Az adatkezelés eszközei

Átírás

1 Az adatkezelés eszközei

2 Vázlat Tömörítés Archiválás Biztonsági mentés Adatok biztonsága a számítógépen

3 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.

4 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.

5 Jacob Ziv Abraham Lempel

6 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.

7 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

8 Claude Elwood Shannon

9 David A. Huffman

10 Tömörítés típusai Veszteségmentes Veszteséges Más-más tömörítést követelnek az eltérő típusú adatok: Szöveg, bináris fájl Kép Hang Mozgókép

11 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.

12 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.

13 A veszteségmentes tömörítési módszereket aszerint csoportosíthatjuk, hogy milyen jellegű adaton végeznek tömörítést. A három fő adattípus tömörítés szempontjából: szöveg, kép, hang.

14 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.

15 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

16 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

17 Képtömörítés GIF PNG Portable Network Graphics RLE (a PCX fájlformátum használja) TIFF WMPhoto

18

19

20 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.

21 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.

22 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.

23 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.

24 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.

25 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.

26 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.

27 Veszteséges képtömörítés Fraktáltömörítés JPEG JPEG2000, a JPEG utódja, ami waveleteket használ. Wavelet tömörítés DjVu

28 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

29 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)

30 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.

31 Tömörítő alkalmazások Op. rendszer által biztosított tömörítés Fájlkezelő alkalmazások (TC) Tömörítőprogramok: WinZip WinRar 7Zip Linux: tar, gzip, bzip

32 Windows Intéző

33 Windows Intéző

34 Total Commander

35

36

37

38

39

40 WinRar veszteségmentes tömörítést végez

41

42

43

44

45

46 Önkicsomagoló tömörítés (SFX)

47 Varázsló segédprogram

48

49

50 CRC Digitális ujjlenyomat, ami alkalmas lehet az adatok tömörítés előtti és kicsomagolás utáni hibátlanságának detektálására nem hibajavító, csak hibafelismerő ellenőrzőösszeg bites nagyságú ellenőrzőösszeg, amit a tömörítetett adathoz rendelnek.

51

52

53 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.

54 Biztonsági mentés

55 ADATBIZTONSÁG Az adatok jogosulatlan megszerzése, módosítása és tönkretétele ellen tett olyan eljárások, szabályok, műszaki és szervezési intézkedések együttes rendszere, melynek célja az informatikai rendszerek, és rendszerelemek működésének biztosításán keresztül az ezekben tárolt adatok biztonságának megteremtése.

56 Adatok védelme Biztonsági mentés Archiválás A berendezés védelme: szünetmentes tápegység Illetéktelen használat elleni védelem Állományok titkosítása, kódolása Tűzfal, víruskereső használata RAID

57 Az adat megsemmisülésének okai: Emberi hiba ( gondatlanság, tájékozatlanság) Szándékos rongálás, visszaélés (vírus, stb.) Hardverhiba (géphiba, feszültségkimaradás, -ingadozás, stb.) Szoftverhiba (pl. hibás program, stb.)

58 Az adatvédelem megoldásai Tűz- és vagyonvédelmi intézkedések Jogosultságok Adatok több példányban való tárolása, archiválás Vírusmentesítés Programtesztelés Állományok kódolása, titkosítása