Кодирование графических данных

Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла чёрно-белое графическое изображение, напечатанное в газете или книге, то можно увидеть, что оно состоит из мельчайших точек, образующих характерный узор, называемый растром. Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных. Общепринятым на сегодняшний день считается представление чёрно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основные цвета: красный (Red), зелёный (Green) и синий (Blue). На практике считается, что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить механического смешения этих трёх основных цветов. Такая система кодирования получила названия RGB по первым буквам основных цветов.

Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color).

Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, т.е. цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов. Соответственно дополнительными цветами являются: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и жёлтый (Yellow). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, т.е. любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и жёлтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется ещё и четвёртая краска - чёрная (Black). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (чёрный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим также называется полноцветным.

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объём данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.

При кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно передать только 256 оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным.

Кодирование звуковой информации

Приёмы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но среди них можно выделить два основных направления.

1) Метод FM (Frequency Modulation) основан та том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а, следовательно, может быть описан числовыми параметрами, т.е. кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, т.е. являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальный устройства - аналогово-цифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом характерным для электронной музыки. В то же время данный метод копирования обеспечивает весьма компактный код, поэтому он нашёл применение ещё в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

2) Метод таблично волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. В заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментах. В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звучания. Поскольку в качестве образцов исполняются реальные звуки, то его качество получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

Программные средства защиты информации

Программными называются средства защиты данных, функционирующие в составе программного обеспечения. Среди них можно выделить и подробнее рассмотреть следующие;

средства архивации данных

антивирусные программы

криптографические средства

средства идентификации и аутентификации пользователей

средства управления доступом

протоколирование и аудит

Как примеры комбинаций вышеперечисленных мер можно привести:

защиту баз данных

защиту информации при работе в компьютерных сетях.

Иногда резервные копии информации приходится выполнять при общей ограниченности ресурсов размещения данных, например владельцам персональных компьютеров. В этих случаях используют программную архивацию. Архивация это слияние нескольких файлов и даже каталогов в единый файл -- архив, одновременно с сокращением общего объема исходных файлов путем устранения избыточности, но без потерь информации, т. е. с возможностью точного восстановления исходных файлов. Действие большинства средств архивации основано на использовании алгоритмов сжатия, предложенных в 80-х гг. Абрахамом Лемпелем и Якобом Зивом. Наиболее известны и популярны следующие архивные форматы;

ZIP, ARJ для операционных систем DOS. и Windows

TAR для операционной системы Unix

межплатформный формат JAR (Java ARchive)

RAR (все время растет популярность этого нового формата, так как разработаны программы позволяющие использовать его в операционных системах DOS, Windows и Unix),

Пользователю следует лишь выбрать для себя подходящую программу, обеспечивающую работу с выбранным форматом, путем оценки ее характеристик - быстродействия, степени сжатия, совместимости с большим количеством форматов, удобности интерфейса, выбора операционной системы и т.д.. Список таких программ очень велик - PKZIP, PKUNZIP, ARJ, RAR, WinZip, WinArj, ZipMagic, WinRar и много других. Большинство из этих программ не надо специально покупать, так как они предлагаются как программы условно-бесплатные (Shareware) или свободного распространения (Freeware). Также очень важно установить постоянный график проведения таких работ по архивации данных или выполнять их после большого обновления данных.

Это программы разработанные для защиты информации от вирусов. Неискушенные пользователи обычно считают, что компьютерный вирус - это специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам (т.е. "заражать" их), а также выполнять нежелательные различные действия на компьютере. Специалисты по компьютерной вирусологии определяют, что ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ (НЕОБХОДИМЫМ) СВОЙСТВОМ КОМПЬЮТЕРНОГО ВИРУСА является возможность создавать свои дубликаты (не обязательно совпадающие с оригиналом) и внедрять их в вычислительные сети и/или файлы, системные области компьютера и прочие выполняемые объекты. При этом дубликаты сохраняют способность к дальнейшему распространению. Следует отметить, что это условие не является достаточным т.е. окончательным. Вот почему точного определения вируса нет до сих пор, и вряд ли оно появится в обозримом будущем. Следовательно, нет точно определенного закона, по которому «хорошие» файлы можно отличить от «вирусов». Более того, иногда даже для конкретного файла довольно сложно определить, является он вирусом или нет.

Вирусы можно разделить на классы по следующим основным признакам:

деструктивные возможности

особенности алгоритма работы;

среда обитания;

По ДЕСТРУКТИВНЫМ ВОЗМОЖНОСТЯМ вирусы можно разделить на:

безвредные, т.е. никак не влияющие на работу компьютера (кроме уменьшения свободной памяти на диске в результате своего распространения);

неопасные, влияние которых ограничивается уменьшением свободной памяти на диске и графическими, звуковыми и прочими эффектами;

опасные вирусы, которые могут привести к серьезным сбоям в работе компьютера;

очень опасные, в алгоритм работы которых заведомо заложены процедуры, которые могут привести к потере программ, уничтожить данные, стереть необходимую для работы компьютера информацию, записанную в системных областях памяти

ОСОБЕННОСТИ АЛГОРИТМА РАБОТЫ вирусов можно охарактеризовать следующими свойствами:

резидентность;

использование стелс-алгоритмов;

самошифрование и полиморфичность;

Под термином "резидентность" (DOS'овский термин TSR - Terminate and Stay Resident) понимается способность вирусов оставлять свои копии в системной памяти, перехватывать некоторые события (например, обращения к файлам или дискам) и вызывать при этом процедуры заражения обнаруженных объектов (файлов и секторов). Таким образом, резидентные вирусы активны не только в момент работы зараженной программы, но и после того, как программа закончила свою работу. Резидентные копии таких вирусов остаются жизнеспособными вплоть до очередной перезагрузки, даже если на диске уничтожены все зараженные файлы. Часто от таких вирусов невозможно избавиться восстановлением всек копий файлов с дистрибутивных дисков или backup-копий. Резидентная копия вируса остается активной и заражает вновь создаваемые файлы. То же верно и для загрузочных вирусов -- форматирование диска при наличии в памяти резидентного вируса не всегда вылечивает диск, поскольку многие резидентные вирусы заражает диск повторно после того, как он отформатирован.

Нерезидентные вирусы, напротив, активны довольно непродолжительное время -- только в момент запуска зараженной программы. Для своего распространения они ищут на диске незараженные файлы и записываются в них. После того, как код вируса передает управление программе-носителю, влияние вируса на работу операционной системы сводится к нулю вплоть до очередного запуска какой-либо зараженной программы. Поэтому файлы, зараженные нерезидентными вирусами значительно проще удалить с диска и при этом не позволить вирусу заразить их повторно.

Стелс-вирусы теми или иными способами скрывают факт своего присутствия в системе..

Использование СТЕЛС-алгоритмов позволяет вирусам полностью или частично скрыть себя в системе. Наиболее распространенным стелс-алгоритмом является перехват запросов OC на чтение/запись зараженных объектов. Стелс-вирусы при этом либо временно лечат их, либо «подставляют» вместо себя незараженные участки информации. В случае макро-вирусов наиболее популярный способ -- запрет вызовов меню просмотра макросов. Известны стелс-вирусы всех типов, за исключением Windows-вирусов -- загрузочные вирусы, файловые DOS-вирусы и даже макро-вирусы. Появление стелс-вирусов, заражающих файлы Windows, является скорее всего делом времени

САМОШИФРОВАНИЕ и ПОЛИМОРФИЧНОСТЬ используются практически всеми типами вирусов для того, чтобы максимально усложнить процедуру детектирования вируса. Полиморфик - вирусы (polymorphic) - это достаточно трудно обнаружимые вирусы, не имеющие сигнатур, т.е. не содержащие ни одного постоянного участка кода. В большинстве случаев два образца одного и того же полиморфик-вируса не будут иметь ни одного совпадения. Это достигается шифрованием основного тела вируса и модификациями программы-расшифровщика.

К полиморфик-вирусам относятся те из них, детектирование которых невозможно (или крайне затруднительно) осуществить при помощи так называемых вирусных масок - участков постоянного кода, специфичных для конкретного вируса. Достигается это двумя основными способами - шифрованием основного кода вируса с непостоянным ключем и случаным набором команд расшифровщика или изменением самого выполняемого кода вируса. Полиморфизм различной степени сложности встречается в вирусах всех типов - от загрузочных и файловых DOS-вирусов до Windows-вирусов.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6