информатика
Лекции
1. Введение
ИНФОРМАЦИЯ И ЕЕ РОЛЬ В СОВРЕМЕННОМ ОБЩЕСТВЕ.
ИНФОРМАТИКА- НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ СПОСОБЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОЗДАНИЯ, ХРАНЕНИЯ, ОБРАБОТКИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ПЕРЕДАЧИ И ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ.
ИНФОРМАЦИЯ – ЭТО НАБОР СИМВОЛОВ, ГРАФИЧЕСКИХ ОБРАЗОВ ИЛИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ, НЕСУЩИХ ОПРЕДЕЛЕННУЮ СМЫСЛОВУЮ НАГРУЗКУ.
Например, этот или любой другой текст, имеющий определенный смысл, состоит из набора символов- букв, знаков препинания, цифр, которые объединяются в слова, те в свою очередь — в предложения и далее- в абзацы. Человек, чтобы сообщить что-либо собеседнику произносит определенные фразы- то есть издает звуковые сигналы. Данные – это зарегистрированные сигналы. Однако, не все данные являются информацией. Слыша речь на незнакомом языке, мы получаем данные, но не получаем информацию, в связи с тем, что не владеем методом преобразования данных в известные нам понятия. Изображение на знаке дорожного движения доводит до водителя автомобиля определенную информацию, а для человека, не понимающего эти знаки, они не являются информацией.
Итак, информация – это продукт преобразования зарегистрированных сигналов в известные субъекту понятия. Огромное влияние в передаче информации сыграла письменность. Затем — телефон, радио. Сейчас – телевидение и компьютерные технологии.
ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЭВМ) ИЛИ КОМПЬЮТЕР (англ. computer- -вычислитель)-УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ. Принципиальное отличие использования ЭВМ от всех других способов обработки информации заключается в способности выполнения определенных операций без непосредственного участия человека, но по заранее составленной им программе. Информация в современном мире приравнивается по своему значению для развития общества или страны к важнейшим ресурсам наряду с сырьем и энергией. Еще в 1971 году президент Академии наук США Ф.Хандлер говорил: «Наша экономика основана не на естественных ресурсах, а на умах и применении научного знания».
В развитых странах большинство работающих заняты не в сфере производства, а в той или иной степени занимаются обработкой информации. Поэтому философы называют нашу эпоху постиндустриальной. В 1983 году американский сенатор Г.Харт охарактеризовал этот процесс так: «Мы переходим от экономики, основанной на тяжелой промышленности, к экономике, которая все больше ориентируется на информацию, новейшую технику и технологию, средства связи и услуги..»
2. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ.
Вся история развития человеческого общества связана с накоплением и обменом информацией (наскальная живопись, письменность, библиотеки, почта, телефон, радио, счеты и механические арифмометры и др.). Коренной перелом в области технологии обработки информации начался после второй мировой войны.
В вычислительных машинах первого поколения основными элементами были электронные лампы. Эти машины занимали громадные залы, весили сотни тонн и расходовали сотни киловатт электроэнергии. Их быстродействие и надежность были низкими, а стоимость достигала 500-700 тысяч долларов.
Появление более мощных и дешевых ЭВМ второго поколения стало возможным благодаря изобретению в 1948 году полупроводниковых устройств- транзисторов. Главный недостаток машин первого и второго поколений заключался в том, что они собирались из большого числа компонент, соединяемых между собой. Точки соединения (пайки) являются самыми ненадежными местами в электронной технике, поэтому эти ЭВМ часто выходили из строя.
В ЭВМ третьего поколения (с середины 60-х годов ХХ века) стали использоваться интегральные микросхемы (чипы)- устройства, содержащие в себе тысячи транзисторов и других элементов, но изготовляемые как единое целое, без сварных или паяных соединений этих элементов между собой. Это привело не только к резкому увеличению надежности ЭВМ, но и к снижению размеров, энергопотребления и стоимости (до 50 тысяч долларов).
История ЭВМ четвертого поколения началась в 1970 году, когда ранее никому не известная американская фирма INTEL создала большую интегральную схему (БИС), содержащую в себе практически всю основную электронику компьютера. Цена одной такой схемы (микропроцессора) составляла всего несколько десятков долларов, что в итоге и привело к снижению цен на ЭВМ до уровня доступных широкому кругу пользователей.
СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬТЕРЫ- ЭТО ЭВМ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ, В КОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ БОЛЬШИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ.
90-ые годы ХХ-го века ознаменовались бурным развитием компьютерных сетей, охватывающих весь мир. Именно к началу 90-ых количество подключенных к ним компьютеров достигло такого большого значения, что объем ресурсов доступных пользователям сетей привел к переходу ЭВМ в новое качество. Компьютеры стали инструментом для принципиально нового способа общения людей через сети, обеспечивающего практически неограниченный доступ к информации, находящейся на огромном множестве компьюторов во всем мире — «глобальной информационной среде обитания».
6.ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕРЕ И ЕЕ ОБЪЕМ.
ЛЮБОЕ СООБЩЕНИЕ НА ЛЮБОМ ЯЗЫКЕ СОСТОИТ ИЗ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ СИМВОЛОВ- БУКВ, ЦИФР, ЗНАКОВ. Действительно, в каждом языке есть свой алфавит из определенного набора букв (например, в русском- 33 буквы, английском- 26, и т.д.). Из этих букв образуются слова, которые в свою очередь, вместе с цифрами и знаками препинания образуют предложения, в результате чего и создается текстовое сообщение. Не является исключением и язык на котором «говорит» компьютер, только набор букв в этом языке является минимально возможным.
В КОМПЬЮТЕРЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ 2 СИМВОЛА- НОЛЬ И ЕДИНИЦА (0 и 1), АНАЛОГИЧНО ТОМУ, КАК В АЗБУКЕ МОРЗЕ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ТОЧКА И ТИРЕ. Действительно, закодировав привычные человеку символы (буквы, цифры, знаки) в виде нулей и единиц (или точек и тире), можно составить, передать и сохранить любое сообщение.
ЭТО СВЯЗАНО С ТЕМ, ЧТО ИНФОРМАЦИЮ, ПРЕДСТАВЛЕННУЮ В ТАКОМ ВИДЕ, ЛЕГКО ТЕХНИЧЕСКИ СМОДЕЛИРОВАТЬ, НАПРИМЕР, В ВИДЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ. Если в какой-то момент времени по проводнику идет ток, то по нему передается единица, если тока нет- ноль. Аналогично, если направление магнитного поля на каком-то участке поверхности магнитного диска одно- на этом участке записан ноль, другое- единица. Если определенный участок поверхности оптического диска отражает лазерный луч- на нем записан ноль, не отражает- единица.
ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО ИЗ ДВУХ СИМВОЛОВ-0 ИЛИ 1, НАЗЫВАЕТСЯ 1 БИТ (англ. binary digit- двоичная единица). 1 бит- минимально возможный объем информации. Он соответствует промежутку времени, в течение которого по проводнику передается или не передается электрический сигнал, участку поверхности магнитного диска, частицы которого намагничены в том или другом направлении, участку поверхности оптического диска, который отражает или не отражает лазерный луч, одному триггеру, находящемуся в одном из двух возможных состояний.
Итак, если у нас есть один бит, то с его помощью мы можем закодировать один из двух символов- либо 0, либо 1.
Если же есть 2 бита, то из них можно составить один из четырех вариантов кодов: 00 , 01 , 10 , 11 .
Если есть 3 бита- один из восьми: 000 , 001 , 010 , 100 , 110 , 101 , 011 , 111 .
1 бит- 2 варианта,
2 бита- 4 варианта,
3 бита- 8 вариантов;
Продолжая дальше, получим:
4 бита- 16 вариантов,
5 бит- 32 варианта,
6 бит- 64 варианта,
7 бит- 128 вариантов,
8 бит- 256 вариантов,
9 бит- 512 вариантов,
10 бит- 1024 варианта,
N бит — 2 в степени N вариантов.
В обычной жизни нам достаточно 150-160 стандартных символов (больших и маленьких русских и латинских букв, цифр, знаков препинания, арифметических действий и т.п.). Если каждому из них будет соответствовать свой код из нулей и единиц, то 7 бит для этого будет недостаточно (7 бит позволят закодировать только 128 различных символов), поэтому используют 8 бит.
ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ОДНОГО ПРИВЫЧНОГО ЧЕЛОВЕКУ СИМВОЛА В КОМПЬЮТЕРЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ 8 БИТ, ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ЗАКОДИРОВАТЬ 256 РАЗЛИЧНЫХ СИМВОЛОВ.
СТАНДАРТНЫЙ НАБОР ИЗ 256 СИМВОЛОВ НАЗЫВАЕТСЯ ASCII ( произносится «аски», означает «Американский Стандартный Код для Обмена Информацией»- англ. American Standart Code for Information Interchange).
ОН ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ БОЛЬШИЕ И МАЛЕНЬКИЕ РУССКИЕ И ЛАТИНСКИЕ БУКВЫ, ЦИФРЫ, ЗНАКИ ПРЕПИНАНИЯ И АРИФМЕТИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ И Т.П.
КАЖДОМУ СИМВОЛУ ASCII СООТВЕТСТВУЕТ 8-БИТОВЫЙ ДВОИЧНЫЙ КОД, НАПРИМЕР:
A — 01000001, B — 01000010, C — 01000011, D — 01000100, и т.д.
Таким образом, если человек создает текстовый файл и записывает его на диск, то на самом деле каждый введенный человеком символ хранится в памяти компьютера в виде набора из восьми нулей и единиц. При выводе этого текста на экран или на бумагу специальные схемы — знакогенераторы видеоадаптера (устройства, управляющего работой дисплея) или принтера образуют в соответствии с этими кодами изображения соответствующих символов.
Набор ASCII был разработан в США Американским Национальным Институтом Стандартов (ANSI), но может быть использован и в других странах, поскольку вторая половина из 256 стандартных символов, т.е. 128 символов, могут быть с помощью специальных программ заменены на другие, в частности на символы национального алфавита, в нашем случае — буквы кириллицы. Поэтому, например, передавать по электронной почте за границу тексты, содержащие русские буквы, бессмысленно. В англоязычных странах на экране дисплея вместо русской буквы Ь будет высвечиваться символ английского фунта стерлинга, вместо буквы р — греческая буква альфа, вместо буквы л — одна вторая и т.д.
ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО СИМВОЛА ASCII НАЗЫВАЕТСЯ 1 БАЙТ.
Очевидно что, поскольку под один стандартный ASCII-символ отводится 8 бит,
Остальные единицы объема информации являются производными от байта:
1 КИЛОБАЙТ = 1024 БАЙТА И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО ПОЛОВИНЕ СТРАНИЦЫ ТЕКСТА,
1 МЕГАБАЙТ = 1024 КИЛОБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 500 СТРАНИЦАМ ТЕКСТА,
1 ГИГАБАЙТ = 1024 МЕГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2 КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ,
1 ТЕРАБАЙТ = 1024 ГИГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2000 КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ.
Обратите внимание, что в информатике смысл приставок кило- , мега- и других в общепринятом смысле выполняется не точно, а приближенно, поскольку соответствует увеличению не в 1000, а в 1024 раза.
СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ ИЗМЕРЯЕТСЯ В БОДАХ.
1 БОД = 1 БИТ/СЕК.
В частности, если говорят, что пропускная способность какого-то устройства составляет 28 Килобод, то это значит, что с его помощью можно передать по линии связи около 28 тысяч нулей и единиц за одну секунду.
7. СЖАТИЕ ИНФОРМАЦИИ НА ДИСКЕ
ИНФОРМАЦИЮ НА ДИСКЕ МОЖНО ОБРАБОТАТЬ С ПОМОЩЬЮ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОГРАММ ТАКИМ ОБРАЗОМ, ЧТОБЫ ОНА ЗАНИМАЛА МЕНЬШИЙ ОБЪЕМ.
Существуют различные методы сжатия информации. Некоторые из них ориентированы на сжатие текстовых файлов, другие — графических, и т.д. Однако во всех них используется общая идея, заключающаяся в замене повторяющихся последовательностей бит более короткими кодами. Например, в романе Л.Н.Толстого «Война и мир» несколько миллионов слов, но большинство из них повторяется не один раз, а некоторые- до нескольких тысяч раз. Если все слова пронумеровать, текст можно хранить в виде последовательности чисел — по одному на слово, причем если повторяются слова, то повторяются и числа. Поэтому, такой текст (особенно очень большой, поскольку в нем чаще будут повторяться одни и те же слова) будет занимать меньше места.
Сжатие информации используют, если объем носителя информации недостаточен для хранения требуемого объема информации или информацию надо послать по электронной почте
Программы, используемые при сжатии отдельных файлов называются архиваторами. Эти программы часто позволяют достичь степени сжатия информации в несколько раз.
Источник
По способу заражения компьютерные вирусы могут быть
В настоящее время в мире насчитывается более 40 тысяч только зарегистрированных компьютерных вирусов. Так как подавляющее большинство современных вредительских программ обладают способностью к саморазмножению, то часто их относят к компьютерным вирусам. Все компьютерные вирусы могут быть классифицированы по следующим признакам:
- по среде обитания;
- по способу заражения;
- по степени опасности деструктивных (вредительских) воздействий;
- по алгоритму функционирования.
По способу заражения среды обитания компьютерные вирусы делятся на:
Резидентные вирусы после их активизации полностью или частично перемещаются из среды обитания (сеть, загрузочный сектор, файл) в оперативную память ЭВМ. Эти вирусы, используя, как правило, привилегированные режимы работы, разрешенные только операционной системе, заражают среду обитания и при выполнении определенных условий реализуют деструктивную функцию. В отличие от резидентных нерезидентные вирусы попадают в оперативную память ЭВМ только на время их активности, в течение которого выполняют деструктивную функцию и функцию заражения. Затем вирусы полностью покидают оперативную память, оставаясь в среде обитания. Если вирус помещает в оперативную память программу, которая не заражает среду обитания, то такой вирус считается нерезидентным.
Арсенал деструктивных или вредительских возможностей компьютерных вирусов весьма обширен. Деструктивные возможности вирусов зависят от целей и квалификации их создателя, а также от особенностей компьютерных систем.
По среде обитания компьютерные вирусы делятся на:
Средой обитания сетевых вирусов являются элементы компьютерных сетей. Файловые вирусы размещаются в исполняемых файлах. Загрузочные вирусы находятся в загрузочных секторах (областях) внешних запоминающих устройств (boot-секторах). Иногда загрузочные вирусы называют бутовыми. Комбинированные вирусы размещаются в нескольких средах обитания. Примером таких вирусов служат загрузочно-файловые вирусы. Эти вирусы могут размещаться как в загрузочных секторах накопителей на магнитных дисках, так и в теле загрузочных файлов.
По степени опасности для информационных ресурсов пользователя компьютерные вирусы можно разделить на:
Безвредные компьютерные вирусы создаются авторами, которые не ставят себе цели нанести какой-либо ущерб ресурсам КС. Ими, как правило, движет желание показать свои возможности программиста. Другими словами, создание компьютерных вирусов для таких людей — своеобразная попытка самоутверждения. Деструктивное воздействие таких вирусов сводится к выводу на экран монитора невинных текстов и картинок, исполнению музыкальных фрагментов и т. п.
Однако при всей кажущейся безобидности таких вирусов они наносят определенный ущерб КС. Во-первых, такие вирусы расходуют ресурсы КС, в той или иной мере снижая ее эффективность функционирования. Во-вторых, компьютерные вирусы могут содержать ошибки, вызывающие опасные последствия для информационных ресурсов КС. Кроме того, при модернизации операционной системы или аппаратных средств КС вирусы, созданные ранее, могут приводить к нарушениям штатного алгоритма работы системы.
К опасным относятся вирусы, которые вызывают существенное снижение эффективности КС, но не приводящие к нарушению целостности и конфиденциальности информации, хранящейся в запоминающих устройствах. Последствия таких вирусов могут быть ликвидированы без особых затрат материальных и временных ресурсов. Примерами таких вирусов являются вирусы, занимающие память ЭВМ и каналы связи, но не блокирующие работу сети; вирусы, вызывающие необходимость повторного выполнения программ, перезагрузки операционной системы или повторной передачи данных по каналам связи и т. п.
Очень опасными следует считать вирусы, вызывающие нарушение конфиденциальности, уничтожение, необратимую модификацию (в том числе и шифрование) информации, а также вирусы, блокирующие доступ к информации, приводящие к отказу аппаратных средств и наносящие ущерб здоровью пользователям. Такие вирусы стирают отдельные файлы, системные области памяти, форматируют диски, получают несанкционированный доступ к информации, шифруют данные и т. п.
Известны публикации, в которых упоминаются вирусы, вызывающие неисправности аппаратных средств. Предполагается, что на резонансной частоте движущиеся части электромеханических устройств, например в системе позиционирования накопителя на магнитных дисках, могут быть разрушены. Именно такой режим и может быть создан с помощью программы-вируса. Другие авторы утверждают, что возможно задание режимов интенсивного использования отдельных электронных схем (например, больших интегральных схем), при которых наступает их перегрев и выход из строя.
Использование в современных ПЭВМ постоянной памяти с возможностью перезаписи привело к появлению вирусов, изменяющих программы BIOS, что приводит к необходимости замены постоянных запоминающих устройств.
Возможны также воздействия на психику человека — оператора ЭВМ с помощью подбора видеоизображения, выдаваемого на экран монитора с определенной частотой (каждый двадцать пятый кадр). Встроенные кадры этой видеоинформации воспринимаются человеком на подсознательном уровне. В результате такого воздействия возможно нанесение серьезного ущерба психике человека. В 1997 году 700 японцев попали в больницу с признаками эпилепсии после просмотра компьютерного мультфильма по телевидению. Предполагают, что именно таким образом была опробована возможность воздействия на человека с помощью встраивания 25-го кадра [57].
В соответствии с особенностями алгоритма функционирования вирусы можно разделить на два класса:
- вирусы, не изменяющие среду обитания (файлы и секторы) при распространении;
- вирусы, изменяющие среду обитания при распространении.
В свою очередь, вирусы, не изменяющие среду обитания, могут быть разделены на две группы:
Вирусы-«спутники» не изменяют файлы. Механизм их действия состоит в создании копий исполняемых файлов. Например, в MS-DOS такие вирусы создают копии для файлов, имеющих расширение .ЕХЕ. Копии присваивается то же имя, что и исполняемому файлу, но расширение изменяется на .СОМ. При запуске файла с общим именем операционная система первым загружает на выполнение файл с расширением .СОМ, который является программой-вирусом. Файл-вирус запускает затем и файл с расширением .ЕХЕ.
Вирусы-«черви» попадают в рабочую станцию из сети, вычисляют адреса рассылки вируса по другим абонентам сети и осуществляют передачу вируса. Вирус не изменяет файлов и не записывается в загрузочные секторы дисков. Некоторые вирусы-«черви» создают рабочие копии вируса на диске, другие — размещаются только в оперативной памяти ЭВМ.
По сложности, степени совершенства и особенностям маскировки алгоритмов вирусы, изменяющие среду обитания, делятся на:
К студенческим относят вирусы, создатели которых имеют низкую квалификацию. Такие вирусы, как правило, являются нерезидентными, часто содержат ошибки, довольно просто обнаруживаются и удаляются.
«Стелc»-вирусы и полиморфные вирусы создаются квалифицированными специалистами, хорошо знающими принцип работы аппаратных средств и операционной системы, а также владеющими навыками работы с машиноориентированными системами программирования.
«Стелс»-вирусы маскируют свое присутствие в среде обитания путем перехвата обращений операционной системы к пораженным файлам, секторам и переадресуют ОС к незараженным участкам информации. Вирус является резидентным, маскируется под программы ОС, может перемещаться в памяти. Такие вирусы активизируются при возникновении прерываний, выполняют определенные действия, в том числе и по маскировке, и только затем управление передается на программы ОС, обрабатывающие эти прерывания. «Стелс»-вирусы обладают способностью противодействовать резидентным антивирусным средствам.
Полиморфные вирусы не имеют постоянных опознавательных групп — сигнатур. Обычные вирусы для распознавания факта заражения среды обитания размещают в зараженном объекте специальную опознавательную двоичную последовательность или последовательность символов (сигнатуру), которая однозначно идентифицирует зараженность файла или сектора. Сигнатуры используются на этапе распространения вирусов для того, чтобы избежать многократного заражения одних и тех же объектов, так как при многократном заражении объекта значительно возрастает вероятность обнаружения вируса. Для устранения демаскирующих признаков полиморфные вирусы используют шифрование тела вируса и модификацию программы шифрования. За счет такого преобразования полиморфные вирусы не имеют совпадений кодов.
Любой вирус, независимо от принадлежности к определенным классам, должен иметь три функциональных блока: блок заражения (распространения), блок маскирования и блок выполнения деструктивных действий. Разделение на функциональные блоки означает, что к определенному блоку относятся команды программы вируса, выполняющие одну из трех функций, независимо от места нахождения команд в теле вируса.
После передачи управления вирусу, как правило, выполняются определенные функции блока маскировки. Например, осуществляется расшифрование тела вируса. Затем вирус осуществляет функцию внедрения в незараженную среду обитания. Если вирусом должны выполняться деструктивные воздействия, то они выполняются либо безусловно, либо при выполнении определенных условий.
Завершает работу вируса всегда блок маскирования. При этом выполняются, например, следующие действия: шифрование вируса (если функция шифрования реализована), восстановление старой даты изменения файла, восстановление атрибутов файла, корректировка таблиц ОС и др.
Последней командой вируса выполняется команда перехода на выполнение зараженных файлов или на выполнение программ ОС.
Для удобства работы с известными вирусами используются каталоги вирусов. В каталог помещаются следующие сведения о стандартных свойствах вируса: имя, длина, заражаемые файлы, место внедрения в файл, метод заражения, способ внедрения в ОП для резидентных вирусов, вызываемые эффекты, наличие (отсутствие) деструктивной функции и ошибки. Наличие каталогов позволяет при описании вирусов указывать только особые свойства, опуская стандартные свойства и действия.
Источник
