- •0.1.Роль системных представлений в практической деятельности человека
- •0.2.Краткая историческая справка.
- •0.3.Анализ и синтез в познании
- •0.4.Построение общей теории систем
- •0.5.Основные проблемы информатики и информационных систем
- •0.6.Контрольные вопросы
- •1.Основы теории систем
- •1.1.Системы и их основные свойства.
- •1.1.2.Сложности построения модели "черный ящик"
- •1.1.1.Модель "черный ящик"
- •1.1.3.Множественность входов и выходов
- •1.1.4.Модель состава системы
- •1.1.5.Модель структуры системы
- •1.2.Классификация систем.
- •1.3.Особенности функционирования систем.
- •1.3.1.Пространство состояний системы.
- •1.3.2.Преобразования в системах.
- •1.3.3.Устойчивость систем.
- •1.3.4.Особенности управления сложных систем.
- •1.4.Критерии эффективности сложных систем.
- •1.5.Основы разработки и исследования сложных систем.
- •1.5.1.Основные этапы разработки сложных систем
- •1.5.2.Основные задачи исследования сложных систем.
- •1.6.Контрольные вопросы
- •2.Информационные системы
- •2.1.Автоматизированные информационные системы
- •2.1.1.Содержание и структура теории ис
- •2.1.2.Предметная область аис
- •2.1.3.Взаимодействие предметной области, пользователей и аис
- •2.1.4.Классификация, состав и структура аис
- •2.2.Интегрированные корпоративные ис
- •2.2.1.Основы построения икис
- •2.2.2.Базовая концепция икис «Галактика»
- •2.3.Основные виды обеспечения аис
- •2.3.1.Информационное обеспечение аис
- •2.3.2.Средства обработки данных
- •2.3.3.Интерфейсы пользователя
- •2.3.4.Классификация программного обеспечения аис
- •2.3.5.Операционные системы
- •2.3.6.Средства автоматизации проектирования аис
- •2.3.7.Программное обеспечение интерфейсов аис
- •2.3.8.Техническое обеспечение аис
- •2.3.9.Нормативно - техническое обеспечение качества, эффективности и безопасности аис
- •2.4.Контрольные вопросы
- •3.Информация в системах
- •3.1.Кодирование информации и алфавиты
- •3.2.Сигналы в системах
- •3.2.1.Понятие сигнала
- •3.2.2.Типы сигналов
- •3.3.Математическая модель сигналов
- •3.3.1.Непредсказуемость – основное свойство сигналов.
- •3.3.2.Классы случайных процессов
- •3.4.Математические модели реализаций случайных процессов
- •3.4.1.Моделирование конкретных реализаций
- •3.4.2.Некоторые модели ансамбля реализации.
- •3.5.О некоторых свойствах непрерывных сигналов
- •3.5.1.Частотно – временное представление сигналов
- •3.6.Цифровое представление непрерывных сигналов
- •3.6.1.Особенности цифрового представления непрерывных сигналов. Решетчатые функции.
- •3.6.2.Особенности прохождения непрерывного сигнала в цифровых системах.
- •3.7.Энтропия
- •3.7.1.Понятие неопределенности
- •3.7.2.Энтропия и ее свойства
- •3.7.3.Дифференциальная энтропия
- •3.7.4.Фундаментальное свойство энтропии случайного процесса.
- •3.8.Количество информации
- •3.8.1.Количество информации как мера снятой неопределенности
- •3.8.2.Количество информации как мера соответствия случайных объектов
- •3.8.3.Свойства количества информации
- •3.8.4.Единицы измерения энтропии и количества информации
- •3.9.Основные результаты теории информации
- •3.9.1.Избыточность
- •3.9.2.Скорость передачи и пропускная способность
- •3.9.3.Кодирование в отсутствии шумов
- •3.9.4.Кодирование при наличии шумов
- •3.10.Контрольные вопросы
- •4.Декомпозиция и агрегирование систем
- •4.1.Модели систем как основание декомпозиции
- •4.2.Алгоритмизация процесса декомпозиции
- •4.2.1.Компромиссы между полнотой и простотой
- •4.2.2.Типы сложности
- •4.3.Алгоритм декомпозиции
- •4.4.Агрегирование, эмерджентность и внутренняя целостность систем
- •4.4.1.Эмерджентность как проявление внутренней целостности систем
- •4.4.2.Эмерджентность как результат агрегирования
- •4.5.Виды агрегирования
- •4.5.1.Конфигуратор
- •4.5.2.Агрегаты-операторы
- •4.5.3.Классификация как агрегирование
- •4.5.4.Статистики как агрегаты
- •4.5.5.Агрегаты - структуры
- •4.6.Обобщенная модель агрегата
- •4.7.Некоторые особенности моделирования процесса функционирования агрегата.
- •4.8.Агрегативные системы.
- •4.9.Контрольные вопросы
- •5.Эксперимент в анализе систем
- •5.1.Измерительные шкалы
- •5.1.1.Шкалы наименования
- •5.1.2.Порядковые шкалы
- •5.1.3.Модифицированные порядковые шкалы
- •5.1.4.Шкалы интервалов
- •5.1.5.Шкалы отношений
- •5.1.6.Шкалы разностей
- •5.1.7.Абсолютная шкала
- •5.2.Расплывчатое описание ситуаций
- •5.3.Вероятностное описание ситуаций. Статистические измерения
- •5.3.1.Понятие случайной неопределенности
- •5.3.2.О природе случайности
- •5.3.3.Статистические измерения
- •5.3.4.Регистрация экспериментальных данных и ее связь с их последующей обработкой
- •5.4.Классификационные модели
- •5.5.Числовые модели
- •5.6.Особенности протоколов наблюдений
- •5.7.Контрольные вопросы
- •6.Приложение
- •6.1.Пример структуры аис.
- •6.1.1.Краткая характеристика аис
- •6.2.Иерархическая информационно-функциональная модель (взаимосвязанные диаграммы потоков данных) аис.
- •7.Библиографический список
2.3.8.Техническое обеспечение аис
В развитии технического обеспечения АИС наблюдаются процессы, схожие с процессами развития программного обеспечения:
интеграция компонентов и систем;
масштабируемость;
сотрудничество различных производителей по сближению характеристик продукции на базе стандартов.
Под техническим обеспечением АИС понимается комплекс технических средств, применяемых для создания АИС, в который входят: средства вычислительной техники, периферийное оборудование, средства связи и др.
Ряд фирм-производителей, которые преобладают на рынке технических средств АИС, стараются выпускать весь спектр средств вычислительной техники, который способен полностью решить проблему интеграции технического обеспечения корпоративных и других АИС. Масштабируемые компьютерные системы призваны удовлетворить потребности как разработчиков, так и предприятий, предъявляющих высокие требования по гибкости и надежности приложений. Для этого разрабатываются, производятся и поставляются на рынок рабочие станции, серверы и системы хранения информации уровня предприятия, а также сетевые компьютеры.
Сосредоточивая усилия на ключевых областях информационных технологий, во всех других областях эти фирмы основываются на стратегическом распределении усилий, полагаясь на дополняющих их партнеров и поставщиков. По мере того, как развивались новые направления деятельности, ключевые технологии претерпевали эволюцию. Например, когда обнаруживались ограничения в существующих микропроцессорных технологиях, увеличивались капиталовложения в разработку процессоров и заключались соглашения о стратегическом партнерстве с производителями полупроводников.
Некоторые производители средств ВТ проникают (диверсифицируют) в смежные области и начинают разрабатывать и производить для своих систем программное обеспечение, которое содержит как среды программирования, так и операционные системы, а также соответствующие утилиты. Ведутся также собственные разработки сетевых технологий.
2.3.9.Нормативно - техническое обеспечение качества, эффективности и безопасности аис
Методической основой технологии, регламентирующей деятельность специалистов в процессе разработки, является типовой жизненный цикл АИС и технологический процесс, который отражает этапы и систему операций в последовательности их выполнения и взаимосвязи, обеспечивающих ведение разработки от подготовки технического задания до завершения испытаний и ввода в эксплуатацию.
Типовой жизненный цикл АИС отображается в системе нормативно-технических документов, которые содержат правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов, стандарты, технические условия, инструкции и регламенты по применению. Правила оформления, содержание, структура и привязка к конкретному этапу типового жизненного цикла АИС (ЖЦ АИС) нормативно-технических документов содержатся в международных и национальных стандартах. Стандартизация типового жизненного цикла АИС проходила постепенно в течение многих лет и к настоящему времени ее еще нельзя считать завершенной. Тем не менее, создание эффективных сложных АИС было бы сегодня невозможно без следования требованиям стандартов. Далее рассматриваются основные стандартные нормативно-технические документы, которые необходимо оформлять при разработке современных АИС.
Качество АИС описывается совокупностью показателей - критериев, для каждого из которых должны быть определены метрики и методы их измерения. Эти критерии и метрики АИС позволяют описывать их свойства как конечного продукта независимо от способа их достижения.
Основными показателями и критериями качества АИС являются следующие:
научно-технический уровень - степень использования технических решений, отвечающих современным научно-техническим достижениям;
уровень автоматизации - степень использования автоматизированных информационных технологий при выполнении функций АИС;
эффективность - свойство системы, заключающееся в выполнении предписанных функций, с учетом соотношения затрат с результатами;
экономичность - количество и степень занятости ресурсов: реализующей ЭВМ, АРМов пользователей, каналов сети, и др.;
функциональные критерии качества - отражают специфику областей применения и степень соответствия АИС их основному целевому назначению;
конструктивные критерии качества - отражают эффективность использования ресурсов вычислительных средств, а также надежность и другие общие характеристики функционирования АИС.
В существующих стандартах описывается до 30 показателей и приводятся их определения. Однако значения многих показателей могут определяться только экспертно. В процессе разработки контроль всей совокупности показателей нецелесообразен, т.к. конструктивное влияние на процессы разработки и применения оказывают только некоторые из них. В зависимости от класса, функций и особенностей АИС целесообразно выбирать различные наборы критериев, адекватные свойствам конкретной АИС. Критериев, наиболее полно отражающих назначение и функциональные характеристики АИС, обычно не более 10. Каждый из основных критериев может быть описан еще несколькими частными показателями, характеризующими основные свойства объекта или процесса в разных аспектах.
Концепция и основные понятия безопасности АИС
Безопасность – это понятие, характеризующее способность системы обработки данных обеспечивать защиту, достоверность и надежность хранения информации. В случае непредумышленных угроз вводится понятие технологической безопасности АИС, т. е. системы методов и средств предотвращения отказов функционирования при случайных, дестабилизирующих воздействиях, а также снижения воздействия этих угроз до допустимого уровня, который определяется соответствующими нормативно-техническими документами.
Проблемы защиты (средства для ограничения доступа или использования всей АИС или ее части) имущественных прав на информацию возникли в связи с превращением информации в объект собственности. В этом случае формируются следующие цели защиты информации в АИС:
предотвращение утечки, хищения, утраты, несанкционированного уничтожения, искажения, модификации (подделки), несанкционированного копирования, блокирования информации;
сохранение полноты, достоверности, целостности информации и программ обработки, установленных собственником или уполномоченным им лицом;
обеспечение конституционных прав граждан на сохранение личной тайны и конфиденциальности персональной информации, накапливаемой в базах данных;
сохранение секретности, конфиденциальности информации в соответствии с действующим законодательством;
соблюдение прав авторов программной и информационной продукции, используемой в информационных системах.
В деятельности по применению мер и средств защиты информации выделяются следующие самостоятельные направления:
защита информации от несанкционированного доступа;
юридическая защита электронных документов;
защита от компьютерных вирусов и других опасных воздействий по каналам распространения программ;
защита от несанкционированного копирования и распространения программ и ценной компьютерной информации.
Защита конфиденциальной и ценной информации от несанкционированного доступа и модификации технически сводится к задаче разграничения функциональных полномочий и доступа к АИС. При этом под словом “доступ” следует понимать не только возможность потенциального нарушителя “читать” хранящуюся в компьютере информацию, но и возможность модифицировать ее. Требования по защите в различных приложениях могут существенно различаться, однако они всегда направлены на достижение трех основных свойств защищаемой информации:
конфиденциальность - засекреченная информация должна быть доступна только тому, кому она предназначена;
целостность - информация, на основе которой принимаются важные решения, должна быть достоверной и точной, а также защищена от возможных непреднамеренных и злоумышленных искажений;
готовность - информация и соответствующие автоматизированные службы должны быть доступны, готовы к обслуживанию всегда, когда в них возникает необходимость.
Защита юридической значимости электронных документов оказывается необходимой при обработке, хранении и передачи сообщений, файлов, баз данных, содержащих в себе приказы, платежные поручения, контракты и другие распорядительные, договорные, финансовые документы. Их общая особенность заключается в том, что в случае возникновения споров (в том числе и судебных), должна быть обеспечена возможность доказательства истинности факта того, что автор действительно фиксировал акт своего волеизъявления в отчуждаемом электронном документе, а не был фальсифицирован каким - либо третьим лицом.
Для решения данной проблемы используются современные криптографические методы проверки подлинности информационных объектов, связанные с применением так называемых “цифровых подписей”. Эти методы основаны на включении в документы специальных меток, логически неразрывно связанных с его текстом, для порождения которых используется индивидуальный секретный криптографический ключ. При наличии индивидуальных криптографических ключей исключается возможность “подделки” таких меток со стороны других лиц. Цифровая подпись может неопровержимо свидетельствовать об авторстве того или иного конкретного лица и этот факт может быть проверен получателем.
Защита информации и ПС от компьютерных вирусов и других опасных воздействий по каналам распространения программ приобрела за последнее время особую актуальность. Масштабы реальных проявлений “вирусных эпидемий” оцениваются сотнями тысяч случаев “заражения” программ во всех странах. Хотя некоторые из вирусных программ оказываются вполне безвредными, многие из них имеют разрушительный характер. Особенно опасны вирусы для компьютеров, входящих в состав информационно-вычислительных сетей. Некоторые особенности современных АИС создают благоприятные условия для распространения вирусов. К ним, в частности, относятся:
необходимость совместного использования ПС и БД многими пользователями;
трудность ограничения в использовании программ и данных;
ненадежность существующих механизмов защиты и разграничения доступа к информации в отношении противодействия вирусу.
Защита от несанкционированного копирования и распространения программ и ценной информации является самостоятельным видом защиты имущественных прав, ориентированным на охрану интеллектуальной собственности. Эта защита обычно осуществляется с помощью специальных программ, подвергающих защищаемые программы и данные предварительной обработке (вставка парольной защиты, проверок по обращению к устройствам хранения ключа и ключевым дискетам, блокировка отладочных прерываний, проверка рабочей ЭВМ по ее уникальным характеристикам и т.п.), которая приводит объектный код защищаемой программы в состояние, препятствующее его выполнению на “чужих” ЭВМ. Могут применяться дополнительные аппаратные блоки (ключи), подключаемые к разъему принтера или к системной шине ЭВМ, а также производится шифрование файлов, содержащих объектный код программы.
Общим свойством средств защиты программ от несанкционированного копирования является ограниченная стойкость такой защиты, т.к. в конечном случае объектный код программы поступает на выполнение в центральный процессор в открытом виде и может быть прослежен с помощью аппаратных отладчиков. Однако это обстоятельство не снижает потребительские свойства средств защиты до нуля, т.к. основной целью их применения является в максимальной степени затруднить, хотя бы временно, возможность массового тиражирования новых версий ПС до появления последующих версий.
