НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” Кафедра Системи автоматизованого проектування “ЗАТВЕРДЖУЮ” Голова методичної комісії базового напряму ______________/ Мельник Р.А. / “_______”____________________2007 р. Робоча навчальна програма Дисципліни “Методи та засоби комп’ютерних інформаційних технологій /назва дисципліни/ Для базового напряму 6.0804 –Комп’ютерні науки /номер і назва базового напряму/ Для спеціальності (тей) 7.080402 - Інформаційні технології проектування /шифр і назва спеціальності (тей)/ Вид роботи Денна форма Заочна форма
Семестр 5 Семестр 6 Всього Семестр 5 Семестр 6 Всього
- лекційні заняття, год 45
45 14
14
- лабораторні заняття, год 30
30 10
10
- практичні (семінарські) заняття, год 15
15 6
6
- модульний контроль, год 6
6
Всього аудиторних год 96
96 30
30
Cамостійна робота, год 66
66 132
132
Загальний обсяг, год 162
162 162
243
КР 1
1 1
1
Контрольні роботи, шт.
2
2
Розроблення графічних робіт, шт. 1
1
Екзамени 1
1 1
1
Заліки -
1
1
2007 р. Робоча навчальна програма складена на основі освітньо-професійної програми ГСВО напряму 6.0804 – Комп’ютерні науки /шифр, назва/ Робоча навчальна програма складена к.т.н., доцентом Мотикою І.І. /вчена ступінь, звання, прізвище та ініціали автора (ів) програми / ______”_______________________2007 р. Робоча навчальна програма обговорена та схвалена на засіданні кафедри Системи автоматизованого проектування /назва кафедри/ Протокол №________від ”_____”_________________________2007 р. Завідуючий кафедрою Лобур М.В. /підпис - прізвище, ініціали/ Робоча навчальна програма обговорена та схвалена на засіданні методичної комісії базового напряму Протокол №_______ від “______”__________________2007 р.
1.Мета та завдання дисципліни, її місце в навчальному процесі. Мета викладення дисципліни. Метою викладання дисципліни є оволодіння студентами методами обробки інформації на рівні базових технологічних операцій, способами їх апаратної та алгоритмами програмної реалізації. Завдання вивчення дисципліни. В результаті вивчення дисципліни, фахівець повинен знати: - математичні моделі сигналів і сфери їх застосування при аналізі та оптимізації інформаційних систем; - інформаційні моделі сигналів; - методи перетворення неперервних сигналів у цифрову форму і критерії забезпечення точності перетворень; - методи кодування інформації в каналах без завад та з завадами; - методи і алгоритми стиснення інформації; - методи захисту інформації від несанкціонованого доступу. Підготовлений фахівець повинен вміти: - визначати спектральні характеристики детермінованих та випадкових сигналів і застосовувати їх для аналізу систем обробки інформації; - визначати інформаційні характеристики джерел інформації і на їх основі вибирати параметри каналів передачі даних; - вибирати структуру апаратних і алгоритми програмних засобів кодування і декодування інформації; - користуватися методами захисту інформації в комп’ютері та на зовнішніх носіях. Перелік дисциплін, знання, яких необхідно студенту для вивчення курсу. № п/п Назва дисципліни Назва розділів та тем
1 Математичний аналіз
2 Теорія імовірностей
3 Теоретичні основи електротехніки і електроніки
4 Схемотехніка комп’ютерів
2. Зміст дисципліни. 2.1. Лекції ДФН 45 год. ЗФН 14 год. № п/п Найменування розділів, тем Кількість годин
ДФН ЗФН
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 5-й семестр I модуль “Моделі сигналів. Кодування сигналів” Вступ. Мета та завдання курсу. Роль і місце сучасних комп’ютерних інформаційних технологій. Визначення поняття “інформаційна технологія”. Компоненти інформаційної технології. Основні технологічні операції обробки інформації. Математичні моделі детермінованих сигналів. Поняття сигналу і його моделі. Форми представлення детермінованих сигналів. Ортогональні представлення сигналів. Частотна форма відображення сигналу. Спектри періодичних сигналів. Спектри імпульсних сигналів. Розподіл енергії в спектрі сигналу. Часова форма представлення сигналів. Випадковий процес як модель сигналу. Основні визначення. Імовірнісні характеристики випадкових процесів. Стаціонарні і ергодичні випадкові процеси. Спектральне представлення випадкових сигналів. Канонічний розклад. Властивості кореляційної функції сигналу. Спектральна густина випадкового сигналу. Розподіл енергії в спектрі сигналу. Дискретизація сигналів. Способи представлення сигналів. Переваги цифрової форми представлення сигналів. Постановка задачі дискретизації сигналів. Дискретизація в часі за допомогою вибірок. Теорема відліків. Кореляційний критерій вибору періоду дискретизації. Критерій допустимого відхилення. Адаптивна дискретизація. Квантування сигналів. Кількісна оцінка інформації. Основні визначення. Модель джерела інформації. Ентропія джерела інформації. Властивості ентропії дискретних повідомлень. Ентропія об’єднання статистично незалежних систем. Ентропія об’єднання статистично залежних систем. Ентропія неперервних повідомлень. Кількість інформації як міра знятої невизначеності. Надлишковість повідомлень. Узагальнені характеристики сигналів і інформаційних каналів. Дискретний канал без завад. Теорема Шенона для дискретного каналу без завад. Інформаційний канал із завадами. Теорема Шенона для каналу із завадами. Кодування сигналів. Основні визначення. Прості рівномірні цифрові коди. Рефлексивні коди. Коди Грея. Завадостійке кодування. Основні принципи завадостійкого кодування. Зв’язок коректуючої здатності коду з кодовою відстанню. Побудова кодів з заданою коректуючою здатністю. II модуль “Завадостійке кодування, стиснення і захист інформації” Систематичні коди. Структура систематичних кодів. Побудова систематичного коду. Декодування систематичних кодів. Приклади систематичних кодів. Коди Хемінга. Циклічні коди. Загальна характеристика циклічних кодів. Двійкові многочлени і дії над ними. Побудова циклічних кодів. Утворюючий многочлен. Декодування циклічних кодів. Матричне представлення циклічних кодів. Огляд циклічних кодів з різною виправляючою здатністю. БЧХ - коди. Алгоритми стиснення інформації. Загальна характеристика методів кодування для стиснення інформації. Статичне кодування Хафмана і Шенона - Фано. Арифметичне кодування. Метод “стосу книг”. Код Левенштейна. Алгоритм Лемпела - Зіва. Алгоритм Лемпела - Зіва - Велча. Архіватори. Стиснення графічних файлів. Проблеми захисту інформації. Можливі канали витоку інформації. Функції систем захисту інформації. Основні принципи проектування систем захисту інформації. Захист інформації в САПР. Криптографічні методи захисту інформації. Структура криптографічного захисту. Види систем криптографічного захисту. Оцінка параметрів криптографічних систем. Деякі прості шифри. Системи шифрування даних. Стандарт шифрування даних DES і його модифікації. Система B - Crypt . Алгоритм швидкого шифрування FEAL-1. Стандарт шифрування по ГОСТ 28147-89. Криптографічні системи з відритим ключем. RSA-система шифрування Порівняння криптографічних систем. Техніка управління ключами шифрування. Захист від несанкціонованого доступу. Ідентифікація об’єктів і механізми підтвердження справжності. Паролі. Ідентифікаційні картки. Надання повноважень і механізми контролю доступу до інформації. Принцип мінімальних привілей. Розділення користувачів. Матриці доступу. Реалізація матриці доступу в операційних системах. Анулювання прав доступу.
2 6 3 3 5 3 2 4 6 4 4 4
2 1 2 1 1 1 2 2 1 1
2.2 Лабораторні заняття ДФН 30 год. ЗФН 10 год. № п/п Зміст занять Кількість годин
ДФН ЗФН
1. 2. 3. 4. 5. 6 . 7. 8. 9. . 5-й семестр Вступне заняття. Інструктаж по техніці безпеки Дослідження спектрів детермінованих сигналів Методи ефективного кодування.( методи Шенона-Фано і Хафмана) Коди Хемінга Циклічні коди Дослідження алгоритмів Лемпела-Зіва та Лемпела-Зіва-Велча. Шифрування інформації Дослідження асиметричних криптографічних систем Захист /здача/ лабораторних робіт
1 4 4 4 4 4 4 4 4 1
2 2 2 2 2
Примітка: для екстернату лабораторні роботи № 2,3,4,6 2.3 Практичні /семінарські/ заняття ДФН 15 год. ЗФН 6 год.
№ п/п Зміст /теми/ занять. Кількість годин
ДФН ЗФН
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 5-й семестр I модуль Спектри періодичних сигналів. Спектри імпульсних сигналів. Інформаційні характеристики дискретних джерел інформації. Узагальнені характеристики сигналів і інформаційних каналів. II модуль. Циклічні коди. Стиснення інформації методами ефективного кодування. Шифрування даних. Аналіз виконаних розрахунково-графічних робіт
2 2 2 2 2 2 2 1
1 1 1 1 1 1
2.4. Самостійна робота ДФН 66 год. ЗФН 132 год. № п/п Зміст роботи. Кількість годин
ДФН ЗФН
1. 2. 3. 4. 5-й семестр Підготовка до лабораторних занять Підготовка до контрольних заходів Виконання індивідуального домашнього завдання Вивчення лекційного матеріалу
12 12 10 32
24 30 78
Перелік індивідуальних домашніх завдань: 1. Розрахунково-графічна робота “Спектральний аналіз сигналів” 10 год. Затверджено на комісії по плануванню самостійної роботи студентів методичної ради інституту Дата________________________________ Підпис________________________Прізвище. 2.5. Проведення модульних контролів і семестрових екзаменів. Розподіл балів модульних контролів (МК) Модульний контроль Максимальна оцінка в балах
Поточний контроль Конт-рольний захід (КЗ) Модульна оцінка (ПК+КЗ)
Лабора-торні заняття Практичні (семінарські) заняття РГР КР Разом балів (ПК)
1 2 3 4 5 6 7 8
5-й семестр всього, у тому числі 18 - 12
30 70 100
1-й МК 9 - 6 - 15 35 50
2-й МК 9 - 6 - 15 35 50
3.Навчально-методичні матеріали. 3.1 Література до теоретичного курсу. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации.- М.: Высшая школа, 1991. Ємець В., Мельник А., Попович Р. Сучасна криптографія. Основні поняття.-Львів: БаК, 2003. Жураковський Ю.П., ПолторакВ.П. Теорія інформації та кодування. Підручник. - К.: Вища шк., 2001. Каркульовський В.І., Мотика І.І. Методи та засоби комп’ютерних інформаційних технологій: онспект лекційю Ч.1.- Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2007. Кричевский Р.Е. Сжатие и поиск информации. М.: Радио и связь, 1989. Кузьмин И.В., Кедрус. В.А. Основы теории информации и кодирования.-Киев: Вища школа, 1986. Матфик С.. Механизмы защиты в сетях ЭВМ. М.: Мир, 1993. Миано Дж. Форматы и алгоритмы сжатия изображений в действии. – М.: Издательство Триумф, 2003. Петров А.А. Компьютерная безопасность. Криптографические метолы защиты. – М.: ДМК, 2000. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки.-М.: Мир, 1986. Стенг Д., Мун С. Секреты безопасности сетей. К.: Диалектика, 1996. Спесивцев А.В. и др. Защита информации в персональных ЭВМ- М.- Радио и связь, 1993 Цымбал В.П. Теория информации и кодирования.- Киев: Вища школа, 1992. 3.2 Література до практичних /семінарських/ занять. Дмитриев В.И.. Прикладная теория информации.- М.: Высшая школа, 1991. Жураковський Ю.П., ПолторакВ.П. Теорія інформації та кодування. Підручник. - К.: Вища шк., 2001. Каркульовський В.І., Мотика І.І. Методи та засоби комп’ютерних інформаційних технологій: онспект лекційю Ч.1.- Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2007. Кузьмин И.В, Кедрус В.А. Основы теории информации и кодирования.-Киев: Вища школа, 1986. Миано Дж. Форматы и алгоритмы сжатия изображений в действии. – М.: Издательство Триумф, 2003. Цымбал В.П.. Теория информации и кодирования.- Киев: Вища школа, 1992. 3.3 Література до лабораторних занять. Дмитриев В.И.. Прикладная теория информации.- М.: Высшая школа, 1991. Жураковський Ю.П., ПолторакВ.П. Теорія інформації та кодування. Підручник. - К.: Вища шк., 2001. Каркульовський В.І., Мотика І.І. Методи та засоби комп’ютерних інформаційних технологій: онспект лекційю Ч.1.- Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2007. Кузьмин И.В., Кедрус В.А.. Основы теории информации и кодирования.-Киев: Вища школа, 1986. Миано Дж. Форматы и алгоритмы сжатия изображений в действии. – М.: Издательство Триумф, 2003. Цымбал В.П.. Теория информации и кодирования.- Киев: Вища школа, 1992. Шрюфер Е. Обробка сигналів. Цифрова обробка дискретизованих сигналів. -К: Либідь, 1992.-296 с. 4.Узгодження з іншими дисциплінами. № п/п Назва дисципліни, з якою проводиться узгодження. Прізвище викладача Підпис, дата.
1. Теорія ймовірностей
2. Комп’ютери та мікропроцесорні системи
3. Компютерні мережі
5. Доповнення та зміни в робочій навчальній програмі. /Робиться на окремих аркушах та затверджується в тому ж порядку і тими ж особами, що і основна програма/.
