Технологии автоматизации управления в масштабах всего предприятия 26.Информационные технологии в образовании

Цель информатизации общества — создание гибридного интегрального интеллекта всей цивилизации, способного предвидеть и управлять развитием человечества. Образовательная система в таком обществе должна быть системой опережающей. Переход от консервативной образовательной системы к опережающей должен базироваться на опережающем формировании информационного пространства Российского образования и широком использовании информационных технологий .

Вхождение России в единое мировое информационное пространство ставит серьезные проблемы перед отечественным образованием. Начиная с 80-х годов, сумма знаний в обществе возрастает вдвое каждые 2 года. Изменится и структура знаний: доля традиционных знаний уменьшится с 70 до 40%, прагматических — с 15 до 10%, но возрастет доля новых знаний — с 5 до 15% и знаний, направленных на развитие творческих способностей личности — с 3 до 25%. Современное образование является поддерживающим, перспективное образование должно стать в информационном обществе опережающим.

Такое развитие информационного пространства требует обеспечения как психологической, так и профессиональной подготовленности всех участников образовательного процесса.

В условиях радикального усложнения жизни общества, его технической и социальной инфраструктуры решающим оказывается изменение отношения людей к информации, которая становится важнейшим стратегическим ресурсом общества. Успешность перехода к информационному обществу существенным образом зависит от готовности системы образования в кратчайшие сроки осуществить реформы, необходимые для ее приспособления к нуждам информационного общества.

По существу, речь идет о решении проблемы качественного изменения состояния всей информационной среды (пространства) обитания российского образования в сопряжении с отечественной наукой и общественной практикой, а также в сопряжении с мировой высшей школой и мировой наукой. Решение этой задачи открывает новые возможности для ускоренного прогрессивного индивидуального развития каждого человека в системе образования и для роста качества совокупного общественного интеллекта, что в перспективе окажет свое положительное влияние на все стороны общественной жизни России.

Эффективность процесса информатизации непосредственно зависит от эффективности процессов создания и использования информационного ресурса, т.е. всего информационного потенциала общества. Информационный ресурс фактически есть совокупность информации о прошлом и настоящем опыте человечества, база для воспроизводства новой информации.

По развитию информационного общества Россия отстала от многих западных стран. Это можно легко пронаблюдать на примере общего индекса зрелости информационного общества (Information Imperative Index). Он состоит из 20 четко сформулированных показателей из трех областей: социальной, информационной и компьютерной. Социальные показатели состоят из законодательной базы, регулирующих норм и политических факторов. Информационный показатель состоит в основном из сектора информатики и информационного бизнеса (программное обеспечение, мультимедиа и т.д.). Компьютерный показатель отражает объем и насыщенность рынка оборудования, такого как PC, Интернет, мобильные телефоны и пр. Россия находится на 34 месте из 54 стран, т.е. в группе III. Наилучшие показатели в России достигнуты в социальной сфере (20 место), затем идет информационная сфера (32 место), и наихудший уровень наблюдается в компьютерной сфере (46 место). Все это вместе составляет ясную картину, демонстрируя, что телекоммуникационная инфраструктура и аппаратное

обеспечение требуют в целом большего развития, чем законодательная база.

В процессе информатизации образования необходимо выделить следующие аспекты:

• методологический;

• экономический;

• технический;

• технологический;

• методический.

Проанализируем состояние и развитие каждого аспекта.

Методологический аспект. Здесь главной проблемой является выработка основных принципов образовательного процесса, соответствующих современному уровню информационных технологий. К сожалению, на данном этапе новые технологии искусственно накладываются на традиционные образовательные формы. Поэтому необходимо найти новые подходы к формированию основных требований к каждому уровню образования. Например, как сочетать традиционные требования умения грамотно писать и считать с возможностями компьютера, который это делает лучше и в силу присущей человеку лени не способствует формированию таких навыков. Аналогичный пример касается чтения. Легкий доступ к информационным ресурсам, создание которых никто не контролирует, атрофирует у человека стремление работать с литературой. Такие же тенденции прослеживаются в области черчения и других дисциплин. Реальные лабораторные исследования заменяются работой в виртуальной среде. Но поскольку технический прогресс остановить невозможно крайне важно выработать новые образовательные стандарты.

Экономический аспект. Экономической основой информационного общества являются отрасли информационной индустрии (телекоммуникационная, компьютерная, электронная, аудиовизуальная), которые переживают процесс технологической конвергенции и корпоративных слияний. Происходит интенсивный процесс формирования мировой «информационной экономики», заключающийся в глобализации информационных, информационно-технологических и телекоммуникационных рынков, возникновении мировых лидеров информационной индустрии, превращении «электронной торговли» по телекоммуникациям в средство ведения бизнеса.

К сожалению, наша страна активно не участвует в информационной индустрии, что во многом приводит к навязыванию западных стандартов в образовании.

Технический аспект. В настоящее время создано и внедрено достаточно большое число программных и технических разработок, реализующих отдельные информационные технологии. Но при этом используются различные методические подходы, несовместимые технические и программные средства, что затрудняет тиражирование, становится преградой на пути общения с информационными ресурсами и компьютерной техникой, приводит к распылению сил и средств. Наряду с этим различный подход к информатизации на школьном и вузовском уровнях вызывает большие трудности у учащихся при переходе с одного уровня обучения на другой, приводит к необходимости расходования учебного времени на освоение элементарных основ современных компьютерных технологий.

Отсутствие единой политики в области оснащения техническими и программными средствами в угоду сиюминутной выгоде инициирует использование устаревших информационных технологий, вызывает трудности при переходе с одного уровня обучения на другой, является препятствием для включения в мировую образовательную систему. Очень серьезным моментом, связанным с использованием низкосортной вычислительной техники, является игнорирование вопросов экологической безопасности работы с компьютерами. Этому аспекту за рубежом уделяется серьезное внимание и расходуются значительные средства на проведение в этой области научных исследований и практических мероприятий.

Поэтому необходима интеграция усилий участников образовательного процесса в рамках формирования единого информационного пространства общероссийского и регионального образования на единых концептуальных, методологических и технологических принципах. В связи с этим новизной данного проекта является разработка типовой модели информатизации со всеми компонентами компьютеризации и видами обеспечения. Научно-технический уровень современных базовых информационных технологий образования в общем, соответствует требованиям, предъявляемым прикладными информационными технологиями. Проблема заключается в недостаточном уровне проработки методологических вопросов.

При этом, как показывает анализ, огромные средства затрачиваются во всем мире на разработку многочисленных конкретных прикладных систем и уделяется совершенно недостаточное внимание методическим вопросам.

Технологический аспект. Технологической основой информационного общества являются телекоммуникационные и информационные технологии, которые стали лидерами технологического прогресса, неотъемлемым элементом любых современных технологий, они порождают экономический рост, создают условия для свободного обращения в обществе больших массивов информации и знаний, приводят к существенным социально-экономическим преобразованиям и, в конечном счете, к становлению информационного общества.

Методический аспект. Основные преимущества современных информационных технологий (наглядность, возможность использования комбинированных форм представления информации — данные, стереозвучание, графическое изображение, анимация, обработка и хранение больших объемов информации, доступ к мировым информационным ресурсам) должны стать основой поддержки процесса образования.

Усиление роли самостоятельной работы обучаемого позволяет внести существенные изменения в структуру и организацию учебного процесса, повысить эффективность и качество обучения, активизировать мотивацию познавательной деятельности в процессе обучения.

Основные факторы, влияющие на эффективность использования информационных ресурсов в образовательном процессе:

1. Информационная перегрузка — это реальность. Избыток данных служит причиной снижения качества мышления прежде всего среди образованных членов современного общества;

2. Внедрение современных информационных технологий целесообразно в том случае, если это позволяет создать дополнительные возможности в следующих направлениях:

• доступ к большому объему учебной информации;

• образная наглядная форма представления изучаемого материала;

• поддержка активных методов обучения;

• возможность вложенного модульного представления информации.

3. Выполнение следующих дидактических требований:

• целесообразность представления учебного материала;

• достаточность, наглядность, полнота, современность и структурированность учебного материала;

• многослойность представления учебного материала по уровню сложности;

• своевременность и полнота контрольных вопросов и тестов;

• протоколирование действий во время работы;

• интерактивность, возможность выбора режима работы с учебным материалом;

• наличие в каждом предмете основной, инвариантной и вариативной частей, которые могут корректироваться.

4. Компьютерная поддержка каждого изучаемого предмета, и этот процесс нельзя подменить изучением единственного курса информатики.

Положительным при использовании информационных технологий в образовании является повышение качества обучения за счет:

• большей адаптации обучаемого к учебному материалу с учетом собственных возможностей и способностей;

• возможности выбора более подходящего для обучаемого метода усвоения предмета;

• регулирования интенсивности обучения на различных этапах учебного процесса;

• самоконтроля;

• доступа к ранее недосягаемым образовательным ресурсам российского и мирового уровня;

• поддержки активных методов обучения;

• образной наглядной формы представления изучаемого материала;

• модульного принципа построения, позволяющего тиражировать отдельные составные части информационной технологии;

• развития самостоятельного обучения.

Отрицательными последствиями использования информационных технологий в образовании являются следующие:

• психобиологические, влияющие на физическое и психологическое состояние учащегося, и, в том числе, формирующие мировоззрение, чуждое национальным интересам страны;

• культурные, угрожающие самобытности обучаемых;

• социально-экономические, создающие неравные возможности получения качественного образования;

политические, способствующие разрушению гражданского общества в национальных государствах;

• этические и правовые, приводящие к бесконтрольному копированию и использованию чужой интеллектуальной собственности.

В этих условиях информатизация образования должна быть управляемой.

Наиболее важным при использовании компьютерных технологий являются следующие дидактические требования:

• целесообразность представления учебного материала;

• достаточность, наглядность, полнота, современность и структурированность учебного материала,

• многослойность представления учебного материала по уровню сложности;

• своевременность и полнота контрольных вопросов;

• протоколирование действий во время работы;

• интерактивность, возможность выбора режима работы с учебным материалом.

В настоящее время получили широкое применение следующие направления использования информационных технологий:

1. Компьютерные программы и обучающие системы, представляющие собой:

• компьютерные учебники, предназначенные для формирования новых знаний и навыков;

• диагностические или тестовые системы, предназначенные для диагностирования, оценивания и проверки знаний, способностей и умений;

• тренажеры и имитационные программы, представляющие тот или иной аспект реальности, отражающие его основные структурные и функциональные характеристики и предназначенные для формирования практических навыков;

• лабораторные комплексы, в основе которых лежат моделирующие программы, предоставляющие в распоряжение обучаемого возможности использования математической модели для исследования определенной реальности;

• экспертные системы, предназначенные для обучения навыкам принятия решений на основе накопленного опыта и знаний;

• базы данных и базы знаний по различным областям, обеспечивающие доступ к накопленным знаниям;

• прикладные и инструментальные программные средства, обеспечивающие выполнение конкретных учебных операций (об работку текстов, составление таблиц, редактирование графической информации и др.).

2. Системы на базе мультимедиа-технологии, построенные с применением видеотехники, накопителей на CD-ROM

3. Интеллектуальные обучающие экспертные системы, которые специализируются по конкретным областям применения и имеют практическое значение как в процессе обучения, так и в учебных исследованиях.

4. Информационные среды на основе баз данных и баз знаний, позволяющие осуществить как прямой, так и удаленный доступ к информационным ресурсам

5. Телекоммуникационные системы, реализующие электронную почту, телеконференции и т.д. и позволяющие осуществить выход в мировые коммуникационные сети.

6. Электронные настольные типографии, позволяющие в индивидуальном режиме с высокой скоростью осуществить выпуск учебных пособий и документов на различных носителях.

7. Электронные библиотеки как распределенного, так и централизованного характера, позволяющие по-новому реализовать доступ учащихся к мировым информационным ресурсам.

8. Геоинформационные системы, которые базируются на технологии объединения компьютерной картографии и систем управления базами данных. В итоге удается создать многослойные электронные карты, опорный слой которых описывает базовые явления или ситуации, а каждый последующий — задает один из аспектов, процессов или явлений.

9. Системы защиты информации различной ориентации (от несанкционированного доступа при хранении, от искажений при передаче, от подслушивания и т.д.).

При создании компьютерных обучающих средств могут быть использованы различные базовые информационные технологии. Новые возможности, открываемые при внедрении современных информационных технологий в образовании, можно проиллюстрировать на примере мультимедиа-технологий. Появилась возможность создавать учебники, учебные пособия и другие методические материалы на машинном носителе. Они могут быть разделены на следующие группы:

1. Учебники, представляющие собой текстовое изложение материала с большим числом иллюстраций, которые могут быть установлены на сервере и переданы через сеть на домашний компьютер. При ограниченном количестве материала такой учебник может быть реализован в прямом доступе пользователя к серверу.

2. Учебники с высокой динамикой иллюстративного материала, выполненные на CD-ROM. Наряду с основным материалом они содержат средства интерактивного доступа, анимации и мультипликации, а также видеоизображения, в динамике демонстрирующие принципы и способы реализации отдельных процессов и явлений. Такие учебники могут иметь не только образовательное, но и художественное назначение. Огромный объем памяти носителя информации позволяет реализовывать на одном оптическом диске энциклопедию, справочник, путеводитель и т.д.

3. Современные компьютерные обучающие системы для проведения учебно-исследовательских работ. Они реализуют моделирование как процессов, так и явлений, т.е. создают новую учебную компьютерную среду, в которой обучаемый является активным участником и может сам вести учебный процесс.

4. Системы виртуальной реальности, в которых учащийся становится участником компьютерной модели, отображающей окружающий мир. Для грамотного использования мультимедиа-продуктов этого типа крайне важно изучение их психологических особенностей и негативных воздействий на обучаемого.

5. Системы дистанционного обучения. В сложных социально-экономических условиях дистанционное образование становится особенно актуальным для отдаленных регионов, для людей с малой подвижностью, а также при самообразовании и самостоятельной работе учащихся. Эффективная реализация дистанционного обучения возможна лишь при целенаправленной программе создания высококачественных мультимедиа-продуктов учебного назначения по фундаментальным, естественнонаучным, общепрофессиональным и специальным дисциплинам. К сожалению, это требует значительных финансовых средств и пока не окупается на коммерческой основе, необходимы существенные бюджетные ассигнования в эту область. Реализация такой программы позволит по-новому организовать учебный процесс, увеличив нагрузку на самостоятельную работу обучаемого.

В процессе информатизации образования необходимо иметь в виду, что главный принцип использования компьютера — это ориентация на те случаи, когда человек не может выполнить поставленную педагогическую задачу. Например, преподаватель не может наглядно продемонстрировать большинство физических процессов без компьютерного моделирования. С другой стороны, компьютер должен помогать развитию творческих способностей учащихся, способствовать обучению новым профессиональным навыкам и умениям, развитию логического мышления. Процесс обучения должен быть направлен не на умение работать с определенными программными средствами, а на технологии работы с различной информацией: аудио- и видео-, графической, текстовой, табличной.

Современные инструментальные средства позволяют реализовать всю гамму компьютерных обучающих средств. Однако их использование требует достаточно высокой квалификации пользователя. Поэтому в настоящее время разработаны и широко используются специальные инструментальные средства, характеристика которых представлена в табл.

К сожалению, большая часть учебных программных продуктов представляет собой аналоги существующих учебников. Более правильным является использование информационных технологий для изучения процессов и явлений, не поддающихся визуальному исследованию и изучению на основе существующих образовательных технологий. Другой сферой применения информационных технологий является домашнее образование.

Одним из направлений информатизации сферы образования, предлагаемых компанией ИВИТО (Интеграция и внедрение информационных технологий в образование) является разработка и поставка комплексных решений, включающих аппаратное и программное обеспечение, а также методическое сопровождение. В табл. 6.4 представлены программы, рекомендуемые для изучения компьютерных технологий в школе.

Использование компьютеров Macintosh связано с тем, что фирма Apple, одна из немногих ориентирующих свою деятельность специально на образование.

Большое распространение в сфере образования получил Интернет. Ресурсы Интернета чрезвычайно обширны от компьютерных учебников, энциклопедий до шпаргалок. Диапазон применения Интернета простирается от самостоятельной работы до дистанционного образования, а круг пользователей включает и учащихся, и учителей. Большинство учебных заведений имеет собственные сайты.

Все существующие образовательные сайты можно разделить на две группы: «стихийные» и «организованные».

«Стихийные» сайты, пользующиеся большой популярностью, содержат рефераты, курсовые, дипломы и т.п. Они однотипны по своей структуре, как правило, включают тематические рубрики. Наиболее известны из таких WEB-ресурсов следующие адреса:

www.referat.ru; allreferats.narod/ru; www.referatov.net, htpp://www.km/ ru//education

«Организованные» сайты, имеют определенную структуру, направленную на решение ряда образовательных задач, и ориентированы на более широкий круг пользователей (преподавателей, учащихся, родителей). Портал «Поколение. ru» (www.pokoleniye.ru) включает разделы, являющиеся полноценными сайтами со своей структурой: «Учитель ru.», «Родитель. ru», «Писатель ru.» и др. Сайт http://all.edu.ru представляет официальную информацию Минобразования РФ, Федерации образования в Интернете, «Учительской газеты» и других организаций об образовании. Сайт emigrant.com.ru рассказывает о возможностях /образования в Интернете за рубежом. Следует отметить, что дистанционное образование в Интернете, является бурно развивающимся направлением, приносящим большой доход. Основные достоинства такого обучения: низкая себестоимость, большая пропускная способность и интеграция в мировое образовательное пространство.

Моделирование

Объекты и явления окружающего мира, даже самые простые, на самом деле сложны. Чтобы понять, как объект или явление действу­ет, иногда приходится рассматривать их модели.

Модель - упрощенное представление, аналог реального объек­та, процесса или явления. При построении модели сам объект назы­вают оригиналом или прототипом. Например, каждая детская иг­рушка представляет реальный объект окружающего мира, но зачас­тую только одно или несколько свойств - внешний вид. Для любого объекта может существовать множество моделей, различных по сложности и степени сходства с оригиналом.

Модель необходима для того, чтобы:

· понять. как устроен реальный объект: какова его структура, основные свойства, законы развития и взаимодействия с окружаю­щим миром;

• научиться управлять объектом и процессом: определить наи­лучшие способы управления при заданных целях и критериях (оп­тимизация);

· прогнозировать прямые или косвенные последствия реализа­ции заданных способов и форм воздействия на объект.

Моделирование — построение и изучение моделей с целью полу­чения новых знаний или дальнейшего совершенствования характе­ристик объектов исследования.

Моделирование — метод научного познания объективного мира

с помощью моделей. Модель строится таким образом, чтобы она наиболее полно воспроизводила необходимые для изучения качест­ва объекта. Модель должна быть проще объекта и удобнее для изу­чения. Таким образом, для одного и того же объекта могут сущест­вовать различные модели, классы моделей, соответствующие раз­личным целям его изучения.

Назначение моделей

· Моделировать можно внешний вид, структуру, поведение объ­екта, а также все их возможные комбинации. Это называется аспект моделирования.

· Структурой объекта называют совокупность его элементов, а также существующих между ними связей.

· Поведением объекта назовем изменение его внешнего вида и струк­туры с течением времени в результате взаимодействия с другими объектами.

· Моделирование внешнего вида используется для:

· идентификации (узнавания) объекта;

· долговременного хранения образа.

· Моделирование структуры объекта используется для;

· ее наглядного представления,

· изучения свойств объект а;

· выявления значимых связей;

· изучения стабильности объекта.

· Моделирование поведения применяется при:

· планировании, прогнозировании;

· установлении связей с другими объектами;

· выявлении причинно-следственных связей;

· управлении;

· конструировании технических устройств и т. д.

· В процессе моделирования каждый аспект раскрывается через совокупность свойств, но отражаются только существенные свойст­ва с точки зрения целей моделирования.

· Каждый аспект моделирования можно охарактеризовать набо­ром свойств:

· внешний вид — набором признаков;

· структуру — перечнем элементов и указанием от ношений ме­жду ними;

· поведение — изменением внешнего вида и структуры с тече­нием времени.

· Некоторые свойства объекта могут быть выражены числовы­ми значениями. Такие величины носят название параметров мо­дели

Основные этапы построения моделей

Моделирование можно разбить на следующие этапы.

· 1 Постановка цели моделирования.

· Анализ моделирования объекта и выделение всех его извест­ных свойств.

· Анализ его выделенных свойств с точки зрения цели моделиро­вания и определение, какие из них следует считать существенными.

· Выбор формы представления модели.

· Формализация.

· Анализ полученной модели на непротиворечивость.

· Анализ адекватности полученной модели объекты и цели мо­делирования.

Если условия моделирования позволяю!, то рекомендуется по­строить несколько моделей с разными наборами существенных свойств и затем оценить их на адекватность объекту и цели модели­рования.

Классификация моделей

Наиболее распространенными классификационными признаками для моделей являются:

1. Область использования.

2. Учет в модели временно от фактора (динамики).

3. Отрасль знаний»

4. Способ представления.

По области использования можно выделить следующие виды:

— Учебные модели используются при обучении. К ним можно отнести обучающие программы, тренажеры;

— Опытные модели — измененные в размерах копии проектируемых объектов, на основе которых объекты исследуются и прогнозируются их будущие характеристики. К ним можно отнести модель корабля в бассейне, модель автомобиля или самолета в аэродинамической трубе и др.;

— Научно-технические модели используются для исследования процессов и явлений (стена для тестирования телетехники)

—Игровые модели — это различные игры (военные, спортивные, деловые, экономические), проигрывающие реальные и потенци­альные ситуации;

Имитационные модели имитируют процессы реальной жизни с различной степенью точности. Эксперименты при различных ис­ходных данных позволяют сделать выводы. Этот метод подбора пра­вильного решения получил название метода проб и ошибок.

По учету фактора времени выделяют модели:

Статические — единовременный срез информации подан­ному объекту.

Динамические — представляют картину изменения объекта во времени.

Один и тот же объект можно охарактеризовать и статической, и динамической моделью.

По области знаний или деятельности человека модели делятся на биологические, социологические, экономические, исторические и т. а

По способу представления (из чего сделаны) модели делят на две группы — материальные и абстрактные (нематериальные). Послед­няя категория, в свою очередь, подразделяется на мысленные I вер­бальные) и информационные модели.

Обе содержат информацию об исходном объекте. В материальной модели эта информация имеет реальное воплощение (ее можно полу­чить с помощью органов чувств и измерительными приборами) — цвет, форму , пропорции и т. п. Исследователь материально воздейст­вует на модель. Материальные модели могут быть физическими, ана­логовыми и пространственными.

Физическое моделирование предназначено для воспроизводст­ва динамики процессов, происходящих в реальных объектах (испы­тания объектов в аэротрубе).

В пространственном моделировании используются модели, предназначенные для восприятия пространственных или геометри­ческих свойств изучаемого объекта (макеты, глобусы).

Аналоговое моделирование основано на аналогии математиче­ского описания моделей и объектов, т. е. связано с использованием материальных моделей, имеющих иную физическую природу, чем изучаемый объект, но описывающихся теми же математическими соотношениями, что и изучаемый объект.

В нематериальной модели та же информация представляется в абстрактной форме (мысль, формула, чертеж, схема) и основана на умозрительной связи между объектом и моделью. Этот вил моделей может быть формализованным и неформализованным.

В формализованном моделировании моделью служат системы знаков (знаковое моделирование) или образов (образное моделирование), вместе с коэффициентами задаются правила их преобразования и представления.

К знаковому моделированию относится математика, позволяющая для различных явлений применить одинаковые математические описания в виде совокупности формул, уравнений, подчиненных правилам логики и математики. В математических методах широко применяются аналитические и статистические модели. Каждый из этих типов имеет свои преимущества и недостатки.

Аналитические модели учитывают меньшее число факторов, всегда включают допущения и упрощения. Но результаты расчета отчетливее отображают основные закономерности явления.

Статистические модели более точны и подробны, позволяют учесть большее число факторов. К их недостаткам можно отнести громоздкость, плохую обозримость и трудность поиска оптимального решения.

Наилучший результат получается при совместном применении аналитических и статистических моделей.

В образном моделировании модели строятся на наглядных элементах (фотография, рисунок, фильм или звукозапись). Анализ образных моделей осуществляется мысленно, поэтому они могут быть отнесены к формальному моделированию (например, столкновение двух молекул, как соударение шаров). В физике широко используются «мысленные эксперименты».

Если отображение реальной действительности точно не зафиксировано (модель не формируется), а вместо нее используется нечто мысленное, служащее основой для рассуждения и принятия решения, то такой анализ проблем можно отнести к неформагизованному моделированию.

Материальная и абстрактная модели взаимно дополняют друг друга.

Защита информации

Объем циркулирующей в обществе информации возрастает примерно вдвое каждые пять лет. Человечество создало информа­ционную цивилизацию, в которой от успешной работы средств об­работки информации зависит благополучие и даже выживание че­ловечества в его нынешнем качестве. С проникновением компью­теров в различные сферы жизни возникла принципиально новая отрасль — информационная индустрия.

В последние годы большое внимание уделяется вопросам защи­ты информации, накапливаемой, хранимой и обрабатываемой как в отдельных компьютерах, так и в вычислительных системах. Ос­новными факторами, способствующими повышению уязвимости хранимой информации, являются:

· сосредоточение в единых базах данных информации различ­ного назначения и различной принадлежности;

· резкое расширение круга пользователей, имеющих непосред­ственный доступ к ресурсам вычислительной системы и находя­щимся в ней данным;

· расширение использования компьютерных сетей, в частности глобальной сети Интернет, по которым передаются большие объе­мы информации государственного, военного, коммерческого и ча­стного характера.

Под защитой информации понимается создание организован­ной совокупности средств, методов и мероприятий, предназначен­ных для предупреждения искажения, уничтожения или несанкцио­нированного использования защищаемой информации.

Компьютерные вирусы

Безопасность информации — это один из основных показателей качества информационной системы. На вирусные а гаки приходит­ся около 57% инцидентов, связанных с безопасностью информации и около 60% реализованных угроз из числа зафиксированных и по­павших в статистические обзоры.

Поэтому одной из основных задач защиты информации является организация эффективной антивирусной защиты автономных рабочих станций, локальных и корпоративных компьютерных сетей, обрабатывающих информацию ограниченного доступа, в том числе содержащую государственную и служебную тайну.

Что такое компьютерные вирусы?

Компьютерный вирус — это программа, скрывающаяся внутри других программ или на специальных участках диска и способная воспроизводиться («размножаться»), приписывая себя к другим программам («заражать» их), или переноситься на другие диски без ведома и согласия пользователя. Большинство компьютерных вирусов выполняют разрушительную работу, повреждая информацию, хранимую на магнитных дисках. Последствия от действий компьютерных вирусов могут быть разнообразными.

Термин «вирус» заимствован из биологии. Особенности поведения компьютерных вирусов сходны с поведением обычных вирусов: они представляют опасность для той системы, в которой паразитируют, быстро размножаются, легко распространяются, разрушают информацию, содержащуюся в коде программы, и повреждают системные области дисков. Внешним проявлением «болезни» компьютера являются различные нарушения его работоспособности. Но в отличие от биологических систем, обладающих огромными возможностями самозащиты, компьютерные системы беззащитны, поэтому достаточно одного вируса, чтобы вывести их из строя.

Зараженные программы или дискеты сами становятся носителями вируса и поражают другие объекты. В начальной стадии действие вируса может быть практически незаметно для пользователя.

Авторами вирусов могут быть профессиональные программисты, студенты и даже школьники с высоким уровнем подготовки в области программирования. Некоторые авторы создают программы-вирусы из озорства, и их творения не наносят вреда, хотя и нарушают технологию работы на компьютере, некоторые — из стремления «отомстить» или по другой причине. Однако, кто бы ни писал вирусы, их «произведения» приносят вред пользователям, так как могут вызвать сбои в работе программ или даже полную потерю данных.

Классификация компьютерных вирусов

Специалисты делят вирусы в соответствии с особыми характеристиками их алгоритмов на следующие группы.

Вирусы-«спутники» (companion) - они не изменяют файлы. Особенность их алгоритма состоит в том, что они создают для файлов

с расширением .ехе файлы-спутники, имеющие такое же имя, но с расширением .com. Вирус записывается в corn-файл, не меняя ехе-файл. При запуске такого файла операционная система первым обнаружит и выполнит corn-файл (т. е. вирус), который затем запустит ехе-файл.

Вирусы-«черви» (worm) — они распространяются по компьютерной сети, не изменяя файлы и сектора. Эти программы забирают ресурсы компьютера для собственных нужд и делают их недоступными, никаких разрушительных действий они не производят, однако размножаются очень быстро и чрезвычайно опасны в локальных сетях.

Вирусы-«невидимки» (stealth) — весьма совершенные программы, перехватывающие обращения к пораженным файлам или секторам дисков и «подставляющие» вместо себя незараженные участки информации. Алгоритм этих вирусов позволяет «обманывать» антивирусные резидентные мониторы. В них применяются разнообразные способы маскировки. Вирусы, использующие приемы маскировки, нельзя увидеть средствами ОС. Так же маскируются и загрузочные вирусы: при попытке прочитать зараженный загрузочный сектор они подставляют не зараженный, а оригинальный.

Вирусы-«мутанты» (ghost) — самомодифицирующиеся, полиморфные, трудно обнаруживаемые вирусы, не имеющие постоянного участка кода. Они содержат в себе алгоритмы шифровки-расшифровки, обеспечивающие такое положение, что два экземпляра одного и того же вируса, заразившие два файла, не имеют ни одной повторяющейся цепочки байтов (например, вирусы Phantom-1, OneHalf и Natas), т.е. вирус модифицирует свое тело, что создает сложности для их нахождения.

Наряду с программами-вирусами существуют и другие разрушающие программы. К ним можно отнести программы типа «Троянский конь», «Часовая мина» и «Бомба».

Программы типа «Троянский конь» не совсем подходят под описание вируса, поскольку самостоятельно они не размножаются. Такие программы записывает на компьютер сам пользователь, поскольку они маскируются под игровые программы или широко известные программные пакеты. Однако при этом программы типа «Троянский конь» выведывают сведения о ресурсах компьютера и передают ее своему создателю, который может пользоваться, например. Интернетом, войля в него под чужим именем. Особый вред такие программы наносят в военных и государственных сетях.

Программы типа «Часовая мина» выполняют разрушения в заданный день, сверяясь по системной дате. До этого они никак не проявляются, и можно даже не подозревать об их присутствии.

Программы типа «Бомба» производят разрушительные действия и не размножаются. Обычно эти программы привлекают пользователя, например, интригующим названием, и он запускает их. Во время запуска или работы «Бомба» производит разрушения.

Еще недавно заразиться компьютерным вирусом можно было только после запуска программы. Но с появлением нового класса «универсальных» (blended threat) вирусов положение изменилось. Такие вирусы, как Nimda и CodeRed, могут заражать компьютеры, просто подключенные к сети. Они распространяются по электронной почте, через загружаемые файлы, компоненты Web-страниц и сетевые папки коллективного доступа. Универсальные вирусы в основном относятся к «червям», однако в отличие от традиционных «червей» они формируют на зараженных компьютерах учетные записи с административными полномочиями, перезаписывают файлы на локальных и сетевых жестких дисках. Потенциальная опасность лавинных заражений для вирусов такого рода очень велика (вирус Klez, SoBig, Livra и Yaha, SQL Slammer).

Методы защиты от компьютерных вирусов

Для решения задач антивирусной зашиты должен быть реализо­ван комплекс известных и хорошо отработанных организационно- технических мероприятий:

· использование сертифицированного программного обеспече­ния;

· организация автономного испытательного стенда для провер­ки на вирусы нового программного обеспечения и данных. Это ме­роприятие эффективно для систем, обрабатывающих особо ценную информацию;

· ограничение пользователей системы на ввод программ и дан­ных с посторонних носителей информации — отключение пользо­вательских дисководов для магнитных и оптических носителей ин­формации. Особенно эффективным это становится при переходе на технологию электронного документооборота;

· запрет на использование инструментальных средств для соз­дания программ в самой системе;

· резервное копирование рабочего программного обеспечения и данных. Для критических систем рекомендуется циклическая схема тройного копирования данных, когда рабочая копия файла хранится на диске рабочей станции, одна архивная копия в защищенной области на сервере и еще одна архивная копия на съемном носителе информации. При этом периодичность и порядок обновления архивных копий регламентируются специальной инструкцией;

· подготовка администраторов безопасности и пользователей по вопросам антивирусной защиты. Низкая квалификация администраторов безопасности и пользователей по вопросам антивирусной защиты приводит к ошибочным действиям при настройке системы и в случае возникновения нештатных ситуаций.

Программы борьбы с компьютерными вирусами

Параллельно с общими средствами защиты информации применяются специализированные антивирусные программы, которые можно разделить на несколько видов: детекторы, доктора (фаги), ревизоры, доктора-ревизоры, фильтры и вакцины (иммунизаторы).

Программы-детекторы позволяют обнаруживать файлы, зараженные одним из нескольких известных вирусов, на основе специфической комбинации байтов и выводить сообщение. Многие детекторы имеют режимы лечения или уничтожения зараженных файлов. Некоторые программы могут обучаться не только способам обнаружения, но и способам лечения новых вирусов.

Программы-ревизоры (ADINF с лечащим модулем Adinf Cure Module, лаборатория Касперского) сначала запоминают сведения о состоянии незараженных программ и системных областей и могут в любой момент сравнить это состояние с исходным. О выявленных несоответствиях сообщается пользователю. Чтобы проверка состояния проходила при каждой загрузке операционной системы, необходимо включить команду запуска программы-ревизора в командный файл autoexec.bat. Это позволяет обнаружить заражение компьютерным вирусом, когда он еще не успел нанести большого вреда.

Существуют полезные гибриды ревизоров и докторов, т. е. доктора-ревизоры (Adinf-Adinfxt, AVSP), — программы, которые moi ут обнаружить изменения в файлах и системных областях дисков и автоматически вернуть их в исходное состояние. Такие программы более универсальны, поскольку при лечении они используют заранее со­храненную информацию о состоянии файлов и областей дисков. Это позволяет им лечить даже от новых вирусов, но лишь от тех, ко­торые используют «стандартные» механизмы заражения файлов.

Программы-фильтры (антивирусный монитор-D, FluShol Plus) располагаются резидентно в оперативной памяти компьютера, пе­рехватывают те обращения к операционной системе, которые ис­пользуются вирусами для размножения и нанесения вреда, и сооб­щают о них пользователю. Пользователь может разрешить или за­претить выполнение соответствующей операции. Использование фильтров вызывает замедление работы, однако позволяет обнару­жить многие вирусы на самой ранней стадии и свести убытки от их действий к минимуму.

Программы-вакцины, или иммунизаторы, модифицируют про­граммы и диски без изменения их принципов работы, но вирус, от которого производится вакцинация, считает их уже зараженными и обходит стороной. Эти программы иногда эффективны.

Рассмотренные мероприятия являются стандартными для рабо­чих станций. Вероятность вирусной атаки значительно возрастает при объединении компьютеров в сеть и становится неизбежной при подключении к информационно-вычислительным сетям общего пользования.

Компьютерные сети имеют архитектурные особенности, кото­рые оказывают влияние на уязвимость компьютерных систем при воздействии программных вирусов:

· поддержка различных сетевых информационных услуг и уда­ленных пользователей:

· значительный объем обмена информацией между компьюте­рами;

· наличие различных платформ и протоколов взаимодействия;

· сложная конфигурация систем с большим количеством раз­нотипных узлов сети;

· использование информационных ресурсов публичных компь­ютерных сетей.

Организация антивирусной защиты — сложная техническая и административная задача, требующая выработки политики анти­вирусной безопасности.

Полноту покрытия вирусного пространства проверяют в ходе тестовых испытаний, используя для этого коллекции вирусов, куда входят: набор примерно из 400 «живых» вирусов, встречающихся на практике в настоящее время; макровирусы, поражающие докумен­ты офисных приложений; полиморфные вирусы, меняющие свой код при генерации каждой новой копии; стандартные вирусы.

Периодически проводимые специализированными организациями испытания наиболее популярных антивирусных средств показывают, что они способны обнаруживать до 99,8% известных вирусов.

Защита от несанкционированного доступа к информации

Современная концепция защиты информации предусматривает реализацию стратегии разграничения доступа пользователей к различным категориям информационных ресурсов с ограничением доступа к системе посторонних субъектов. Реализация стратегии разграничения доступа основана на применении административно-правовых, организационных, криптографических и физических методов.

Выделенные помещения, экраны, заземление и генераторы шума реализуют защиту информации на физическом уровне взаимодействия, ограничивая физический доступ посторонних лиц и технических устройств к носителям информации.

Криптографические методы реализуют защиту информации на синтаксическом уровне, используя уникальные знаковые системы для представления информации, а программно-аппаратные средства разграничения доступа — на семантическом уровне, регламентируя функциональные возможности пользователей по доступу к электронным файлам и функциям по их обработке.

Выбор оптимального набора средств защиты, объединение их в единую подсистему и интеграция в информационно-коммуникационную систему должны осуществляться специалистами по защите информации.

В зависимости от характеристик обрабатываемой информации, политики информационной безопасности, архитектуры и других параметров информационной системы могут использоваться средства разграничения доступа пользователей к информационным ресурсам различных категорий, контролировать локальный и удаленный вход в автоматизированную систему .

Разграничение доступа может быть реализовано механизмами операционной системы, специальными программными или программно-аппаратными средствами зашиты. В программно-аппаратных средствах защиты часть функций реализуется в аппаратных устройствах (специальных процессорах, электронных ключах, электронных устройствах идентификации и других). Аппаратная реализация обеспечивает более высокую устойчивость к попыткам обхода системы защиты нарушителем.

Требования к средствам защиты информации от несанкционированного доступа и порядок их использования в Российской Федерации определяются документами Гостехкомиссии