Бонус от Юли Захаровой Гос экзамены с ответами

91

4 Практичность -понятность -простота использования -изучаемость -привлекательность 5 Сопровождаемость -анализируемость -изменяемость -стабильность -тестируемость 6 Мобильность -адаптируемость

-простота установки -сосуществование соответствия -замещаемость

2. -Базы знаний

База знаний (БЗ) — ядро Экспертной Системы, совокупность знаний предметной области, записанная на машинный носитель в форме, понятной эксперту и пользователю (обычно на некотором языке, приближенном к естественному). Параллельно такому «человеческому» представлению существует БЗ во внутреннем «машинном» представлении.

3. ISDN-сети с интегральными услугами

Выделенные линии представляют собой наиболее надежное средство соединения локальных сетей через глобальные каналы связи, так как вся пропускная способность такой линии всегда находится в распоряжении взаимодействующих сетей. Однако это и наиболее дорогой вид глобальных связей - при наличии N удаленных локальных сетей, которые интенсивно обмениваются данными друг с другом, нужно иметь Nx(N-l)/2 выделенных линий. Для снижения стоимости глобального транспорта применяют динамически коммутируемые каналы, стоимость которых разделяется между многими абонентами этих каналов.

Наиболее дешевыми оказываются услуги телефонных сетей, так как их коммутаторы оплачиваются большим количеством абонентов, пользующихся телефонными услугами, а не только абонентами, которые объединяют свои локальные сети.

Телефонные сети делятся на аналоговые и цифровые в зависимости от способа мультиплексирования абонентских и магистральных каналов. Более точно, цифровыми называются сети, в которых на абонентских окончаниях информация представлена в цифровом виде и в которых используются цифровые методы мультиплексирования и коммутации, а аналоговыми - сети, которые принимают данные от абонентов аналоговой формы, то есть от классических аналоговых телефонных аппаратов, а мультиплексирование и коммутацию осуществляют как аналоговыми методами, так и цифровыми. В последние годы происходил достаточно интенсивный процесс замены коммутаторов телефонных сетей на цифровые коммутаторы, которые работают на основе технологии TDM. Однако такая сеть по-прежнему останется аналоговой телефонной сетью, даже если все коммутаторы будут работать по технологии TDM, обрабатывая данные в цифровой форме, если абонентские окончания у нее останутся аналоговыми, а аналого-цифровое преобразование выполняется на ближней к абоненту АТС сети.

К телефонным сетям с цифровыми абонентскими окончаниями относятся цифровые сети с интегральными услугами ISDN (Intergrated Services Digital Network). Сети ISDN рассчитаны не только на передачу голоса, но и компьютерных данных, в том числе и с помощью коммутации пакетов, за счет чего они получили название сетей с интегральными услугами. Однако основным режимом работы сетей ISDN остается режим коммутации каналов, а служба коммутации пакетов обладает слишком низкой по современным меркам скоростью - обычно до 9600 бит/с. Новое поколение сетей с интеграцией услуг, названное BISDN (от broadband - широкополосные), основано уже целиком на технике коммутации пакетов (точнее, ячеек технологии ATM).

ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровые сети с интегральными услугами) относятся к сетям, в которых основным режимом коммутации является режим коммутации каналов, а данные обрабатываются в цифровой форме.

В результате работ, проводимых по стандартизации интегральных сетей в CCITT, в 1980 году появился стандарт G.705, в котором излагались общие идеи такой сети. Конкретные спецификации сети ISDN появились в 1984 году в виде серии рекомендаций I. Этот набор спецификаций был неполным и не подходил для построения законченной сети. К тому же в некоторых случаях он допускал неоднозначность толкования или был противоречивым. В результате, хотя оборудование ISDN и начало появляться примерно с середины 80-х годов, оно часто было несовместимым, особенно если производилось в разных странах. В 1988 году рекомендации серии I были пересмотрены и приобрели гораздо более детальный и законченный вид, хотя некоторые неоднозначности сохранились. В 1992 и 1993 годах стандарты ISDN были еще раз пересмотрены и дополнены. Процесс стандартизации этой технологии продолжается.

Внедрение сетей ISDN началось достаточно давно - с конца 80-х годов, однако высокая техническая сложность пользовательского интерфейса, отсутствие единых стандартов на многие жизненно важные функции, а также необходимость крупных капиталовложений для переоборудования телефонных АТС и каналов связи привели к тому, что инкубационный период затянулся на многие годы, и сейчас, когда прошло уже более десяти лет, распространенность сетей ISDN оставляет желать лучшего.

Архитектура сети ISDN предусматривает несколько видов служб (рис. ниже):

некоммутируемые средства (выделенные цифровые каналы);

коммутируемая телефонная сеть общего пользования;

сеть передачи данных с коммутацией каналов;

сеть передачи данных с коммутацией пакетов;

сеть передачи данных с трансляцией кадров (frame relay);

средства контроля и управления работой сети.

Как видно из приведенного списка, транспортные службы сетей ISDN действительно покрывают очень широкий спектр услуг, включая популярные услуги frame relay. Кроме того, большое внимание уделено средствам контроля сети, которые позволяют маршрутизировать вызовы для установления соединения с абонентом сети, а также осуществлять мониторинг и управление сетью. Управляемость сети обеспечивается интеллектуальностью коммутаторов и конечных узлов сети, поддерживающих стек протоколов, в том числе и специальных протоколов управления.

92

Рис.: Службы ISDN

Стандарты ISDN описывают также ряд услуг прикладного уровня: факсимильную связь на скорости 64 Кбит/с, телексную связь на скорости 9600 бит/с, видеотекс на скорости 9600 бит/с и некоторые другие

На практике не все сети ISDN поддерживают все стандартные службы. Служба frame relay хотя и была разработана в рамках сети ISDN, однако реализуется, как правило, с помощью отдельной сети коммутаторов кадров, не пересекающейся с сетью коммутаторов ISDN.

Базовой скоростью сети ISDN является скорость канала DS-0, то есть 64 Кбит/с. Эта скорость ориентируется на самый простой метод кодирования голоса - ИКМ, хотя дифференциальное кодирование и позволяет передавать голос с тем же качеством на скорости 32 или 16 Кбит/с.

Одним из базовых принципов ISDN является предоставление пользователю стандартного интерфейса, с помощью которого пользователь может запрашивать у сети разнообразные услуги. Этот интерфейс образуется между двумя типами оборудования, устанавливаемого в помещении пользователя (Customer Premises Equipment, СРЕ): терминальным оборудованием пользователя ТЕ (компьютер с соответствующим адаптером, маршрутизатор, телефонный аппарат) и сетевым окончанием NT, которое представляет собой устройство, завершающее канал связи с ближайшим коммутатором ISDN.

Пользовательский интерфейс основан на каналах трех типов:

В - со скоростью передачи данных 64 Кбит/с;

D - со скоростью передачи данных 16 или 64 Кбит/с;

Н - со скоростью передачи данных 384 Кбит/с (Н0), 1536 Кбит/с (Н11) или 1920 Кбит/с (Н12).

Каналы типа В обеспечивают передачу пользовательских данных (оцифрованного голоса, компьютерных данных или смеси голоса и данных) и с более низкими скоростями, чем 64 Кбит/с. Разделение данных выполняется с помощью техники TDM. Разделением канала В на подканалы в этом случае должно заниматься пользовательское оборудование, сеть ISDN всегда коммутирует целые каналы типа В. Каналы типа В могут соединять пользователей с помощью техники коммутации каналов друг с другом, а также образовывать так называемые полупостоянные (semipermanent) соединения, которые эквиваленты соединениям службы выделенных каналов. Канал типа В может также подключать пользователя к коммутатору сети Х.25.

Канал типа D выполняет две основные функции. Первой и основной является передача адресной информации, на основе которой осуществляется коммутация каналов типа В в коммутаторах сети. Второй функцией является поддержание услуг низкоскоростной сети с коммутацией пакетов для пользовательских данных. Обычно эта услуга выполняется сетью в то время, когда каналы типа D свободны от выполнения основной функции.

Каналы типа Н предоставляют пользователям возможности высокоскоростной передачи данных. На них могут работать службы высокоскоростной передачи факсов, видеоинформации, качественного воспроизведения звука.

Пользовательский интерфейс ISDN представляет собой набор каналов определенного типа и с определенными скоростями.

Сеть ISDN поддерживает два типа пользовательского интерфейса - начальный (Basic Rate Interface, BRI) и основной (Primay Rate

Interface, PRI).

Начальный интерфейс BRI предоставляет пользователю два канала по 64 Кбит/с для передачи данных (каналы типа В) и один канал с пропускной способностью 16 Кбит/с для передачи управляющей информации (канал типа D). Все каналы работают в полнодуплексном режиме. Различные каналы пользовательского интерфейса разделяют один и тот же физический двухпроводный кабель по технологии TDM, то есть являются логическими каналами, а не физическими. Данные по интерфейсу BRI передаются кадрами, состоящими из 48 бит. Каждый кадр содержит по 2 байта каждого из В каналов, а также 4 бита канала D. Передача кадра длится 250 мс, что обеспечивает скорость данных 64 Кбит/с для каналов В и 16 Кбит/с для канала D. Кроме бит данных кадр содержит служебные биты для обеспечения синхронизации кадров, а также обеспечения нулевой постоянной составляющей электрического сигнала.

Интерфейс BRI может поддерживать не только схему 2B+D, но и B+D и просто D (когда пользователь направляет в сеть только пакетизированные данные).

Основной интерфейс PRI предназначен для пользователей с повышенными требованиями к пропускной способности сети. Интерфейс PRI поддерживает либо схему 30B+D, либо схему 23B+D. В обеих схемах канал D обеспечивает скорость 64 Кбит/с. Первый вариант предназначен для Европы, второй - для Северной Америки и Японии. Ввиду большой популярности скорости цифровых каналов 2,048 Мбит/с в Европе и скорости 1,544 Мбит/с в остальных регионах, привести стандарт на интерфейс PRI к общему варианту не удалось.

Возможны варианты интерфейса PRI с меньшим количеством каналов типа В, например 20B+D. Каналы типа В могут объединяться в один логический высоко скоростной канал с общей скоростью до 1920 Кбит/с. При установке у пользователя нескольких интерфейсов PRI все они могут иметь один канал типа D, при этом количество В каналов в том интерфейсе, который не имеет канала D, может увеличиваться до 24 или 31.

Основной интерфейс может быть основан на каналах типа Н. При этом общая пропускная способность интерфейса все равно не должна превышать 2,048 или 1,544 Мбит/с. Для каналов Н0 возможны интерфейсы 3H0+D для американского варианта и 5H0+D для европейского. Для каналов H1 возможен интерфейс, состоящий только из одного канала Н11 (1,536 Мбит/с) для американского варианта или одного канала Н12 (1,920 Мбит/с) и одного канала D для европейского варианта.

Технология ISDN разрабатывалась как основа всемирной телекоммуникационной сети, позволяющей связывать как телефонных абонентов, так и абонентов других глобальных сетей - компьютерных, телексных. Поэтому при разработке схемы адресации узлов ISDN необходимо было, во-первых, сделать эту схему достаточно емкой для всемирный адресации, а во-вторых, совместимой со схемами

адресации других сетей, чтобы абоненты этих сетей, в случае93соединения своих сетей через сеть ISDN, могли бы пользоваться привычными форматами адресов. Разработчики стека TCP/IP пошли по пути введения собственной системы адресации, независимой от систем адресации объединяемых сетей. Разработчики технологии ISDN пошли по другому пути - они решили добиться использования в адресе ISDN адресов объединяемых сетей.

Основное назначение ISDN - это передача телефонного трафика. Поэтому за основу адреса ISDN был взят формат международного телефонного плана номеров, описанный в стандарте ITUT E.163. Однако этот формат был расширен для поддержки большего числа абонентов и для использования в нем адресов других сетей, например Х.25.

Формат E.163 предусматривает до 12 десятичных цифр в номере, а формат адреса ISDN в стандарте Е.164 расширен до 55 десятичных цифр. В сетях ISDN различают номер абонента и адрес абонента. Номер абонента соответствует точке подключения всего пользовательского оборудования к сети. Например, вся офисная АТС может идентифицироваться одним номером ISDN. Номер ISDN состоит из 15 десятичных цифр и делится, как и телефонный номер по стандарту Е.163, на поле «Код страны» (от 1 до 3 цифр), поле «Код города» и поле «Номер абонента». Адрес ISDN включает номер плюс до 40 цифр подадреса. Подадрес используется для нумерации терминальных устройств за пользовательским интерфейсом.

При вызове абонентов из сети, не относящейся к ISDN, их адрес может непосредственно заменять адрес ISDN. Например, адрес абонента сети Х.25, в которой используется система адресации по стандарту Х.121, может быть помещен целиком в поле адреса ISDN, но для указания, что это адрес стандарта Х.121, ему должно предшествовать поле префикса, в которое помещается код стандарта адресации, в данном случае стандарта Х.121. Коммутаторы сети ISDN могут обработать этот адрес корректно и установить связь с нужным абонентом сети Х.25 через сеть ISDN - либо коммутируя канал типа В с коммутатором Х.25, либо передавая данные по каналу типа D в режиме коммутации пакетов. Префикс описывается стандартом ISO 7498.

Стандарт ISO 7498 определяет достаточно сложный формат адреса, причем основой схемы адресации являются первые два поля. Поле AFI (Athority and Format Identifier) задает значения всех остальных полей адреса и формат этих полей. Значением поля AFI является один из 6 типов поддоменов глобального домена адресации:

четыре типа доменов соответствуют четырем типам публичных телекоммуникационных сетей - сетей с коммутацией пакетов, телексных сетей, публичных телефонных сетей и сетей ISDN;

пятый тип домена - это географический домен, который назначается каждой стране (в одной страна может быть несколько географических доменов);

шестой тип домена - это домен организационного типа, в который входят международные организации, например ООН или ATM

Forum.

За полем AFI идет поле IDI (Initial Domain Identifier) - поле начального идентификатора домена, а за ним располагается дополнительное поле DSP (Domain Specific Part), которое может нести дополнительные цифры номера абонента, если разрядности поля IDI не хватает.

Еще одним способом вызова абонентов из других сетей является указание в адресе ISDN двух адресов: адреса ISDN пограничного устройства, например, соединяющего сеть ISDN с сетью Х.25, и адреса узла в сети Х.25. Адреса должны разделяться специальным разделителем. Два адреса используются за два этапа - сначала сеть ISDN устанавливает соединение типа коммутируемого канала с пограничным устройством, присоединенным к сети ISDN, а затем передает ему вторую часть адреса, чтобы это устройство осуществило соединение с требуемым абонентом.

В сети ISDN существуют два стека протоколов: стек каналов типа D и стек каналов типа В.

Каналы типа D образуют достаточно традиционную сеть с коммутацией пакетов. Прообразом этой сети послужила технология сетей Х.25. Для сети каналов D определены три уровня протоколов: физический протокол; канальный протокол LAPD; а на сетевом уровне может использоваться протокол, с помощью которого выполняется маршрутизация вызова абонента службы с коммутацией каналов, или же протокол Х.25 - в этом случае в кадры протокола LAPD вкладываются пакеты Х.25 и коммутаторы ISDN выполняют роль коммутаторов Х.25.

Сеть каналов типа D внутри сети ISDN служит транспортным уровнем для так называемой системы сигнализации номер 7 (Signal System Number 7, SS7). Система SS7 была разработана для целей внутреннего мониторинга и управления коммутаторами телефонной сети общего назначения. Эта система применяется и в сети ISDN. Служба SS7 относится к прикладному уровню модели OSI. Конечному пользователю ее услуги недоступны, так как сообщениями SS7 коммутаторы сети обмениваются только между собой.

Каналы типа В образуют сеть с коммутацией цифровых каналов. В терминах модели OSI на каналах типа В в коммутаторах сети ISDN определен только протокол физического уровня. Коммутация каналов типа В происходит по указаниям, полученным по каналу D.

Несмотря на большие отличия от аналоговых телефонных сетей, сети ISDN сегодня используются в основном так же, как аналоговые телефонные сети, то есть как сети с коммутацией каналов, но только более скоростные: интерфейс BRI дает возможность установить дуплексный режим обмена со скоростью 128 Кбит/с (логическое объединение двух каналов типа В), а интерфейс PRI - 2,048 Мбит/с. Кроме того, качество цифровых каналов гораздо выше, чем аналоговых, а это значит, что процент искаженных кадров будет гораздо ниже и полезная скорость обмена данными существенно выше.

Обычно интерфейс BRI используется в коммуникационном оборудовании для подключения отдельных компьютеров или небольших локальных сетей, а интерфейс PRI - в маршрутизаторах, рассчитанных на сети средних размеров.

Что же касается объединения компьютерных сетей для поддержки службы с коммутацией пакетов, то здесь сети ISDN предоставляют не очень большие возможности.

На каналах типа В режим коммутации пакетов поддерживается следующим образом - либо с помощью постоянного соединения с коммутатором сети Х.25, либо с помощью коммутируемого соединения с этим же коммутатором. То есть каналы типа В в сетях ISDN являются только транзитными для доступа к «настоящей» сети Х.25. Собственно, это сводится к первому случаю использования сети ISDN - только как сети с коммутацией каналов.

Развитие технологии трансляции кадров на каналах типа В - технологии frame relay - привело к тому, что сети frame relay стали самостоятельным видом сетей со своей инфраструктурой каналов и коммутаторов.

Остается служба коммутации пакетов, доступная по каналу D. Так как после передачи адресной информации канал D остается свободным, по нему можно реализовать передачу компьютерных пакетов Х.25, поскольку протокол LAPD позволяет это делать. Чаще всего сеть ISDN используется не как замена сети Х.25, а как разветвленная сеть доступа к менее географически распространенной и узкоспециализированной сети Х.25. Такая услуга обычно называется «доступ к сети Х.25 через канал типа D». Скорость доступа к сети Х.25 по каналу типа D обычно не превышает 9600 бит/с.

Сети ISDN не рассматриваются разработчиками корпоративных сетей как хорошее средство для создания магистрали сети. Основная причина - отсутствие скоростной службы коммутации пакетов и невысокие скорости каналов, предоставляемых конечным пользователям. Для целей же подключения мобильных и домашних пользователей, небольших филиалов и образования резервных каналов связи сети ISDN сейчас используются очень широко, естественно там, где они существуют. Производители коммуникационного оборудования выпускают широкий спектр продуктов для подключения локальных сетей к ISDN - терминальных адаптеров, удаленных мостов и офисных маршрутизаторов невысокой стоимости.

Справка

Коммутация на основе техники разделения частот94разрабатывалась в расчете на передачу непрерывных сигналов, представляющих голос. При переходе к цифровой форме представления голоса была разработана новая техника мультиплексирования, ориентирующаяся на дискретный характер передаваемых данных.

Эта техника носит название мультиплексирования с разделением времени (Time Division Multiplexing, TDM). Реже используется и другое ее название - техника синхронного режима передачи (Synchronous Transfer Mode, STM). Рисунок ниже поясняет принцип коммутации каналов на основе техники TDM.

Аппаратура TDM-сетей - мультиплексоры, коммутаторы, демультиплексоры - работает в режиме разделения времени, поочередно обслуживая в течение цикла своей работы все абонентские каналы. Цикл работы оборудования TDM равен 125 мкс, что соответствует периоду следования замеров голоса в цифровом абонентском канале. Это значит, что мультиплексор или коммутатор успевает вовремя обслужить любой абонентский канал и передать его очередной замер далее по сети. Каждому соединению выделяется один квант времени цикла работы аппаратуры, называемый также тайм-слотом. Длительность тайм-слота зависит от числа абонентских каналов, обслуживаемых мультиплексором TDM или коммутатором.

Рис.: Коммутация на основе разделения канала во времени

Мультиплексор принимает информацию по N входным каналам от конечных абонентов, каждый из которых передает данные по абонентскому каналу со скоростью 64 Кбит/с - 1 байт каждые 125 мкс. В каждом цикле мультиплексор выполняет следующие действия:

прием от каждого канала очередного байта данных;

составление из принятых байтов уплотненного кадра, называемого также обоймой;

передача уплотненного кадра на выходной канал с битовой скоростью, равной Nx64 Кбит/с.

Порядок байт в обойме соответствует номеру входного канала, от которого этот байт получен. Количество обслуживаемых мультиплексором абонентских каналов зависит от его быстродействия. Демультиплексор выполняет обратную задачу - он разбирает байты уплотненного кадра и распределяет их по своим нескольким выходным каналам, при этом он считает, что порядковый номер байта в обойме соответствует номеру выходного канала.

Коммутатор принимает уплотненный кадр по скоростному каналу от мультиплексора и записывает каждый байт из него в отдельную ячейку своей буферной памяти, причем в том порядке, в котором эти байты были упакованы в уплотненный кадр. Для выполнения операции коммутации байты извлекаются из буферной памяти не в порядке поступления, а в таком порядке, который соответствует поддерживаемым в сети соединениям абонентов. Так, например, если первый абонент левой части сети (см. рис.) должен соединиться со вторым абонентом в правой части сети, то байт, записанный в первую ячейку буферной памяти, будет извлекаться из нее вторым. «Перемешивая» нужным образом байты в обойме, коммутатор обеспечивает соединение конечных абонентов в сети.

Однажды выделенный номер тайм-слота остается в распоряжении соединения «входной канал-выходной слот» в течение всего времени существования этого соединения, даже если передаваемый трафик является пульсирующим и не всегда требует захваченного количества тайм-слотов. Это означает, что соединение в сети TDM всегда обладает известной и фиксированной пропускной способностью, кратной 64 Кбит/с.

Работа оборудования TDM напоминает работу сетей с коммутацией пакетов, так как каждый байт данных можно считать некоторым элементарным пакетом. Однако, в отличие от пакета компьютерной сети, «пакет» сети TDM не имеет индивидуального адреса. Его адресом является порядковый номер в обойме или номер выделенного тайм-слота в мультиплексоре или коммутаторе. Сети, использующие технику TDM, требуют синхронной работы всего оборудования, что и определило второе название этой техники - синхронный режим передач (STM). Нарушение синхронности разрушает требуемую коммутацию абонентов, так как при этом теряется адресная информация. Поэтому перераспределение тайм-слотов между различными каналами в оборудовании TDM невозможно, даже если в каком-то цикле работы мультиплексора тайм-слот одного из каналов оказывается избыточным, так как на входе этого канала в этот момент нет данных для передачи (например, абонент телефонной сети молчит).

Существует модификация техники TDM, называемая статистическим разделением канала во времени (Statistical TDM, STDM). Эта техника разработана специально для того, чтобы с помощью временно свободных тайм-слотов одного канала можно было увеличить пропускную способность остальных. Для решения этой задачи каждый байт данных дополняется полем адреса небольшой длины, например в 4 или 5 бит, что позволяет мультиплексировать 16 или 32 канала. Однако техника STDM не нашла широкого применения и используется в основном в нестандартном оборудовании подключения терминалов к мэйнфреймам.

Сети TDM могут поддерживать либо режим динамической коммутации, либо режим постоянной коммутации, а иногда и оба эти режима. Так, например, основным режимом цифровых телефонных сетей, работающих на основе технологии TDM, является динамическая коммутация, но они поддерживают также и постоянную коммутацию, предоставляя своим абонентам службу выделенных каналов.

Существует аппаратура, которая поддерживает только режим постоянной коммутации. К ней относится оборудование типа Т1/Е1, а также высокоскоростное оборудование SDH. Такое оборудование используется для построения первичных сетей, основной функцией которых является создание выделенных каналов между коммутаторами, поддерживающими динамическую коммутацию.

Сегодня практически все данные - голос, изображение, компьютерные данные - передаются в цифровой форме. Поэтому выделенные каналы TDM-технологии, которые обеспечивают нижний уровень для передачи цифровых данных, являются универсальными каналами для построения сетей любого типа: телефонных, телевизионных и компьютерных.

Билет 25

95

1. -Способы записи алгоритма программы

Алгоритм.

Алгоритм - это точная последовательность предписаний, исполнение которых позволяет посредством конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными

Свойства алгоритма.

При составлении и записи алгоритма необходимо обеспечить, чтобы он обладал рядом свойств.

Однозначность алгоритма, под которой понимается единственность толкования исполнителем правила построения действий и порядок их выполнения. Чтобы алгоритм обладал этим свойством, он должен быть записан командами из системы команд исполнителя.

3.определить большее из чисел;

4.заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

5.повторить алгоритм с шага 2.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как такие описания: V строго не формализуемы;

V страдают многословностью записей;

V допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний. Графический способ (с использованием графических примитивов, блок-схем);

Для разработки структуры программы удобнее пользоваться записью алгоритма в виде блок-схемы (в англоязычной литературе используется термин flow-chart). Для изображения основных алгоритмических структур и блоков на блок-схемах используют специальные графические символы. Они приведены на рисунке:

Начало/конец алгоритма Блок вычислений Начало (заголовок) цикла Проверка условий Ввод/Вывод данных

набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

Примером псевдокода является школьный алгоритмический язык в русской нотации (школьный АЯ), описанный в учебнике А.Г. Кушниренко и др. "Основы информатики и вычислительной техники", 1991. Этот язык в дальнейшем мы будем называть просто "алгоритмический язык".

Пример записи алгоритма на школьном АЯ: алг Сумма квадратов (арг цел n, рез цел S)

дано | n > 0

надо | S = 1*1 + 2*2 + 3*3 + ... + n*n

нач цел i

ввод n; S:=0

нц для i от 1 до n

S:=S+i*i

96

кц

вывод "S = ", S

кон

Формальные языки (QBasic, Pascal и тд.).

Пример:

'Вывод выражений с помощью оператора PRINT PRINT "Вывод чисел:"

PRINT 23.4

PRINT-10.2 PRINT PRINT

PRINT "Вычислим (10+4) - 4*(2-3'^2)" PRINT (10 + 4)-4* (2-3^2)

PRINT

PRINT "В заключение объединим отдельные"

PRINT

PRINT "слова в текст:"

PRINT "Сегодня" + " " + "хорошая" + " погода" 'Конец программы

Основные алгоритмические конструкции:

Линейный алгоритм.

В алгоритмическом языке лин ейным является алгоритм, состоящий из команд, выполняющихся одна за другой. Они в записи алгоритма располагаются в том порядке, в каком должны быть выполнены предписываемые ими действия. Такой порядок выполнения называется естественным. Последовательность команд образует составную команду «цепочка», которая в записи блок-схемой имеет вид, приведенный на рисунке 1.

Пример алгоритма цикл на алгоритмическом языке QBasic:

FOR I=1 TO 15

PRINT I

NEXT I

FOR I=7 TO –6 STEP –3

PRINT I

NEXT I

I=0

PRINT «Значение I в начале равно»; I

DO WHILE I<10

I=I+1

LOOP

PRINT “Значение I в конце цикла равно”; I

Выводы:

Чем отличается программный способ записи алгоритмов от других?

При записи алгоритма в словесной форме, в виде блок-схемы или на псевдокоде допускается определенный произвол при изображении команд. Вместе с тем такая запись точна настолько, что позволяет человеку понять суть дела и исполнить алгоритм.

Однако на практике в качестве исполнителей алгоритмов используются специальные автоматы — компьютеры. Поэтому алгоритм, предназначенный для исполнения на компьютере, должен быть записан на понятном ему языке. И здесь на первый план выдвигается необходимость точной записи команд, не оставляющей места для произвольного толкования их исполнителем. Следовательно, язык для записи алгоритмов должен быть формализован. Такой язык принято называть языком программирования.

Таким образом, алгоритмические языки в значительной98мере являются машиннонезависимыми. Они облегчают работу программиста и повышают надежность создаваемых программ.

Какие компоненты образуют алгоритмический язык? Алгоритмический язык (как и любой другой язык) образуют три его

составляющие:

Алфавит — это фиксированный для данного языка набор основных символов, т.е. "букв алфавита", из которых должен состоять любой текст на этом языке — никакие другие символы в тексте не допускаются.

Синтаксис — это правила построения фраз, позволяющие определить, правильно или неправильно написана та или иная фраза. Точнее говоря, синтаксис языка представляет собой набор правил, устанавливающих, какие комбинации символов являются осмысленными предложениями на этом языке.

Семантика определяет смысловое значение предложений языка. Являясь системой правил истолкования отдельных языковых конструкций, семантика устанавливает, какие последовательности действий описываются теми или иными фразами языка и, в конечном итоге, какой алгоритм определен данным текстом на алгоритмическом языке.

2. -Экспертные системы: классификация и структура

Системы, основанные на знаниях – это системы программного обеспечения, основными структурными элементами которых являются база знаний и механизм логических выводов. В первую очередь к ним относятся экспертные системы, способные диагностировать заболевания, оценивать потенциальные месторождения полезных ископаемых, осуществлять обработку естественного языка, распознавание речи и изображений и т.д. Экспертные системы являются первым шагом в практической реализации исследований в области ИИ. В настоящее время они уже используются в промышленности.

Экспертная система – это вычислительная система, в которую включены знания специалистов о некоторой конкретной проблемной области и которая в пределах этой области способна принимать экспертные решения.

Наверное, в настоящее время нет человека, занимающегося или просто интересующегося информатикой, которому не было бы знакомо это словосочетание. Экспертные системы (ЭС) составляют часть систем искусственного интеллекта (ИИ), причем самую существенную их часть. Экспертные системы обычно определяют как программы ЭВМ, моделирующие действия эксперта-человека при решении задач в узкой предметной области, на основе накопленных знаний, составляющих базу знаний (БЗ).

По функциональному назначению ЭС можно разделить на следующие типы. Во-первых, это мощные ЭС, рассчитанные на узкий круг пользователей (например, ЭС, предназначенные для управления технологическими процессами, или некоторые ЭС военного применения). Такие системы работают в реальном масштабе времени и являются довольно дорогими. Во-вторых, это мощные ЭС, рассчитанные на широкий круг пользователей. К ним можно отнести системы медицинской диагностики. Также существуют и более простые ЭС, содержащие небольшое число правил (в виде которых чаще всего представляются знания в базе знаний) и, соответственно недорогие. Это системы, рассчитанные на массового потребителя. И наконец, есть довольно простые ЭС, предназначенные для индивидуального пользования. Это может быть даже “самодельная” система, применяемая изготовителем в повседневной жизни.

Общее представление о функционировании экспертной системы дает рис. 1.

БАЗА ЗНАНИЙ

ЭКСПЕРТЫ Факты, наблюдения, анализ

Рис. 1.

Все экспертные системы включают в себя по крайней мере три основных элемента: базу знаний (БЗ), машину вывода (МВ), интерфейс пользователя (ИП).

БАЗА ЗНАНИЙ (БЗ) создается людьми - консультантами, исследователями либо самими экспертами. Она содержит информацию о том, что известно о данном предмете в настоящий момент. Эта информация выражена в виде объектов, атрибутов и условий. Помимо описательных представлений о действительности, она включает выражение неопределенности - ограничения на достоверность факта.

БЗ отличается от традиционной базы данных из-за своего символьного, а не числового или буквенного содержания. При обработке информации базы данных пользуются заранее определенными логическими правилами.

В БЗ поступают факты. Связь между фактами представлена эвристическими правилами.

МАШИНА ВЫВОДА (МВ) обеспечивает функционирование механизма, осуществляющего поиск в базе знаний по правилам рациональной логики для получения решений. Эта МВ приводится в действие при получении запроса пользователя и выполняет следующие задачи:

сравнивает информацию, содержащуюся в запросе пользователя, с информацией базы знаний;

ищет определенные цели или причинные связи;

оценивает относительную определенность фактов, основываясь на соответствующих коэффициентах доверия. связанных с каждым

фактом.

МВ предназначена для построения заключений. Ее действие аналогично рассуждениям эксперта-человека, который оценивает проблему

ипредлагает гипотетические решения. В поиске целей на основе предложенных правил, МВ обращается к БЗ до тех пор, пока не найдет вероятный путь к получению приемлемого результата.

МВ применяет логику, четкие рассуждения, установленные правилами, для проверки заключений и получения выводов.

ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ (ИП) способствует взаимодействию между системой и пользователем, т. е. организует обмен информацией между оператором и МВ. Интерфейс с использованием естественного языка создает видимость повседневной беседы, применяя правильно построенные фразы и предложения. Системы, предоставляющие пользователю максимум удобств, расходуют больше ресурсов основной машины. ИП часто служит определяющей мерой достоинств ЭС, когда простота общения играет не меньшую роль, чем эффективность МВ или полнота БЗ.

Через ИП система проводит свое исследование и99поддерживает связь с человеком, который ею управляет.

ПРАВИЛА (эвристические правила) определяют прямую или обратную причинно-следственную связь между объектами и значениями БЗ. Каждое правило выглядит следующим образом:

правилоN: если ПРЕДПОСЫЛКА

то

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Это предложение начинается с номера правила N, за которым следует двоеточие. Предпосылки и заключения составляют пары ОБЪЕКТ=ЗНАЧЕНИЕ. Заключение может, кроме того, иметь связанный с ним коэффициент доверия в виде ОБЪЕКТ=ЗНАЧЕНИЕ,кд=M

КОЭФФИЦИЕНТ ДОВЕРИЯ (или СТЕПЕНЬ УВЕРЕННОСТИ). Степень определенности утверждений не всегда абсолютна, т.е. в большинстве утверждений уровень доверия может быть более или менее условным.

Следовательно, количественные коэффициенты определенности увеличивают точность рассуждения ЭС. Такие выражения относительной уверенности часто основываются на статистических, вероятностных или просто субъективных предпосылках. Общепринятая схема состоит в том, чтобы варьировать уровень доверия от 0, представляющего минимальную степень уверенности, до 100 - высшей степени.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ.

Для того, чтобы задействовать нашу ЭС, нам необходимо создать осмысленную БЗ для конкретной предметной области. Любой эксперимент начинается с анализа целей проекта. Разработчикам необходимо знать природу проблем, которые им предстоит решать. Они должны иметь возможность описать задачу, последствия или результаты, ожидаемые от ее решения. Поставив правильные цели, планировщики получат полезные решения.

Цели системы можно разделить на три типа: конечные, промежуточные и вспомогательные. Каждая цель - это предполагаемый результат, который может быть получен, если программа предлагает решение специфических проблем. Установление их в качестве отправных точек нужно для того, чтобы дать разработчикам ясное представление, какие задания должна выполнять ЭС и как она должна действовать при их выполнении.

Если цели определены, то типы проблем, которые предстоит решать, становятся более очевидными. На данном этапе возникает потребность в ограничениях. Хотя БЗ должна быть исчерпывающей, но тем не менее ее следует ограничивать по фактам и правилам, требующимся для достижения поставленных целей. Например, возраст и вес больного с заболеваниями внутренних органов важны для постановки правильного диагноза, а цвет его глаз или волос - нет.

Вторая фаза включает в себя сбор, структуризацию и перевод основного материала, необходимого для решения поставленной задачи (для достижения конечной цели). В этом процессе обычно участвуют специалисты в предметной области - эксперты. Небольшие БЗ часто извлекаются из справочников или учебных пособий. Экспертные системы, создаваемые на персональных компьютерах, чаще всего ограничиваются небольшим кругом проблем, и базу знаний можно накопить самостоятельно. Содержание такой базы знаний обуславливается определением проблем. Это значит, что база знаний может охватывать любую предметную область, которая описывается набором правил “если - то”.

КОНЕЧНАЯ ЦЕЛЬ описывает, какое действие, исход или результат должны получать пользователи вследствие консультации, когда система решит проблему. Цель должна выражать действие или событие, отображающее воздействие ЭС на общий ход событий. На этом уровне описаний степень уверенности должна быть достаточно большой.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ЦЕЛИ системы подразделяют общую проблему на подзадачи, описывая проблемы, которые должны быть решены для достижения конечной цели.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ помогают планировщикам определить конкретные области экспертизы, необходимые для решения поставленной задачи. Каждая вспомогательная цель предполагает содержание в БЗ ряда связанных задач.

Существует два метода достижения цели системы: метод прямых цепочек и метод обратных цепочек.

В процессе работы при запуске того или иного правили его левая часть загружается в рабочую память (аналог интерфейса пользователя).

МЕТОД ПРЯМЫХ ЦЕПОЧЕК состоит в следующем: проверяется наличие левых частей правил в рабочей памяти (РП); готовыми к исполнению являются те правила, левые части которых хранятся в РП. Если таких правил несколько, то возникает конфликтная ситуация, для исключения которых применяются специальные методы. Такой процесс вывода продолжается до исчерпания правил, готовых к исполнению, или до выполнения правила остановки. Можно сказать, что метод прямых цепочек основан на выводе, исходя из фактов.

МЕТОД ОБРАТНЫХ ЦЕПОЧЕК строит вывод с конца, т.е. с цели, подлежащей доказательству: от цели переходят к подцели и т.д.

3. -Защита информации в сетях

Методы защиты информации в канале связи Методы защиты информации в канале связи можно разделить на две группы:

основанные на ограничении физического доступа к линии и аппаратуре связи;

основанные на преобразовании сигналов в линии к форме, исключающей (затрудняющей) для злоумышленника восприятие или искажение содержания передачи.

Методы первой группы в основном находят применение в системах правительственной связи, где осуществляется контроль доступа к среде передачи данных.

Методы второй группы направлены на обратимое изменение формы представления передаваемой информации. Преобразование должно придавать информации вид, исключающий ее восприятие при использовании аппаратуры, стандартной для данного канала связи. При использовании же специальной аппаратуры восстановление исходного вида информации должно требовать затрат времени и средств, которые по оценке владельца защищаемой информации делают бессмысленным для злоумышленника вмешательство в информационный процесс.

При защите обмена данными решающее значение имеет форма представления сигнала в канале связи.

Следует учесть, что деление на "аналоговый" или "цифровой" сигнал условно. Для некоторых вариантов механизмов защиты

информации требуется взаимная синхронизация и обмен служебными посылками между взаимодействующей аппаратурой защиты, т.е. присутствует цифровой режим, однако, поскольку этот режим не связан непосредственно с речевым обменом, требования к его скоростным характеристикам достаточно свободны.

С другой стороны, символьный (цифровой) обмен в протяженных каналах всегда осуществляется через модемное преобразование в виде аналогового сигнала.

Основная проблема, с которой сталкиваются пользователи100сетей, где применяется сквозное шифрование, связана с тем, что служебная информация. используемая для учстановления соединения, передается по сети в незашифрованном виде. Опытный криптоаналитик может извлечь для себя массу полезной информации, зная кто с кем, как долго и в какие часы общается через сеть доступа. Для этого ему даже не потребуется быть в курсе предмета общения.

По сравнению с канальным, сквозное шифрование характеризуется более сложной работой с ключами, поскольку каждая пара пользователей должна быть снабжена одинаковыми ключами, прежде чем они смогут связаться друг с другом. А поскольку криптографический алгоритм реализуется на верхних уровнях модели OSI, приходится также сталкиваться со многими существенными различиями в коммуникационных протоколах и интерфейсах сети доступа (для примера: отправитель - канал ТЧ, получатель - 2B+D). Все это затрудняет практическое применение сквозного шифрования.

Приведенные выше методы защиты информации уже не удолетворяют современных требованиям. При использовании этих методов злоумышленник может перехватывать адресную информацию, вести мониторинг передаваемых данных, несанкционированно подключаться к линии, искажать передаваемую информацию.

Единственным возможным методом, удовлетворяющим всем современны требованиям, является использования комбинации канального и сквозного шифрования. При этом может закрывается вся передаваемая по каналу связи информация.

Комбинация канального и сквозного шифрования данных в сети доступа обходится значительно дороже, чем каждое из них по отдельности. Однако именно такой подход позволяет наилучшим образом защитить данные, передаваемые по сети. Шифрование в каждом канале связи не позволяет злоумышленнику анализировать служебную информацию, используемую для маршрутизации. А сквозное шифрование уменьшает вероятность доступа к незашифрованным данным в узлах сети.

При этом злоумышленник может проводить анализ только открыто передаваемых данных, но не может нелегально использовать линию связи.

Межсетевые экраны (FireWall) должны удовлетворять следующим группам более детальных требований. По целевым качествам — обеспечивать безопасность защищаемой внутренней сети и полный контроль над внешними подключениями и сеансами связи. Межсетевой экран должен иметь средства авторизации доступа пользователей через внешние подключения. Типичной является ситуация, кагда часть персонала организации должна выезжать, например, в командировку, и в процессе работы им требуется доступ к некоторым ресурсам внутренней компьютерной сети организации. Брандмауэр должен надежно распознавать таких пользователей и предоставлять им необходимые виды доступа.

По управляемости и гибкости — обладать мощными и гибкими средствам управления для полного воплощения в жизнь политики безопасности организации. Брандмауэр должен обеспечивать простую реконфигурацию системы при изменении структуры сети. Если у организации имеется несколько внешних подключений, в том числе и в удаленных филиалах, система управления экранами должна иметь возможность централизованно обеспечивать для них проведение единой политики межсетевых взаимодействий.

По производительности и прозрачности — работать достаточно эффективно и успевать обрабатывать весь входящий и исходящий трафик при максимальной нагрузке. Это необходимо для того, чтобы брандмауэр нельзя было перегрузить большим количеством вызовов, которые привели бы к нарушению его работы. Межсетевой экран должен работать незаметно для пользователей локальной сети и не затруднять выполнение ими легальных действий. В противном случае пользователи будут пытаться любыми способами обойти установленные уровни защиты.

По самозащищенности — обладать свойством самозащиты от любых несанкционированных воздействий. Поскольку межсетевой экран является и ключом и дверью к конфиденциальной информации в организации, он должен блокировать любые попытки несанкционированного изменения его параметров настройки, а также включать развитые средства самоконтроля своего состояния и сигнализации. Средства сигнализации должны обеспечивать своевременное уведомление службы безопасности при обнаружении любых несанкционированных действий, а также нарушении работоспособности межсетевого экрана.

Криптографические методы защиты информации в автоматизированных системах могут применяться как для защиты информации, обрабатываемой в ЭВМ или хранящейся в различного типа ЗУ, так и для закрытия информации, передаваемой между различными элементами системы по линиям связи. Криптографическое преобразование как метод предупреждения несационированного доступа к информации имеет многовековую историю. В настоящее время разработано большое колличество различных методов шифрования, созданы теоретические и практические основы их применения. Подавляющие число этих методов может быть успешно использовано и для закрытия информации. Под шифрованием в данном едаваемых сообщений, хранение информации (документов, баз данных) на носителях в зашифрованном виде.

Криптография занимается поиском и исследованием математических методов преобразования информации. Сфера интересов криптоанализа - исследование возможности расшифровывания информации без знания ключей. Современная криптография включает в себя четыре крупных раздела:

5.Симметричные криптосистемы.

6.Криптосистемы с открытым ключом.

7.Системы электронной подписи.

8.Управление ключами.

Основные направления использования криптографических методов - передача конфиденциальной информации по каналам связи (например, электронная почта), установление подлинности передаваемых сообщений ,хранение информации (документов,баз данных) на носителях в зашифрованном виде.

Криптографические методы защиты информации в автоматизированных системах могут применяться как для защиты информации, обрабатываемой в ЭВМ или хранящейся в различного типа ЗУ, так и для закрытия информации, передаваемой между различными элементами системы по линиям связи. Криптографическое преобразование как метод предупреждения несационированного доступа к информации имеет многовековую историю. В настоящее время разработано большое колличество различных методов шифрования, созданы теоретические и практические основы их применения. Подавляющие число этих методов может быть успешно использовано и для закрытия информации.

Итак, криптография дает возможность преобразовать информацию таким образом, что ее прочтение (восстановление) возможно только при знании ключа.

Криптосистемы разделяются на симметричные и с открытым ключом.

Всимметричных криптосистемах и для шифрования, и для дешифрования используется один и тот же ключ.

Всистемах с открытым ключом используются два ключа - открытый и закрытый, которые математически связаны друг с другом. Информация шифруется с помощью открытого ключа, который доступен всем желающим, а расшифровывается с помощью закрытого ключа, известного только получателю сообщения.

Термины распределение ключей и управление ключами относятся к процессам системы обработки информации, содержанием которых является составление и распределение ключей между пользователями.