Вы здесь

Компьютерная информация под защитой. Правовое и криминалистическое обеспечение безопасности компьютерной информации. Монография. Глава I. Понятие компьютерной информации. Возникновение и эволюция (А. И. Сотов, 2015)

Автор:

Александр Игоревич Сотов, канд. юрид. наук, доц. кафедры криминалистики МГУ им. М.В. Ломоносова

Глава I

Понятие компьютерной информации. Возникновение и эволюция

Значение информации в материальном мире

По аналогии с «каменным веком», «железным веком» современность часто называют информационным веком. Это обстоятельство, несмотря на субъективный характер, тем не менее, свидетельствует о той существенной роли, которую в окружающем мире играет информация.

Тем не менее, окончательной определенности о том, что следует понимать под термином «информация» до сих пор не имеется.

Например, одним из наиболее простых подходов является характеристика информации как «всех сведений, являющихся объектом хранения, передачи и преобразования»[1]. Такая формулировка представляется не совсем удачной, поскольку вызывает вопрос – что же такое «сведения».

К числу наиболее известных попыток определить значение информации следует отнести формулировку К. Шеннона, согласно которой информация – это любой сигнал, который устраняет неопределенность, имеющуюся у получателя сигнала, относительно свойств, которыми обладает источник сигнала[2].

Пожалуй, именно это определение лучше всего позволяет понять роль информации в современном мире и стремительное развитие средств по ее обработке.

Прежде всего, следует отметить, что окружающий мир материален, то есть существует независимо от сознания индивида. Предметы материального мира, как живые так и неживые, не являются изолированными, но взаимодействуют друг с другом. Однако характер этого взаимодействия для неживых предметов кардинально отличается от того взаимодействия, которое характерно для живых существ. Влияние друг на друга неживых предметов предопределяется исключительно протеканием физических, химических и иных объективных реакций. У образований «мертвой материи» отсутствует возможность самостоятельного поведения.

Живые существа обладают возможностью совершать действия, напрямую не обусловленные воздействиями окружающего мира, но направленные на поддержание и продолжение их жизненного цикла в условиях изменяющейся окружающей среды. Такие действия можно назвать «поведением». Признаки поведения наиболее заметны для высокоразвитых организмов и менее очевидны для простейших живых образований, которые находятся на «границе» между живым и неживым мирами.

Основная цель поведения, как говорилось ранее – обеспечить сохранение организма (или совокупности организмов) в условиях изменения обстановки. Но прежде всего организм должен иметь возможность воспринять факт самого изменения. Пока никакого сигнала не поступило, организм не имеет оснований для изменения поведения, он пребывает в состоянии неопределенности относительно свойств окружающего мира. Но как только получен сигнал, в той или иной форме запускается механизм защитного реагирования – пчелы слетаются на запах меда, бутоны цветов закрываются перед началом дождя, армейское подразделение занимает свои позиции, участники торгов на бирже продают или покупают акции.

Информация и является тем самым сигналом, который поступает к живому организму из окружающего мира и позволяет ему совершать или не совершать определенные действия в зависимости от показателей окружающей среды в текущий момент времени, относительно которых у организма, благодаря сигналу, имеется определенность.

Таким образом, информацию можно охарактеризовать как форму взаимодействия между живым и неживым миром.

Если простейшие организмы способны только воспринимать информацию, то более развитые формы жизни также обладают сознанием – свойством, которое позволяет хранить и обрабатывать информацию. Благодаря сознанию организм способен правильно реагировать на изменения окружающей обстановки, даже если сигнал перестал действовать или дошел до получателя в искаженном виде.

Высшей формой сознания является разум, то есть способность создавать и обрабатывать сведения, которые не могут поступить от предметов материального мира (абстрактное мышление).

Таким образом, информацию можно определить как любой сигнал (независимо от его физической природы), исходящий от объектов материального мира, на основании которого субъекты поведения могут совершать определенные самостоятельные действия. В широком смысле информация является способом взаимодействия между материальным миром и сознанием.

Этапы развития информационных технологий

Человек выделяется из животного мира, прежде всего, своими уникальными возможностями по обращению с информацией. В ходе своей жизнедеятельности он постоянно осуществляет ее поиск, сбор, хранение, обработку, предоставление, распространение. Для этих видов деятельности человек вырабатывал определенные процессы и методы, совершенствовал способы их применения. В настоящее время процессы и методы выполнения операций с информацией, а также способы их практической реализации носят название информационных технологий[3].

На протяжении развития человечества можно отметить несколько наиболее существенных этапов, которые ознаменовали собой переход информационных технологий на качественно новый уровень[4]:

I этап – возникновение членораздельной речи. Этот этап можно назвать стартовым. Именно речь сделала возможным информационный обмен между субъектами, причем позволила передавать сведения не только о конкретных, но и об абстрактных предметах.

II этап – появление письменности. На данном этапе появилась возможность перевести информацию на материальный носитель, что позволило наладить информационный обмен не только при непосредственном взаимодействии субъектов друг с другом, но даже при их проживании в различные временные периоды. Резко возросла сохраняемость информации, возможности по ее сбору, предоставлению и пр.

III этап – появление книгопечатания. Для указанного этапа характерно создание условий для действительно массового доступа людей к информации. На качественно новый уровень перешли процессы копирования и распространения информации.

IV этап – появление технических устройств, обрабатывающих информацию, которые сохраняют сведения в формализованном виде на носителе определенного типа, производят их кодировку-декодировку, передают, принимают и фиксируют на носителе того же типа. Возникшие на данном этапе информационные технологии решили задачу мгновенного информационного обмена, сделали доступным копирование и обработку практически неограниченных объемов информации, существенно повысили возможности по ее поиску и сбору.

Технические средства для хранения, обработки и передачи информации

Эволюция человеческой цивилизации самым тесным образом связана с развитием орудий труда. Именно благодаря этим орудиям человек преобразует окружающий мир для удовлетворения своих разнообразных потребностей.

Однако не следует забывать, что орудия труда – также вещи материального мира. Их взаимодействие с предметами труда предопределяется законами протекания физических, химических и иных реакций. Поскольку они не зависят от человека, ему приходилось прикладывать постоянные усилия, чтобы удерживать это взаимодействие в тех рамках, которые необходимы для получения желательного результата.

Способность замечать эти рамки, умение понять, когда взаимодействие должно начаться, когда оно должно быть изменено или прекращено, определяет степень профессионального мастерства работника. Опытные мастера ценились во все времена, и их руками создавались подлинные шедевры ремесла, однако основывать на них массовое производство было невозможно.

Проблема выпуска качественной продукции в больших масштабах была бы решена, если бы у орудий труда появилась возможность, которой традиционно обладали живые существа – воспринимать сигналы об изменяющейся обстановке и предпринимать соответствующие действия. Подобными свойствами обладали автоматические устройства, из которых первым можно признать ловушку для мамонтов. По мере развития материального производства сфера применения автоматических устройств росла, расширялась. Соответственно, расширялись и стоящие перед автоматическими устройствами задачи. Становились разнообразнее сигналы, которые должны были воспринимать устройства, усложнялись требуемые от них действия. В конечном счете, встал вопрос о создании таких устройств, способных взаимодействовать с окружающим миром на том же уровне, что и человек.

Основная проблема заключалась в том, что у обычных автоматических устройств определенному сигналу соответствует также одно заранее определенное действие. Иначе говоря, обычное автоматическое устройство не способно к «поведению». Требовалось создать устройство, которое могло бы не только получать информацию, но и обрабатывать ее – то есть, на основе полученного сигнала оценивать сведения об окружающей обстановке и совершать одно из нескольких возможных действий. Следствием этих требований являлась также способность к хранению информации – иначе устройство не могло бы оценить, насколько изменилась обстановка.

Результатом работы по разработке такого устройства явилось создание электронно-вычислительной машины (компьютера).

Таким образом, электронно-вычислительная машина (ЭВМ, компьютер) является результатом развития автоматических устройств, и ее отличительной чертой является способность не только воспринимать сигналы из окружающего мира, но и обрабатывать эту информацию.

ЭВМ: принцип действия, понятие, классификация

В силу предъявляемых требований ЭВМ должна была иметь:

• устройство для получения (ввода) информации;

• устройство для хранения информации (память);

• устройство для обработки информации (включает в себя два компонента: 1) арифметическо-логическое устройство, предназначенное для оценки ситуации и 2) устройство управления, предназначенное для выбора способа поведения);

• устройство для вывода результатов обработки информации.

Работа компьютера происходит следующим образом:

– устройство ввода информации воспринимает сигнал и преобразует его в устройство обработки информации;

– устройство обработки информации (арифметически-логический блок) преобразует сигнал в машинно-читаемый код, который передается в блок управления;

– блок управления разделен на ячейки, в каждой из которых «находится» определенная команда, способная производить действия с информацией;

– полученный сигнал активизирует команду из первой ячейки, которая может исполнять какую-либо из следующих операций:

• выполнение логических или арифметических операций с помощью арифметически-логического блока;

• чтение из памяти данных для выполнения арифметических или логических операций;

• запись результатов в память;

• ввод данных из внешнего устройства в память;

• вывод данных из памяти на внешнее устройство.

– после выполнения команды из первой ячейки активизируется следующая ячейка с другой командой. Однако этот линейный порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления (перехода). Они заставляют устройство управления активизировать ячейки не одну за другой, а переходить туда, где находится необходимая для решения данной задачи команда.

– после выполнения последней команды результаты обработки информации выводятся на внешнее устройство.

Очевидно, что способности машины в целом определяются количеством ячеек в блоке управления и объемом содержащихся в них команд. Чем больше ячеек – тем больше команд, тем больше задач может решать машина. Например, в калькуляторе количество ячеек невелико, команд по обработке информации там немного. Поэтому калькулятор может работать с числовыми данными, но не способен производить операции с текстовыми или визуальными данными.




Необходимо отметить, что перед создателями первых вычислительных машин стояла проблема – должны ли устройство для хранения информации (память) и устройство для ее обработки находиться в разных аппаратах, или лучше их объединить.

У каждого решения были свои положительные и отрицательные качества.

Разделение памяти и управления позволяло упростить программирование, снижало возможность сбоев, облегчало работу пользователей. На первой машине, в которой память и управление разделялись («Марк I», разработанной в Гарвардском университете), данные хранились в электромеханических устройствах, а программы вводились с помощью перфорационных лент. Разумеется, операции с данными и операции с программами приходилось осуществлять по-разному. Однако это же повлекло увеличение размеров машины и появление дополнительных сложностей в ее обслуживании. Поскольку идея была выдвинута преподавателями Гарвардского университета (главный разработчик – Говард Эйкен), то принцип разделения «памяти» и «программы» в рамках вычислительного устройства получил наименование «гарвардской архитектуры».

Напротив, группа ученых Принстонского университета, членом которой являлся известный американский математик венгерского происхождения Джон (Янош) фон Нейман[5], полагала, что «память» и «программы» должны находиться в одном аппаратном устройстве. То есть, команды и числа, которые с помощью этих команд обрабатываются, находятся в одинаковых ячейках, которые последовательно обрабатываются. Это, в свою очередь, требовало, чтобы как данные, так и команды по их обработке, писались на одном и том же языке, причем и над программами, и над данными можно было выполнять одни и те же операции. Данный принцип, именуемый «принципом единства памяти», стал отличительным признаком «архитектуры фон Неймана».

Уязвимым местом неймановской архитектуры являлось введение данных. Устройство Эйкена могло принимать данные в привычной для человека десятичной форме исчисления. При такой форме все числа описываются с помощью десяти различных знаков – от 0 до 9.

Архитектура Неймана этого не позволяла. Но для решения проблемы группой Неймана был найден оригинальный путь, который, в конечном счете, и предопределил почти повсеместную победу «неймановской архитектуры», а также привел к появлению компьютера в традиционном понимании.

Этот путь заключался в использовании двоичного кода. При двоичном коде все числа записываются с помощью двух знаков – 0 и 1. В двоичном коде нулю соответствует 0, единице – 1, а вот число «2» в двоичном коде пишется как «10». «3» выражается «11», «4» – это 100 и т. д.

Существенным достоинством двоичного кодирования является то, что оно позволило «материализовать» информацию, перевести ее из области абстрактного сигнала в область «материала», который может быть подвергнут обработке с помощью технических средств. Сигнал либо есть (1), либо его нет (0). «Память» компьютера состоит из огромного количества элементарных электромагнитных устройств, которые либо испускают электрические импульсы (что для устройства обработки является 1), либо не испускают (это дает 0). Если сигнал меняется с 1 на 0, это означает уменьшение числа, то есть вычитание, а если с 0 на 1 – это сложение. Конечно, запись даже небольшого числа вроде 32 и арифметических операций с ним в двоичном коде выглядит очень громоздко, но скорость считывания сигналов уравновешивала все недостатки.

Первоначально элементарные устройства были заметных размеров, и считывание сигналов с них было относительно долгим. Но широкое внедрение полупроводников, микросхем и пр. позволили кардинально уменьшить размеры вычислительных устройств и одновременно повысить их быстродействие.

Тем не менее, вплоть до настоящего момента все компьютеры, как и их далекие предшественники, могут только складывать и вычитать числа, записанные в двоичном коде, но делают это гораздо быстрее.

Следует отметить, что использование двоичного кода далеко не сразу было признано единственно верным решением. Как уже говорилось, имелись варианты систем, работающих в десятичной системе. Можно также упомянуть оригинальный эксперимент, осуществленный в СССР при создании вычислительного устройства, работающего в троичном коде (машина «Сетунь»[6]).

Благодаря двоичному коду появилась не только возможность аппаратной обработки информации. Ее стало возможным измерить. Элементарной единицей информации является бит. Он означает либо отсутствие сигнала (0 бит), либо наличие сигнала (1 бит). Соответственно, 1 в двоичном коде – 1 бит информации.

Но если компьютер как аппаратное устройство оперирует именно битами, то человек как пользователь должен пользоваться более привычными ему символами. Опытным путем было установлено, что все символы могут быть описаны для компьютера числами двоичного кода, не превышающими 8 разрядов (всего 256 чисел). Иначе говоря, символ (буква, пробел, цифра) может быть описан с помощью 8 бит. Это количество информации получило наименование «байт». Например, если в произведении 32 000 знаков (включая пробелы, можно сказать, что его информационный объем составляет 32 000 байт).

Следует отметить, что образование кратных единиц измерения количества информации несколько отличается от принятых в большинстве наук. Традиционные метрические системы единиц в качестве множителей кратных единиц используют коэффициент 10n, где n = 3, 6, 9 и так далее, что соответствует десятичным приставкам Кило (103), Мега (106), Гига (109) и так далее. Поскольку компьютер оперирует числами не в десятичной, а в двоичной системе счисления, в кратных единицах измерения количества информации используется коэффициент 2n. Поэтому кратные байту единицы измерения количества информации вводятся следующим образом:

1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт

1 Мбайт = 210 Кбайт = 1024 Кбайт

1 Гбайт = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайт


Современный компьютер, построенный по принципу «архитектуры Неймана», состоит из следующих основных элементов:




Для большинства пользователей устройствами ввода служат клавиатура, джойстик, дисководы, видеокамеры и пр. Устройствами вывода являются монитор или принтер.

Процессор объединяет в себе устройство управления и арифметически-логическое устройство. Он постоянно находится в рабочем состоянии благодаря имеющемуся у него элементу питания. Но устройств для хранения данных (памяти) у него нет[7]. Поэтому он конструктивно объединен с «внутренней памятью» – ОЗУ, RAM (оперативным запоминающим устройством, оперативная память). В отличие от процессора, ОЗУ зависит от внешнего питания, поэтому, когда подача энергии на ОЗУ прекращается, прекращается и функционирование процессора – ему неоткуда брать данные. Но благодаря объединению в один блок взаимодействие процессора с оперативной памятью происходит очень быстро. Все процессы обработки информации происходят именно в ОЗУ. Поэтому большой объем оперативной памяти является весьма существенным фактором быстродействия. Если же для выполнения команды требуется обработать больший объем данных, чем позволяет оперативная память, в работе компьютера наступает сбой. Информация, которая хранится в ОЗУ, уничтожается после выключения компьютера.

В ОЗУ следует отметить специальный блок «постоянной памяти» (ПЗУ). Оно представляет собой микросхему, в которую данные записываются один раз при изготовлении на заводе и практически не могут быть изменены впоследствии. Данные, заложенные в эту микросхему, именуются БИОС (базовая система ввода-вывода). Обычно эти данные проще поменять сразу вместе с микросхемой. В ПЗУ хранятся программы, которые компьютер запускает автоматически при включении питания. Они предназначены для проверки исправности и обслуживания аппаратуры самого компьютера. Они также выполняют первоначальную загрузку главной обслуживающей программы компьютера – так называемой операционной системы.

После того, как ОЗУ вместе с процессором заработали, может происходить обращение к средствам долговременного хранения информации – внешней памяти. В отличие от ОЗУ, информация, хранящаяся во внешней памяти, сохранятся после выключения питания. При команде «сохранить результаты работы» данные, находящиеся в ОЗУ, пересылаются во внешнюю память.

Основным носителем внешней памяти компьютера является жесткий магнитный диск (HDD – hard disk drive), который в обиходе называют винчестером[8]. Информация также может храниться на с съемных носителях (дисках, флэш-хранителях и пр.)

Точки для подключения внешних устройств, через которые они могут обмениваться данными с ОЗУ, называются «портами». Порты бывают последовательные (COM), параллельные (LPT) и универсальные последовательные (USB). По последовательному порту информация передается по одному биту, что обуславливает относительно низкую скорость поступления данных. Ранее такие порты использовались для подключения практически всех устройств, но сейчас они уже морально устарели и применяются для подключения в основном модемов и источников бесперебойного питания. В отличие от последовательного порта, у параллельных портов имеется как минимум 8 проводов для передачи информации, что позволяет им одномоментно передавать как минимум 1 байт информации. Через параллельный порт производится присоединение принтера, сканера или соединение двух компьютеров. В настоящее время все производители компьютерной техники переходят на использование USB-портов, обладающих высоким уровнем универсальности.

На основании сказанного можно дать общую формулировку понятия ЭВМ.

ЭВМ (электронно-вычислительная машина, компьютер) – комплекс электронных устройств, позволяющих производить предписанные программой и/или пользователем операции (последовательности действий по обработке информации и управлению устройствами) над символьной и образной информацией, в том числе осуществлять ее ввод – вывод, уничтожение, копирование, модификацию, передачу информации в сети ЭВМ и другие информационные процессы[9]. Современные ЭВМ обрабатывают информацию, выраженную в двоичном коде, которую генерируют сигналы электронных элементных устройств. ЭВМ имеет устройства ввода информации, устройства ее хранения, устройство обработки и устройства вывода результатов.

Компьютерная (машинная) информация

Специфика устройства компьютера предопределяет специфику информации, с которой он оперирует. Она именуется компьютерной (машинной) информацией.

Ее основным признаком является то, что она существует в виде электрических сигналов. Это свойство лежит в основе ее нормативных определений. Так, согласно ч.1 Примечания к ст. 272 УК РФ, под компьютерной информацией понимаются сведения (сообщения, данные), представленные в форме электрических сигналов, независимо от средств их хранения, обработки и передачи.

Однако данное определение является слишком широким. Оно, в частности, позволяет признать компьютерной информацией даже сигнал, передаваемый между двумя обычными проводными телефонами. Это дает формальные основания признать прослушивание такого телефона с записью разговора деянием, имеющим признаки ст. 272 УК – неправомерный доступ к компьютерной информации.

Поэтому во избежание коллизий следует исходить из того, что компьютерной информацией являются сведения, представленные в виде электрических сигналов, доступных для восприятия средствам компьютерной техники, хранящиеся на машинном носителе или передаваемые по компьютерной (информационно-телекоммуникационной) сети[10].

Структуру компьютерной информации формируют, как и для любого вида информации, содержание и материальный носитель. Содержание компьютерной информации представляют собой электрические сигналы двоичного кода. К материальным (машинным) носителям следует отнести компьютеры, внешние носители информации (диски, флеш-карты, накопители и пр.), периферические устройства (принтеры, модемы, средства сетевой связи).

Компьютерная информация может быть условно разделена на два основных типа – исходные данные и команды для обработки данных. Исходные данные – та информация из окружающего мира (числовая, звуковая, текстовая, графическая и пр.), которая преобразуется в машиночитаемую форму и вносится в память компьютера с целью совершения с нею определенных операций. В свою очередь команды изначально существуют в виде машиночитаемого кода и их задача – совершать те или иные процессы с исходными данными, чтобы получать желательный пользователю результат. Совокупность команд иначе называют программными средствами.

Кроме того, с точки зрения местонахождения, компьютерная информация может быть поделена на данные (информация, находящаяся в памяти ЭВМ, периферийных устройств и внешних носителей) и сообщения (информация, находящаяся в информационно-телекоммуникационной сети). Следует отметить, что физически выделить предмет, на котором находится сообщение, невозможно. Оно как бы «размазано» в пространстве. Тем не менее, существует возможность перехвата сообщений и преобразования их в данные.

Классификация компьютеров. Направления их развития

Возникнув, вычислительные устройства начали стремительно развиваться. Менялась их элементная основа, росли объемы памяти и быстродействие процессоров, уменьшался размер. По мере роста возможностей ЭВМ, росли и их функции. Создаваемые машины, сохраняя базовый принцип работы и архитектуру, становились все разнообразнее.

В настоящее время существует несколько критериев для классификации.

Одним из основных критериев классификации является деление по характеру обрабатываемой информации. Она может быть дискретной (то есть, разбитой на маленькие единички) и недискретной (то есть такой, какой существует в окружающем мире). Машины, работающие с дискретной информацией, именуются цифровыми. К этой категории относится подавляющее большинство современных компьютеров, работающих на двоичном коде. Машины, которые могут оперировать недискретной информацией, называются аналоговыми. Они более удобны для пользователя, и первые ЭВМ были именно аналоговыми[11]. Однако у цифровых компьютеров, построенных на архитектуре Неймана, было преимущество компактности, дешевизны и быстродействия. В то же время, не следует забывать, что мозг живого существа, в том числе человека, также действует по принципу аналоговой ЭВМ.

Другим критерием является классификация ЭВМ по поколениям[12]. Различаются ЭВМ:

• первого поколения, построенные на электронно-вакуумных лампах;

• второго поколения, построенные с использованием транзисторных элементов;

• третьего поколения, основанные на использовании интегральных микросхем;

• четвертого поколения, выполненные с использованием больших интегральных микросхем и микропроцессоров.

Другим критерием для классификации является сфера применения ЭВМ. По данному критерию компьютеры делятся на:

• универсальные, то есть способные решить любую задачу, которая может быть выражена в виде программы, в рамках разумных ограничений, накладываемых аппаратными характеристиками;

• специализированные, предназначенные для решения одной задачи или узкого круга задач (например, баллистические вычислители, бортовые компьютеры, игровые приставки).

• Также ЭВМ можно делить по назначению. С точки зрения данного критерия среди ЭВМ выделяются:

• сервер – компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров (или рабочих станций) для обеспечения другим устройствам доступа к данным без непосредственного участия человека;

• рабочая станция – комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для решения определённого круга задач. Обычно представляет собой компьютер, конструктивно объединенный со вспомогательными устройствами ввода-вывода информации (например, комплект оборудования для оператора беспилотного летательного аппарата);

• персональный компьютер – компьютер, предназначенный для эксплуатации одним пользователем.

Одним из основных критериев для классификации компьютеров является их быстродействие – количество операций, которые машина способна исполнять за единицу времени – обычно за секунду. По данной классификации ЭВМ делятся на:

• суперЭВМ, которые обладают быстродействием не менее нескольких сотен миллионов операций в секунду. СуперЭВМ создаются путем синхронизации (параллельной обработки данных) многих мощных компьютеров. По состоянию на июнь 2013 года самым мощным в мире считается компьютер «Млечный путь – 2», созданный в Национальном университете оборонных технологий Китая со скоростью 33 860 триллионов операций в секунду[13]. В РФ самым мощным суперкомпьютером является машина «Ломоносов», установленная в МГУ им. М.В. Ломоносова. По состоянию на ноябрь 2013 года она занимает 38 место в международном рейтинге суперкомпьютеров[14] с быстродействием 674,11 триллионов операций в секунду и является 9-ой в Европе;

• большие ЭВМ или мэйнфреймы (Mainframe). Это мощные машины, которые, однако, уступают суперкомпьютерам и обладают производительностью в пределах 200 млн. – 1 млрд. операций в секунду. Большие ЭВМ обычно используются в качестве серверов для обеспечения работы крупных организаций (больших бирж, центров управления полетами и пр.);

• микроЭВМ, обладающие производительностью не более 200 млн. операций в секунду. К этому классу относится подавляющее большинство современных персональных компьютеров, включая ноутбуки, палм-топы (наладонники) и пр. К микроЭВМ также можно отнести микроконтроллеры, которые представляют собой комплексные устройства с блоками ввода-вывода информации и блоком обработки информации, но возможности последнего ограничены и пригодны для решения узкого круга задач. К микроконтроллерам можно отнести устройства промышленной автоматики, баллистические вычислители и пр.

В настоящее время перспективы развития компьютерной техники идут в двух направлениях:

• совершенствование элементной базы ЭВМ;

• совершенствование взаимодействия компьютера с пользователем.

Элементная база совершенствуется, прежде всего, за счет уменьшения элементов, несущих единицу информации (бит). Уже в настоящее время созданы материалы, в которых изменять свое состояние может каждая молекула – например, углеродные нанотрубы[15]. То есть, каждая молекула может быть носителем информации – 0 или 1. Благодаря этому размеры вычислительных устройств и элементов памяти можно радикально уменьшить, а значит, в прежний объем вычислительных устройств можно уместить гораздо большее количество «думающих единиц», и, заставив их работать параллельно, значительно повысить производительность.

Большие возможности для совершенствования элементной базы открывает возможность использования квантовых эффектов. Теоретическим пределом работы классических вычислительных систем является использование в качестве носителя информации (бита) одного атома, обладающего определенным зарядом. Далее возможен переход только на субатомарные частицы, однако на этом уровне материя утрачивает привычное деление на «вещество-энергию». Тот же электрон является одновременно и частицей, и волной, следовательно, его положение в пространстве не может быть четко определено, а значит, не может быть использовано для передачи информации. Именно наличие положительного заряда у протона стабилизирует электрон и удерживает его в довольно ограниченной пространственной области – вокруг атомного ядра. Однако такая нестабильность субатомарных частиц позволяет с их помощью выражать одновременно несколько показателей. Если классическая элементная единица компьютера, работающая в двоичном коде, может обладать показателями либо «0», либо «1», то элементная единица, построенная на квантовом принципе (для нее уже придумано название – кубит), может в одно и то же время обладать значениями и «0», и «1», а, возможно, и иных показателей. То есть, в одну единицу времени могут параллельно идти несколько вычислительных процессов. С другой стороны, нестабильность квантовых частиц в пространстве-времени делает затруднительным использование обычного математического аппарата, поэтому для квантовых компьютеров потребовались принципиально иные алгоритмы работы, причем они оказались гораздо более громоздкие, чем классические. В настоящее время существует лишь несколько задач, с которыми модель квантовой ЭВМ могла бы справиться эффективнее классического компьютера.

Совершенствование взаимодействия компьютера и пользователя в настоящее время пытаются разрешить с помощью создания так называемого «искусственного интеллекта». Основой для такого режима работы компьютера является, во-первых, использование так называемой «размытой логики» (когда задача может иметь иные варианты решения помимо изначально заданных), а во-вторых – способность ЭВМ к самостоятельному поиску такого решения, которое не было задано изначально. В настоящее время существует довольно много программных средств, которые близко подходят к состоянию «искусственного интеллекта», и они применяются для так называемой «поддержки принятия решений» – когда вырабатывается несколько вариантов действий, предлагаемых на выбор пользователю. Последний может воспользоваться предложенными опциями, но может и избрать радикально иной путь. При этом компьютер может воспринять решение пользователя и в дальнейшем использовать его при решении аналогичных задач в дальнейшем (функция самообучения).

Юридическое определение ЭВМ и экспертная практика

Став неотъемлемой частью современного мира, ЭВМ не могли не получить законодательного урегулирования. Одной из наиболее важных проблем такого урегулирования является определение понятия ЭВМ. Без него невозможно решать вопросы привлечения к ответственности за преступления в сфере компьютерной информации, а также эффективно защищать права на программы для ЭВМ.

Тем не менее, нормативного акта, дающего четкое и однозначное определение ЭВМ, в РФ не существует. Согласно Классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы (утв. постановлением Правительства РФ от 1 января 2002 г. N 1) компьютеры относятся к группе электронно-вычислительной техники. В свою очередь, в Общероссийском классификаторе основных фондов ОК 013-94 (ОКОФ) (утв. постановлением Госстандарта РФ от 26 декабря 1994 г. N 359) указывается, что к вычислительной технике относятся аналоговые и аналого-цифровые машины для автоматической обработки данных, вычислительные электронные, электромеханические и механические комплексы и машины, устройства, предназначенные для автоматизации процессов хранения, поиска и обработки данных, связанных с решением различных задач.

Довольно близко к указанному определению примыкает понятие, приведенное в пп. «а» ст. 1 Конвенции о преступности в сфере компьютерной информации (Будапешт, 23 ноября 2001 г.). Согласно данному определению, под "компьютерной системой[16]” понимается любое устройство или группу взаимосвязанных или смежных устройств, одно или более из которых, действуя в соответствии с программой, осуществляет автоматизированную обработку данных.

Также заслуживает внимание определение, содержащееся в Государственном стандарте СССР ГОСТ 15971-90 "Системы обработки информации. Термины и определения" (утв. и введен в действие постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 26 октября 1990 г. N 2698). Согласно ГОСТу, ЭВМ определяется как «вычислительная машина, основные функциональные устройства которой выполнены на электронных компонентах». В свою очередь вычислительная машина определяется как «совокупность технических средств, создающая возможность проведения обработки информации и получение результата в необходимой форме». Необходимо отметить, что данное определение возлагает на ВМ вообще любые функции по обработке информации, не только вычисления.

Таким образом, с точки зрения действующих нормативных актов ЭВМ (компьютер) может быть определено как устройство, предназначенное для автоматической (без участия человека) обработки данных, включая хранение и поиск, аппаратная база которого выполнена на электронных компонентах.

Следует отметить, что данное определение является именно юридическим и несколько отличается от определения ЭВМ с технической точки зрения.

Между тем, юридическое определение было достаточно общим, и не могло полностью удовлетворить правоприменителей, которым нужно было решать вопрос об отнесении к категории ЭВМ совершенно конкретных устройств. Поэтому оно потребовало существенной доработки в юридической и экспертной практике.

Основная часть определений, впрочем, придерживалась позиции ГОСТа. Например, ЭВМ определялось как совокупность технических средств, создающая возможность проведения обработки информации и получения результата в необходимой форме, основные функциональные устройства которой выполнены на электронных компонентах[17].

Достаточно широкую известность получило определение, в разработке которого приняли участие такие видные юристы как председатель Верховного суда и Генеральный прокурор. Согласно данному определению ЭВМ – это вычислительная машина, преобразующая информацию в ходе своего функционирования в числовую форму[18]. Формулировка представляется не вполне удачной, поскольку существуют также аналоговые вычислительные машины, работающие на ином принципе.

Следует также отметить определение, согласно которому ЭВМ представляет собой совокупность аппаратно – технических средств и средств программирования, позволяющих производить операции над символьной и образной информацией[19]. Нельзя не отметить, что в данном определении программные средства обоснованно признаются неотъемлемой частью ЭВМ. Неудачным следует признать ограничение информации, которая может обрабатываться на ЭВМ, только символьными и образными категориями. Во-первых, не вполне понятно, что такое символьная и образная информация, а во-вторых, современные ЭВМ позволяют обрабатывать звуковые, химические, электромагнитные и иные сигналы, которые не являются ни символьными, ни образными.

Из изложенного видно, что право так и не смогло выработать всеобъемлющего подхода к понятию ЭВМ. Поэтому в юридической практике вопрос о принадлежности того или иного устройства к ЭВМ решается с помощью аппаратно-компьютерной экспертизы. На разрешение эксперта ставится следующий вопрос: является ли представленное на исследование техническое устройство средством электронно-вычислительной техники[20].

Тем не менее, даже экспертиза далеко не всегда позволяет предотвратить расхождения в понимании. Широкую известность получил случай по обвинению сотрудника центра технического обслуживания кассовых аппаратов Э., задержанного в 2002 г. по обвинению в распространении вредоносных программ. Примечательно, что этот случай был первым прецедентом применения ст. 273 УК РФ, хотя статья вступила в силу в 1996 г.

Э. был арестован сотрудниками отдела по расследованию преступлений в сфере высоких технологий МВД. Представившись частными предпринимателями, торгующими на рынке, они за 300 долларов приобрели у него микрочип с обновленной программной "прошивкой", что и дало основания для задержания. Первый судебный процесс закончился обвинительным приговором к 1 году заключения условно. Однако, приговор был обжалован в кассационной инстанции, после чего дело вновь направили в райсуд для нового рассмотрения. Подсудимый и его адвокат строили защиту на утверждении, что термин "ЭВМ" не применим к контрольнокассовой машине. В изданном Федеральным центром судебных экспертиз "Практическом пособии для экспертов" было написано, что контрольнокассовые машины того типа, к которому была изготовлена «прошивка», являются ЭВМ. В то же время, на основании запроса защиты заместитель директора РФЦСЭ прислал прямо противоположное заключение, согласно которому контрольно-кассовые машины не являлись ЭВМ. В результате по итогам повторного рассмотрения суд вынес оправдательный приговор. Но он, в свою очередь, был обжалован прокуратурой[21].

Безусловно, данное дело было учтено при принятии нового Федерального закона от 22 мая 2003 г. N 54-ФЗ "О применении контрольнокассовой техники при осуществлении наличных денежных расчетов и (или) расчетов с использованием платежных карт". В ст. 1 данного закона признается, что к кассовым аппаратам относятся электронно-вычислительные машины. Согласно Письму Минфина РФ от 30 августа 1993 г. N 104 существуют два типа кассовых машин: электромеханические кассовые машины и электронные контрольно-регистрирующие машины (ЭКРМ). Последние и следует признавать ЭВМ в силу наличия у них электронной элементной базы.

Известность приобрело также уголовное дело № 77772, возбужденное по факту необоснованного подключения к сети сотовой связи «Сонет». Согласно материалам дела, виновные лица, объединенные в устойчивую группу, наладили выпуск так называемых телефонов-двойников, которыми желающие могли пользоваться без оплаты полученных услуг сетевому оператору. При рассмотрении дела суд пришел к выводу, что система сотовой связи представляет собой совокупность ЭВМ, соединенных каналами различной физической природы. При этом телефонные аппараты, являясь сложными электронными устройствами, управляемые хранящимися в их памяти программами, представляют из себя периферийные ЭВМ, соединенные через пространственно разнесенные базовые станции с основной ЭВМ (центральным контроллером). В память каждого официально подключенного к сети аппарата введены сведения об электронном серийном номере (Е8№), являющимся уникальным в общей массе телефонных устройств, работающих в стандарте CDMA, и установленном на заводе – изготовителе телефона, и о мобильном избирательном (абонентском) номере (MIN), присваиваемым компанией – оператором сотовой связи (владельцем оборудования сети). Сведения об ESN и MIN хранятся также в памяти центрального контроллера. При выходе абонента на связь центральный контроллер проверяет соответствие комбинации двух указанных номеров, записанных в памяти телефонного аппарата, с совокупностью комбинаций, хранящихся в его памяти. В случае, если обе комбинации совпадают, то центральный контроллер "пропускает" входящий или исходящий звонок. В свои «телефоны-двойники» преступники вносили такие изменения ESN и MIN, что телефонная сеть воспринимала данный аппарат, как официально подключенный к ней и не могла отличить, какой из телефонов (оригинальный или двойник) в конкретный момент находится на связи. Владелец телефона-двойника получал возможность вести входящие и исходящие переговоры, используя оборудование сетевого оператора и не платя ему. Виновные были осуждены по ст. 272 УК – неправомерный доступ к компьютерной информации1.

В п.3 Информационного письма Президиума Высшего Арбитражного Суда РФ от 13 декабря 2007 г. N 122 "Обзор практики рассмотрения арбитражными судами дел, связанных с применением законодательства об интеллектуальной собственности" содержит указание на то, что к устройствам, на которые устанавливаются программы для ЭВМ, относятся также калькулятор и стиральная машинка. Таким образом, Письмо ВАС дает основания для отнесения этих предметов к ЭВМ. С учетом определения компьютерной техники, которое было дано выше, позиция ВАС представляется обоснованной.

Таким образом, юридическое определение компьютера (ЭВМ) основывается на следующих критериях:

способность устройства производить обработку информации без участия человека благодаря исполнению заданной последовательности команд – программы;

электронная элементная база устройства.

На практике для отнесения того или иного устройства к ЭВМ необходимо проведение специальной экспертизы. Эксперты при ответе на поставленный вопрос обычно руководствуются положениями отраслевых стандартов. Это позволяет признавать компьютером (ЭВМ) такие устройства как ККМ, калькуляторы, мобильные телефоны и пр.

Программные средства

Функционирование компьютера неразрывно связано с таким видом информации как команды. Они задают определенную последовательность действий его устройств, чтобы в результате информационных процессов получить желаемый результат. Сами команды и инструменты их создания именуются программными средствами. В состав программных средств входят:

• языки программирования;

• программы;

• фрагменты программных кодов (эксплойты).

Языки программирования особенно важны, поскольку являются своего рода средством взаимодействия между человеком как субъектом управления компьютером и самой компьютерной техникой.

Как говорилось ранее, в современных компьютерах, построенных на неймановских принципах, данные и программы по их обработке имеют одну и ту же основу – двоичный код. Однако программа пишется человеком, для которого двоичный код крайне неудобен. Поэтому для написания программ используются языки программирования – символы и команды, с помощью которых программист задает придуманную им последовательность действий компьютера. Языки, в наибольшей степени пригодные для восприятия человеком, называются языками высокого уровня. Если язык близок к машинно-воспринимаемому коду, он считается языком низкого уровня. Текст программы на определенном языке именуется «исходным кодом».

Для того чтобы программа могла восприниматься компьютером, работающим в двоичной системе, ее необходимо преобразовать в исполняемый код. Эту функцию выполняет специальная программа, именуемая компилятором (или интерпретатор).

После такого преобразования программа уже может восприниматься и выполняться процессором.

Понятие программы для ЭВМ, виды программ

Необходимым условием для функционирования ЭВМ является наличие у нее программы. Некоторые специалисты считают их неотъемлемой частью ЭВМ, рассматривая ее как единый программно-аппаратный комплекс. В обиходе программное обеспечение часто именуется «софтом» (от английского «software»), в то время, как аппаратная часть компьютера называется «хардом» или «железом» (от английского «hardware»).

Вопросу о программном обеспечении традиционно уделялось повышенное внимание. В 1979 году в СССР было принято постановление Государственного комитета СССР по науке и технике (ГКНТ) N 581 (от 10.12.79) "О повышении эффективности функционирования и использования ГосФАП". Этим постановлением создавалась единая система Государственного фонда алгоритмов и программ (ГосФАП) на базе многочисленных отраслевых и территориальных фондов, которые были в свое время учреждены постановлениями ГКНТ N 28 (1966 года), N 443 (1969 года) и N 258 (1975 года).

С 01.01.1992 появилось одно из первых определений программы, которое и сейчас не утратило своей актуальности. В ГОСТ 19781—90 «Обеспечение систем обработки информации программное» указывается, что программа – это данные, предназначенные для управления конкретными компонентами системы обработки информации в целях реализации определенного алгоритма. Сильной стороной указанного определения является указание на алгоритмическую систему программы.

В настоящее время юридическое определение программы для ЭВМ закреплено в ст. 1261 ГК РФ. Согласно данной статье «программой для ЭВМ является представленная в объективной форме совокупность данных и команд, предназначенных для функционирования ЭВМ и других компьютерных устройств в целях получения определенного результата, включая подготовительные материалы, полученные в ходе разработки программы для ЭВМ, и порождаемые ею аудиовизуальные отображения».

Из изложенного видно, что компьютерная программа должна отвечать следующим признакам:

• включать в себя совокупность данных и команд, в соответствии с которыми производится их обработка;

• восприниматься и исполняться только устройствами ЭВМ;

• включать в себя подготовительные материалы и изображения, которые в результате выдает компьютер, чтоб эти результаты могли восприниматься человеком.

Основным критерием для классификации программ является их назначение. С точки зрения данного критерия программы делятся на:

– базовые программы. Они начинают исполняться автоматически при запуске компьютера и обеспечивают как его работу, так и взаимодействие с пользователем. Основной базовой программой является операционная система. Именно она позволяет пользователю давать команды ЭВМ и наблюдать получаемые результаты. Примерами таких программ являются MS-DOS, Windows. В состав операционной системы входят:

• ядро (основная часть операционной системы, которая, собственно, и управляет выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы, включая оперативную память, процессор, а также предоставляет доступ к этим ресурсам);

• командный процессор (компилятор, интерпретатор) – программа, обеспечивающая перевод команд в двоичный код;

• драйверы устройств – программы, обеспечивающие обмен данными между процессором и внешними устройствами (принтером, монитором, сканером, дисководом и пр.);

• интерфейс – оболочка, которая обеспечивает для пользователя удобство отдачи команд.

– команды-трансляторы. Обеспечивают перевод команд, записанных на языке программирования, в двоичный код. Обычно входят в состав операционной системы;

– игровые программы;

– прикладные программы, предназначенные для работы с определенными видами информации. К прикладным программам относятся:

• текстовые редакторы (Word, Lexicon);

• графические редакторы (Corel Draw, Paintbrash, PictureMaker, Photoshop);

• электронные таблицы (Lotus, Excel)

• системы управления базами данных (FoxPro, Access);

• аудиоредакторы (Audio Editor, Sony Sound Forge);

• интегрированные пакеты, то есть набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый удобный инструмент. Наиболее развитые из них включают в себя текстовый редактор, органайзер, электронную таблицу, СУБД, средства поддержки электронной почты, программу создания презентационной графики (Microsoft Office);

• вредоносные программы (вирусы);

• программы для работы в сети Интернет (браузеры, поисковые программы).

Таким образом, программа для ЭВМ представляет собой набор команд, которые должны восприниматься электронным вычислительным устройством и позволяет обрабатывать определенный вид данных с целью получения желаемого результата.


Автоматизированные информационные системы.

Одним из важнейших средств обработки информации, которые появились благодаря появлению компьютерной техники, являются автоматизированные информационные системы, без которых уже невозможно представить современную жизнь.

В целом под информационными системами понимается совокупность:

• содержащейся в базах данных информации;

• информационных технологий, обеспечивающих ее обработку;

• технических средств, осуществляющих обработку[22].

В мировой практике существует несколько иное понимание информационной системы[23]. В нее включены не только система обработки информации, но также работающие совместно с ней организационные ресурсы, такие как люди, технические средства и финансовые ресурсы, которые обеспечивают и распределяют информацию.

Из изложенного видно, что работа информационной системы может основываться на способности человека обрабатывать информацию (при этом могут использоваться такие вспомогательные технические средства как механизированные картотеки, средства доставки носителей и пр.), а может основываться на работе компьютерных средств. В последнем случае часть функций информационной системы (хранение или обработку информации) принимает на себя ЭВМ, имеющая необходимое программное обеспечение. Благодаря этому работа информационной системы поддерживается без участия человека (или с ограниченным участием, связанным прежде всего с поддержанием технических средств).

Информационные системы, в которых для выполнения информационных процессов, требуется участие человека, являются неавтоматизированными. Если система способна функционировать самостоятельно, то ее следует считать автоматизированной информационной системой[24].

Автоматизированные информационные системы могут быть объединенными и распределенными. У объединенной системы все элементы (данные, система управления, клиентские приложения) хранятся на одной машине. У распределенных систем эти элементы могут быть разнесены между несколькими компьютерами. Распределенные АИС делятся на файл-серверные (на сервере хранятся только данные, а система управления ими и клиентские приложения установлены на компьютерах пользователей) и на клиент-серверные (на сервере хранятся и данные, и система управления ими, а у пользователей есть только клиентские приложения). Примером клиент-серверной АИС могут служить сетевые версии СПС «Гарант» и «Консультант», доступ к которым осуществляется через промежуточные программы (браузеры).

Система ЭВМ и информационно-телекоммуникационная сеть

Одним из ключевых свойств ЭВМ, которое существенно повышает эффективность ее использования, является возможность обмениваться информацией или иным способом взаимодействовать с другими устройствами. Таким образом, ЭВМ может стать частью целой группы устройств различного назначения, которые в совокупности могут решать одну задачу. То есть, речь уже может идти о целой системе устройств, одним из элементов которой является ЭВМ.

Такие системы стали существенным шагом в развитии процессов обработки информации. Их возникновение стало логичным последствием быстрого развития компьютерной техники и роста ее производства, особенно в странах Западной Европы и США. Появление большого количества новых пользователей неизбежно привело к необходимости налаживания между ними обмена данными. На основании такого обмена можно было обеспечить взаимодействие между ними при решении информационных задач, что существенно повысило бы быстроту и эффективность работы. В целом стало возможным говорить о появлении принципиально нового средства обработки информации, возможности которого отличались от обычной суммарной величины возможностей входящих в нее компьютеров.

В связи с этим в нормативных документах (например, в перечнях продукции, которые подлежат сертификации) появилось понятие «компьютерная система» (система ЭВМ).

Система ЭВМ. Четкого понимания того, что обозначает этот термин, на практике до сих пор не имеется. Например, высказывалась точка зрения, согласно которой система ЭВМ – это совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих как единое целое ЭВМ, обеспечивающих возможность выполнения единой задачи[25].

Другая точка зрения заключается в том, что система ЭВМ представляет собой объединение нескольких ЭВМ для совокупного решения задач на основе телекоммуникационных каналов, программного, ресурсного и организационного обеспечения их взаимодействия [26].

В.В. Крылов предлагал под системой ЭВМ понимать комплексы, в которых хотя бы одна ЭВМ является элементом системы либо несколько ЭВМ составляют систему[27].

Именно последнее определение считается основным для отечественной науки. Оно действительно позволяет охватить все многообразие сфер использования компьютеров в современной жизни, однако представляется излишне широким. Согласно этому определению автомобиль с бортовой ЭВМ тоже можно признать системой ЭВМ, а ДТП, в результате которого устройство было повреждено – нарушением правил эксплуатации ЭВМ, то есть деяния, подпадающего под действие ст. 274 УК.

В связи с этим представляется более верным определить систему ЭВМ как две и более ЭВМ, на которых установлено программное обеспечение, позволяющее им обмениваться машиночитаемой информацией, соединенные каналами связи. Элементами системы являются как сами ЭВМ, так и установленное на них ПО и средства передачи информации.

Информационно-коммуникационная сеть. Особой разновидностью системы ЭВМ является их объединение, в обиходе именуемое «сетью». Основным отличием сети ЭВМ является то обстоятельство, что количество компьютеров в системе ЭВМ может ограничиваться оператором или иным лицом, в то время как сеть не должна иметь таких ограничений. Кроме того, для ЭВМ, включенных в систему, предполагается наличие соответствующего программного обеспечения, которое не только позволяет обмениваться данными, но также координировать действия обоих устройств для решения общей задачи без участия человека. То есть, системы ЭВМ по своему охвату существенно меньше сетей, хотя и системы ЭВМ могут достигать значительных размеров, включая в себя десятки и даже сотни компьютеров. В качестве примера может быть предложена Государственная Автоматизированная Система «Выборы»[28]. Компьютеры, подключенные к системе, и заложенное в них программное обеспечение, позволяют в автоматизированном режиме планировать подготовку проведения выборов, вести учет избирателей, вводить сведения о кандидатах в депутаты, проводить голосование, подводить его итоги и мгновенно проводить статистическую обработку результатов. Кроме того, в систему заложены опции согласования работы избирательных комиссий разных уровней, что практически в режиме реального времени позволяет подводить итоги голосования и с помощью интернета доводить их до каждого гражданина России.

В действующем законодательстве используется такой термин как «информационно-телекоммуникационная сеть»[29]. Он определяется как технологическая система, предназначенная для передачи по линиям связи информации, доступ к которой осуществляется с использованием средств вычислительной техники.

В сети можно выделить два компонента: собственно компьютеры, с помощью которых конечные пользователи запрашивают информацию и обрабатывают ее, а также соединяющие их линии связи. Компьютеры пользователей и иные средства, подключенные к линиям связи, с помощью которых они могут получать электронные сигналы, именуются пользовательским оборудованием (оконечным оборудованием)[30]. Линии связи между пользователями представляют собой информационно-телекоммуникационную сеть – технологическую систему, предназначенную для передачи по линиям связи информации, доступ к которой осуществляется с использованием средств вычислительной техники[31].

Информационно-телекоммуникационная сеть состоит из следующих компонентов:

• сеть доступа (access network), к которой подключаются компьютеры конечных пользователей. Основная задача сети доступа – сконцентрировать поток данных, поступающих от подключенных к ней абонентов;

• магистральная сеть, которая соединяет между собой отдельные сети доступа. Магистральная сеть необходима для быстрой передачи информации от одной сети доступа к другой, то есть для информационного транзита;

• сетевые информационные центры, представляющие собой мощные высокопроизводительные компьютеры. Они выполняют следующие функции: во-первых, помогают распределять информационные потоки внутри сети (в сетях доступа это распределение информации между отдельными компьютерами, а в магистральных сетях это распределение информации между отдельными сетями), во-вторых, содержат информацию, которая непосредственно необходима пользователям сетей.

В повседневной жизни чаще всего приходится сталкиваться с глобальной информационно-коммуникационной сетью, именуемой Интернет.

Интернет как глобальная информационно-коммуникационная сеть. Возникновение и принцип работы. Зарождение Интернета следует отнести к началу 60-ых годов XX века, когда ЭВМ уже начали применяться относительно массово, однако возможности обмена информации между ними были весьма примитивными (основным способом передачи данных служили магнитные носители). С учетом того, что компьютеры применялись, прежде всего, в военной сфере, Министерство обороны США задалось целью объединить в единую систему все основные вычислительные центры, чтобы обеспечить должный уровень управления войсками в случае ядерного нападения. Это позволило бы, во-первых, сохранить устойчивость управления в случае разрушения отдельных командных центров, а во-вторых, дало бы возможность координировать усилия различных штабов для решения определенных задач.

Еще с 1961 г. в США создавалась система раннего оповещения о ракетном нападении (NORAD), основу которой представляли собой станции дальнего наблюдения и центр управления ими. После того, как в 1964 г. в городе был введен в действие командный центр NORAD, оснащенный электронными средствами чтения и обработки информации, поступающей с удаленных постов, и к нему протянулись линии связи правительственных служб и военных штабов, в мире появился первый прообраз национальной компьютерной сети. Однако Пентагон знал, что командование СССР располагает точными данными о нахождении центра и его роли в обороне США, что делало саму эту оборону необычайно уязвимой. В случае осуществления диверсии в центре NORAD или выхода его компьютера из строя по техническим причинам, возможность встречного ракетного удара со стороны США практически исключалась.

Работа по заказу Пентагона велась одновременно в 4 научных центрах – Калифорнийском университете (Лос-Анджелес), Стэнфордском исследовательском центре, Университете Юты и Университете штата Калифорния в Санта-Барбаре. Координатором работ было созданное при Пентагоне Агентство передовых исследовательских проектов в области обороны (DARPA).

Основной проблемой, с которой столкнулись исследователи, была невысокая скорость передачи данных. Дело в том, что первоначально для связи применялась так называемая канальная коммутация. Ее суть заключалась в том, что между двумя устройствами налаживается коммуникационный канал путем прямого соединения. Другие линии отсутствуют, поскольку в них нет необходимости – информационный обмен осуществляется по одному и тому же закрепленному каналу. Первый относительно удачный опыт состоялся в 1965 г., когда сотрудники Массачусетского Технологического университета Томас Меррил и Лоуренс Робертс смогли связать компьютер TX-2, расположенный в Массачусетсе, с ЭВМ, находившейся в Калифорнии[32]. Во время сеанса связи оператор одной из машин обрабатывал данные, находящиеся на другой машине, при этом использовалось находящееся на последней же программное обеспечение. С одной стороны, эксперимент показал, что компьютеры могут работать совместно даже будучи территориально отдаленными друг от друга. С другой стороны, стало ясно, что существующие способы связи не могут обеспечить такую скорость обмена данными, которая была бы приемлемой для решения крупных задач.

Выход удалось найти Леонарду Клейнроку из того же Массачусетского университета, который выдвинул принцип пакетной коммуникации. В отличие от канальной коммуникации (когда данные загружаются в одну линию связи последовательно непрерывным потоком), по замыслу Клейнрока ряд данных разбивается на небольшие фрагменты (пакеты), каждому из которых присваивается свой порядковый номер. Эти информационные единицы отправляются в сеть общего пользования не по одному каналу, а по различным линиям в зависимости от их загруженности. Одновременная, а не последовательная передача данных, сразу вывела скорость связи на новый качественный уровень. Также одна линия связи могла обслуживать сразу несколько компьютеров, ибо по ней можно было в порядке очередности слать пакеты, созданные разными пользователями. Концепция информационных пакетов и сделала возможным появление современного Интернета.

По своей структуре информационные пакеты напоминают письма. Роль адреса выполняет идентификатор приемника – это индивидуальный или групповой номер, присвоенный каждому принимающему абоненту в сети. Благодаря идентификатору компьютер может «опознавать», который направлен именно для него, либо для группы, в которую он входит. Идентификатор передатчика – это аналог обратного адреса, он позволяет установить, от какого компьютера пришел данный пакет. Управляющая информация играет роль почтового штемпеля – она указывает тип пакета, его номер, размер, формат, маршрут его доставки, и то, что с ним надо делать получателю. Основное значение управляющей информации – указать, к какому сообщению относится данный пакет, и каково его место в этом сообщении. Данные – это само содержание послания, то есть та информация, которая пересылается по сети. Контрольная сумма – это конверт, гарантирующий целостность сообщения. Контрольная сумма представляет собой краткое описание данные пакета, его объем и пр. Благодаря сравнению содержания полученного пакета с контрольной суммой можно судить о том, было ли полученное сообщение повреждено, изменено и пр. Стоповая комбинация является сигналом о том, что получение пакета закончено.




Основой функционирования пакетной связи является устройство, которое осуществляет распределение пакетов по доступным каналам – IP-маршрутизатор. Оно является своеобразным «перевалочным пунктом» для данных. К нему присоединяются линии связи от нескольких компьютеров, по которым движутся пакеты данных. Задача маршрутизатора заключается в том, чтобы получить пакет, прочитать идентификатор получателя и переслать информацию получателю (промежуточному или конечному).

Точное распознание получателя осуществляется за счет присвоенного ему уникального кода – IP-адреса. IP-адрес состоит из нескольких разделов, каждый из которых содержит все более и более подробные сведения о маршруте пакета.

Например, если адрес имеет следующий вид:


425.38.72.245


то, 425 – это номер сети, а 38 – это номер определенного узла в ней. Число 72 – адрес конкретного провайдера, а 137 – адрес компьютера.


Соответственно, идентификатор приемника в каждом пакете данных содержит сведения об IP-адресе получающего компьютера. Считывая эти данные в пакете, IP-маршрутизатор может переслать пакет именно в ту сеть, где находится компьютер получателя. Если номер сети в пакете совпадает с номером сети, который закреплен в самом маршрутизаторе, то считывается следующий номер в идентификаторе, и пакет направляется в узел данной сети, который соответствует считанному номеру. То же самое делает маршрутизатор узла, и так далее, пока пакет не доходит до компьютера получателя.

Когда пакет попадает к конечному получателю, компьютер определяет код сообщения, к которому относится данный пакет, и его порядковый номер в данном сообщении. С помощью соблюдение порядковых номеров осуществляется процесс, именуемый «реконструкцией».

Впервые принципы, задуманные Л. Клейнроком, были реализованы на практике в 1969 г. Под его руководством группа студентов Калифорнийского университета соединили два компьютера кабелем длиной около 4,5 м. Так возникла первая сеть, построенная на принципе пакетной передачи.

Идея Л. Клейнрока была оценена экспертами DARPA. С точки зрения военных, ее основное достоинство заключалось в том, что возможность «распыления» информации позволяла построить систему связи, работа которой не зависит от какого-то единого центра, и даже в случае уничтожения центра NORAD и подведенных к нему линий связи оборона страны сохраняла устойчивость.

Для практической отработки принципов Л. Клейнрока было решено попытаться объединить в сеть компьютеры всех четырех университетских центров, занятых изысканиями по теме. Получившаяся система стала именоваться ARPANET, и она послужила принципиальной основой для создания современного Интернета. Первый компьютер, обеспечивающий коммуникацию данных между пользователями ARPANET, был установлен 2 сентября 1969 года в Калифорнийском университете. Объем его оперативной памяти составлял 25 Кбайт.

Однако для работы компьютеров в сети было необходимо создать определенный стандарт их взаимодействия. Этот стандарт получил наименование «сетевой протокол» (Internet Protocol, IP).

Простейший протокол включает в себя следующие компоненты: запрос, получение подтверждения о готовности принять информацию, отправка пакета, подтверждение получения пакета. Сам запрос о передаче, а также ответ на него, также представляют собой отдельные информационные пакеты. В рамках одного IP может быть переслано несколько пакетов.

Таким образом, сетевой протокол можно охарактеризовать как сеанс обмена данными между компьютерами.

Протокол начинается с запроса передатчиком готовности приемника принять данные. Для этого используется управляющий пакет "Запрос". Если приемник не готов, он отказывается от сеанса специальным управляющим пакетом. В случае, когда приемник готов, он посылает в ответ управляющий пакет "Готовность". Затем начинается собственно передача данных. При этом на каждый полученный информационный пакет приемник отвечает управляющим пакетом "Подтверждение". В случае, когда пакет данных передан с ошибками, в ответ на него приемник запрашивает повторную передачу. Заканчивается сеанс управляющим пакетом "Конец", которым передатчик сообщает о разрыве связи. Существует множество стандартных протоколов, которые используют как передачу с подтверждением (с гарантированной доставкой пакет), так и передачу без подтверждения (без гарантии доставки пакета).

Первоначально все компьютеры ARPANET работали в стандарте протокола NCP (Network Control Protocol). Однако данный протокол позволял работать только в том случае, если все соединенные компьютеры обладали идентичным программным обеспечением. Со временем к ARPANET пытались присоединиться все новые и новые пользователи. Инициаторами роста сети были американские университеты, которые пытались создать свою систему обмена данными. Ведь именно университетские научные центры стояли у истоков ARPANET, и они продолжали играть в ее развитии слишком заметную роль, чтобы их можно было исключить из процесса. В 1973 г. через трансатлантический телефонный кабель к сети подключились пользователи из Великобритании и Норвегии, после чего ARPANET стал международным.

Однако появление в сети все большего числа «гражданских» пользователей, к тому же иностранных, выявило новую проблему – далеко не у всех операционные системы были стандартизированными, и многие пользователи не могли работать со стандартом NCP. Это потребовало создания нового протокола, который бы позволял взаимодействовать двум ЭВМ, обладающим различным программным обеспечением. И в 1974 г. была разработана программа Transmission Control Program (TCP)[33]. В 1982 г. эта программа была сопряжена со специальным сетевым протоколом IP, и в результате получился универсальный протокол обмена данными TCP/IP, позволяющий обмениваться данными всем компьютерам, независимо от того, какое программное обеспечение на них установлено. Уже в 1983 г. этот протокол стал стандартом для ARPANET, заменив NCP. Именно тогда к этой сети стал все чаще применяться термин Internet, что отражало возможность беспрепятственного обмена данными между компьютерными сетями всех стран.

Действительно, компьютерных сетей становилось все больше и больше. Помимо ARPANET в США все большую роль в передаче данных стала играть NSFNet, которая была в 1984 г. создана NSF (National Scientific Fund, американский аналог академии наук) специально для обмена данными между учебными и научными заведениями. Эта сеть действовала на тех же принципах, что и ARPANET, использовала протокол TCP/IP, однако обладала большей пропускной способностью, поскольку в ее сетях маршрутизацию сообщений осуществляли мощные суперкомпьютеры, созданные за счет NFS. В Англии работала JANET (Joint Academic Network – Объединенная академическая сеть), запущенная в 1980 г., в Канаде – CaNET.

Тем не менее, именно NFSNet отличалось самым быстрым ростом. За год к ней подключилось около 10 000 пользователей. Постепенно наименование «Интернет» переходило именно к данной сети, поскольку ее количество пользователей было больше, чем у ARPANET. В существовании двух параллельных национальных сетей, из которых одна работала существенно хуже, не имелось особого смысла, и в 1990 г. ARPANET прекратила свое существование. Управление сетью США и подсоединенными к ней сетями других государства перешло к NFS.

Несмотря на очевидные успехи в развитии компьютерной техники и средств их коммуникации, развитие сети существенно сдерживала сложность ее использования. Передавать сообщения и получать информацию могли только специалисты в области компьютерной техники. Прорыв произошел в 1989 г., когда британский ученый Тим Бернерс-Ли, специалист Европейской лаборатории по ядерным исследованиям (Женева, Швейцария) разработал гипертекстовые ссылки для быстрого получения доступа к информационному ресурсу. Эту программу он придумал для более удобного обращения с информацией, которая быстро скапливалась на его рабочем компьютере1. Используя такую основу, он предложил создать систему, в которой все информационные ресурсы, размещенные на подключенных к сети компьютерах, были промаркированы гипертекстовыми ссылками, доступными всем пользователям сети. Обращение к гипертекстовой ссылке влекло немедленное формирование запроса компьютера к указанному ресурсу. Эта система получила название «всемирной паутины» (world-wide web). Тим Бернерс-Ли также разработал протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URI. В 1991 г. Всемирная паутина (система гипертекстовых ссылок) была реализована в Интернете.

Широкие возможности, заложенные в программах Бернерса-Ли, удалось полностью реализовать за счет создания браузера NCSA Mosaic, разработанного Марком Андриссеном, сотрудником Университета Иллинойса, в 1993 г. Эта программа обеспечивала удобный доступ к гипертекстовым ссылкам, выложенным в сети, в связи с чем пользователю уже не требовалось обладать специальными познаниями. Теперь какие-либо ограничения по доступу в компьютерные сети перестали существовать. NCSA Mosaic стал той основой, на которой были созданы такие популярные программы как Netscape Navigator и Internet Explorer[34][35].

Рост количества пользователей оказался столь стремительным, что компьютеры NFS, обеспечивавшие маршрутизацию, перестали справляться. В 1995 г. NFS принял решение отказаться от монополии на обслуживание электронного общения, и возможность обеспечивать маршрутизацию в сетях получили частные лица. NFSNet, впрочем, сохранилась, но она стала всего лишь одним из сегментов глобальной сети.

С этого момента можно говорить об Интернете в его современном состоянии как о совокупности всех сетей ЭВМ в мире, соединенных между собой линиями информационного обмена, по которым они могут передавать и получать информацию, и не находящейся в целом под чьим-либо контролем.

При этом следует иметь в виду, что понятия «Интернет» и «Всемирная паутина» не тождественны. «Интернет» – это физическая основа для передачи данных между ЭВМ, а «Всемирная паутина» – набор программных средств, благодаря которым такая передача осуществляется, причем только один из существующих, хотя и самый популярный. Но, начиная с 1996 г., на обыденном уровне различие между этими понятиями постепенно стирается.

Конец ознакомительного фрагмента.