Компьютерлік желілер. Компьютерлік желілерді ұйымдастыру. Ақпараттық қауіпсіздік

Тақырыпты талдау

Желілердің жіктелуі және топологиялары 6–7 сынып

Аумағы бойынша: PAN — дербес (бірнеше метр, Bluetooth), LAN — жергілікті (ғимарат, мектеп, кеңсе), MAN — қалалық (аудан, қала), WAN — ғаламдық (елдер, құрлықтар; ең үлкен WAN — Интернет). Интернет — TCP/IP хаттамасымен біріктірілген «желілер желісі».

Архитектурасы бойынша: бір рангілі желі — барлық компьютерлер тең құқылы, әрқайсысы ресурсымен бөлісе алады; «клиент-сервер» желісі — ресурстарды (файлдар, сайттар, пошта) ұсынатын бөлек сервер бар, ал клиенттер оларды сұратады.

Тасымалдау ортасы бойынша: сымды (ширатылған қос сым, коаксиалды кабель, оптикалық талшық — ең жылдам әрі кедергіге төзімді) және сымсыз (Wi-Fi, Bluetooth, 4G/5G ұялы байланыс, спутник). Сымсыз байланыстың артықшылықтары: мобильділік, кабель қажет емес, жаңа құрылғыны оңай қосуға болады; кемшіліктері: жылдамдығы мен сенімділігі төмен, кедергілер бар, сигналды ұстап алу оңайырақ.

Топологиялар (қосылу сызбалары). Шина — барлық түйін бір кабельде; арзан, бірақ кабель үзілсе бүкіл желі тоқтайды. Жұлдыз — барлық түйін орталық құрылғыға (коммутаторға) қосылған; ең кең таралған; бір компьютердің бұзылуы басқаларға кедергі келтірмейді, бірақ орталық істен шықса бүкіл желі тоқтайды. Сақина — әр түйін екі көршісімен байланысқан, деректер шеңбер бойымен жүреді. Торлы (толық байланысты) — түйіндер арасында байланыс көп, өте сенімді, бірақ қымбат; $n$ түйінді толық байланысты желіге $\frac{n(n-1)}{2}$ желі сызығы қажет. Ағаш — бірнеше жұлдыздан тұратын иерархия.

Желілік жабдықтар 7, 10 сынып

Желілік карта (желілік адаптер) — компьютерді желіге қосады; бірегей физикалық MAC мекенжайы (48 бит) бар. Түйін (торап) — желідегі кез келген құрылғы (компьютер, принтер, телефон, сервер).

Концентратор (хаб) — ең қарапайым құрылғы: бір портқа келген деректерді бірден барлық портқа таратады. Коммутатор (свитч) — MAC мекенжайларды есте сақтап, деректерді тек алушы тұрған портқа жібереді; бір жергілікті желі ішінде жұмыс істейді. Маршрутизатор (роутер) — әртүрлі желілерді (мысалы, үй желісі мен Интернетті) жалғайды және пакеттің бағытын IP мекенжай бойынша таңдайды.

Модем (модулятор-демодулятор) — компьютердің цифрлық сигналын телефон немесе кабель желісі арқылы беру үшін аналогтық сигналға және кері түрлендіреді. Wi-Fi қатынау нүктесі — сымсыз құрылғыларды қосады. Қайталағыш (репитер) — сигналды күшейтеді. Желіаралық экран (брандмауэр, firewall) — трафикті сүзіп, желіні рұқсатсыз қатынаудан қорғайды.

Провайдер — Интернетке және оған қатысты қызметтерге қол жеткізуді қамтамасыз ететін компания (Қазақстанда, мысалы, Қазақтелеком, Beeline, Kcell).

Хаттамалар және TCP/IP моделі 10 сынып

Хаттама — деректер алмасу ережелерінің жиынтығы. Интернет төрт деңгейлі TCP/IP хаттамалар стегінде жұмыс істейді: қолданбалы, тасымалдау, желілік (желіаралық), арналық.

IP (Internet Protocol) мекенжай беруге және пакеттерді түйіннен түйінге жеткізуге жауап береді. TCP деректерді пакеттерге бөледі, нөмірлейді, жеткізілуіне және дұрыс ретпен жиналуына кепілдік береді (сенімді). UDP — жылдамырақ, бірақ жеткізуге кепілдік бермейді (бейнеқоңыраулар, онлайн ойындар).

Қолданбалы хаттамалар: HTTP — веб-беттерді беру (80-порт); HTTPS — TLS шифрлауы бар қорғалған HTTP (443-порт, браузердегі «құлып»); FTP — файлдарды тасымалдау (21-порт); SMTP — электрондық поштаны жіберу (25-порт); POP3 және IMAP — серверден поштаны алу; DNS — домендік атауларды IP мекенжайға аудару.

Желіде деректер пакеттермен беріледі: үлкен файл бөліктерге бөлінеді, әрқайсысы маршрутизаторлар арқылы өз жолымен жүреді, ал алушының компьютерінде TCP оларды бастапқы ретпен жинайды.

IP мекенжай және ішкі желі маскасы 10 сынып

IPv4 мекенжайы — 32 бит, нүкте арқылы бөлінген төрт ондық санмен (октетпен) жазылады, әрқайсысы 0-ден 255-ке дейін (8 бит): 192.168.5.130. 192.168.1.256 мекенжайы жарамсыз — 256 саны 8 битке сыймайды. IPv6 мекенжайы — 128 бит, он алтылық түрде жазылады (IPv4 мекенжайлары, $2^{32}\approx4{,}3$ млрд, енді жетпейді).

Маска да 32 бит: алдымен қатарынан бірлер (мекенжайдың желіні білдіретін бөлігі), содан кейін нөлдер (желідегі түйін нөмірі) тұрады. 255.255.255.0 = 24 бірлік = /24 жазуы. Маска байтының мүмкін мәндері: 0, 128, 192, 224, 240, 248, 252, 254, 255.

Желі мекенжайы = IP AND маска (разрядтық ЖӘНЕ). Мысал: 192.168.5.130 және маска 255.255.255.192. Масканың алғашқы үш октеті 255, олар сақталады. Төртіншісі: $130 = 10000010_2$, $192 = 11000000_2$, AND нәтижесі $10000000_2 = 128$. Желі мекенжайы: 192.168.5.128.

Түйіндер саны: маскада $n$ бірлік болса, түйін нөміріне $32-n$ бит қалады, бұл $2^{32-n}$ мекенжай; олардың екеуін компьютерлерге беруге болмайды (барлығы нөл — желі мекенжайы, барлығы бір — кең таратылатын мекенжай). /24 үшін: $2^8-2=254$ түйін; /26 үшін: $2^6-2=62$.

Жеке (ішкі) мекенжайлар Интернетке тікелей шықпайды: 10.x.x.x, 172.16–172.31.x.x, 192.168.x.x. 127.0.0.1 мекенжайы — компьютердің өзі (localhost).

DNS, URL, электрондық пошта, VPN 10 сынып

DNS (домендік атаулар жүйесі) түсінікті атауларды IP мекенжайға аударады: сіз ustudy.kz тересіз, DNS сервері сайт серверінің IP мекенжайын хабарлайды. Атаулар иерархиялық және оңнан солға қарай оқылады: .kz — жоғарғы деңгейлі домен (ел), edu.kz — екінші деңгейлі, school.edu.kz — үшінші деңгейлі. Жоғарғы деңгейлі домендер ұлттық (.kz, .ru, .uk) және жалпы (.com, .org, .net, .edu) болады.

URL (ресурс мекенжайы) бөліктерден тұрады: хаттама :// сервер атауы / жол / файл. Мысал: https://www.edu.kz/docs/plan.html — хаттама https, сервер www.edu.kz, каталог docs, файл plan.html.

Электрондық пошта мекенжайы: пайдаланушы_аты@домен, мысалы aigerim@mail.kz. Электрондық пошта — компьютерлік желі көмегімен хабарламалар алмасу құралы; хаттар SMTP арқылы жіберіледі, POP3/IMAP арқылы алынады.

VPN (жеке виртуалды желі) Интернеттің үстінен шифрланған «туннель» жасайды: қашықтағы қызметкер кеңсенің жергілікті желісіне қосылғандай жұмыс істейді, ал деректерді ұстап алған адам тек шифрланған деректерді көреді.

Деректерді тасымалдау жылдамдығы 8 сынып

Арнаның өткізу қабілеті секундына битпен өлшенеді: бит/с, Кбит/с, Мбит/с. Негізгі формула: $I = v\cdot t$, бұдан $t = I/v$ және $v = I/t$.

Алгоритм: 1) файл көлемін битке аударыңыз (байт × 8; Кбайт × 1024 × 8); 2) жылдамдықты бит/с-қа келтіріңіз; 3) бөліңіз. Мысал: файл 625 Кбайт, жылдамдық 256 000 бит/с. $I = 625\cdot1024\cdot8 = 5\,120\,000$ бит; $t = 5\,120\,000 : 256\,000 = 20$ с.

Мектеп есептерінде көлем екілік қосымшалармен есептеледі (1 Кбайт = 1024 байт). Жылдамдық екінің дәрежесімен берілсе ($2^{20}$ бит/с), көлемді де екінің дәрежесіне аударған ыңғайлы: 1 Мбайт $=2^{23}$ бит. Нақты өмірде провайдерлер ондық бірліктерді пайдаланады: 100 Мбит/с $=10^8$ бит/с.

Есіңізде болсын: жылдамдық әрдайым дерлік битпен, ал файл өлшемі байтпен беріледі. 8-ге көбейту — ең жиі қате жіберілетін жер.

Ақпараттық қауіпсіздік және зиянды программалар 7, 8, 10 сынып

Ақпараттық қауіпсіздік — ақпараттық ресурстардың, сондай-ақ ақпарат саласында жеке адамның құқықтары мен қоғам мүдделерінің қорғалу жай-күйі. Қорғалатын ақпараттың үш басты қасиеті: құпиялылық (қатынау тек рұқсаты барларда), тұтастық (деректер өзгертілмеген және бүлінбеген), қолжетімділік (деректерді қажет кезде алуға болады).

Зиянды программалардың түрлері. Вирус — басқа файлдар мен программаларға еніп, олар іске қосылғанда көбейеді. Желілік құрт — пайдаланушының қатысуынсыз желі арқылы өздігінен таралады. Трояндық программа — пайдалы программа болып көрінеді, бірақ жасырын түрде зиянды әрекеттер жасайды (бұзақыға қатынау ашады). Тыңшы программа (spyware) және пернетақта тыңшысы (keylogger) — құпиясөздер мен деректерді ұрлайды. Бопсалаушы программа (ransomware) — файлдарды шифрлап, төлем талап етеді. Жарнамалық программа (adware) — жарнаманы еріксіз көрсетеді. Ботнет — DDoS-шабуылдарға арналған жұқтырылған компьютерлер желісі.

Жұқтыру белгілері: компьютер қатты баяулайды, терезелер өздігінен ашылады, файлдар жоғалады немесе бүлінеді, антивирус өшіп қалады. Желідегі алаяқтық: фишинг — логиндер мен карта деректерін ұрлауға арналған жалған сайттар мен хаттар; әлеуметтік инженерия — телефон және мессенджер арқылы алдау. Кибербуллинг — интернетте адамды қудалау.

Антивирус вирустарды сигнатуралар (кодтың белгілі «іздері», сондықтан базаларды үнемі жаңарту керек) және эвристикалық талдау (жаңа программалардың күдікті әрекеті) арқылы іздейді. Монитор (күзетші) файлдарды нақты уақытта тексереді, сканер — сұраныс бойынша; жұқтырылған файлдар емделеді, жойылады немесе карантинге орналастырылады. Мысалдар: Kaspersky, ESET NOD32, Dr.Web, Avast, Windows Қорғаушысы. Басқа шаралар: ОЖ жаңартулары, брандмауэр, сақтық көшірмелер, бейтаныс адамдардан келген тіркемелерді ашпау.

Шифрлау, аутентификация, ЭЦҚ 5, 10–11 сынып

Криптография — ақпаратты шифрлау әдістері туралы ғылым. Симметриялы шифрлау — шифрлау мен шифрды ашу үшін бір кілт (Цезарь шифры: әр әріп $k$ позицияға жылжиды; KOD 3-ке жылжығанда → NRG). Асимметриялы шифрлау — кілттер жұбы: ашық кілт (барлығы біледі, онымен шифрлайды немесе қолтаңбаны тексереді) және жабық кілт (тек иесі біледі, онымен шифрды ашады немесе қол қояды). HTTPS, онлайн-банкинг және мессенджерлер ұсталып қалған деректерді оқу мүмкін болмауы үшін шифрлауды пайдаланады.

Идентификация — «сіз кімсіз?» (логин, карта нөмірін енгізу). Аутентификация — «дәлелдеңіз» (құпиясөз, SMS-код, саусақ ізі, бет). Авторизация — кіргеннен кейін сізге не істеуге рұқсат етілгені. Аутентификация факторлары: мен не білемін (құпиясөз, PIN), менде не бар (телефон, токен, ЭЦҚ кілті), мен кіммін (биометрия: саусақ ізі, бет, көздің нұрлы қабығы, дауыс). Екі факторлы аутентификация екі түрлі факторды пайдаланады.

Сенімді құпиясөз: 8–12 символдан қысқа емес, түрлі регистрдегі әріптер, цифрлар мен белгілер, есімдер мен туған күндерсіз, әр сайтқа әртүрлі. Нұсқалар саны $Q = N^L$: цифрлардан тұратын 4 таңбалы PIN — $10^4 = 10\,000$ нұсқа, ал 62 символдан (екі регистрдегі латын әріптері + цифрлар) 8 символ — $62^8\approx2{,}2\cdot10^{14}$.

Электрондық цифрлық қолтаңба (ЭЦҚ) электрондық құжаттың авторлығын және өзгермегенін растайды. Құжатқа ЭЦҚ жабық кілтімен (тек иесіне белгілі) қол қойылады, ал түпнұсқалығы ашық кілтпен тексеріледі. Сертификат ашық кілтті иесімен байланыстырады; Қазақстанда ЭЦҚ-ны ҚР ҰКО береді, ол eGov.kz порталында қолданылады. ҚР заңдары: «Электрондық құжат және электрондық цифрлық қолтаңба туралы» (2003), «Авторлық құқық және сабақтас құқықтар туралы» (1996), «Ақпаратқа қол жеткізу туралы» (2015).