• Курс содержит сведения об основах разработки системного программного обеспечения для операционной системы Windows, элементах внутренней архитектуры операционных систем, приемах проектирования установки и отладки драйверов устройств.

    Общие сведения об архитектурах современных операционных систем

    Управление аппаратными ресурсами информационных систем. Схема управления памятью. Виртуальное адресное пространство. Физическое адресное пространство. Сегменты памяти и страничная адресация. Схема вычисления адреса в реальном и защищенном режиме IA32. Де-скрипторы сегментов и таблицы страниц. Уровни привилегий сегментов. Кольца защиты. Шлюзы. Защита системной памяти от пользовательских программ на уровне сегментов и стра-ниц. Переключение контекстов памяти. Защита памяти пользовательских программ. Загрузка страниц по запросу. Организация файла подкачки. Выгрузка страниц на диск. Глобальная и ло-кальная политика менеджера памяти. База данных таблиц страниц. Организация доступа к об-щей памяти. Файлы, отображаемые в память. Поддержка мультизадачности. Понятие процесса и потока. Понятие и способ реализации вы-тесняющей мультизадачности. Контекст потока и правила переключения потоков. Приоритеты потоков. Методы и средства синхронизации потоков. Объекты синхронизации событие, семафор, мьютекс, ждущий таймер. Понятие критической секции. Организация совместного доступа к ресурсам. Функции ожидания.

    Организация управления аппаратными устройствами

    Понятие шины устройств. Программная модель подключения устройств к компьютеру. Драйверы классы и драйверы устройств.Программная модель шины PCI. Мост шины PCI. Назначение и принцип работы. Отображение адресов шины в системное адресное пространство. Инициализация PCI устройства. Регистры конфигурации. Типы устройств PCI. Master и Target контроллеры. Идентификация устройства. VenorID и DeviceID. Обработка прерываний PCI. Шина USB. Программная архитектура. Понятие канала pipe и endpoint. Контроллеры UHCI и EHCI. Назначение концентратора (хаба). Типы каналов: канал управления, потоковый, по прерыванию и изохронный. Понятие фрейма. Распределение времени фрейма между каналами разных типов. Поддержка USB в ОС. Драйвер хост контроллера, драйвер хаба. USB Requset Block.

    Проектирование драйверов 

    Windows Driver Model.Инструментальные средства для проектирования, отладки и тестирования низкоуровневого программного обеспечения информационных систем. Архитектура драйвера WDM. Системные объекты DRIVER_OBJECT, DEVICE_OBEJCT, FILE_OBJECT. Иницализация драйвера. Инициализация объекта устройства. Технология автоматического обнаружения устройств Plug&Play. Функция AddDevce. Типы объектов устройств: PDO, FDO и FiDO. Обработка запросов ввода вывода. Стек драйверов устройств. Очереди запросов ввода вывода. Синхронное и асинхронное исполнение запросов. Отложенные процедуры DPC. Способы передачи данных WDM. Буферизация в системной памяти. Списки описателей памяти MDL. Windows Driver Foundation Архитектура драйвера WDF. Драйверы пользовательского режима UMDF и режима ядра KMDF. Установка и отладка драйверов. Основные объекты KMDF. Функции драйвера. Об-работка запросов ввода вывода. Типы очередей запросов. Обработка прерываний. Драйверы устройств USB. Схема непрерывного чтения потока данных USB. Организация прямого доступа к памяти. Типы контроллеров ПДП. Ограничения на используемую память. Технология Scatter/Gather. Эмуляция этой технологии.

  • Содержание дисциплины:

    Основы инфокоммуникационных систем
    История развития инфокоммуникационных сетей. Задачи курса. Обзор литературы. Почтовая связь, телефонная сеть, сети передачи данных, сети ЭВМ. Сети передачи данных. Прикладной процесс. Оконечное оборудование данных (ООД). Аппаратура окончания канала данных (АКД). Оборудование коммутации данных (ОКД). Сети ЭВМ. Глобальные и локальные сети. Топология сети. Сети с и без установления соединения. Коммутируемые и выделенные каналы. Симплексный, полудуплексный и полнодуплексный режимы передачи. Методы доступа к среде. Модели взаимодействия в информационных сетях. Эталонная модель МОС взаимодействия открытых систем. Открытая система. Уровень. Службы уровня. Интерфейс. Протокол. Модель OSI/ISO. Модель DoD (стек TCP/IP). Модель IEEE.
    Технологии локальных сетей
    Стандарты локальных сетей. Стандарты IEEE 802.x в области локальных сетей. Подуровни LLC и MAC канального уровня. Стандарт IEEE 802.2 управления логическим звеном. Стандарт IEEE 802.3 множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий. Компоненты локальной сети. Канал связи (коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно, радиоканал). Рабочая станция. Сервер. Сетевой адаптер. Сетевая ОС. Одноранговые и иерархические сети. Технологии локальных сетей. Сети FastEthernet FastEthernet на витой паре. Hub (концентратор). Switch (коммутатор).
    Протоколы и сервисы Интернет
    Сеть Internet. История развития Internet. Организация и управление Internet. Стандарты Internet. Доменная система имён. Адресация в Internet. Протоколы сетевого уровня. IP- адреса. Протоколы Internet. Базовый IP- протокол. Протоколы разрешения адресов ARP и RARP. Сервер имён DNS. Протокол DHCP. Протоколы транспортного уровня. Соединители (sockets). TCP и UDP - протоколы. Протоколы прикладного уровня. Стандарт MIME. Почтовые протоколы SMTP, POP и IMAP, протоколы передачи файлов FTP и TFTP, протокол удалённого управления TELNET, протокол передачи гипертекстовых страниц HTTP.
    Маршрутизация в сетях
    Маршрутизация в сетях. Общие положения. Алгоритмы и протоколы маршрутизации. Параметры и классы протоколов маршрутизации. Внутренне протоколы маршрутизации. Дистанционно-векторные протоколы и протоколы состояния связей. Протокол RIP. Протокол IGRP. Протокол EIGRP. Протокол OSPF. Внешние протоколы маршрутизации. Протоколы досягаемости. Протокол EGP. Протокол BGP.

  • Изучение дисциплины обеспечивает студента сведениями и навыками в области информационной безопасности, необходимыми в процессе проектирования, изготовления, испытания и эксплуатации средств безопасности информационных систем.

    В читаемой дисциплине излагаются:

    Основные понятия информационной безопасности и защиты информации
    Задачи и проблемы информационной безопасности и защиты информации.Роль информации в жизнедеятельности современного общества. Развитие информационной
    индустрии. Объективная необходимость защиты информации. Определение защиты информации. Современная постановка задачи защиты информации. Комплексность целевая и инструментальная. Определение автоматизированной системы (АС) обработки информации. Типовые виды структуры АС. Виды защиты в них. Виды воздействия на информацию. Угрозы безопасности АС и их классификация. Методики определения рисков информационной безопасности. Меры противодействия угрозам безопасности АС. Принципы построения системы защиты АС. Программно-аппаратные средства обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа (НСД). Основные концепции обеспечения защиты от НСД. Принципы программно-аппаратной защиты информации.

    Организационно-правовое обеспечение защиты информации
    Сущность и роль организационно-правовых аспектов информационной безопасности. Человек как главное звено в системе защиты информации и как злоумышленник. Законодательная и нормативная база информационной безопасности. Виды и категории информации ограниченного доступа: государственная и другие виды тайн. Государственная система лицензирования и сертификации деятельности в области защиты информации. Уголовно- правовое регулирование защиты информации. Закон РФ “Об информации, информационных технологиях и о защите информации”. Закон РФ о техническом регулировании. Закон РФ о персональных данных. Закон РФ об электронной подписи. Закон РФ о национальной платежной системе. Международные и отечественные стандарты
    управления информационной безопасностью.

    Криптографические средства защиты информации
    Основные понятия и задачи криптологии (криптографии). Краткий исторический экскурс развития. Примеры шифров. Методы их дешифрования. Совершенно секретные шифры. Криптосистемы с секретным ключом (симметричные). Теоретическая и практическая стойкость. Блочные криптосистемы. Стандарты 3DES, AES, ГОСТ 28147-89. Генераторы псевдослучайных чисел и последовательностей. Поточные криптосистемы. Стандарт ГОСТ 28147-89 (режимы гаммирования). Математические основы современной криптологии. Односторонние функции. Односторонние функции с секретом. Криптосистемы с открытым ключом (асимметричные).Система RSA. Цифровая подпись. Стандарты DSS, ГОСТ Р 34.10. Криптографические функции хеширования. ГОСТ Р 34.11. Конкурс NIST. Проблемы управления криптографическими ключами. Открытое распределение ключей. Инфраструктуры открытых ключей и стандарт Х.509. Понятие о криптографическом протоколе.

  • Изучение дисциплины обеспечивает студента сведениями о математическом и имитационном моделировании динамических и логических систем и первоначальными навыками организации процесса моделирования в смысле выбора аппаратуры и программного обеспечения, а также первоначальными сведениями о расчете надежности элементов и их соединений.

    В читаемой дисциплине излагаются:

    Основные понятия теории моделирования.

    Моделирование как метод научного познания. Математическое моделирование. Статистическое и имитационное моделирование. Полунатурное моделирование.Борьба с помехами. Аппарат неортогональных разложений. Алгебраическая и геометрическая трактовки. Сходимость. Оптимизация по параметрам базиса. Фильтрация шумов при обработке результатов моделирования.

    Цифровое моделирование динамических систем.

    Погрешности цифрового моделирования во временной области, в области коэффициентов дифференциальных уравнений, в области корней характеристического уравнения. Предварительный выбор шага и порядка метода. Аналоговое и цифро-аналоговое моделирование динамических систем. Аппаратура АВМ, погрешности элементов. Ограничения по высоким и низким частотам. Погрешности в области корней характеристического уравнения. Полунатурное моделирование. Идея и схема полунатурного моделирования. Преобразующие устройства, их динамика. Погрешности полунатурного моделирования в области корней характеристического уравнения замкнутой системы.

    Надежность элементов.

    Экспоненциальный закон надежности. Модель накопления повреждений. Нормальный закон надежности. Надежность соединений. Влияние условий эксплуатации. Последовательное соединение элементов. Параллельное соединение элементов. Резервирование. Виды резервирования. Марковские процессы, их вероятностное описание. Надежность резервированных систем.

    Случайные потоки событий.

    Простейший случайный поток. Потоки Эрланга. Системы массового обслуживания с отказами. Одноканальная система. Многоканальные системы. Системы массового обслуживания с очередью. Системы с конечной очередью. Системы с бесконечной очередью. Имитационное моделирование систем массового обслуживания. Пакеты программ имитационного моделирования. Представления модельного времени. Модель одноканальной системы. Построение тестовых реализаций. Оценка погрешностей.