1. Файлові системи. Особливості та недоліки використання традиційних файлових систем

Файлові системи – це набір програм, які виконують для користувачів деякі операції, наприклад створення звітів. Кожна програма визначає свої власні дані і керує ними.

Файлові системи були першою спробою комп¢ютиризувати відомі всім ручні картки. Подібна картка (або підшивка документів) в деякій організації могла містити всю зовнішню і внутрішню документацію, пов¢язану з деяким продуктом, завданням, клієнтом або співробітником. Зазвичай таких папок дуже багато, їх нумерують і зберігають у шафах. З метою безпеки шафи можуть навіть закривати на ключ або зберігати у приміщеннях, що знаходяться під охороною. У більшості людей вдома є власні карототеки, що містять підшивки документів, такі як рахунки, гарантійні талони, чеки про сплату за комунальні послуги, страхові та банківські папери, звіти з лабораторних робіт, конспекти лекцій тощо. Якщо нам потрібна будь-яка інформація, потрібно вручну переглянути картотеку від початку до кінця, щоб знайти те, що нас цікавить. Цей процес можна вдосконалити, ввівши у такій системі процес індексування, який дозволить прискорити процес пошуку потрібних відомостей. Наприклад, можна використати спеціальні розділювачі або окремі папки для різноманітних логічно пов¢язаних типів об¢єктів.

Ручні картки дозволяють успішно справитися з поставленими задачами, якщо кількість об¢єктів, що зберігаються, невелике. Також вони цілковито підходять для роботи з великою кількістю об¢єктів, які потрібно лише зберігати, або вилучати. Проте вони виявляються цілковито не придатними для випадків, коли потрібно встановити перехресні зв’язки чи виконати обробку відомостей.

В наш час клієнтам, менеджерам та іншим співробітникам з кожним днем потрібно все більше і більше інформації. Зрозуміло, що картотека зовсім не підходить для виконання роботи подібного типу. Файлові системи були розроблені для забезпечення більш ефективних способів доступу до даних. Проте, замість організації централізованого сховища всіх даних підприємства, використовувався децентралізований підхід, за яким співробітники кожного відділу за допомогою спеціалістів по обробці даних (програмістів) працюють зі своїми власними даними і зберігають їх у своєму відділі у окремих файлах. Файл являє собою простий набір записів , які містять логічно зв’язані дані кожен запис містить логічно зв’язаний набір з одного чи декількох полів, кожне з яких представляє деяку характеристику об’єкту, що моделюється. Кожен співробітник звертається до даних за допомогою спеціалізованої прикладної програми. Набір прикладних програм кожного відділу дозволяє вводити дані, працювати з файлами і генерувати деякий фіксований набір спеціалізованих звітів. Найважливішим є те, що фізична структура і методи зберігання записів файлів з даними жорстко визначаються в коді прикладної програми.

Обмеження, притаманні файловим системам

§ Відокремлення та ізоляція даних.

§ Дублювання даних.

§ Залежність від даних.

§ Несумісність файлів.

§ Фіксовані запити/ швидке збільшення кількості додатків.

2. Системи керування баз даних. Основні компоненти і функції сучасних СКДБ

Традиційних можливостей файлових систем виявляється недостатньо для побудови навіть простих інформаційних систем. Серед потреб, які не покривалися можливостями систем управління файлами, можна назвати такі, як: підтримка логічно узгодженого набору файлів; забезпечення мови маніпулювання даними; відновлення інформації після різного роду збоїв; реально паралельна робота декількох користувачів. Можна сказати, що якщо прикладна інформаційна система спирається на деяку систему керування даними, яка володіє цими властивостями, тоді ця система є системою керування базами даних (СКБД).

Спрощена схема системи баз даних складається з таких компонентів: дані, апаратне забезпечення, програмне забезпечення, користувачі.

До числа функцій СКБД відносять наступні:

1. Безпосереднє керування даними у зовнішній пам’яті. Ця функція включає забезпечення необхідних структур зовнішньої пам’яті як для зберігання безпосередньо даних, що належать до БД, так і для службових цілей, наприклад, для прискорення доступу до даних, журналів транзакцій тощо..СКБД підтримує власну систему іменування об’єктів БД (це дуже важливо, оскільки імена об’єктів бази даних відповідають іменам об’єктів предметної області).

2. Управління буферами оперативної пам’яті. СКБД звичайно працюють з БД значного розміру; у будь-якому випадку цей розмір значно перевищує доступний об’єм оперативної пам’яті. При зверненні до деякого елементу даних буде виконуватися обмін зі зовнішньою пам’яттю, щоб реально підвищити цю швидкість використовують буферизацію даних в оперативній пам’яті.

3. Керування транзакціями. Транзакція - це послідовність операцій над БД, які розглядаються СКБД як єдине ціле. Будь-яку транзакцію, що успішно виконується, СКБД фіксує зміни у БД, у зовнішній пам’яті, або жодна з цих змін ніяк не відбивається на стані БД.

4. Журналізація. Однією з основних вимог до СКБД є надійне зберігання даних у зовнішній пам’яті. Під надійністю зберігання розуміють те, що СКБД повинна бути в змозі відновити останній узгоджений стан БД після будь-якої апаратної або програмної відмови. Забезпечення надійного збереження даних у БД потребує надлишкового збереження даних, причому та їх частина, яка використовується для відновлення, повинна зберігатися особливо ретельно. Найбільш поширеним методом збереження такої надлишкової інформації –є ведення журналу змін БД.

3. Концептуальна модель даних. Сутність, атрибут, в’язок. Діаграма «сутність-зв’язок»

Концептуальна модель – це представлення всієї інформації БД в дещо абстрактній формі (як і у випадку зовнішнього представлення) в порівнянні з фізичним способом зберігання інформації.

З позиції моделювання джерело інформації називають предметною областю (ПрО), а знакову систему, що використовується (спосіб абстрагування предметної області) - моделлю даних (МД). Опис предметної області у термінах обраної моделі даних називають концептуальною схемою ПрО. Для опису ПрО використовують такі основні конструктивні елементи – сутність, атрибут та зв’язок.

Реальний світ складається з об’єктів, що взаємодіють. Об’єкти часто представляються у вигляді іменників, а відношення – у вигляді дієслів. Об’єкти – це речі, які користувачі вважають потрібними в моделюванні частин реальності. Об’єкти можуть бути конкретними (людина, автомобіль, дерево, книги тощо) та концептуальними (організації, проекти, штатний розклад тощо). Об’єктна множина – це позначення множини речей одного типу. Об’єкт-елемент –позначення одного елементу об’єктної множини.

Речі в природі взаємодіють, це саме стосується сутностей. Зв’язок або відношення ‑ це узагальнене поняття, передбачене для позначення відокремленого в ПрО відношення між двома або більше сутностями. Як і сутності, кожна категорія користувачів відокремлює зв’язки у відповідності зі своєю концепцією ПрО. проектування БД починається з попередньої структуризації предметної області: фіксації об’єктів (сутностей), властивостей цих об’єктів та види відношень між об’єктами.

Інформацію про проект підсумовують з використанням графічних діаграм. Для них використовують наступні позначення:

1. Сутність зображають прямокутниками.

2. Атрибути позначають овалами.

3. Зв’язки зображають ромбами.

Відношення саме по собі є об’єктною множиною, що складається з елементів двох об’єктних множин.

Концептуальне представлення – це представлення всього вмісту бази даних, а концептуальна схема – це визначення такого представлення. Вважається, що в якості кінцевої мети створення концептуальної схеми опису всього підприємства є не лише опис самих лише даних, але й того, як ці дані використовуються, як вони переміщуються всередині підприємства, для чого використовуються у кожному окремому випадку.

4. Реляційна модель даних та її аспекти. Поняття відношення

Реляційна система базується на формальних основах, або теорії, яка називається реляційною моделлю даних. Для такої системи виконуються як мінімум три умови:

Структурний аспект. Дані в базі сприймаються користувачами у вигляді таблиць (і лише таблиць);

Аспект цілісності. Ці таблиці задовольняють певним умовам цілісності (це ми розглянемо на цій лекції трохи згодом);

Аспект обробки. У розпорядженні користувача є оператори маніпулювання даними (наприклад, вибірки інформації), які генерують нові таблиці на основі вже наявних і серед цих операторів є принаймні оператори вибірки (select), проекції (project) і об¢єднання (join).

На рис. Наведено простий приклад реляційної бази даних відділів (таблиця DEPT) і службовців (таблиця EMP).

DEPT

DEPT#

DNAME

BUDGET

D1

Marketing

10M

D2

Development

12M

D3

Research

5M

EMP

EMP#

ENAME

DEPT#

SALARY

E1

Lopez

D1

40K

E2

Cheng

D2

42K

E3

Finizi

D2

30K

E4

Satio

D2

35K

Операція вибірки SELECT передбачена для вибірки певних рядків та стовпців

SELECT DEPT#, DNAME, BUDGET

FROM DEPT

WHERE BUDGET>8M

Очевидно, результат кожної з 3-х представлених операцій – це ще одна таблиця (іншими словами, ці оператори – такі що породжують таблиці). Це є реляційною властивістю замкненості. Вона має велике значення і, головним чином, через те, що результатом виконання операції є об¢єкт того ж роду, що ї об¢єкт, над яким виконується операція, а саме – таблиця. Це, крім того, означає, що над результатом операції можна виконувати знову деякі операції (вибрати стовпці). Весь інформаційний вміст бази представляється виключно одним єдиним способом, а саме – явним завданням значень, розміщених в позиціях стовпців у рядках таблиці. Цей метод представляється єдино можливим для реляційних баз даних (на логічному рівні). Зокрема, немає ніяких вказівників, які пов¢язують одну таблицю з іншою.

Якщо припустити, що реляційна база даних – це просто база даних, в якій дані зберігаються у вигляді таблиць, тоді виникає питання, чому ми називаємо таку базу реляційною, а не табличною? Відповідь проста (вона вже колись звучала) – relation (відношення) це математична назва таблиці. Наприклад, можна сказати, що база даних робітників і відділів містить два відношення.

У даний час у неформальному контексті терміни відношення та таблиця вважаються синонімами. На практиці термін таблиця використовується частіше, ніж термін відношення.

Типи – це об¢єкти (множини об¢єктів), які можна обговорювати. Відношення – це факти (множини фактів), відносно об¢єктів, які можна обговорювати.

З концептуальної точки зору операції з представленнями фактично реалізуються через заміну посилання на ім¢я представлення, виразом,який визначає представлення (тобто виразом, збереженим у каталозі). Тому можна стверджувати, що базові змінні-відношення існують незалежно, а представлення – ні, оскільки залежать від базових змінних-відношень.

5. Основні поняття реляційної моделі даних. Тип даних, домен, кортеж, атрибут, кардинальність, степінь відношення. Схема відношення та бази даних

Найбільш поширена трактовка реляційної моделі даних належить Дейту. Згідно ньому реляційна модель характеризується трьома частинами, що описують різні аспекти реляційного підходу: Єдиною структурою даних, що використовується в реляційних БД; механізмами маніпулювання даними та цілісністю сутностей та посилань.

Реліційна модель складається з п¢яти компонентів:

1. Необмежений набір скалярних типів (включаючи, зокрема, логічний тип або значення істини);

2. Генератор типів відношень і відповідна інтерпретація для таких згенерованих типів відношень.

3. Можливість визначення змінних відношень для таких згенерованих типів відношень.

4. Операція реляційного присвоєння для присвоєння реляційних значень таким змінним відношенням;

5. Необмежений набір реляційних операторів для одержання значень відношень з інших значень відношень.

Основними термінами тут є: відношення, домен, атрибут, кортеж, первинний ключ, кардинальність, ступінь.

Формальний реляційний термін

Неформальний еквівалент

Відношення

Таблиця

Кортеж

Рядок або запис

Кардинальність

Кількість рядків

Атрибут

Стовпчик або поле

Степень

К-ть стовпчиків

Первинний ключ

Унікальний ідентифікатор

Домен

Сукупність допустимих значень

Поняття типу даних в реляційній моделі даних повністю адекватно поняттю типа даних у мовах програмування. Кожне значення даних обов¢язково повинно мати свій тип.

Поняття домена більш специфічне для баз даних, хоча і має деякі аналогії з підтипами в деяких мовах програмування. Це дещо відмінне від типу даних, що визначаються системою, подібно наведеним. Основне призначення доменів у мові SQL – дозволити надавати (присвоїти) вбудованим типам скорочених імен, які можна було б використовувати для спрощеного запису визначення деяких стовпців у базових таблицях, наприклад таким чином:

CREATE DOMAIN S# CHAR(5);

CREATE DOMAIN P# CHAR(6):

Кортеж - це множина пар {ім’я атрибуту, значення}, яка містить одне входження кожного імені атрибуту, що належить схемі відношень. "Значення" є допустимим значенням домена даного атрибута (або типу даних, якщо поняття домена не підтримується). Тому, тут t – множина компонентів виду Аі:nі, в яких nі – значення типу Ті, тобто значення атрибуту для атрибуту Аі в кортежі t (i=1, 2,…n).

Значення m та n називають відповідно кардинальністю та ступінню (арністю). У подальшому відношення степені 1 називатимемо унарним, 2 – бінарним, 3 – тернарним, n- n-арним. Тим самим, ступінь або "арність" кортежа, тобто число елементів у ньому, співпадає з "арністю" відповідної схеми відношень. Простіше кажучи, кортеж - це набір іменованих значень одного типу (рядок у відношенні). Набір кортежі складає тіло відношення.

Оскільки відношення є множинами кортежів, в них не повинні зустрічатися однакові кортежі і порядок кортежів у відношенні є несуттєвим.

Схема відношення - це іменована множина пар ім’я атрибута, ім’я домена (або типу, якщо поняття домена не підтримується). Ступінь, або "арність" схеми відношення - потужність цієї множини. Якщо всі атрибути одного відношення визначені на різних доменах, доцільно використовувати для іменування атрибутів імена відповідних доменів (пам’ятаючи при цьому, що це є лише зручним засобом іменування і не усуває різниці між поняттями домена і атрибута).

Схема БД (в структурному розумінні) - це набір іменованих схем відношень. Сукупність схем відношень називається схемою (реляционною) БД, а поточні значення відповідних відношень - (реляційною) БД.

6. Властивості відношень

Відношення мають певні властивості, причому всі вони дуже важливі і випливають з визначення відношення. Спочатку перерахуємо ці властивості:

· у відношеннях немає однакових кортежів;

· кортежі відношення не мають впорядкованості у напрямку знизу вверх;

· атрибути в кортежах не впорядковані зліва направо;

· кожен кортеж містить одне значення для кожного атрибуту.

Властивість 1. Відсутність однакових кортежів.

Дана властивість випливає з того факту, що тіло відношення – це математична МНОЖИНА (кортежів), а в математиці множини за визначенням не містять однакових елементів. Дійсно, поняття „однакові кортежі” немає змісту. Припустимо, що в деякому відношенні є кортеж, який відображає той істинний факт, що постачальник з номером С1 знаходиться в місті Лондон. Далі, якщо у відношенні є другий такий кортеж, він також відображатиме цей самий істинний факт. Проте, якщо істинний факт повторюється двічі, більш істинним він від цього не стане.

Властивість 2. Відсутність впорядкованих кортежів (зверху вниз).

Дана властивість так само випливає з того, що тіло відношення - це математична множина, а прості математичні множини у математиці не впорядковані. Наприклад, кортежі могли б розташовуватися у протилежному порядку, проте відношення залишилося тим самим. Тому у відношенні немає 5-, 97-, або 1-го кортежу, тобто немає поняття позиціонованої адресації.

Властивість 3. Відсутність впорядкування атрибутів (зліва направо).

Дана властивість випливає з того факту, що заголовок відношення також визначено як множина (атрибутів). Наприклад, атрибути відношення С могли би бути представлені, в іншому порядку. Це було б таке саме відношення, принаймні з точки зору реляційної моделі. Тому не існує першого або останнього атрибуту, не існує останнього атрибуту. Іншими словами, атрибут завжди визначається за іменем, а не за розташуванням.

Властивість 4 Кожен кортеж містить рівно одне значення для кожного атрибуту.

Остання властивість випливає безпосередньо з визначення кортежу: кортеж є множиною n впорядкованих пар виду Ai:nI (i=1,2,…n). Відношення, що задовольняє цій властивості називається нормалізованим або представленим у першій нормальній формі (1НФ).

Модель даних описує деякий набір родових понять і ознак, якими повинні володіти всі конкретні СКБД і БД, що ними керуються якщо вони базуються на цій моделі. Наявність моделі даних дозволяє порівнювати конкретні реалізації, використовуючи одну спільну мову.

Згідно з найбільш поширеною трактовкою, реляційна модель даних складається з трьох частин, які описують різні аспекти реляційного підходу: структурної частин, маніпуляційної частини і цілісної частини.

7. Цілісність бази даних. Первинний та зовнішній ключ

Значення кортежу t на атрибуті А називають t (А) або, іншими словами, А - значення кортежу t . Серед атрибутів схеми відношення можна вибрати таку підмножину атрибутів К Ì R, що для будь-якого ti (K) буде виконуватися

ti (K) ¹tj (K),

при i¹j. Якщо К - мінімальна підмножина атрибутів з R , то К - ключ відношення. Відношення може мати не єдиний ключ. Ці ключі називають можливими ключами. Множина ключів, обраних з усіх можливих ключів і певним визначеним способом перерахованих, називають виділеними ключами. Один з виділених ключів відношення обирають в якості первинного.

Кінцеві відносини можуть мати різні ключі залежно від значень і кількості кортежів у відношенні, але при цьому схема відносини не міняється. Поняття ключа задається для схеми відносини, але це необхідно робити з обліком всіх можливих станів відносин з даною схемою. Маніпулювання зв'язками й сутностями може бути реалізоване за допомогою реляційної алгебри, що задає операції над відносинами.

У цілісній частині реляційної моделі даних фіксуються дві базових вимоги цілісності, які повинні підтримуватися в будь-який реляційній СУБД. Перша вимога називається вимогою цілісності сутностей. Об'єкту або сутності реального миру в реляційних БД відповідають кортежі відносин. Конкретна вимога полягає в тому, що будь-який кортеж будь-якого відношення повинен бути відрізнимо від будь-якого іншого кортежу цього відношення, тобто інакше кажучи, будь-яке відношення повинне мати первинний ключ. Друга вимога називається вимогою цілісності по посиланнях і є трохи більше складним. Очевидно, що при дотриманні нормалізованості відносин складні сутності реального миру представляються в реляційної БД у вигляді декількох кортежів декількох відносин. Обмеження цілісності сутності й по посиланнях повинні підтримуватися СУБД. Для дотримання цілісності сутності досить гарантувати відсутність у будь-якім відношенні кортежів з тим самим значенням первинного ключа. Із цілісністю по посиланнях справи йдуть трохи більш складно. Зрозуміло, що при відновленні відношення, що посилається (вставці нових кортежів або модифікації значення зовнішнього ключа в існуючих кортежах) досить стежити за тим, щоб не з'являлися некоректні значення зовнішнього ключа.

8. SQL – мова структурованих запитів сучасних СКБД

У сучасних СУБД звичайно підтримується єдина інтегрована мова, що містить всі необхідні засоби для роботи із БД, починаючи від її створення й користувальницький інтерфейс, що забезпечує базовий, з базами даних. Стандартною мовою найпоширеніших у цей час реляційних СУБД є мова SQL (Structured Query Language).

SQL є стандартною мовою для роботи з реляційними БД і в даний час підтримується всіма продуктами представленими на ринку. Її було розроблено в компанії ІВМ на початку 70-х років. Поточний стандарт цієї мови, на який ми будемо посилатися, має назву SQL/92.

Створення будь-якої таблиці передбачає визначення типу даних. Тип даних стовпчика визначає тип інформації, яка в ньому зберігається. Для того щоб визначити тип стовпчика необхідно після імені стовпчика вказати одне з ключових слів, яким позначається тип. Назви типів є регістрово незалежними. Після визначення тип стовпчика буде зберігатися як його характеристика, яку змінити неможна.

Насамперед мова SQL сполучить засобу SDL і DML, тобто дозволяє визначати схему реляційної БД і маніпулювати даними. При цьому іменування об'єктів БД (для реляційної БД - іменування таблиць і їхніх стовпців) підтримується на язиковому рівні в тому розумінні, що компілятор мови SQL робить перетворення імен об'єктів у їхні внутрішні ідентифікатори на підставі спеціально підтримуваних службових таблиць-каталогів. Внутрішня частина СУБД (ядро) взагалі не працює з іменами таблиць і їхніх стовпців.

Мова SQL містить спеціальні засоби визначення обмежень цілісності БД. Знову ж обмеження цілісності зберігаються в спеціальних таблицях-каталогах, і забезпечення контролю цілісності БД виробляється на язиковому рівні, тобто при компіляції операторів модифікації БД компілятор SQL на підставі наявних у БД обмежень цілісності генерує відповідний програмний код.

Спеціальні оператори мови SQL дозволяють визначати так звані подання БД, що фактично є збереженими в БД запитами (результатом будь-якого запиту до реляційної БД є таблиця) з іменованими стовпцями. Для користувача подання є такою ж таблицею, як будь-яка базова таблиця, збережена в БД, але за допомогою подань можна обмежити або навпаки розширити видимість БД для конкретного користувача. Підтримка подань виробляється також на язиковому рівні.

Нарешті, авторизація доступу до об'єктів БД виробляється на основі спеціального набору операторів SQL. Ідея полягає в тому, що для виконання операторів SQL різного виду користувач повинен мати різні повноваження. Користувач, що створив таблицю БД, має повний набір повноважень для роботи із цією таблицею. У їхнє число входить повноваження на передачу всіх або частини повноважень іншим користувачам, включаючи повноваження на передачу повноважень. Повноваження користувачів описуються в спеціальних таблицях-каталогах, контроль повноважень підтримується на мовному рівні.

9. Створення запиту. Поняття вибірки. Оператор SELECT та приклади його використання

Назва мови запитів SQL є англійською абревіатурою слів, що перекладаються як Структурована Мова Запитів. Ця назву вона одержала не дарма, адже Запити — ймовірно найбільш часто використовуваний аспект SQL. Найбільша частина користувачів SQL найчастіше використовують цю мову саме для створення запитів. Тому сьогодні розглянемо SQL з точки зору запиту і того як він виконується в цій мові.

Запит — команда яку користувач віддає своїй СКБД, і яка повідомляє їй, яку інформацію потрібно вивести з таблиць у пам’ять. Ця інформація звичайно надсилається безпосередньо на екран комп’ютера, хоча в більшості випадків, її можна також передати принтеру, зберегти у файлі (як об’єкт у пам’яті комп’ютера), або надати як вихідну інформацію для іншої команди або процесу.

Всі запити в SQL складаються з одиночної команди, структура якої оманливо проста, тому що її потрібно розширяти таким чином щоб виконати складні оцінки і обробки даних. Ця команда називається — SELECT (ВИБІР).

У найпростішій формі, команда SELECT просто дає інструкції базі даних щоб вибрати інформацію з таблиці. Наприклад, можна було б вивести повний вміст таблиці STUDENTS надрукувавши наступне:

SELECTsnum, sname, syear, sgrup

FROMStudents;

Якщо ВИ хочете бачити кожен стовпець таблиці, існує необов’язкове скорочення. Зірочка (*), яке може використовуватися для виведення повного списку стовпців наступним чином:

SELECT * FROM Students;

В загальному випадку, команда SELECT починається з ключового слова SELECT, за яким стоїть пропуск. Після цього повинен стояти список імен стовпців, які потрібно вибрати, відокремлених комами. Ключове слово FROM, що йде далі, супроводжується пропуском і іменем таблиці, до якої робиться запит. В кінці ставиться крапка з комою (;).

Таблиці мають тенденцію ставати дуже великими, оскільки з часом до них додається все більше і більше рядків, з яких користувача цікавлять лише деякі. SQL дає можливість встановлювати критерії для визначення рядків, що будуть обрані для виведення.

WHERE — пропозиція команди SELECT, яка дозволяє установлювати логічні функції (предикати), умова яких може бути істинним або хибним для будь-якої таблиці. Команда вибирає лише ті рядки, для яких таке твердження вірне.

SELECT *

FROM Students

WHERE syear=1984;

Синтаксис директиви WHERЕ дозволяє вказувати після імені стовпчика оператор порівняння, а потім вказувати значення. У наведеному вище прикладі використовується лише рівність. Але можна застосовувати також інші оператори порівняння після WHERE:

!= ,<> не рівно

<, >,<=, >= менше, більше, менше рівне, більше рівне

LIKE-рівне фрагментові тексту.

10. Реляційна алгебра і реляційне числення. Основні операції реляційної алгебри

В маніпуляційній складовій реляційної моделі даних визначаються два базові механізми маніпулювання реляційними даними: основана на теорії множин реляційна алгебра і реляційне числення, що базується на математичній логіці (вірніше, на численні предикатів першого порядку). Всі ці механізми володіють однією важливою властивістю: вони замкнені відносно поняття відношення. Це означає, що вирази реляційної алгебри і формули реляційного числення визначаються над відношеннями реляційні БД і результатами обчислень також є відношення. Як наслідок, будь-який вираз або формула можуть інтерпретуватися як відношення, що дозволяє використовувати їх в інших виразах або формулах. Основна ідея реляційної алгебри полягає в тому, що оскільки відношення є множинами, засоби маніпулювання відношеннями можуть базуватися на традиційних теоретико-множинних операціях, додатково до деяких спеціальних операцій, специфічних для баз даних. Набір основних алгебраїчних операцій, запропонований Коддом, складається з восьми операцій, які діляться на два класи, - теоретико-множинні операції і спеціальні реляційні операції. До складу теоретико-множинних операцій входять операції:

· об¢єднання відношень;

· перетин відношень;

· взяття різниці відношень;

· Декартовий добуток відношень.

Спеціальні реляційні операції включають:

· обмеження відношення;

· проекція відношення;

· з¢єднання відношень;

· ділення відношень.

Крім того, до складу алгебри входить операція присвоювання, що дозволяє зберігати в базі даних результати обрахунку алгебраїчних виразів, і операція перейменування атрибутів, яка дає можливість коректно сформувати заголовок (схему) результуючого відношення. При виконанні операції об¢єднання двох відношень одержується відношення, щ містять всі кортежі, що входять хоча б в одне з відношень-операндів. Операція перетину двох відношень дозволяє одержати відношення, що включає всі кортежі, які входять до обох відношень-операндів. Відношення, що є різницею двох відношень, включає всі кортежі, що входять у відношення - перший операнд; такі, що жоден з них не входить у відношення, яке є другим операндом. Результат операцій: відношення. При виконанні цієї операції необхідно пам¢ятати про сумісність відношень по об’єднанню: два відношення сумісні по об’єднанню в тому і лише в тому випадку, коли володіють однаковими заголовками. Вибірка (обмеження). Результатом обмеження відношення за деякою умовою є відношення, що містить кортежі відношення-операнда, яке задовольняє цій умові.

При виконанні проекції відношення на заданий набір його атрибутів одержується відношення, кортежі якого одержуються шляхом взяття відповідних значень з заданих стовпців кортежів відношення-операнда.

При з¢єднанні двох відношень за деякою умовою утворюється результуюче відношення, кортежі якого є конкатенацією кортежів першого і другого відношень і задовольняють цій умові. У операції реляційного ділення два операнди - бінарне і унарне відношення. Результуюче відношення складається з одноатрибутних кортежів, що містять значення першого атрибута кортежів першого операнда таких, що множина значень другого атрибута (при фіксованому значенні першого атрибута) співпадає з множиною значень другого операнда.

11. Агрегатні функції

За допомогою запиту можна одержувати узагальнене групове значення полів так само як і значення одного поля. Це робиться за допомогою агрегатних функцій. Агрегатні функції повертають одне значення для всієї групи таблиці. Всього таких функцій, що підтримуються будь-яким діалектом мови SQL, є 5:

*COUNT (лічильник) виробляє кількість рядків або не-NULL значення полів, які вибрав запит.

*SUM (Сума) знаходить арифметичну суму всіх вибраних значень даного поля.

*AVG (Середнє) виконує усереднення всіх вибраних значень даного поля.

*MAX знаходить найбільше з усіх вибраних значень даного поля.

*MIN знаходить найменше з усіх вибраних значень даного поля.

Агрегатні функції використовуються подібно іменам полів у команді SELECT запиту. Їх аргументами є імена стовпців. З SUM і AVG можуть використовуватись лише числові поля. Функції COUNT, MAX, и MIN, допускають використання і числових і символьних полів. Коли вони використовуються з символьними полями, MAX і MIN будуть транслювати їх у еквівалент ASCII, за яким MIN буде означати перше, а MAX – останнє значення за алфавітом.

AVG() – повертає середнє арифметичне значень для заданого стовпця. Результатом буде таблиця з додатковим стовпцем, що міститиме середнє значення, причому йому можна давати окрему назву:

SELECT AVG(amt) as avamt

From Orders;

Функція COUNT дещо відрізняється від усіх. Вона повертає кількість значень у даному столпці, або кількість рядків у таблиці.

Select count(snum) from orders;

Коли вона проводить підрахунок наявних значень у тому чи іншому стовпчику, перед іменем аргументу можна використовувати необов¢язкове ключове слово DISTINCT, яке вказує, що перед застосуванням цієї функції дублюючі рядки потрібно ігнорувати при підрахунку. Тобто виконується підрахунок лише унікальних значень у деякому полі. Можна використовувати її, наприклад, для підрахунку числа продавців які включені до таблиці.

МАХ(), MIN() повертають, відповідно найбільше і найменше значення стовпчика. Причому пошук можна здійснювати не серед всіх значень стовпчика, а лише у тих рядках, які задовольняють критерію, вказаному в директиві WHERE:

SELECT MAX (amt) as maxamt, MIN(amt) as minamt

FROM Orders

Пропозиція GROUP BY дозволяє визначити підмножену значень у певному полі в термінах іншого поля, і застосувати функцію агрегату до підмножини. Це дає можливість об¢єднувати поля і агрегатні функції у єдиній команді SELECT.

Згідно строгій інтерпретації ANSI SQL, не можна використовувати агрегат агрегату.

12. Операції з’єднання відношень

Практична робота з БД показала, що для уникнення надлишковості інформації, що зберігається, і водночас для забезпечення її цілісності, цю інформацію доцільно розподілити між двома або більше таблицями. Коли ж потрібно переглянути загальні дані для деякої предметної області проводиться з’єднання таблиць, в результаті якого інформація однієї таблиці доповнюється даними з інших, зв’язаних з нею таблиць. Такі таблиці повинні мати спільні стовпці (найчастіше це поля первинного та зовнішнього ключів), що вказуються у директиві WHERE. З операцією з’єднання ми зустрічалися при розгляді операцій реляційної алгебри і познайомилися з операціями природного з’єднання, з’єднання за умовою та еквіз’єднанням. Саме про останній варіант піде мова сьогодні, а саме про його різновиди. Розрізняють внутрішнє (INNER JOIN) та зовнішнє з’єднання (OUTER JOIN). Останнє ділиться в свою чергу на ліве LEFT та праве RIGHT зовнішні з’єднання (OUTER JOIN).

Внутрішнє з’єднання дозволяє повернути з двох таблиць лише ті рядки, які відповідають значенням зі спільних стовпців. Всі решта рядків ігноруються при такому з’єднанні.

1) SELECT A.A#, Aname, B#, Bname

FROM A, B

WHERE A.A#=B.A#;

Зовнішнє з’єднання використовується для того, щоб вибирати з таблиці рядки, що містять як відповідні так і не відповідні значення для двох таблиць. Невідповідними є поля тих рядків, які не знаходять у пов’язаній таблиці

Операція зовнішнього з’єднання є позиціонною, тобто залежить від того до якої таблиці приєднуються рядки і яка таблиця є тією, що приєднується. Тому саме розрізняють операції лівого та правого зовнішніх з’єднань. При лівому зовнішньому з’єднанні повертаються невідповідні рядки з таблиці, що знаходиться ліворуч , а при правому – з таблиці, що знаходиться праворуч.

Записується оператор лівого зовнішнього з’єднання наступним чином:

2) SELECT A.A#, A.name, B#, Bname

FROM A, B

WHERE A.A# *= B.A#;

При правому зовнішньому з’єднанні за основу береться таблиця, що стоїть справа від оператора з’єднання і до неї приєднуються відповідні поля з лівої таблиці, які відповідають значенням загального стовпчика, а поля, які не мають еквівалентів, заповнюються нулями.

13. Створення базових відношень за допомогою оператора CREATE TABLE

На основі реляційних значень, присвоєних деякій множині змінних-відношень, реляційні вирази дозволяють одержувати безліч інших реляційних значень, наприклад в результаті з¢єднання двох змінних-відношень. Вихідні (задані) змінні-відношення називають базовими змінними-відношеннями (реальні), а присвоєнні їм значення – базовими відношеннями. Відношення, яке одержане з базового відношення в результаті виконання деяких реляційних виразів, називається похідним відношенням.

Реляційні системи надають засоби для створення, в першу чергу базових змінних-відношень. На мові SQL, наприклад, ця функція забезпечується оператором CREATE TABLE EMP…;

Якщо за допомогою засобів мови SQL визначають базу даних, то для кожної базової таблиці визначення містить один оператор CREATE TABLE ім¢я базової таблиці (список елементів таблиці);. Під елементом таблиці розуміють найчастіше визначення стовпчика, яке має наступний вигляд:

<ім¢я стовпчика>< тип/ім¢я домена>[<значення за замовчуванням>]

Оператор CREATE TABLE дозволяє не лише створити первинні і зовнішні ключі, визначити унікальні стовпці і рядки, але й вказати обмеження, що використовуються при перевірці допустимих значень даних, а також стандартні значення для стовпців.

CREATE TABLE<table name>

(<column name><data type><column constraint>,

<column name><data type><column constraint>,);

CREATE TABLE S// suppliers

(S#CHAR(5),

SNAMECHAR(20),

STATUSNUMERIC(5),

CITYCHAR(15),

PRIMARY KEY (S#));

14. Обмеження відношень

Крім зазаначення безпосередньо типів та розміру полів таблиці можна задавати обмеження з метою забезпечення цілісності таблиці. При створенні таблиці (або, при її зміні), можна накладати обмеження на значення які можуть вводитися в поля. Якщо це зробити, SQL буде відхиляти будь-які значення які порушують критерії які визначені для того чи іншого поля.

Обмеження PRIMARY KEY. При розробці таблиці визначається набір потенціальних ключів, тобто тих полів, значення яких однозначно ідентифікують кожен рядок таблиці. Причому з них, як наведено у попередньому прикладі, обирається в якості первинного ключа, для якого неможна використовувати атрибут NULL. Не може бути однакових значень цього поля для різних записів. Первинний ключ забезпечує цілісність даних у стовпцях та є першим кроком до цілісності у всій БД. СКБД створює унікальний індекс для стовпця первинного ключа. Якщо Ви не хочете, щоб створений індекс був кластеризованим, можна використовувати слово NONCLUSTERED при створенні обмеження.

Щодо інших потенціальних ключів, то вони є альтернативними ключами, і для позначення їх унікальності використовують унікальне обмеження (UNIQUE), яке гарантує відсутність дублікатів стовпця. Можна визначити групу полів як унікальну за допомогою команди обмеження таблиці — UNIQUE. Оголошення унікальності групи означає не унікальність значень складових цієї групи, а унікальність їх комбінації.

Обмеження цілісності за посиланням, або зовнішній ключ. Після створення в одній таблиці поля первинного ключа, значення цього поля можуть використовуватися в іншій таблиці (таблицях) БД для створення істинних тверджень при характеристиці різних сутностей. В інших таблицях це поле вже не є унікальним, має назву поля зовнішнього ключа. FOREIGN KEY пов’язує один або декілька стовпців таблиці з ідентичним номером стовпців іншої таблиці. Його значення не можуть вийти за межі діапазону значень, який у першопочатковій таблиці задається значеннями цього ж поля але вже первинного ключа. Таким чином обмеження FOREIGN KEY використовується лише після створення у відповідній таблиці обмеження PRIMARY KEY для цього є поля. Причому, ці поля не обов’язково повинні мати однакову назв (хоча це бажано), але повинні мати один тип і однакову довжину. Коли в таблиці, де визначено обмеження PRIMARY KEY обновлюються значення стовпців, автоматично обновлюються значення в таблиці, для якої визначено обмеження FOREIGN KEY.

Обмеження СНЕСК (перевірка). Можна запобігти небажаним або помилковим введенням значень. Для цього використовується обмеження СНЕСК. Воно накладає умову на значення, що вводиться, які можна ввести в один або декілька стовпців таблиці. Це область з якої стовпець може одержувати свої значення. СНЕСК виражається як нулевий вираз, який приймає значення true або false.

Обмеження DEFAULT (значення за замовчуванням). Коли ви вставляєте новий рядок у таблицю без вказання одного чи декількох значень чи при введені інформації залишаєте незаповненими поля, SQL повинен мати значення за замовчуванням для заповнення цих пропусків. Найбільш загальним значенням за замовчуванням є — NULL. Це значення за замовчуванням для будь-якого стовпця, якому не надано обмеження NOT NULL. Значення DEFAULT вказується в команді CREATE TABLE у той самий спосіб що і обмеження стовпця, хоча, з технічної точки зору, воно не має обмежуючих властивостей — воно не обмежує значення, які можна вводити, а просто визначає, що може статися, якщо не ввести будь-яке з них. В якості обмеження обирають значення, що найчастіше зустрічається у стопці.

15. Групування даних таблиці за допомогою директив ORDER BY і GROUP BY

Таблиці — це невпорядковані набори рядків і дані, які входять до них, не обов’язково з’являються в деякій визначеній послідовності. SQL використовує команду ORDER BY щоб дозволити користувачеві впорядкувати ваше виведення. Ця команда впорядковує виведення запиту згідно зі значеннями в тій чи іншій кількості обраних стовпців. Для кожного стовпця можна встановити як зростання (ASC) так і спадання (DESC). За замовчуванням встановлюється зростання. Для впорядкування даних таблиці за спаданням номеру груп запишемо таку команду:

SELECT * FROM Students ORDER BY sgrup DESC;

Якщо в директиві ORDER BY після імені першого стовпчика вказати другий, тоді після впорядкування за першим стовпчику будуть впорядковані за другим.

Якщо стовпчики перераховані в директиві SELECT, в директиві ORDER BY їх можна визначити, вказавши порядкові номери їх слідування після слова SELECT, тобто замість назви стовпчика ставляться порядкові номери:

SELECT sname, sgrup

FROM Students

ORDER BY 1,2

Директива GROUP BY

Дозволяє розділити таблицю на групи рядків, таким чином, щоб в рядках кожної групи містилися однакові значення у певному стовпчику (наприклад інформація про студентів кожної групи). Подібне групування дозволяє застосовувати одні й ті самі функції до груп рядків.

SELECT snum, sname, sgrup

FROM Students

GROUP BY snum;

Директива GROUP BY дозволяє сортувати значення стовпців у порядку зростання (це стандартний спосіб сортування), а потім перерахувати лише унікальні значення стовпців. На відміну від ORDER BY, директива GROUP BY видає як результат список унікальних значень стовпців. Проте спільні їх властивості в тому, що обидві директиви за замовчуванням сортують значення стовпців в порядку зростання.

В наступному прикладі виконується сортування рядків за стовпчиком sgrup. Спочатку значення з цього стовпчика сортуються в порядку зростання, а потім підраховується кількість представників кожної окремої групи і в якості другого результату виводяться у запиті:

SELECT sgrup, “HeadCount”=count (*)

FROM Students

GROUP BY sgrup

Крім того можна вибрати певні групи за допомогою директиви HAVING, яка дозволяє порівнювати деяку властивість групи з константою. Якщо група задовольняє умові (яка є логічним виразом) з директиви HAVING, тоді вона включається до результату запиту.

SELECT sgrup, “HeadCount”=count (*)

FROM Students

GROUP BY sgrup

HAVING count(*)=5;

Одержаний результат буде впорядкований відносно номеру групи і стосуватиметься лише тих груп, кількість представників яких у загальному списку рівна 5-ти.

Захист інформації в комп‘ютерних системах

10. Захист інформації в комп‘ютерних системах 1

1. Поняття про інформацію як об’єкт захисту. Властивості інформації, що підлягають захисту. Поняття про ІзОД. 2

2. Класифікація загроз інформації та методи боротьби з основними загрозами. 3

3. Об‘єкти захисту інформації та технічні канали її витоку. Поняття небезпечного сигналу. 4

4. Класифікація технічних каналів витоку інформації. 5

5. Методи та способи захисту інформації від витоку технічними каналами. Активні та пасивні способи захисту. 6

6. Основні поняття захисту інформації від несанкціонованого доступу. Поняття безпечної системи згідно з TCSEC („Оранжева книга”). 7

7. Основні поняття дискреційної моделі доступу. Її переваги та недоліки. 8

8. Модель доступу Харрісона-Руззо-Ульмана . Її переваги та недоліки. 9

9. Модель доступу Белла-Ла-Падули. Переваги та недоліки мандатної моделі доступу. 10

10. Основні захисні механізми UNIX. Принципові недоліки захисту UNIX від НСД. 11

11. Основні захисні механізми Windows NT/2000/XP. Принципові недоліки захисту Windows NT/2000/XP від НСД. 12

12. Методи підсилення захисту універсальних операційних систем від НСД. Вимоги до додаткових засобів захисту. 13

13. Формування моделі загроз. Оцінка ризиків. 14

14. Програмні засоби аналізу захищеності. 15

15. Основні причини виникнення загроз інформації в комп‘ютерних системах. 16

1. Поняття про інформацію як об’єкт захисту. Властивості інформації, що підлягають захисту. Поняття про ІзОД.

В загальному комплексі заходів щодо забезпечення інформаційної безпеки важливе місце займають заходи пов’язані із безпосереднім захистом інформації, що спрямована на реалізацію законних інтересів громадян, юридичних осіб, державних органів та здійснення ними своїх завдань і функцій, від загроз, реалізація яких може нанести особі, суспільству, державі політичні, економічні, моральні та інші збитки.

Захист інформації від цих загроз інженерно-технічними заходами складає суть специфічної сфери діяльності в державі - технічного захисту інформації (ТЗІ).

технічний захист інформації це діяльність, спрямована на забезпечення інженерно-технічними заходами конфіденційності, цілісності та доступності інформації,

а об’єктом захисту є важлива для держави, суспільства та особи інформація, в тому числі відкрита, охорона якої забезпечується відповідно до законодавства.

Конфіденційність інформації - це властивість інформації бути недоступною для несанкціонованого ознайомлення.

Конфіденційність властива лише інформації з обмеженим доступом (позначається в НД ТЗІ - ІзОД).

Конфіденційність інформації крім ТЗІ забезпечується ще режимними заходами та, за потреби, криптографічними засобами.

Цілісність інформації – це властивість інформації бути захищеною від несанкціонованого спотворення, руйнування або знищення. Забезпечення цієї властивості стосується усякої інформації важливої для особи, суспільства, держави незалежно від режиму доступу до цієї інформації.

Доступність інформації - це властивість інформації бути захищеною від несанкціонованого блокування. Забезпечення цієї властивості, як і цілісності, стосується усякої інформації важливої для особи, суспільства, держави незалежно від режиму доступу до цієї інформації

Інформація з обмеженим доступом - інформація, право доступу до якої обмежено встановленими правовими нормами і (чи) правилами. До інформації з обмеженим доступом належать конфіденційна і таємна інформації.

Конфіденційна інформація - інформація з обмеженим доступом, якою володіють, користуються чи розпоряджаються окремі фізичні чи юридичні особи або держава і порядок доступу до якої встановлюється ними.

Таємна інформація - інформація з обмеженим доступом, яка містить відомості, що становлять державну або іншу передбачену законом таємницю.

Загрозами для інформації, з точки зору ТЗІ, є витік, можливість блокування чи порушення цілісності інформації.

2. Класифікація загроз інформації та методи боротьби з основними загрозами.

Модель загроз – абстрактне, формалізоване або неформалізоване описання методів та засобів здійснення загроз.

Загроза – будь-який потенційно можливий негативний вплив, будь-яка обставина або подія, які можуть призвести до порушення політики безпеки.

До можливих загроз відносяться такі:

1)стихійні лиха, техногенні катастрофи. Боротьба: резервне обладнання.

2)Відмова обладнання. Боротьба: резервування обладнання та інформації, діагностика, правильний вибір постачальника

3)Наслідки помилок проектування

а) „правильний” вибір спеціалістів з побудови КСЗІ (ліцензій)

б) експертиза

4)Навмисні і ненавмисні дії політики безпеки.

Основний недолік комп’ютерних мереж і телекомунікаційних мереж, які базуються на протоколах ТСР або UDP полягає в тому, що інформація по цих каналах передається у відкритому вигляді.

В залежності від типу комп’ютерної мережі змінюється і характер основної загрози. Для локальних мереж основою загрози є порушення політик безпеки персоналом, з чим необхідно боротися адміністративними заходами.

Якщо система має вихід в глобальну мережу, до порушень персоналу додаються ще навмисні атаки порушників з боку глобальної мережі. Таким чином, основні загрози ІР – мережам можна класифікувати наступним чином:

1)підслуховування (Sniffing). Packed Sniffer

Сніфер пакет – це прикладна програма, яка перехоплює всі пакети, що передаються мережам. Підслуховування використовується для подальших парольних атак, а також для мережної розвідки, коли необхідно визначити структуру мережі та діапазон доступних ІР-адрес. Боротьба: антисніфер, криптографія, одноразові паролі

2) Парольні атаки.

3)Мережна розвідка – використовується для збирання інформації про структуру мережі. Використовуються сніфери або сканери мереж. Боротьба: а) IDS (Intrusion Detection Systems) – програмне забезпечення – системи виявлення вторгнень. Snort

4)„Маскарад” (ІР -spoofing) – підміна ІР-мережі, Боротьба: одноразові паролі, не зловживати довірчивими відносинами між серверами

5)Маскарад часто застосовується для підготовки та створення умов для інших небезпечних хакерських атак. Класичним прикладом такої атаки є відмова в обслуговуванні. DOS (Denial of Service) – відмова в обслуговуванні. Якщо атака відбувається з однієї ІР- адреси, то це DOS-атака. Якщо ж з багатьох – DDOS – Distributed DOS – розподілена DOS - атака. Відмова в обслуговуванні – найбільш небезпечна хакерська атака. Суть її полягає в наступному. До сервера посилається велика кількість запитів через завчасно відкритий порт або через легальний порт, які він не може обробити. Таким чином, робота сервера блокується і легальні користувачі не отримують доступу до інформаційних ресурсів.

6)Посередництво – (Man-in-middle). Посередництво – атака напрямлена на викрадення криптографічних ключів в асиметричних системах шифрування. Або ще називається „підміна відкритого ключа”.

7)Атаки на рівні прикладного ПЗ

3. Об‘єкти захисту інформації та технічні канали її витоку. Поняття небезпечного сигналу.

Захист інформації - це сукупність організаційних, технічних та правових заходів, спрямованих на запобігання нанесенню збитків інтересам власника інформації.

Основними об'єктами захисту інформації є:

1. Інформація з обмеженим доступом (ІзОД), тобто інформаційні ресурси, зокрема ті, що містять відомості, які належать або до державної таємниці, або до конфіденційної інформації.

2. Технічні засоби приймання, обробки, зберігання та передання інформації (ТЗПІ), а саме: системи та засоби інформатизації (обчислювальна техніка, інформаційно-обчислювальні комплекси, мережі та системи); програмні засоби (операційні системи, системи керування базами даних та інше загальносистемне і прикладне програмне забезпечення); автоматизовані системи керування; системи зв'язку; технічні засоби отримання, передання та обробки ІзОД (звукозапис, звукопідсилення, звукосупроводження, переговорні та телевізійні пристрої; засоби тиражування і виготовлення документів та інші технічні засоби обробки графічної, алфавітно-цифрової та текстової інформації), їх інформативні фізичні поля.

3. Допоміжні технічні засоби і системи (ДТЗС), тобто технічні засоби і системи, які не належать до ТЗПІ, але розташовані в приміщеннях, де оброблюється ІзОД. До них відносять технічні засоби відкритого телефонного або гучномовного зв'язку, системи пожежної та охоронної сигналізації, система енергопостачання, радіотрансляційна мережа, система часофікації, енергопобутові прилади тощо, а також самі приміщення, де циркулює ІзОД.

Як елементи каналів витоку інформації найбільший інтерес становлять ТЗПІ та ДТЗС із виходом за межі контрольованої зони (КЗ), тобто зони, де виключена можливість появи осіб чи транспортних засобів без постійних чи тимчасових перепусток.

Окрім з'єднувальних ліній ТЗПІ та ДТЗС за межі КЗ можуть виходити дроти та кабелі, які їх не стосуються, але проходять через приміщення, де встановлено такі технічні засоби, а також металеві труби опалення, водопостачання та інші струмопровідні металоконструкції. Такі дроти, кабелі та струмопровідні елементи називають сторонніми провідниками.

Мережу ДТЗС чи сторонній провідник, здатний приймати побічні електромагнітні сигнали, називають випадковою антеною. Випадкові антени можуть бути зосередженими та розосередженими.

Принцип утворення небезпечних сигналів у технічних засобах полягає в тому, що кожний технічний засіб містить ті чи інші фізичні перетворювачі, функції яких засновані на різних фізичних принципах дії. Лише маючи уявлення про принцип дії кожного з таких перетворювачів, можна виявити неконтрольовані прояви фізичних полів, що утворюють канали витоку.

4. Класифікація технічних каналів витоку інформації.

З огляду на фізичну природу виникнення інформаційних сигналів, а також середовище їх поширення та засоби перехоплення ТКВІ можна розділити на:

- електромагнітні, електричні та параметричні — для телекомунікаційної інформації;

- повітряні (прямі акустичні), вібраційні (віброакустичні), акустоелектричні, оптико-електронні та параметричні — для мовної інформації.

Через електромагнітні ТКВІ перехоплюють:

- побічні електромагнітні випромінювання (ПЕМВ) елементів ТЗПІ;

- ПЕМВ на частотах роботи ВЧ генераторів у ТЗПІ і ДТЗС;

- ПЕМВ на частотах самозбурення НЧ підсилювачів ТЗПІ.

Побічні електромагнітні випромінювання ТЗПІ перехоплюють засобами радіо- та радіотехнічної розвідки, розміщених за межами КЗ.

Електричні ТКВІ слугують для знімання:

- наведених сигналів ПЕМВ ТЗПІ зі з'єднувальних ліній ДТЗС і сторонніх провідників;

- інформаційних сигналів з ліній електроживлення ТЗПІ;

- інформаційних сигналів з мереж заземлення ТЗПІ і ДТЗС;

- інформації шляхом розміщення в ТЗПІ електронних пристроїв перехоплення інформації.

Останні іноді називають закладними пристроями або апаратними закладками. Вони являють собою мініпередавачі, сигнали від яких модулюються інформаційними сигналами.

Параметричні ТКВІ створюють ВЧ опроміненням ТЗПІ. Для перехоплення інформації по цих каналах потрібні ВЧ генератори з антенами, що мають вузьку діаграму спрямованості, а також спеціальні радіоприймальні пристрої.

У повітряних (прямих акустичних) ТКВІ середовищем поширення є повітря. Для перехоплення акустичних сигналів використовують мікрофони. Сигнали з мікрофонів або записуються на пристрої звукозапису, або транслюються передавачами на пункти приймання.

Для перехоплення акустичної (мовної) інформації використовують:

- портативні диктофони та дротові мікрофони для прихованого звукозапису;

- спрямовані мікрофони;

- акустичні радіозакладки для передання інформації по радіоканалу;

- акустичні мережні закладки для передання сигналів по лініях силових мереж електроживлення;

- акустичні ІЧ закладки для передання інформації по оптичному каналу в ІЧ діапазоні;

- акустичні телефонні закладки для передання інформації по телефонних лініях зв'язку на підвищених частотах;

- акустичні телефонні закладки типу «електронне вухо» для передання інформації по телефонній лінії «телефону-спостерігачу» на низькій частоті.

У вібраційних (віброакустичних) ТКВІ середовищем поширення акустичних сигналів є конструкційні елементи споруд і будівель (стіни, перекриття,підлога), труби водопостачання, каналізації та інші тверді тіла.

Для перехоплення акустичних коливань через вібраційні ТКВІ використовують ТЗР із контактними мікрофонами:

- електронні стетоскопи;

- радіостетоскопи (для передання інформації по радіоканалу).

Акустичні ТКВІ виникають за рахунок перетворення акустичних сигналів у електричні (акустоелектричні перетворення) і дозволяють перехоплювати акустичні коливання через ДТЗС із мікрофонним ефектом, а також ВЧ нав'язуванням.

Наприклад, приєднуючи такі ДТЗС до ліній зв'язку телефонних апаратів з електромеханічним дзвінком виклику, можна підслуховувати розмови у приміщеннях, де розміщені такі апарати.

5. Методи та способи захисту інформації від витоку технічними каналами. Активні та пасивні способи захисту.

Захист інформації від витоку по технічних каналах забезпечують проектно-архітектурними рішеннями, проведенням організаційних і технічних заходів, а також виявленням портативних закладних пристроїв.

Організаційні заходи - це спрямовані на захист інформації заходи, проведення яких не потребує спеціально розроблених технічних засобів. До основних організаційних заходів відносять:

- залучення до робіт для захисту інформації організацій, що мають ліцензії відповідних органів на діяльність в області ТЗІ;

- використання на об'єкті сертифікованих ТЗПІ та ДТЗС;

- встановлення КЗ навколо об'єкта;

- залучення до робіт із монтування апаратури, будування чи реконструкції об'єктів ТЗПІ організацій з відповідними ліцензіями;

- організацію контролю та обмеження доступу на об'єкти ТЗПІ та у виділені приміщення;

- введення територіальних, частотних, енергетичних, просторових і часових обмежень у режимах використання технічних засобів, що підлягають захисту;

- відключення технічних засобів, що мають елементи з якостями електроакустичних перетворювачів, від ліній зв'язку на період проведення секретних заходів.

Технічні заходи - це спрямовані на захист інформації заходи, проведення яких передбачає використання спеціальних технічних засобів, а також реалізацію технічних рішень.

Технічні заходи слугують для закриття каналів витоку інформації за рахунок ослаблення рівня інформаційних сигналів або зменшення відношення С/3 у місцях можливого розміщення ТЗР або їх датчиків до рівнів, що унеможливлюють виділення інформаційних сигналів засобами розвідки. Під час проведення таких заходів використовують активні та пасивні методи.

До технічних заходів із використанням пасивних методів відносять такі:

1. Контроль і обмеження доступу на об'єкти ТЗПІ та у виділені приміщення (установлення на об'єктах ТЗПІ та у виділених приміщеннях технічних засобів та систем обмеження і контролю доступу).

2. Локалізація випромінювання: 3. Розв'язування інформаційних сигналів:

До технічних заходів із використанням активних методів належать такі.

1. Просторове зашумлення: 2. Лінійне зашумлення: 3. Знешкодження підключених до лінії закладних пристроїв за допомогою спеціальних генераторів імпульсів (випалювачів «жучків»).

Для захисту мовної (акустичної) інформації використовують активні й пасивні методи. Пасивні методи спрямовані на:

- ослаблення акустичних сигналів на межі КЗ до рівнів, які унеможливлюють їх виділення засобами розвідки на фоні завад;

- ослаблення інформаційних електричних сигналів у з'єднувальних лініях ДТЗС з електроакустичними перетворювачами до відповідних рівнів;

- виключення (ослаблення) проходження сигналів ВЧ нав'язування у ДТЗС з електроакустичними перетворювачами;

- виявлення випромінювань акустичних закладних пристроїв, підключених до телефонних ліній;

- виявлення несанкціонованих підключень до телефонних ліній.

Активні методи, у свою чергу, спрямовані на:

- створення маскувальних акустичних та вібраційних завад з метою зменшення відношення С/3 на межі КЗ до рівнів, які унеможливлюють виділення інформаційних сигналів;

- створення маскувальних електромагнітних завад у з'єднувальних лініях ДТЗС з електроакустичними перетворювачами;

- знешкодження засобів несанкціонованого підключення до мереж телефонного зв'язку.

Звукове ізолювання проводять з метою виключення перехоплення інформаціїпо прямих акустичних каналах (через щілини, вікна, двері, вентиляцію) та по вібраційному каналу (через загороджувальні конструкції, труби водяного, гасового постачання, каналізацію тощо).

Метод віброакустичного маскування належить до активних методів захисту і слугує для захисту інформації від витоку по прямих акустичних каналах. Із його допомогою знижують відношення С/3.Для формування акустичних завад методом віброакустичного маскування використовують спеціальні генератори, кінцевими пристроями яких є гучномовці або вібраційні випромінювачі. На практиці найчастіше використовують генератори шуму. Тому таке маскування називають ще акустичним зашумленням.

6. Основні поняття захисту інформації від несанкціонованого доступу. Поняття безпечної системи згідно з TCSEC („Оранжева книга”).

"Критерії оцінки захищених комп'ютерних систем" (Trusted Computer System Evaluation Criteria [CSC-STD-001-83]) були розроблені й опубліковані Міністерством оборони США в 1983 році з метою визначення вимог безпеки, що висуваються до апаратного, програмного і спеціального програмного й інформаційного забезпечення комп'ютерних систем і вироблення методології і технології аналізу ступеня підтримки політики безпеки в комп'ютерних системах, головним чином військового призначення. Документ одержав неформальну назву «Жовтогаряча книга», під якою став відомим широкому колу спеціалістів.

У даному документі були вперше формально (хоча і не цілком строго) визначені такі поняття, як «політика безпеки», «коректність» і інші. Згідно "Жовтогарячій книзі" безпечна КС – це система, що підтримує керування доступом до оброблюваної в ній інформації таким чином, що тільки відповідним чином авторизовані користувачі чи процеси (суб'єкти), що діють від їхнього імені, одержують можливість читати, записувати, створювати і видаляти інформацію. Запропоновані в цьому документі концепції захисту і набір функціональних вимог послужили основою для формування всіх стандартів безпеки, що згодом з'явилися.

У "Жовтогарячій книзі" запропоновані три категорії вимог безпеки – політика безпеки, аудит і коректність, у рамках яких сформульовані шість базових вимог безпеки. Перші чотири вимоги спрямовані безпосередньо на забезпечення безпеки інформації, а дві останніх – на якість самих засобів захисту.

Політика безпеки. Система повинна підтримувати точно визначену політику безпеки. Можливість здійснення суб'єктами доступу до об'єктів повинна визначатися на підставі їхньої ідентифікації і набору правил керування доступом.

Мітки. З об'єктами повинні бути асоційовані мітки безпеки, що використовуються як вихідна інформація для процедур контролю доступу.

Ідентифікація й аутентифікація. Усі суб'єкти повинні мати унікальні ідентифікатори. Контроль доступу повинен здійснюватися на підставі результатів ідентифікації суб'єкта й об'єкта доступу, підтвердження дійсності їхніх ідентифікаторів (аутентифікації) і правил розмежування доступу.

Контроль коректності функціонування засобів захисту. Засоби захисту повинні містити незалежні апаратні і/чи програмні компоненти, що забезпечують працездатність функцій захисту.

Безперервність захисту. Усі засоби захисту (у т.ч. і ті, що реалізують дану вимогу) повинні бути захищені від несанкціонованого втручання і/чи відключення, причому цей захист повинний бути постійним і безупинним у будь-якому режимі функціонування системи захисту і КС у цілому.

7. Основні поняття дискреційної моделі доступу. Її переваги та недоліки.

Дотримуючись формалізованих вимог до системи захисту інформації, основою реалізації розмежувальної політики доступу до ресурсів при обробці відомостей конфіденційного характеру є дискреційний механізм керування доступом, а секретних відомостей - мандатний механізм керування доступом.

Дотримуючись формалізованих вимог до системи захисту інформації, основою реалізації розмежувальної політики доступу до ресурсів при обробці відомостей конфіденційного характеру є дискреційний механізм керування доступом. При цьому до нього пред'являються наступні вимоги:

- Система захисту повинна контролювати доступ найменованих суб'єктів (користувачів) до найменованих об'єктів (файлам, програмам, томам і т.д.).

- Для кожної пари (суб'єкт - об'єкт) у засобі обчислювальної техніки (СВТ) повинне бути задане явне й недвозначне перерахування припустимих типів доступу (читати, писати й т.д.), тобто тих типів доступу, які є санкціонованими для даного суб'єкта (індивіда або групи індивідів) до даного ресурсу СВТ (об'єкту).

- Система захисту повинна містити механізм, що перетворює в життя дискреційні правила розмежування доступу.

- Контроль доступу повинен бути застосуємо до кожного об'єкта й кожному суб'єктові (індивідові або групі рівноправних індивідів).

Механізм, що реалізує дискреційний принцип контролю доступу, повинен передбачати можливості санкціонованого зміни правил або прав розмежування доступу (ПРД), у тому числі можливість санкціонованої зміни списку користувачів СВТ і списку об'єктів, що захищають.

- Право змінювати ПРД повинне надаватися виділеним суб'єктам (адміністрації, службі безпеки й т.д.).

- Повинні бути передбачені засоби керування, що обмежують поширення прав на доступ.

8. Модель доступу Харрісона-Руззо-Ульмана . Її переваги та недоліки.

Дана модель реалізує дискреційне (довільне) керування доступом суб'єктів до об'єктів і контроль за поширенням прав доступу.

S - безліч суб'єктів (здійснюють доступ до інформації)

O - безліч об'єктів, що містять захищає информацию

- кінцева безліч прав доступу, що означають повноваження на виконання відповідних дій (читання, запис, виконання)

Прийнято вважати, що , тобто суб'єкти одночасно є й об'єктами (це зроблено для того, щоб включити в область дії моделі відносини між суб'єктами).

Поводження системи моделюється за допомогою поняття стану. - простір станів системи.

M - матриця прав доступу, що описує поточні права доступу суб'єктів до об'єктів (рядка - суб'єкти, стовпці - об'єкти)

- поточний стан системи

Будь-який осередок матриці містить набір прав доступу s до об'єкта o, що належатьбезлічі прав доступу R. Поводження системи в часі моделюється переходами між разними станами. Перехід здійснюється шляхом внесення змін у матрицю M.

Елементарні операції (виконуються тільки в тому випадку, якщо всі умови,означаючу присутність зазначених прав доступу в осередках матриці M, є правильними).

Формальний опис системи складається з наступних елементів:

1. кінцевий набір прав доступу

2. кінцеві набори вихідних суб'єктів і об'єктів , де

3. вихідна матриця доступу, що містить права доступу суб'єктів до об'єктів.

4. кінцевий набір команд .

Критерій безпеки моделі Харрисона-Руззо-Ульмана формулюється

у такий спосіб:

Для заданої системи початковий стан

є безпечним відносно права r, якщо не існує застосовної до

послідовності команд, у результаті якої право r буде занесено в осередок

пам'яті матриці M, у якій воно було відсутнє в стані

Позитивні сторони моделі Харрисона-Руззо-Ульмана:

§ дана модель є простій у реалізації (тому що не вимагає застосування

складних алгоритмів)

§ дана модель є ефективною в керуванні (тому що дозволяє управляти

повноваженнями користувачів з точністю до операції над об'єктом)

§ критерій безпеки даної моделі є досить сильним в

практичному плані (тому що дозволяє гарантувати неприступність певної

інформації для користувачів, яким споконвічно не видані відповідні

повноваження)

Негативні сторони моделі Харрисона-Руззо-Ульмана:

§ доведено, що в загальному випадку не існує алгоритму, що може для

довільної системи, її початкового стану

і загального правила r вирішити, чи є дана інформація безпечної

§ існує уразливість до атаки за допомогою “троянського коня” (тому що в

дискреційних моделях контролюються тільки операції доступу суб'єктів до

об'єктам, а не потоки інформації між ними).

9. Модель доступу Белла-Ла-Падули. Переваги та недоліки мандатної моделі доступу.

Основу реалізації розмежувальної політики доступу до ресурсів при захисті секретної інформації є вимога до реалізації, крім дискреційного, мандатного механізму керування доступом. Вимоги до мандатного механізму полягають у наступному: Кожному суб'єктові й об'єкту доступу повинні зіставлятися класи - фікаційні мітки, що відбивають їхнє місце у відповідній ієрархії(мітки конфіденційності). За допомогою цих міток суб'єктам об'єктам повинні призначатися класифікаційні рівні (рівні уразливості, категорії таємності й т.п. ), що є комбінаціями ієрархічних і неієрархічних категорій. Дані мітки повинні бути основою мандатного принципу розмежування доступу.

Система захисту при введенні нових даних у систему повинна вимагати і одержувати від санкціонованого користувача класифікаційні мітки цих даних. При санкціонованому занесенні в список користувачів нового суб'єкта йому повинні призначатися класифікаційні мітки. Зовнішні класифікаційні мітки (суб'єктів, об'єктів) повинні точно відповідати внутрішнім позначкам (усередині системи захисту).

Система захисту повинна реалізовувати мандатний принцип контролю доступу стосовно до всіх об'єктів при явному й схованому доступі з боку кожного із суб'єктів:

- суб'єкт може читати об'єкт, тільки якщо ієрархічна класифікація в класифікаційному рівні суб'єкта не менше, ніж ієрархічна класифікація в класифікаційному рівні об'єкта. При цьому ієрархічні категорії в класифікаційному рівні суб'єкта повинні містити в собі всі ієрархічні категорії в класифікаційному рівні об'єкта;

- суб'єкт здійснює запис в об'єкт, тільки якщо класифікаційний рівень суб'єкта в ієрархічній класифікації не більше, ніж класифікаційний рівень об'єкта в ієрархічній класифікації. При цьому всі ієрархічні категорії в класифікаційному рівні суб'єкта повинні включатися в ієрархічні категорії в класифікаційному рівні об'єкта.

Реалізація мандатних ПРД повинна передбачати можливість супроводу, зміни класифікаційних рівнів суб'єктів і об'єктів спеціально виділеними суб'єктами.

У СВТ повинен бути реалізований диспетчер доступу, тобто засіб, по-перше, здійснююче перехоплення всіх обігів суб'єктів до об’єктів, а по-друге, що розмежовує доступ відповідно за заданим принципом розмежування доступу. При цьому рішення про санкціонованість запиту на доступ повинне прийматися тільки при одночасному дозволі його й дискреційними, і мандатними ПРД. Таким чином, повинні контролюватися не тільки одиничний акт доступу, але й потоки інформації.

10. Основні захисні механізми UNIX. Принципові недоліки захисту UNIX від НСД.

Протягом більшої частини історії інтернету системи Unix забезпечували найвищий рівень функціонування служб у мережі. Коли хакери стали серйозною проблемою для всесвітньої мережі, системам Unix почали приділяти усе більше уваги. На сьогоднішній день більша частина систем в інтернеті працює під керуванням ОС Unix, і для надійного захисту від хакерів ці системи повинні бути правильно настроєні.

Після побудови системи Unix у ній, як правило, є присутнім ряд уязвимостей. Більшу їхню частину можна усунути за допомогою відновлення системи або внесення змін у конфігураційні файли.

Системи Unix настроюються при завантаженні з використанням відповідних завантажувальних файлів. Залежно від версії Unix файли завантаження можуть розташовуватися в різних місцях. У системі Solaris файли завантаження перебувають у каталозі /etc/rc2.d, у системі Linux - у каталозі /etc/rc.d/rc2.d. Служби, завантаження, що запускають звичайно при допомозі файлів, містять у собі наступні сервіси: Inetd; NFS; NTP; Routed; RPC; Sendmail; Web servers.

Існує ряд змін, які можна внести у файли конфігурації системи Unix, щоб збільшити загальний рівень безпеки системи. Це можуть бути як попереджуючі повідомлення, так і захист від переповнення буфера на деяких системах. Будь-які зміни повинні вноситися в конфігурацію відповідно до політики безпеки організації.

Існує три етапи процедури керування паролями в системі Unix: настроювання вимог до паролів, заборона на вхід без пароля, вказівка вимог до вмісту паролів.

У системі Unix доступ до файлів контролюється за допомогою набору дозволів. Для власника файлу, групи, який належить файл, і для всіх інших осіб можна привласнювати привілею читання, записи й виконання. Файлові дозволи змінюються за допомогою команди chmod. Як правило, не рекомендується дозволяти користувачам створювати файли, доступні для читання або запису для будь-яких осіб. Такі файли можуть зчитуватися або записуватися будь-яким користувачем системи. Якщо зловмисник одержить доступ до ідентифікатора користувача, він зможе вважати або змінити будь-які з таких файлів.

Рекомендується обмежувати прямий доступ з використанням кореневого облікового запису. При такому підході навіть адміністраторам необхідно спочатку виконати вхід систему з використанням їх аутентификаційних даних, і тільки після цього за допомогою команди su одержати доступ до кореневого облікового запису.

В Unix створюється набір облікових записів, необхідних для різних цілей (наприклад, володіння деякими певними файлами), які ніколи не використаються для входу в систему. Такими обліковими записами є sys, uucp, nuucp і listen. Для кожного облікового запису варто змінити їхнього запису у файлі /etc/shadow, щоб запобігти успішному входу в систему з їхньою допомогою.

Для виправлення помилок і усунення уязвимостей для Unix випускаються відновлення й "заплатки" аналогічно тому, як це робиться для операційних систем сімейства Windows. Відновлення повинні встановлюватися регулярно, щоб мінімізувати число уязвимостей.

11. Основні захисні механізми Windows NT/2000/XP. Принципові недоліки захисту Windows NT/2000/XP від НСД.

В системе Microsoft Windows 2000 были, по большей части, заменены внутренние и внешние настройки, присутствовавшие в Windows NT. Без сомнения, Windows 2000 является одной из наиболее передовых (если не самой передовой) операционной системой в отношении интернета. Также очевиден тот факт, что в Windows 2000 сохранены традиционные возможности, такие как серверы файлов, печати и баз данных для внутреннего пользования, а также веб-серверы и серверы приложений для работы с интернетом. Дополнительные возможности, такие как сервер telnet, позволяют выполнять в Windows 2000 те функции, которые зарезервированы для систем Unix. Несмотря на то, что эти функции могут использоваться, совершенно понятно, что в Windows 2000 будет храниться и осуществляться работа с секретной информацией. Windows 2003 (ранее Windows.NET) призвана вывести операционную систему на новый уровень с замещением общих для предыдущих версий установок, имеющихся в Windows 2000. Windows 2003 специально разрабатывалась как сервер (у нее нет версии для рабочих станций) и, как и предполагалось, начала быстро внедряться в организации.

В Windows 2000 добавлены серьезные функции безопасности к тем возможностям, которые имели место в Windows NT.

Windows 2000 не является защищенной системой сразу после установки.

Имея это в виду, необходимо произвести настройку некоторых параметров для повышения уровня безопасности, прежде чем система будет готова к работе. Параметры конфигурации подразделяются на параметры локальной политики безопасности и параметры конфигурации системы.

В Windows 2000 появилось новое средство - графический пользовательский интерфейс редактирования локальной политики. Это средство позволяет настраивать политики учетных записей и локальные политики безопасности.

Windows 2000 содержит набор шаблонов, которые используются для конфигурации системы, настройки локальной политики безопасности и параметров управления пользователями в системе.

Страничный файл виртуальной памяти содержит важную системную информацию во время работы системы, такую как ключи шифрования или пароли. Не обходимо чтобы Windows очищала системный страничный файл при отключении системы.

Единственным отличием локальных политик безопасности Windows 2003 Server и Windows 2000 являются политики ограничения программного обеспечения (Software Restriction Policies). Эти политики позволяют осуществлять контроль над тем, какие программы могут выполняться на данном локальном компьютере. Преимуществом этой возможности является то, что администратор может указывать, выполнение каких программ разрешено в системе, и, таким образом, предотвращать выполнение программ, не пользующихся доверием.,

В Windows 2000 включены новые функции безопасности: файловые системы; параметры сети; параметры учетных записей; сервис-пакеты и "горячие" обновления.

Средство .NET Framework Configuration позволяет настраивать политику безопасности доступа к коду специально для версии 1.1 Framework .NET. В данной утилите есть возможность обеспечения защиты и/или удаления управляемых компонентов, установленных на рассматриваемом компьютере. С точки зрения безопасности данное средство может использоваться для контроля за доступом приложений к защищенным ресурсам. Система безопасности использует три уровня политики: Enterprise (Предприятие), Machine (Компьютер) и User (Пользователь) -для определения набора разрешений.

12. Методи підсилення захисту універсальних операційних систем від НСД. Вимоги до додаткових засобів захисту.

Операционная система является важнейшим программным компонентом любой вычислительной машины, поэтому от уровня реализации политики безопасности в каждой конкретной ОС во многом зависит и общая безопасность информационной системы.

Операционная система MS-DOS является ОС реального режима микропроцессора Intel, а потому здесь не может идти речи о разделении оперативной памяти между процессами. Все резидентные программы и основная программа используют общее пространство ОЗУ. Защита файлов отсутствует, о сетевой безопасности трудно сказать что-либо определенное, поскольку на том этапе развития ПО драйверы для сетевого взаимодействия разрабатывались не фирмой MicroSoft, а сторонними разработчиками.

Семейство операционных систем Windows 95, 98, Millenium – это клоны, изначально ориентированные на работу в домашних ЭВМ. Эти операционные системы используют уровни привилегий защищенного режима, но не делают никаких дополнительных проверок и не поддерживают системы дескрипторов безопасности. В результате этого любое приложение может получить доступ ко всему объему доступной оперативной памяти как с правами чтения, так и с правами записи.

Поколение операционных систем Windows NT, 2000 уже значительно более надежная разработка компании MicroSoft. Они явялются действительно многопользовательскими системами, надежно защищающими файлы различных пользователей на жестком диске (правда, шифрование данных все же не производится и файлы можно без проблем прочитать, загрузившись с диска другой операционной системы – например, MS-DOS). Данные ОС активно используют возможности защищенного режима процессоров Intel, и могут надежно защитить данные и код процесса от других программ, если только он сам не захочет предоставлять к ним дополнительного доступа извне процесса.

Операционная система UNIX изначально разрабатывалась как сетевая и многопользовательская, а потому сразу же содержала в себе средства информационной безопасности. Практически все широко распространенные клоны UNIX прошли долгий путь разработки и по мере модификации учли все открытые за это время способы атак. Достаточно себя зарекомендовали : LINUX (S.U.S.E.), OpenBSD, FreeBSD, Sun Solaris. Естественно все сказанное относится к последним версиям этих операционных систем. Основные ошибки в этих системах относятся уже не к ядру, которое работает безукоризненно, а к системным и прикладным утилитам. Наличие ошибок в них часто приводит к потере всего запаса прочности системы.

На любой компьютер, подключенный к интернету, независимо от типа соединения - телефонное, широкополосное или беспроводное - следует установить защитный экран (firewall), который оградил бы ПК от сетевых атак и программ-мошенников, передающих данные с вашего компьютера кому-то в сеть. Программные защитные экраны воюют против внутренних врагов - вирусов, "троянских" и шпионских программ, если таковым все-таки удастся проникнуть в ПК

13. Формування моделі загроз. Оцінка ризиків.

Модель загроз – абстрактне, формалізоване або неформалізоване описання методів та засобів здійснення загроз. Загроза – будь-який потенційно можливий негативний вплив, будь-яка обставина або подія, які можуть призвести до порушення політики безпеки.

До можливих загроз відносяться такі:

1)стихійні лиха, техногенні катастрофи. Боротьба: резервне обладнання.

2)Відмова обладнання.

Боротьба: резервування обладнання та інформації, діагностика, правильний вибір постачальника.

3)Наслідки помилок проектування. Боротьба: а) „правильний” вибір спеціалістів з побудови КСЗІ (ліцензій); б) експертиза.

4)Навмисні і ненавмисні дії політики безпеки.

Теоретично, якщо немає помилок персоналу і проектування, навмисні порушення політики безпеки неможливі. Однак історія свідчить, що ніяка система захисту не може протистояти цілеспрямованим діям озброєного сучасною технікою порушника.

Для визначення ймовірності загроз необхідно розглянути 2 питання:

1)рівень збитків, який завдає підприємству здійснення цієї загрози. Цим повинна займатися група економістів на чолі з адміністрацією.

2)Як часто трапляється та чи інша загроза. Цю оцінку повинні робити ІТ-спеціалісти.

Користуючись спеціальними таблицями здійснюють наступі дії:

1)під час створення політики безпеки задається максимально допустимий рівень інтегрального ризику підприємства, який можна отримати за виділені фінансові ресурси.

2)Якщо інтегральний рівень ризику перевищує це значення, то необхідно зменшити ризик в кожному рядочку, починаючи з максимального.

3)Після зменшення максимальних ризиків, переходять до наступного рядочка (небезпеки).

Джерела виникнення загрози:

які суб’єкти АС або суб’єкти, зовнішні по відношенню до неї, можуть ініціювати загрозу – див. далі модель порушника.

Можливі способи здійснення загрози:

технічними каналами, що включають канали побічних електромагнітних випромінювань і наводок, акустичні, оптичні, радіо- та радіотехнічні, хімічні та інші канали;

каналами спеціального впливу шляхом формування полів і сигналів з метою руйнування системи захисту або порушення цілісності інформації;

несанкціонованим доступом шляхом підключення до апаратури та ліній зв’язку, маскування під зареєстрованого користувача, подолання заходів захисту з метою використання інформації або нав’язування хибної інформації, застосування закладних пристроїв чи програм та вкорінення комп’ютерних вірусів.

Перші два способи за принципом відносяться до технічного доступу, останній – до логічного доступу.

14. Програмні засоби аналізу захищеності.

Засоби аналіз захищеності (ЗАЗ), або сканери безпеки, призначені для автоматизації роботи адміністратора безпеки шляхом пошуку потенційних порушень політики безпеки та вразливостей ОС. При цьому ЗАЗ можуть виявляти такі види порушень (вразливості):

“люки” (back door) в програмах и програми типу “троянський кінь”;

слабкі паролі й неправильні налаштовування механізмів автентифікації;

сприйнятливість до проникнення внаслідок неявних довірчих відношень між системами;

сприйнятливість до атак на відмову в обслуговуванні;

неправильні налаштовування міжмережевих екранів, мережевих і прикладних сервісів;

нездатність засобів захисту системи адекватно реагувати на спроби збору інформації;

ЗАЗ можуть здійснювати сканування системи як “ззовні”, з використанням для доступу до системи мережевих засобів (network-based), так і “зсередини”, працюючи безпосередньо на хості, який аналізують (host-based, application-based). Як правило, мережеві сканери також здатні здійснювати сканування локальної системи через “зворотний” інтерфейс (127.0.0.1).

Сканування (banner check) – механізм пасивного аналізу, використовуючи який сканер намагається визначити існування вразливості за непрямими ознаками без фактичного підтвердження її наявності. Цей метод є найшвидшим і найпростішим для реалізації.

Зондування (active check) – механізм активного аналізу, який дозволяє впевнитись, чи присутня вразливість на вузлі, що аналізують. Зондування виконується шляхом імітування атаки, що використовує вразливість, яку перевіряють. Цей метод повільніший, чим сканування, але майже завжди значно точніший. Цей процес використовує інформацію, що була отримана в процесі сканування, для детального аналізу кожного мережевого пристрою.

Необхідною складовою сканера безпеки є система підготовки звітів. Оскільки основним призначенням цього ПЗ є надання інформації системним адміністраторам, доброю ознакою якості програми є її здатність не лише виявляти вразливості, але й надавати рекомендації з їх усунення.

Дуже широкого поширення набула програма російських розробників XSpider. Хоча її бази даних були розраховані на пошук вразливостей переважно в системах Windows (для інших платформ програма також надавала певний обсяг інформації, але він поступався і детальністю, і точністю), програма мала зручний інтерфейс, надавала детальні звіти, а при застосуванні імітації атак ефективно використовувала вразливості, в тому числі підбирала слабкі паролі. На жаль, успіх програми дозволив розробникам перевести її на комерційну основу, остання безкоштовна версія датована груднем 2002 року.

Використання сканера безпеки – досить критична операція, оскільки крім сканування він здатний здійснювати також і зондування цілі, а це вже фактично є здійсненням атаки.

Крім сканування мереж, XSpider містить велику кількість функцій по роботі і тестуванню окремих мережевих сервісів. Якщо обрано сканування – над основним вікном програми можна задати одну або кілька цілей. Межі активності сканера задаються окремо для різних мережевих протоколів – TCP, UDP, HTTP, SMTP, тощо. Слід звернути увагу, що можна активізувати або відключити фактичні спроби атак на систему, що перевіряється. Після старту сканування стан процесу відображається у рядку стану внизу вікна програми, одночасно йде формування звіту.

15. Основні причини виникнення загроз інформації в комп‘ютерних системах.

Інформаційні ресурси держави, суспільства в цілому, окремих організацій і фізичних осіб являють визначену цінність, мають відповідне матеріальне вираження і вимагають захисту від різних впливів, що можуть призвести до зниження їхньої цінності.

Можна визначити такі причини виникнення загроз:

1.Нова технологія обробки інформації, не всі побічні ефекти очевидні

2.Надзвичайно швидкий розвиток технології, нормативна і правова база не встигає за зміною порядку обробки інформації

3.Зниження кваліфікації користувачів:

Спрощення взаємодії з комп'ютерами

Ріст потужності (швидкодії) комп'ютерів

Поява і повсюдне застосування персональних комп'ютерів

В недалекому минулому з комп’ютерними системами безпосередньо працювали лише спеціально підготовлені професіонали, а самі системи були зосереджені в обчислювальних центрах, в яких підтримувався особливий режим доступу користувачів. В наш час, зокрема, внаслідок появи і повсюдного застосування персональних комп’ютерів, з комп’ютерними системами працюють практично всі – школярі і пенсіонери, інженери і лікарі, люди творчих професій і оператори автоматизованих ліній на виробництві. Це прекрасно з усіх міркувань, крім одного – переважна більшість цих людей не розуміється на питаннях захисту інформації і очікує від комп’ютера абсолютної надійності і простоти використання.

4. Поширення комп'ютерних мереж:

Спрощення обміну інформацією між вузлами мережі

Спільне використання ресурсів

Ускладнення програмного забезпечення

Можливість наявності «слабкої ланки»

Глобальна мережа

ненадійні джерела даних

величезне число зловмисників

відсутність повної інформації про об'єкт

5. Невідповідність моделей безпеки реальним системам

Зміна архітектури системи

Зміна складу та/або можливостей апаратних і програмних засобів

Відмінності в категорії та/або кваліфікації персоналу

Підключення до мережі (особливо глобальної)