Az adatkezelés eszközei

Vázlat

Tömörítés

Archiválás

Biztonsági mentés

Adatok biztonsága a számítógépen

Tömörítés története

A tömörítés igénye nem elsődlegesen a számítógépek adattárolása miatt merült fel, hanem a számítógép-hálózatok megjelenése volt az, ami arra sarkallta a kutatókat, hogy a rendelkezésre álló átviteli közegen, egységnyi idő alatt minél több hasznos információt vigyenek át. A matematikusok csakhamar előálltak olyan algoritmusokkal, amelyek segítségével az adatokat tömörítették és a kevesebb byte-ot nyilván hamarabb el is tudták küldeni.

Tömörítés története

Az első publikációt egy tömörítési algoritmusról Shannon és Fano, az 1950-es években tette közzé. Ennek finomított változata a Huffman-kódolás, amit ma is sok tömörítő program használ. Hátránya, hogy az eredeti algoritmus lassú, így további algoritmusokat kerestek.

Az egyik leghíresebb adattömörítéssel foglalkozó páros Ziv és Lempel. Több algoritmust is készítettek, amelyek közül az elsőt 1977-ben publikálták. A legtöbb tömörítő program Ziv és Lempel valamelyik algoritmusát használja. Ilyen tömörítő program például a Pkzip.

Jacob Ziv Abraham Lempel

Tömörítés fogalma

A tömörítés lényege az, hogy a fájl mérete nem minden esetben azonos az információtartalommal. (redundancia jelenléte) A tömörítés az a folyamat, melynek során egy fájl tartalmát egy algoritmus segítségével egy másik, az eredetinél kisebb méretű állománnyá alakítjuk át. Az algoritmusok az adatállományt végignézve, az ismétlődéseket és az azonosságokat keresik meg így csökkentve a fájl méretét. Fontos, hogy ismert legyen az az algoritmus is, amely a tömörített állományból képes az eredeti visszaállítására vagy kibontására, azaz a folyamat megfordítható legyen.

Tömörítés

Az adattömörítés célja az adatok feldolgozása oly módon, hogy azok minél kevesebb helyet foglaljanak, vagy minél gyorsabban lehessen őket továbbítani. Ez azért lehetséges, mert a valós világ adatai többnyire igen redundánsan és nem a lehető legtömörebb formában reprezentálódnak.

Célja:

◦ Tárolási méret csökkentése

◦ Egy lépésben több állomány továbbításának lehetősége minél gyorsabban

Claude Elwood Shannon

David A. Huffman

Tömörítés típusai

Veszteségmentes

Veszteséges

Más-más tömörítést követelnek az eltérő típusú adatok:

◦ Szöveg, bináris fájl

◦ Kép

◦ Hang

◦ Mozgókép

Veszteségmentes

A tömörített adatból később egy fordított eljárással pontosan visszanyerhető az eredeti adat. Az olyan adatoknál, mint a szöveges dokumentumok vagy a bináris állományok, követelmény a veszteségmentes tömörítés, hiszen akár egyetlen bit változás is megváltoztathatja a szöveg jelentését.

Ezek az eljárások az eredeti fájlt betömörítve, majd újra kibontva olyan állományt szolgáltatnak, amely bitről bitre megegyeznek az eredetivel.

Veszteségmentes tömörítést számos

program használ. Legnyilvánvalóbb

előfordulási helyük az archív

fájlformátumok, mint például a népszerű

ZIP, a unixos gzip, vagy a 7z formátum.

Tipikus példák a futtatható állományok

vagy a forráskódok. Néhány képformátum,

köztük a PNG veszteségmentes

tömörítést használ.

A veszteségmentes tömörítési

módszereket aszerint csoportosíthatjuk,

hogy milyen jellegű adaton végeznek

tömörítést. A három fő adattípus

tömörítés szempontjából:

◦ szöveg,

◦ kép,

◦ hang.

A veszteségmentesen tömörítő programok általában kétfajta algoritmust használnak: az egyik generál egy statisztikai modellt a bemeneti adatokból, a másik pedig a modell felhasználásával bitsorozatokat rendel a bemeneti adatokhoz oly módon, hogy a „valószínűbb” (tehát gyakrabban előforduló) adatoknak rövidebb bitsorozatot feleltessen meg, mint a „valószínűtlenebb” adatoknak.

Statisztikai modellkészítő algoritmusok szöveges adatokra vagy bináris adatokra:

◦ Burrows-Wheeler transzformáció (blokkos rendezéssel előfeldolgozza a szöveget, ami a tömörítést hatékonyabbá teszi), például a bzip és a bzip2 használja

◦ LZ77 és LZ78

◦ LZW

A bitsorozatokat létrehozó algoritmusok:

◦ Huffman-kódolás

◦ aritmetikai kódolás

Hangtömörítés – veszt.mentes

Apple Lossless – ALAC (Apple Lossless

Audio Codec)

Direct Stream Transfer – DST

Free Lossless Audio Codec – FLAC

Monkey's Audio – Monkey's Audio APE

RealPlayer – RealAudio Lossless

WMA Lossless – Windows Media

Lossless

Képtömörítés

GIF

PNG – Portable Network Graphics

RLE (a PCX fájlformátum használja)

TIFF

WMPhoto

http://en.wikipedia.org/wiki/Huffman_coding

Veszteséges tömörítés

Nem teszi lehetővé a tömörített

adatból az eredeti adatok pontos

rekonstrukcióját, ám egy „elég jó”

rekonstrukciót igen.

Az interneten leginkább a telefóniás és

streamelési alkalmazásokban használják.

A veszteséges tömörítési módszerek

elnevezésére általában a codec névével

hivatkoznak.

A veszteséges módszerek használatának

az az előnye a veszteségmentes

módszerekhez képest, hogy sok esetben a

veszteséges tömörítés sokkal kisebb

fájlt képes előállítani, mint bármely

veszteségmentes, és még így is kellően jó

minőséget ér el.

A veszteséges módszereket általában a hang-, kép- és videótömörítés során használják. A tömörítési arány (tehát a tömörített fájl mérete a tömörítetlenhez képest) általában a videók esetében a legjobb (akár 300:1 is lehet látható minőségromlás nélkül), hanganyagnál ez az érték 10:1 körül mozog. A veszteségesen tömörített képeknél is gyakori a 10:1-es tömörítési arány, de a minőségromlás itt vehető észre talán a legkönnyebben.

A veszteségesen tömörített fájl bitszinten teljesen különböző lehet az eredetitől, ugyanakkor az emberi szem vagy fül számára nehéz lehet megkülönböztetni őket.

A legtöbb veszteséges tömörítő figyelembe veszi az emberi test anatómiai felépítését: pl.: hogy az emberi szem bizonyos frekvenciájú fényt lát csak. A hangtömörítés során pedig felhasználják az emberi hallás pszichoakusztikus modelljét, ami tartalmazza, hogy az emberi fül milyen hangmagasságokra érzékenyebb, vagy hogy az egyszerre megszólaló frekvenciák hogyan maszkolják egymást.

Bár a harmadik kép minősége nagyon rossz, a

béka még mindig felismerhető. A jó

veszteséges tömörítési algoritmusok (itt

JPEG) képesek arra, hogy a „kevésbé

fontos” információkat kidobják, a

„lényeges” információkat pedig

meghagyják az eredeti fájlból.

Veszteséges tömörítés

Például hangok vagy képek tömörítésénél – csekély, a felhasználó számára nem észrevehető veszteség megengedhető, ilyenkor veszteséges eljárások is alkalmazhatók.

Ebben az esetben a tömörítés hatásosságára széles választékot kínálnak a felhasználónak, attól függően, hogy inkább kevéssé tömörített, jó minőségű, vagy jobban tömörített, de nagyobb veszteséget hagyó tömörítési eljárást kíván alkalmazni.

A veszteséges tömörítéseknél az eredeti

állományt már nem lehet létrehozni az

archív állományból. Nincs is rá feltétlenül

szükség, mert a veszteséges tömörítést

képek és hangok tárolásánál használjuk,

mivel az emberi érzékszervek

hiányosságai az eredetihez közeli

minőséget produkálnak. Ezekre az

algoritmusokra jellemző, hogy kis

minőségromlással képesek tized- vagy

kisebb részre tömöríteni.

Veszteséges képtömörítés

Fraktáltömörítés

JPEG

JPEG2000, a JPEG utódja, ami waveleteket

használ.

Wavelet tömörítés

DjVu

Veszteséges videótömörítés

Flash (JPEG sprite-okat is támogat)

H.264/MPEG-4 AVC

Motion JPEG

MPEG-1 Part 2

MPEG-2 Part 2

MPEG-4 Part 2

Veszteséges hangtömörítés

AAC – például az Apple Computer használja,

.mp4 fájlok hangsávjának tipikus tömörítése

Dolby AC-3

MP2

MP3

Ogg Vorbis

WMA

AMR (GSM cellákban használják, például a T-

Mobile)

Hibajavító kódokkal kombinált

tömörítés Ebben az esetben a tömörítéssel nyert

tárhelyet hibajavító kódok elhelyezésére

használják fel. Ez elsősorban a CD, DVD

és ezek utódjainak számára jelentősek. A

CD-n egy karcolás nem okoz gondot,

mert a fellépő hibák még javíthatók a

hibajavító kódok alapján.

Tömörítő alkalmazások

Op. rendszer által biztosított tömörítés

Fájlkezelő alkalmazások (TC)

Tömörítőprogramok:

◦ WinZip

◦ WinRar

◦ 7Zip

◦ Linux: tar, gzip, bzip

Windows Intéző

Windows Intéző

Total Commander

WinRar – veszteségmentes

tömörítést végez

Önkicsomagoló tömörítés (SFX)

Varázsló segédprogram

CRC

Digitális ujjlenyomat, ami alkalmas

lehet az adatok tömörítés előtti és

kicsomagolás utáni hibátlanságának

detektálására – nem hibajavító, csak

hibafelismerő ellenőrzőösszeg.

16-32 bites nagyságú ellenőrzőösszeg,

amit a tömörítetett adathoz rendelnek.

Archiválás

Az archiválás egy olyan eljárás, ahol a fontos könyvtárakat és fájlokat egyetlen állományba tesszük tárolás vagy továbbítás céljából. Az archiválás nem jelent feltétlenül tömörítést is.

A fontos információkat célszerű nemcsak egy példányban és egyetlen tárolóeszközön elhelyezni.

Archiválni adatokat és nem programokat kell – utóbbiakat újra lehet telepíteni.

Biztonsági mentés

ADATBIZTONSÁG

Az adatok jogosulatlan megszerzése,

módosítása és tönkretétele ellen tett

olyan eljárások, szabályok, műszaki és

szervezési intézkedések együttes rend-

szere, melynek célja az informatikai

rendszerek, és rendszerelemek

működésének biztosításán keresztül az

ezekben tárolt adatok biztonságának

megteremtése.

Adatok védelme

Biztonsági mentés

Archiválás

A berendezés védelme: szünetmentes

tápegység

Illetéktelen használat elleni védelem

Állományok titkosítása, kódolása

Tűzfal, víruskereső használata

RAID

Az adat megsemmisülésének okai:

Emberi hiba ( gondatlanság,

tájékozatlanság)

Szándékos rongálás, visszaélés (vírus, stb.)

Hardverhiba (géphiba, feszültség-

kimaradás, -ingadozás, stb.)

Szoftverhiba (pl. hibás program, stb.)

Az adatvédelem megoldásai

Tűz- és vagyonvédelmi intézkedések

Jogosultságok

Adatok több példányban való tárolása,

archiválás

Vírusmentesítés

Programtesztelés

Állományok kódolása, titkosítása