы закрытой связи определяется степенью секретности используемого в ней ключа. Тем не менее этот ключ должен быть известен другим пользователям сети, чтобы они могли свободно обмениваться зашифрованными сообщениями. Криптографические системы также помогают решить проблему аутентификации (установления подлинности) принятой информации, поскольку подслушивающее лицо, пассивно перехватывающее сообщение, будет иметь дело только с зашифрованным текстом. В то же время истинный получатель, приняв сообщения, закрытые известным ему и отправителю ключом, будет надежно защищен от возможной дезинформации.

Шифрование может быть симметричным и асимметричным. Первое основывается на использовании одного и того же секретного ключа для шифрования и дешифрования. Второе характеризуется тем, что для шифрования используется один общедоступный ключ, а для дешифрования - другой, являющийся секретным, при этом знание общедоступного ключа не позволяет определить секретный ключ.

Наряду с шифрованием внедряются следующие механизмы безопасности:

Ø цифровая (электронная) подпись;

Ø контроль доступа;

Ø обеспечение целостности данных;

Ø обеспечение аутентификации;

Ø постановка графика;

Ø управление маршрутизацией;

Ø арбитраж или освидетельствование.

Механизмы цифровой подписи основываются на алгоритмах асимметричного шифрования и включают две процедуры: формирование подписи отправителем и ее опознавание (верификацию) получателем - Первая процедура обеспечивает шифрование блока данных либо его дополнение криптографической контрольной суммой, причем в обоих случаях используется секретный ключ отправителя. Вторая процедура основывается на использовании общедоступного ключа, знания которого достаточно для опознавания отправителя.

Механизмы контроля доступа осуществляют проверку полномочий объектов АИТ (программ и пользователей) на доступ к ресурсам сети. При доступе к ресурсу через соединение контроль выполняется как в точке инициации, так и в промежуточных точках, а также в конечной точке.

Механизмы обеспечения целостности данных применяются к отдельному блоку и к потоку данных. Целостность блока является необходимым, но не достаточным условием целостности потока и обеспечивается выполнением взаимосвязанных процедур шифрования и дешифрования отправителем и получателем. Отправитель дополняет передаваемый блок криптографической суммой, а получатель сравнивает ее с криптографическим значением, соответствующим принятому блоку. Несовпадение свидетельствует об искажении информации в блоке. Однако описанный механизм не позволяет вскрыть подмену блока в целом. Поэтому необходим контроль целостности потока, который реализуется посредством шифрования с использованием ключей, изменяемых в зависимости от предшествующих блоков.

Различают одностороннюю и взаимную аутентификацию. В первом случае один из взаимодействующих объектов проверяет подлинность другого, во втором случае проверка является взаимной.

Механизмы постановки графика, называемые также механизмами заполнения текста, используются для засекречивания потока данных. Они основываются на генерации объектами АИТ фиктивных блоков, их шифровании и организации передачи по каналам сети. Тем самым нейтрализуется возможность получения информации посредством наблюдения за внешними характеристиками потоков, циркулирующих по каналам связи.

Механизмы управления маршрутизацией обеспечивают выбор маршрутов движения информации по коммуникационной сети таким образом, чтобы исключить передачу секретных сведений по скомпрометированным (небезопасным) физически ненадежным каналам.

Механизмы арбитража обеспечивают подтверждение характеристик данных, передаваемых между объектами АИТ, третьей стороной (арбитром). Для этого вся информация, отправляемая или получаемая объектами, проходит и через арбитраж, что позволяет ему впоследствии подтверждать упомянутые характеристики.

В АИТ при организации безопасности данных используется комбинация нескольких механизмов.

Защита информации может решаться разными методами, но наибольшей надежностью и эффективностью обладают (а для каналов связи являются единственно целесообразными) системы и средства, построенные на базе криптографических методов. В случае использования иных методов большую сложность составляет доказательство достаточности реализованных мер и обоснование надежности системы защиты от несанкционированного доступа.

Необходимо иметь в виду, что подлежащие защите сведения могут быть получены "противником" не только за счет проникновения в ЭВМ, которые с достаточной степенью надежности могут быть предотвращены (например, все данные хранятся только в зашифрованном виде), но и за счет побочных электромагнитных излучений и наводок на цепи питания и заземления ЭВМ, а также проникновения в каналы связи. Все без исключения электронные устройства, блоки и узлы ЭВМ в той или иной мере излучают побочные сигналы, причем они могут быть достаточно мощными и распространяться на расстояния от нескольких метров до нескольких километров. Наибольшую опасность представляет получение "противником" информации о ключах.

Восстановив ключ, можно предпринять успешные действия по завладению зашифрованными данными, которые, как правило, оберегаются менее серьезно, чем соответствующая открытая информация. С этой точки зрения выгодно отличаются именно аппаратные и программно-аппаратные средства защиты от несанкционированного доступа, для которых побочные сигналы о ключевой информации существенно ниже, чем для чисто программных реализаций.

Итак, определяющим фактором при выборе и использовании средств защиты является надежность защиты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                   Список используемой литературы:

1.   Кирсанов, К.А. « Информационная безопасность»: Учеб. пособие - М.: МАЭП, 2000.

2. Конеев И.Р. « Информационная безопасность предприятия» - СПб.: БХВ-Петербург, 2003.

3. Титоренко Г.А. «Автоматизированные информационные технологии в экономике». М.: ЮНИТИ, 2008.

4.   Ясенев Н.В. Учебно-методическое пособие "Информационная безопасность в экономических системах" 2006.