Основные требования к криптографическому закрытию информации
Сложность и стойкость криптографического закрытия данных должны выбираться в зависимости от объема и степени секретности данных.
Надежность закрытия должна быть такой, чтобы секретность не нарушалась даже в том случае, когда злоумышленнику становится известен метод шифрования.
Метод закрытия, набор используемых ключей и механизм их распределения не должны быть слишком сложными.
Выполнение процедур прямого и обратного преобразований должно быть формальным. Эти процедуры не должны зависеть от длины сообщений.
Ошибки, возникающие в процессе преобразования не должны распространяться по системе.
Вносимая процедурами защиты избыточность должна быть минимальной.
Классификация основных методов криптографического закрытия информации
Шифрование
Подстановка (замена) - Одноалфавитная и Многоалфавитная
Перестановка
Простая
Усложненная по таблице
Усложненная по маршрутам
Гаммирование
С конечной короткой гаммой
С конечной длинной гаммой
С бесконечной гаммой
Аналитические преобразования
Матричные
По особым зависимостям
Комбинированные
Подстановка+перестановка
Подстановка+гаммирование
Перестановка+гаммирование
Гаммирование+гаммирование
Кодирование
Смысловое
По специальным таблицам
Символьное
По кодовому алфавиту
Другие виды
Рассечение-разнесение
Смысловое
Механическое
Сжатие-расширение
Понятие архитектуры и структуры ПК
Под архитектурой компьютерапонимается совокупность принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности компьютера при решении соответствующих классов задач.
Идея открытости архитектурызаключается в том, что пользователь может самостоятельно формировать конфигурацию своего компьютера по своему усмотрению.
Структура компьютера –это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов (конкретные блоки, узлы, связи…).
5.3. Устройство и принцип действия эвм
ЭВМ – это комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации.
RAMROMCD
основная внешняя
память память
CPU
Системная шинаобеспечивает взаимодействие всех узлов между собой.
Процессоросуществляет процесс обработки данных и управляет работой машины.
В состав процессора входят:
Устройство управления(УУ) – формирует адрес очередной микрокоманды,
Арифметико –логическоеустройство (АЛУ) – выполняет арифметические и логические операции над данными.
Регистры общего назначения (РОН) – для хранения промежуточныхрезультатов.Регистры используются при выполнении простейших операций: пересылка, сложение, счет.
КЕШ –памятьслужит для повышения быстродействия процессора и используется для ускоренного выполнения операций за счет запоминания на некоторое время полученных ранее данных, которые будут использоваться процессором в ближайшее время
Основная память(ОП) – предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины.
Содержит два вида запоминающих устройств:
постоянное запоминающее устройство(ПЗУ) и
оперативное запоминающее устройство(ОЗУ).
ПЗУ служит для хранения и выдачи постоянной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя). Это тест- мониторные программы (проверяющие работоспособность компьютера в момент его включения), драйверы (программы, управляющие работой отдельных устройств ЭВМ, например, клавиатурой) и др.
ПЗУявляется энергонезависимым устройством, информация в нем сохраняется даже при выключенном питании.
ОЗУпредназначено для оперативнойзаписи, хранения и считыванияпеременной информации и допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором вычислительных операций.
ОЗУявляетсяэнергозависимымустройством, информация в нем стирается при выключении питания.
Внешняя память(ВЗУ) предназначена для долговременного хранения больших объемов информации и обмена ею с ОЗУ. Во внешней памяти хранится все программное обеспечение ПК. Для ее построения используют энергонезависимые носители. К ВЗУ относятся: накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) – винчестеры; накопители на оптических дисках (CD-ROM,CD-RW,DVD);Flash-память.
Внешние устройства:
устройства ввода информации:
клавиатура, сканеры (читающие автоматы),
графические планшеты (для ручного ввода графической информации),
манипуляторы (устройства указания) – мышь, джойстик, трекбол, световое перо,
сенсорные экраны. CompactDiskReadOnlyMemory-компакт-диск с памятью только для чтения
устройства вывода информации:
принтеры, графопостроители (плоттеры),колонки.
Модемвыполняет функции устройств ввода и вывода информации.
Он позволяет соединиться с другим удаленным компьютером с помощью телефонных линий связи и обмениваться информацией между ЭВМ.
Основные принципы действия ЭВМ
I.Принцип программного управления последовательностью вычислений.
II.Принцип хранимой в памяти программы.
Перед решением задачи на ЭВМ программа и исходные данные помещаются в ее память. Предварительно управляющая программа загружается в ОЗУ. ОЗУ содержит некоторое число ячеек, каждая их которых служит для хранения машинного слова. Ячейки нумеруются, номер ячейки называется адресом.
Команды программы в цифровом виде хранятся в памяти наравне с числами. В команде указываются не сами участвующие в операции числа, а адреса ячеек ОП, в которых находятся числа и помещаются результат операций.
В ОЗУ выполняются операции считыванияхранимой информации для передачи в другие устройства изаписиинформации, поступающей из других устройств. При считывании слова из ячейки содержимое последней не меняется и при необходимости слово может быть снова взято из той же ячейки. При записи хранившееся в ячейке слово стирается и его место занимает новое.
Из процессора по системной шине выдается адрес очередной команды. Считанная по этому адресу команда поступает по системной шине в процессор, где она выполняется с помощью АЛУ. УУ процессора определяет адрес следующей выполняемой команды( № очередной ячейки памяти, где находится очередная команда).
При выполнении загруженной программы ЭВМ запрашивает у пользователя необходимые данные и процессор после выполнения указанных в программе команд отправляет результат по системной шине на устройство вывода.
Внешняя память сравнительно медленно действует, но способна хранить больший объем информации, чем ОЗУ.
Непосредственно в вычислительном процессе участвует только оперативная память, и лишь после окончания отдельных этапов вычислений из внешней памяти в оперативную передается информация, необходимая для следующего этапа решения задачи.
Перед окончанием работы информация из ОЗУ переписывается в ВЗУ, а перед возобновлением работы из ВЗУ переписывается обратно в ОЗУ.
Наиболее прогрессивным режимом работы компьютера является диалоговый режим. Выполнение основной программы иногда может приостанавливаться с целью выполнения другого срочного задания. Такой режим работы называется прерыванием. По завершению обслуживания прерывания процессор возвращается к выполнению временно отложенной программы.
Прерывание – временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы.
Процессор все время что-то делает, но в то же время ждет внешних прерываний. Систему прерываний (диалог) обеспечивает операционная система.
Сжатие данных
Большинство данных содержат избыточность. Избыточность информации улучшает её восприятие и обработку. При хранении информации или её передачи избыточность можно уменьшить с помощью сжатия данных.
Степень избыточности зависит от типа данных и от принятой системы кодирования.
Существующие типы данных:
Видеоданные данные обладают самой большой избыточностью;
Графические данные – средней избыточностью;
Текстовые данные – низкой избыточностью.
Сжатие данных – это процесс преобразования информации, при котором уменьшается избыточность в её представлении и соответственно требуется меньший объём памяти для хранения.
Если методы сжатия информации применяют к готовым документам, то термин сжатие данныхзаменяют терминомархивация данных, а программные средства, выполняющие эти операции, называютархиваторами.
Уплотнение в один архивный файл группы файлов
сокращает время копирования файлов на диски,
позволяет защитить информацию от несанкционированного доступа,
Степень сжатия файлов характеризуется коэффициентом Кс сжатия
где Vc – объём сжатого файла, Vo – объём исходного файла.
Степень сжатия объектов зависит от следующих факторов:
метода сжатия;
используемой программы;
типа исходного файла.
Хорошо сжимаются видео-, графические, некоторые текстовые файлы, (Кс=5-40%).
Меньше сжимаются файлы исполняемых программ и загрузочных модулей (60-90 %).
Почти не сжимаются архивные файлы.
Обратимость сжатия
Если при сжатии данных происходит изменение их содержания, метод сжатия не обратим и при восстановлении данных, полного восстановления исходной последовательности, не происходит.
Такие методы называют методами сжатия с регулируемой потерей информации. Они применяются только для тех типов данных, для которых формальная утрата части содержания не приводит к значительному снижению потребительских свойств.
Эти методы обеспечивают гораздо более высокую степень сжатия, чем обратимые методы, но их нельзя применять к текстовым документам, базам данных, программному коду.
Их применяют к музыкальным записям, видеозаписям и рисункам.
Форматы сжатия с потерей информации:
*.JPG для графических данных;
*.MPG для видеоданных;
*.MP3 для звуковых данных.
Если при сжатии данных происходит изменение их структуры, то метод сжатия обратим и можно восстановить исходный массив путём применения обратного метода.
Обратимые методы применяются для сжатия любых типов данных.
Форматы сжатия без потери информации:
*. GIF, *.TIF, *.PCX и другие для графических данных;
*.AVI для видеоданных;
*.ZIP, *.ARJ, *.RAR, *.LH, *.LZH, *.CAB и другие для любых типов данных.
При сжатии данных следует иметь ввиду, что:
Для любой последовательности данных существует теоретическийпределсжатия, который не может быть превышен без потери части информации;
Для любого алгоритма сжатия можно указать такую последовательность данных, для которой он обеспечит лучшую степень сжатия, чем другие методы;
Для любого алгоритма сжатия можно указать такую последовательность данных, для которой данный алгоритм вообще не позволит получить сжатие.
Алгоритмы обратимых методов сжатия
Существует много обратимых методов сжатия данных, наивысшую эффективность они демонстрируют для данных разных типов и разных объёмов.
В основе методов сжатия лежат следующие алгоритмы:
RLE (Run-Length Encoding) – для графических данных;
KWE (Keyword Encoding) – для текстовых данных;
Алгоритм Хафмана – для любых данных.