Методы, классификации и способы кодирования

• разработка принципов наиболее экономичного кодирования информации;
• согласование параметров передаваемой информации с особенностями канала связи;
• разработка приемов, обеспечивающих надежность передачи информации по каналам связи, т.е. отсутствие потерь информации. Естественные языки обладают большой избыточностью для экономии памяти, объем которой ограничен, имеет смысл ликвидировать избыточность текста или уплотнить текст.для этого существуют несколько способов уплотнения текста:
1. Переход от естественных обозначений к более компактным.

Этот способ применяется для сжатия записи дат, номеров изделий, уличных адресов и т.д. Идея способа показана на примере сжатия записи даты. Обычно мы записываем дату в виде 10. 05. 01. , что требует 6 байтов памяти ЭВМ. Однако ясно, что для представления дня достаточно 5 битов, месяца- 4, года- не более 7, т.е. вся дата может быть записана в 16 битах или в 2-х байтах.

2. Подавление повторяющихся символов.

В различных информационных текстах часто встречаются цепочки  повторяющихся символов, например пробелы  или нули в числовых полях. Если имеется группа повторяющихся символов длиной более 3, то ее длину можно сократить до трех символов. Сжатая таким образом группа повторяющихся символов представляет собой триграф S P N , в котором S – символ повторения; P – признак повторения; N- количество символов повторения, закодированных в триграфе. В других схемах подавления повторяющихся символов используют особенность кодов ДКОИ, КОИ- 7, КОИ-8 , заключающуюся в том , что большинство допустимых в них битовых комбинаций не используется для представления символьных данных.

3. Кодирование часто используемых элементов данных.

Этот способ уплотнения данных также основан на употреблении неиспользуемых комбинаций кода ДКОИ. Для кодирования, например, имен людей  можно использовать комбинации из двух байтов диграф PN, где P – признак кодирования имени, N – номер имени. Таким образом может быть закодировано 256 имен людей, чего обычно бывает достаточно в информационных системах. Другой способ основан на отыскании в текстах наиболее часто встречающихся сочетании букв и даже слов и замене их на неиспользуемые байты кода ДКОИ.

4. Посимвольное кодирование.

Семибитовые и восьмибитовые  коды не обеспечивают достаточно компактного  кодирования символьной информации. Более пригодными для этой цели являются 5 - битовые коды, например международный телеграфный код МГК-2. Перевод информации в код МГК-2 возможен с помощью программного перекодирования или с использованием специальных элементов на основе больших интегральных схем (БИС). Пропускная способность каналов связи при передаче алфавитно-цифровой информации в коде МГК-2 повышается по сравнению с использованием восьмибитовых кодов почти на 40%.

5. Коды переменной длины.

Коды с переменным числом битов на символ позволяют  добиться еще более плотной упаковки данных. Метод заключается в том, что часто используемые символы кодируются короткими кодами, а символы с низкой частотой использования - длинными кодами. Идея такого кодирования была впервые высказана Хаффманом, и соответствующий код называется кодом Хаффмана. Использование кодов Хаффмана позволяет достичь сокращения исходного текста почти на 80%.

Использование различных  методов уплотнения текстов кроме  своего основного назначения – уменьшения информационной избыточности – обеспечивает определенную криптографическую обработку информации. Однако наибольшего эффекта можно достичь при совместном использовании как методов шифрования, так и методов кодирования информации.

Надежность защиты информации может быть оценена временем, которое  требуется на расшифрование (разгадывание) информации и определение ключей.

Если информация зашифрована  с помощью простой подстановки, то расшифровать ее можно было бы, определив  частоты появления каждой буквы  в шифрованном тексте и сравнив  их с частотами букв русского алфавита. Таким образом определяется подстановочный алфавит и расшифровывается текст. «Органы государственной власти и организации, ответственные за формирование и использование информационных ресурсов, подлежащих защите, а также органы и организации, разрабатывающие и применяющие информационные системы и информационные технологии для формирования и использования информационных ресурсов с ограниченным доступом, руководствуются в своей деятельности законодательством Российской Федерации».

«За правонарушения при  работе с документированной информацией органы государственной власти, организации и их должностные лица несут ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации и субъектов Российской Федерации.

Для рассмотрения конфликтных  ситуаций и защиты прав участников в сфере формирования и использования информационных ресурсов, создания и использования информационных систем, технологий и средств их обеспечения могут создаваться временные и постоянные третейские суды.

Третейский суд рассматривает  конфликты и споры сторон в порядке, установленном законодательством о третейских судах».

«Руководители, другие служащие органов государственной власти, организаций, виновные в незаконном ограничении доступа к информации и нарушении режима защиты информации, несут ответственность в соответствии с уголовным, гражданским законодательством и законодательством об административных правонарушениях».

 

Глава 2.Особенности кодирования различных видов информации в системах обработки данных

Классификационное кодирование применяется после проведения классификации объектов. Различают последовательное и параллельное кодирование.

Последовательное кодирование используется для иерархической классификационной структуры. Суть метода заключается в следующем: сначала записывается код старшей группировки 1-го уровня, затем код группировки 2-го уровня, затем код группировки 3-го уровня и т.д. В результате получается кодовая комбинация, каждый разряд которой содержит информацию о специфике выделенной группы на каждом уровне иерархической структуры. Последовательная система кодирования обладает теми же достоинствами и недостатками, что и иерархическая система классификации.

Пример 1. Проведем кодирование информации, классифицированной с помощью иерархической схемы. Количество кодовых группировок будет определяться глубиной классификации и равно 4, Прежде чем начать кодирование, необходимо определиться с алфавитом, т.е. какие будут использоваться символы. Для большей наглядности выберем десятичную систему счисления -10 арабских цифр. Анализ кодирования информации показывает, что длина кода определяется 4 десятичными разрядами, а кодирование группировки на каждом уровне можно делать путем последовательной нумерации слева направо. В общем виде код можно записать как ХХХХ, где Х - значение десятичного разряда. Рассмотрим структуру кода, начиная со старшего разряда:

• 1-й (старший) разряд выделен для классификационного признака "название факультета" и имеет следующие значения: 1 - коммерческий; 2 - информационные системы; 3 - для следующего названия факультета и т.д.;
• 2-й разряд выделен для классификационного признака "возраст" и имеет следующие значения: 1 - до 20 лет; 2 - от 20 до 30 лет; 3 - свыше 30 лет;
• 3-й разряд выделен для классификационного признака "пол" и имеет следующие значения: 1 - мужчины; 2 - женщины;
• 4-й разряд выделен для классификационного признака "наличие детей у женщин" и имеет следующие значения; 1 - есть дети; 2 - нет детей, 0 - для мужчин, так как подобной информации не требуется.

Принятая система кодирования  позволяет легко расшифровать любой код группировки, например:

1310 - студенты коммерческого  факультета, свыше 30 лет мужчины;

2221 - студенты факультета  информационных систем, от 20 до 30 лет,  женщины имеющие детей.

Параллельное кодирование используется для фасетной системы классификации. Суть метода заключается в следующем: все фасеты кодируются независимо друг от друга; для значений каждого фасета выделяется определенное количество разрядов кода. Параллельная система кодирования обладает теми же достоинствами и недостатками, что и фасетная система классификации.

Пример 2. Проведем кодирование информации, классифицированной с помощью фасетной схемы. Количество кодовых группировок определяется количеством фасетов и равно 4. Выберем десятичную систему счисления в качестве алфавита кодировки, что позволит для значений фасетов выделить один разряд и иметь длину кода, равную 4. В отличие от последовательного кодирования для иерархической системы классификации в данном метоле не имеет значения порядок кодировки фасетов.

В общем виде код можно записать как ХХХХ, где Х - значение десятичного разряда. Рассмотрим структуру кода, начиная со старшего разряда:

1-й (старший) разряд  выделен для фасета "кол"  и имеет следующие значения: 1 - мужчины; 2 - женщины;

2-й разряд выделен  для фасета "наличие детей у женщин" и имеет следующие значения: 1 - есть дети; 2 - нет детей; 0 - для мужчин, так как подобной информации не требуется;

3-й разряд выделен  для фасета "возраст" и имеет  следующие значения: 1 - до 20 лет; 2 - от 20 до 30 лет; 3 - свыше 30 лет;

4-й разряд выделен  для фасета "название факультета" и имеет следующие значения 1 - радиотехнический, 2 - машиностроительный, 3 - коммерческий; 4 - информационные  системы; 5 - математический и т.д.

Принятая система кодирования  позволяет легко расшифровать любой кол группировки, например:

2135 - женщины в возрасте  свыше 30 лет, имеющие детей  и являющиеся студентами математического  факультета;

1021 - мужчины возраста  от 20 до 30 лет, являющиеся студентами  радиотехнического факультета.

Регистрационное кодирование используется для однозначной идентификации объектов и не требует предварительной классификации объектов. Различают порядковую и серийно-порядковую систему.

Порядковая система кодирования предполагает последовательную нумерацию объектов числами натурального ряда. Этот порядок может быть случайным или определяться после предварительного упорядочения объектов, например по алфавиту. Этот метод применяется в том случае, когда количество объектов невелико, например кодирование названий факультетов университета, кодирование студентов в учебной группе.

Серийно-порядковая система кодирования предусматривает предварительное выделение групп объектов, которые составляют серию, а затем в каждой серии производится порядковая нумерация объектов. Каждая серия также будет иметь порядковую нумерацию. По своей сути серийно-порядковая система является смешанной: классифицирующей и идентифицирующей. Применяется тогда, когда количество групп невелико.

Пример 3. Все студенты одного факультета разбиваются на учебные группы (в данной терминологии - серии), для которых используется порядковая нумерация. Внутри каждой группы производится упорядочение фамилий студентов по алфавиту и каждому студенту присваивается номер.

Любая классификация  всегда относительна. Один и тот  же объект может быть классифицирован по разным признакам или критериям. Часто встречаются ситуации, когда в зависимости от условий внешней среды объект может быть отнесен к разным классификационным группировкам. Эти рассуждения особенно актуальны при классификации видов информации без учета ее предметной ориентации, так как она часто может быть использована в разных условиях, разными потребителями, для разных целей.

На рис. 2. приведена одна из схем классификации циркулирующей в организации (фирме) информации. В основу классификации положено пять наиболее общих признаков: место возникновения, стадия обработки, способ отображения, стабильность, функция управления.

Рис. 2.  Классификация информации, циркулирующей в организации

Место возникновения. По этому признаку информацию можно  разделить на входную, выходную, внутреннюю, внешнюю.

Входная информация - это информация, поступающая в фирму или ее подразделения.

Выходная информация - это информация, поступающая из фирмы в другую фирму, организацию (подразделение).

Одна и та же информация может являться входной для одной  фирмы, а для другой, ее вырабатывающей, выходной. По отношению к объекту  управления (фирма или ее подразделение: цех, отдел, лаборатория) информация может быть определена как внутренняя, так и внешняя.

Внутренняя информация возникает внутри объекта, внешняя информация - за пределами объекта.

Пример 4. Содержание указа правительства об изменении уровня взимаемых налогов для фирмы является, с одной стороны, внешней информацией, с другой стороны - входной. Сведения фирмы в налоговую инспекцию о размере отчислений в госбюджет являются, с одной стороны, выходной информацией, с другой стороны - внешней по отношению к налоговой инспекции.

Стадия обработки. По стадии обработки информация может быть первичной, вторичной, промежуточной, результатной.

Первичная информация - это информация, которая возникает непосредственно в процессе деятельности объекта и регистрируется на начальной стадии.

Вторичная информация - это информация, которая получается в результате обработки первичной информации и может быть промежуточной и результатной.