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2系統硬件
2.1硬件選型
根據工藝要求,系統點數如附表所示。
該控制系統的總點數為136點。
2.2系統硬件配置
本控制系統由1個過程站、2個工程師/操作員站組成,配置圖如圖1所示。
各個站之間的數據交換是這樣實現的:
現場采集的數據通過信號線送到DCS的模塊,模塊進行轉換后,直接或通過DiginetP送到處理器里,處理器就根據編制的程序對信號進行處理,并且將數據通過DiginetS送到工程師/操作員站上進行顯示,操作員在監控畫面上啟停設備或調節閥門,這些數據就通過送到處理器里,處理器根據程序處理后,將其直接或通過DiginetP送到輸出模塊,控制現場設備。
過程站采用了處理器和電源冗余,即為系統配置了2塊處理器,平時正常運行時,一個處于運行狀態,一個處于熱備狀態。
過程控制網絡DiginetS也采用了冗余配置。通過2個集線器HUB,操作站和工程師站上的各2個以太網卡及4條雙絞線構成兩個互為冗余的以太網絡。只要4條雙絞線中的任何一條能夠保證工作正常,就可以保證整個系統的正常運行。這樣就可以大大提高系統的安全性。
打印機用于打印報表。
3軟件編制
Freelance2000系統是一個緊湊型的計算機系統,它將DCS技術和PLC技術集于一身,既可以進行復雜的儀控,又可以進行常規的電氣控制。
編制的步驟:
(1)項目樹組態
組態整個項目樹所管理的PS(過程站)、OS(操作站),即整個系統所配置的過程站和操作站,并組態好每個過程站的程序結構,每個操作站的畫面監控結構
(2)系統組態
組態整個系統所連的PS、OS,并為過程站配置I/O模塊,對模塊的每一個通道的信號進行組態。
(3)網絡組態
為DigiNetS上所連的所有節點進行組態,配置其IP地址、ID地址。
(4)程序編制
即根據工藝要求進行編程實現工藝提出的控制功能。
(5)畫面的編制
根據工藝要求,編制工藝流程畫面、設備啟停畫面、歷史趨勢畫面、工藝參數顯示畫面、閥門操作畫面等,使操作人員可以通過畫面監視整個生產過程,啟停設備、監視參數、調節閥門,觀察趨勢,查詢歷史記錄。
(6)報表打印實現隨時打印報表。
4控制功能
4.1過程參數的調節
生產過程中重要的熱工參數均能隨時進行調節,進行了PID回路控制,使之維持在設定值左右,所有的PID回路都可以進行PV跟蹤,無擾動切換。
調節回路有3種工作方式:自動,半自動,手動
(1)冷凝器液位自動調節
通過調節出口調節閥和再循環閥來控制冷凝器液位,用1個PID回路控制2個閥門,PID的輸出直接控制再循環閥,PID的輸出經取反后控制出口調節閥,控制框圖見圖2。
(2)防喘振控制
當鼓風機送風量減小,出口壓力升高時,鼓風機就容易出現喘振。
在不同的轉速下,造成喘振的喉部差壓和排氣壓力不同,根據不同轉速下造成喘振的喉部差壓、排氣壓力可繪制出喘振曲線;根據不同的轉速下,在不同的喉部差壓、排氣壓力下,防喘閥動作的情況,可繪制出防喘線,如圖3所示。鼓風機正常工作時,其工作點是在防喘線以下運行的,若越過防喘線則防喘閥就動作,進行放風,以防喘振的出現。圖3中,A:喘振曲線;B:防喘線;C:轉速最小時的特性曲線;D:轉速最大時的特性曲線;P:工況運行點。
我們根據工藝要求,采用了模擬加數字的控制方法,在調節范圍內,常規PID調節起作用,在緊急情況下,數字調節起作用,使風機的防喘閥迅速打開,解除緊急情況,調節框圖見圖4。
其中:SP—根據風機喉部差壓及風機進氣溫度來計算
PV—風機排氣壓力
當PV-SP>2,則系統就會發喘振預報,提醒操作人員注意。采用此種控制方法后,大大提高了機組的穩定性,降低了故障率。
4.2電氣控制
主要控制設備有汽機、風機、防喘閥、盤車電機、盤車油壓電磁閥、冷凝液泵、油泵等??梢詫崿F這些設備的自動啟停、故障報警以及緊急停機等功能,并對一些參加連鎖的重要信號采取了冗余技術,進行了閉環控制。風機進氣溫度是否正常,可用于判斷逆流是否發生,因此在風機進氣管路上安裝了2個溫度控制器,采取了3取2的控制方法。流程圖如圖5所示。
4.3流量計算
可以實現風機吸入流量和汽機新汽流量的計算及累計,分別累計8小時、24小時、30天的數據,并顯示累計量的起始時間。計算公式如下:
4.4監控功能
工藝流程畫面5幅,包括風機監測,汽機疏水系統,汽機控制系統,軸系監測系統,油系統;
歷史趨勢畫面24幅,共計可以對138個數據進行歷史分析,數據可以保存7天;
設備聯鎖畫面2幅,包括啟動聯鎖和停機聯鎖;
閥門操作畫面2幅,包括2個PID調節回路;
報警畫面1幅,重要的報警信號都包括在內;
參數顯示畫面1幅,顯示一些重要參數的值;
防喘監視畫面1幅,用于監視工況運行情況;
通過這些畫面,操作人員可以在主控室對各個工藝參數進行調節、啟停設備,處理報警,分析參數趨勢,查看歷史記錄。
4.5報表打印功能
可以根據需要隨時打印報表。
5本系統的技術特色
(1)整個系統采用了處理器冗余、電源冗余,系統的可靠性大大提高。
(2)對于風機的防喘振控制,采用了模擬加數字調節的方法,在調節范圍內,常規PID調節起作用,在緊急情況下,數字調節起作用,使風機的防喘閥迅速打開,解除緊急情況,使風機的喘振控制達到最優化,且反應迅速,保護整個機組的安全。
(3)對于參加停機聯鎖的重要信號,采取了冗余技術,如進風溫度控制采用了3取2的控制方法;防喘閥故障停機采取了雙信號控制等,既使機組安全運行,又有效防止了誤停機的發生。
(4)機組安全運行、逆流保護實現了閉環控制,既保護了機組又使機組穩定安全運行。
6結論
1引言
在CHI97(ConferenceonHumanFactorsinComputingSystems1997)上,計算機技術作為勸導技術而首次被介紹[Dillard,J.&Pfau,M.,2002]。勸導技術是指設計及應用計算機系統、設備或軟件用于影響使用者的想法或行為[Berdichevsky&Neunschwander,1999]。勸導技術最初出現于七十年代及八十年。勸導技術是一門包含心理學和計算機科學跨學科技術。根據實際項目的不同,更多的學科包含在勸導技術應用中。因此勸導技術是一門多領域學科交叉合并而成的一門新型學科。盡管許多勸導技術產品應用于商業、教育界、健康問題預防及經濟領域,其實際應用有著巨大的潛能,但本學科的研究還處在初級階段。本學科前瞻性的創始人麻省理工大學B.J.Fogg博士創立了一個新名詞“計算機勸導學/Captology”用于描述此學科,計算機勸導學是一個基于英文詞組“用于勸導的計算機技術/ComputersasPersasiveTechnologyies)”的合成詞。計算機勸導學是一門致力于設計、研究和和分析以改變產品使用者觀念、態度或行為為使用目的的互動性計算機技術產品的的學科。
勸導技術的載體一般分為兩大類:一類是個人電腦,另一類是利用計算機技術的電子設備。計算機有三個功能使之成為優秀的勸導者:
1)計算機在使用過程中作為工具計算并引導使用者。
2)當計算機作為媒介,利用仿真技術模擬真實環境為使用者來提供信息及經驗。通過仿真信息,計算機可以勸導使用者改變想法和行為。
3)計算機可作為社會行為者,利用互動技術對使用者做出回應。
利用計算機技術勸導有兩種途徑:一種是以有意以勸導為目的,另一種無意勸導使用者而產生了勸導效果。本文所探討的是第一類勸導技術應用,即產品設計的目的是使使用者接受或改變某種想法或行為。例如SkillTek1開發的軟件模擬了特定的工作環境來勸導使用者對改變對某些行業工作者如醫療工作者或重型機械操作員的偏見。
2勸導技術的可信性
勸導技術的可信性是勸導技術特有的品質,這種品質在計算機提供仿真環境時格外重要??尚判怨灿兴姆N不同類型:感知型、據稱型的、表面型的以及經驗型的[Tseng,S.&Fogg,B.J.,1999]。感知型的可信性描述了感知者相信某人或者某種事物的程度基于感知者的普遍假設。例如,相對陌生的營銷員,人們會更相信自己的好友。通常計算機都被認為是高度可信的。據稱型的可信性描述了感知者相信某人或者某種事物的程度基于第三方的描述。
根據可信性的類型,有不同變量用于使用者評估勸說技術產品的可信性。
1)如果使用者熟悉產品某些的內容,使用者可根據自己的專業知識。如果有錯誤出現,使用者會認為該產品不可信。但當使用者不熟悉產品,他們可能會認為該產品是可信的。
2)如果使用者非常需要某類信息,那么他們更可能接受該產品提供的此類信息,并認為該產品是可信的。
只有在使用者有恰當的專業知識并進行客觀的評估時,可信性的評估結果才是可接受的。對于勸說技術產品的設計者來說,任何時候保證產品的可信性都是至關重要的。
3勸導力/Persuasibility
勸導力/Persuasibility在傳統的字典里是找不到的,但是在網絡字典中,可以看到它的解釋為:勸導的能力。
勸導力是勸導產品設計固有的特性。當今,對于軟件易用性系統化的設計及評估方法已經非常成熟了。但是,作為軟件易用性的一個要素,勸導力的系統設計及評估仍然是研究領域的一片空白。因此筆者在本文中率先將以生命周期為導向的系統化理論和方法用于計算機仿真軟件產品勸導力的設計及評估。
4勸導產生的行為上的結果
勸導的研究曾經被界定在非常有限的背景下,例如公共場合的演講和政治性的傳媒。今天,勸導已經非常普遍的用于人際交往、商業、廣告和許多其他領域。學術界對勸導的研究興趣的出現是由于勸導潛在的社會意義。通過勸導會產生三種不同的的行為上的結果,區別這三種不同的行為上的結果是非常必要的,這三種結果并不是相互排斥的,而往往會相互交叉重疊。根據不同的勸導結果,勸導力的評估會產生并側重不同評估標準。
4.1想法及行為塑造過程
這種情況下,使用者在使用產品之前,有非常有限的相關知識。想法及行為塑造往往不被認為成典型的“被說服”。勸導在這種情況下實際是一種學習過程。傳統上,有關勸導的文獻將這一過程稱為“想法形成”而非“想法改變”。兒童學習過程可以視為想法及行為塑造過程。但此過程并不局限于兒童。例如,在使用嬰兒仿真模擬器之前,使用者可能完全不了解如何照顧嬰兒。所以使用過程也是學習過程并通過學習接受勸導。
4.2想法及行為強化過程
許多勸導過程實際上是強化感知者的固有想法或行為而使之抵制改變。在我們的社會里,許多勸導過程都是想法及行為強化過程。因而許多勸導技術產品不僅僅用于改變使用者想法,而是讓使用者保持并強化原本的想法且拒絕改變。例如,如果青少年使用者在使用嬰兒仿真模擬器之前就認為成為少年父母是不合適的,那么通過使用模擬器,會強化使用者原本的想法并拒絕改變。
5基于產品生命周期的勸導力設計及評估
在概念性預設階段,設計者必須對產品勸導力要求進行質化及量化的確定及分析。勸導力設計評估的計劃流程必須在此階段確定。產品設計者及潛在的用戶在此階段必須清楚的理解該產品的勸導力要求。在預設計階段,產品勸導力設計要求需要分配至產品的產品的子系統中。正式的勸導力設計在此階段必須被在產品為單元的層次上審核以確保達到設計使用的要求。
5.1細節設計研發階段
在細節設計研發階段,設計者確定詳細的細節化的設計需求,分析勸導力的需求以支持產品設計。產品勸導力的預測行為是反復的并穿插于整個系統生命周期的來輔助勸導力的評估。同時,產品勸導力的自我評估也為產品設計者提供了修正勸導力設計的指導方向。如在概念性預設計階段一樣,正式的勸導力設計審核也是必要的,但此階段,設計的主要工作已轉移到產品子系統的層次,以產品細分之后的子系統的層次上進行設計及評估。而這一工作在子系統生命周期中也是重復進行的。超級秘書網
5.2生產階段
在生產階段,根據設計要求,勸導技術進入了實施階段。正式的勸導力設計及評估在這一階段展開。用戶必須參與此階段的產品測試。設計者收集并分析相關的數據及信息。如果產品的測試評估表明產品沒有達到預期的勸導要求,設計者必須實施有必要的產品修正工作以確保產品達到預期的勸導效果。
5.3使用及廢棄階段
在此階段,對產品勸導力的數據信息收集,分析及評估是非常必要的,這些信息可以為產品的改進和升級提供有效的幫助。如有必要的修正和改進,設計者將會對此備案,用于將來系統升級以及進一步的研究工作使用。
6結束語
本文在對勸導技術進行綜述后,首次將系統工程,易用性設計評估及勸導技術相結合。對于勸導技術產品的設計及評估方法具有指導性意義。勸導技術的目的在于改變用戶的行為及想法。因此對于勸導技術產品的勸導力評估方法進一步的研究將是一個重要的研究領域。
計算機技術的飛速發展,為古典文獻研究的現代化提供了堅實的基礎,其貢獻是有目共睹的。然而,計算機技術在古典文獻研究中的運用仍然存在著極為嚴重的缺陷也是不容回避的。筆者近幾年來主持并直接參加設計“e書庫”數據庫的過程中,感到有必要將自己的一些想法提供給正在設計有關軟件的計算機專業人員、愿意使用該類軟件的專家學者們參考。
一、我國古典文獻數據庫建設的歷程
自古以來,歷代學者對古典文獻整理與研究一直沿襲手工操作的方式,然而自上世紀80年代后,計算機技術開始涉入到古典文獻研究中,對傳統的古典文獻整理與研究方法(自然也對一切需要使用古典文獻資料的專業研究)起到了極大沖擊。
首先簡單回顧一下計算機技術在古典文獻研究領域內發展的歷程。上世紀80年代初,我國一些圖書館、大專院校及科研機構陸續開始大規模地利用計算機設計并建立數據庫。大致說來有兩類數據庫,一類是書目數據庫,一類是文獻數據庫。南京圖書館于90年代初率先建立書目數據庫,對讀者檢索有關書目起到了極大的幫助。之后,各地圖書館紛紛效尤,類似的書目數據庫很快就普及了。雖說至今各地圖書館的書目數據庫的檢索方式,仍存在機讀編碼格式不統一的問題,然而書目數據庫提供的方便快捷的查詢功能,對讀者來說無疑是一件大好事,具體到學術研究來說,至少為研究者提供了一個比較方便的查找有關古典文獻的實用工具。
在建立書目數據庫的同時,一些大專院校與科研機構開始研發各自的文獻數據庫。從數據制作格式來說,大致可以區分為兩類,一類是圖像格式,即將按原著內容掃描成PDF圖像文本,另一類是元數據格式,即錄入文獻文本內容(或掃描并轉化為電子文本)導入數據庫,并轉換成可閱讀與檢索的數據庫機讀格式。一般說來,無論是PDF格式還是元數據格式,它們數據庫容量都較大,也提供了較為原始的檢索方式,為學術研究提供了不小的幫助。從上述兩類制作格式的數據庫來說,PDF圖像文本可以直接閱讀圖像文字,但總體說來不太適應古典文獻整理與研究的需要。而元數據格式較為精致,初步具備了較為方便的常用的功能,可以檢索、作卡片等等。
古典文獻數據庫從收錄的文獻內容來說,大致可以分為兩類:一類是類目數據庫,即按“類”收錄有關圖籍,如經學類、史學類、文學類以及甲骨文、金文或出土文獻資料、石刻資料等等,另一類是綜合數據庫,如《四庫全書》、《四部叢刊》、《國學寶典》之類數據庫。
大陸最早的古典文獻數據庫是河南大學的《宋人筆記檢索系統南宋主要歷史文獻》,建立于1987年。之后,各種數據庫紛紛涌現,比較重要的有南京大學、河南大學、蘇州大學聯合研制的《計算機甲骨文信息處理系統》、中國社會科學院《全唐詩》、《先秦魏晉南北朝詩》、《全上古三代秦漢三國六朝文》、《十三經》、《全唐文》、《諸子集成》等數據庫、北京大學《全宋詩》數據庫、南京師范大學《全唐五代宋詞》數據庫、四川大學《宋會要輯稿》數據庫(與海外合作)等等。港臺古籍數字化起步較早,均采用繁體字形式。1984年臺灣中央研究院歷史語言研究所開始研發《漢籍全文資料庫》,香港中文大學則有《漢及以前全部傳世文獻》、《魏晉南北朝全部傳世文獻》、《竹簡帛書出土文獻》數據庫等等。其中《竹簡帛書出土文獻》收錄《馬王堆漢墓帛書》、《武威漢簡》、《睡虎地秦墓漢簡》、《銀雀山漢簡》、《居延漢簡釋文合?!芳捌渌⒁姾啝┕?40多萬字的竹簡帛書出土文獻,價值頗高。
值得注意的是,這些數據庫主要是提供給本單位研究人員使用的,當然也有部分數據庫對外開放,為其他研究者提供一定幫助。雖然這些數據庫有種種限制,但它們無疑為古典文獻的研究(當然包括其它專業的學術研究)提供了方便。之后,隨著網絡技術的發展,各科研機構、大專院校、各地方的圖書館、以及其它數以百計的網站向用戶提供收費或不收費的古籍文獻檢索服務,甚至還提供古籍文獻的下載服務。顯然,這些工作的開展,為學術研究的現代化提供了極為有力的支持。至今為止,據筆者所查索到的除科研機構、大專院校、各地圖書館數據庫之外,提供各種文獻下載的中文網站至少在200個以上,其中就有不少古籍文獻下載的網站。這些古典文獻數據庫或有關網站的建立,確實為古典文獻整理與研究乃至其它學術研究提供了極有價值的幫助。
二、目前存在的問題
當然,我們也應該清醒地看到,在古典文獻數據庫大量涌現的同時,一些潛在的問題與數據庫本身的缺陷嚴重地制約著古典文獻數據庫的正常發展。
從古典文獻數據庫技術發展角度來說,筆者認為大致經過三個發展階段。第一階段是PDF圖像文本數據庫,其數據來源主要是以掃描方式獲得,形成PDF圖像文本。這種圖像文本優點是直觀,與原書分毫不差,但它的缺點是功能極其單一,僅可供瀏覽圖像和簡單地檢索書目。雖然第一階段的數據庫功能極少,但畢竟能方便而直觀地閱讀文獻了,因此引起了學者們廣泛的興趣。必須指出的是,由于功能太少,這類數據庫難以進一步發展。
第二階段是元數據數據庫,以香港迪志公司投資、書同文數字化技術有限公司設計、上海人民出版社出版的《四庫全書》、書同文數字化技術有限公司設計、萬方數據電子出版社的《四部叢刊》、尹小林《國學寶典》、南開大學永川公司的《二十四史》,以及大陸、港臺等大專院校或科研機構制作的較大型的數據庫為代表。它們的優點是具有較多的基本功能,如檢索、卡片、打印等功能,有些還附加了日歷查詢、字典、音樂背景等附加功能。然而,它們都不允許對數據庫內的文本錯誤進行修訂、沒有圖表處理能力、不提供功能升級服務(某些軟件提供所謂新版本,實際上只是增加一些文獻文本,并未真正提升軟件服務功能)。而且由于各自為政,開發者大都采取自定義方法來自造非常用的生僻詞,因此各種數據庫之間字庫不能相互兼容。這一階段的古典文獻數據庫也有吸收第一階段數據庫有圖像的優點,如上述提及的《四庫全書》就附有圖像,以利研究者核對文字。該階段絕大多數數據庫注意到版權問題,但仍有一些數據庫在版權上出現較大問題,乃至引起法律糾紛。
計算機技術廣泛地涉入文科研究領域,各種古典文獻數據庫紛紛建立,當然給古典文獻整理與研究的現代化提供了極其有利的幫助,然而,在筆者看來,目前計算機技術在這一領域中的運用形成紛亂無序的“戰國時代”,有許多亟待解決的問題,否則將會影響或說削弱計算機技術在古典文獻研究(乃至其它學術研究)中巨大作用。對此弊病,筆者擬作一概述,企望引起有關部門、數據庫開發者及使用者的重視,以期真正使計算機技術對古典文獻整理與研究起到更大的促進作用。大致說來,主要問題有以下幾個方面:
其一,缺乏整體領導與規劃,國家投資與收益不對稱。當然,首先應該看到,國家有關部門已經著手做了一些規劃,也實施建立一些比較大的古典文獻數據庫,如2002年10月,國家科技圖書文獻中心受科技部的委托,牽頭聯合中國科技信息研究所、國家圖書館、上海圖書館、中科院圖書館、北京大學圖書館等單位,啟動了我國數字圖書館標準規范建設項目。這一項目的目的就是力圖建立我國比較統一和規范的數字圖書館標準,自然也會對建立古典文獻數據庫有較大的借鑒與參考的價值。又如北京大學《中國基本古籍庫》、上海圖書館《古籍影像光盤制作及檢索系統》等等,也由國家有關部門投入大量資金,而且已經啟動并完成了部分內容。不過也應該強調,由于國家沒有制定出一個比較符合國內數據庫發展狀況的真正有價值的規范體系,因此這些項目的承擔者仍是各自為政,數據庫之間并不能兼容,不可能形成技術“合力”。再從所取得的社會效益或說實際使用價值來看,也不盡人意。因為至今為止建立的各種數據庫仍人為地設置許多障礙,無法使它們實現較大的使用價值。數據庫由國家投資,收益自然應該歸國家,或者成為不收費的公益數據庫,但目前收益既不歸國家,又未能成為公益數據庫,這不能不說是個極大的遺憾。實際上,數據庫制作者無償利用國家投資進行了開發,制作完成后卻獲得相當豐厚的收益,使人感到有“國家投資,個別單位圖利”的印象。筆者不反對交納一定使用費用,但收費單位一定應該說明收費后去向,絕不允許產生國家投資而由個別單位乃至某些個人得利的情況。
其二,開發商嗜利忘義,數據庫錯誤嚴重。除上述由國家投資開發的古典文獻數據庫外,還有一些有一定技術實力的軟件開發商加入到古典文獻數據庫的開發中來了。比較而言,各科研機構、大專院校及各地圖書館建立的古典文獻數據庫質量較高,而開發商則很少關注數據庫中的文獻質量。我們承認確有少量開發商制作的數據庫質量較高,如迪志公司開發的《四庫全書》之類,然而象《四庫全書》這樣的數據庫確實鳳毛麟角,難以尋覓。我們發現,甚至有些開發商僅僅是把文本進行文字掃描導入,疏于校對,因此文本錯誤百出,難以卒讀。由于利益驅使,絕大多數開發商都以“獨自開發”為己任,數據庫設計相互保密,互不兼容,使用戶深感不便。這些問題已嚴重地影響到古典文獻數據庫的正常發展了。
其三,熱門文獻數據重復,冷門文獻數據罕見。雖說目前數據庫品種繁多,但由于考慮到使用者對文獻內容的需求,因此許多開發者熱衷于開發那些熱門數據,而一些比較冷門的文獻則鮮有人問津。實際上,冷門的文獻并非是沒有學術價值的文獻,只是使用人較少而已。因而,目前不但數據庫中文獻內容重復現象極為普遍,甚至同名同姓的數據庫也有不少,如《四庫全書》就出現了武漢大學版、上海人民出版社版等數種不同版本。且不說那些數量繁多、質量也不甚高的數據庫浪費了多少人力物力,其實也使用戶陷入無可適從、欲舍不能的境地。用戶往往為了某些少量文獻內容不得不購買和安裝整個數據庫操作系統,而且這些龐大的數據庫大量占據硬盤空間,導致計算機運行速度大為減慢。而那些允許網上檢索的文獻數據庫又往往容量極大,上網檢索者多,導致“交通阻塞”!
其四,技術關卡重重,難以互相兼容。各開發者既鑒于不同開發目的與技術條件,又為防止他人解密,因此在開發過程中在數據庫某些程序中人為設置技術障礙,以保障自己利益不受損害。自然,開發者需要投入大量人力物力,保障本身利益不受損害是無可非議的。然而也由于人為地設置了障礙,卻使各種文獻數據庫之間不能兼容,無法形成合力,先進的技術反而成為技術壁壘。實際上,這一情況大大浪費了寶貴的人力資源與財力,對古典文獻的開發與利用有百害而無一利。另外,由于技術壁壘,在古典文獻數據庫的文字方面更導致許多問題。我國古籍常用漢字大約為4萬余個,這還不包括超過2萬個異體字及數千甲骨文、金文等古文字。然而我國目前在計算機上采納的國標字庫(GB)和擴展字庫(GBK),兩者相加也只有27000余字,這與我國古籍常用漢字數量相比,實在差距太大。因此,如此小的字庫與需求相比確實是捉襟見肘。為了彌補這一缺陷,一些軟件設計者就采取在自定義區自造字(乃至占據字庫中擴展B的位置)、有些也用圖片方式來填字。而這些自造字、圖片字,拷貝到WORD文本之后,由于內碼位置的差異就變成其它字了,從而導致文本錯誤。
其五,功能單調,難以真正為科研服務。建立較早的古典文獻數據庫功能比較單調,只能做些簡單檢索、拷貝,沒有更為先進的功能,不能適應學術研究的需要。后來的一些古典文獻數據庫也存在類似問題,例如《四庫全書》的檢索功能,雖說可以采用添加“作者”、“書名”等限定條件,但檢索結果只是羅列一排出處,無法直觀地了解檢索到的具體內容。而且《四庫全書》也沒有提供更多的功能給用戶,因此這一巨大的工程仍遠遠不能滿足用戶的需求。況且這一數據庫目前已經“定型”,不再繼續開發,使用戶對此深感遺憾。而其它古典文獻數據庫設計者的思維大多仍停留在“文本之爭”當中,重復著原來設計思想的錯誤,沒有更多地開發為科研服務的有效功能,因此在筆者看來,這一做法顯然不可能真正擺脫古典文獻數據庫目前面臨著的困境。
其六,學術圈地,使人心有余而力難用。解放后,一些國家級出版社化費了極大的精力,組織專家點校了不少重要古籍,為學術研究的發展作出了極大貢獻。然而時至計算機時代的來臨,卻出現了“版權”的問題。一些制作者忽視了國家有關版權法規,直接利用了一些出版社的成果來牟取經濟利益,理所當然地會產生版權糾紛。筆者以為,保護版權是每個學者乃至每個公民應盡的責任,根本毫無討價還價的余地。然而問題是,現在一些出版社由于各種原因,沒有對自己已出版的點校過的古籍進行開發,而愿意開發這些古籍資源者卻無法涉入其中,導致他們處于既想開發這一寶藏又無法回避版權問題的尷尬境地,這就使眾多需要使用者望洋興嘆。如果有關出版社不愿授權,那么想要開發這些古籍者只能返回到沒有標點的原始文本中去。這種情況確實使每一個希望使用古典文獻數據庫的用戶感到極其失望,而且嚴重影響了古典整理與研究的現代化進度。
上述種種現實情況,已經是制約計算機技術對古典文獻整理與研究支持的瓶頸了,如果不解決這些問題,計算機技術即使再發達,恐怕也難以對古典文獻整理與研究予以真正意義上的支持與幫助。
三、如何解決古典文獻數據庫存在的問題
古典文獻數據庫存在的問題是十分明顯的,那么如何解決這些問題,以利學術研究(當然包括文獻研究)的迅速發展?筆者以為現在應該設計和開發出新一代文獻數據庫的軟件。按照筆者設想,這代軟件應該以建立能自由升級的公共古典文獻數據庫為目的,是一種以提供強大功能為主、徹底解決版權問題的數據庫,實際上是建立一個規模巨大的功能相對完善的學術研究資源庫。所謂公共古典文獻數據庫是綜合性數據庫,只能由國家有關部門作為主要規劃者,它應該盡可能地包羅我國傳世古典文獻、碑刻資料和出土文獻等。在此基礎上允許建立適應每個研究者研究范圍的個性化的文獻檢索服務系統。個性化的文獻檢索服務系統是指每個具體研究者所擁有的安裝在各自計算機上的文獻檢索服務系統,它擁有一定數量的適合自己研究的范圍的古典文獻文本。其實,各個研究者并不需要一個“包羅萬象”的規模極其巨大的數據庫,即使象占據6至7個G硬盤的《四庫全書》,具體到一個研究者真正需要的內容并不是全部,而是其中一部分內容。
問題的關鍵在于公共古典文獻數據庫與個性化文獻檢索服務系統兩者之間的技術“契合”,即兩者互相兼容的程度。公共古典文獻數據庫應該與個性化文獻檢索服務系統有所區別,公共古典文獻數據庫應該側重于文獻數量的完善、完備,而個性化文獻檢索服務系統則應該考慮其功能強大。因此,從本質上說,公共古典文獻數據庫應該是一個統一的設計比較周密、與其它個性化數據庫在技術上能實現良好兼容的的數據庫;而個性化文獻檢索服務系統應該是“百花齊放”式的但必須能與公共古典文獻數據庫兼容而非各自為政的小型數據庫。兩者關系是源與流的關系。鑒于此,筆者以為目前應該從兩個層次上來解決問題,一是盡快建立公共古典文獻數據庫;一是繼續開發個性化文獻檢索服務系統。
根據筆者近幾年的實踐,感到要解決這些問題并非不可能的。其實只要認真對目前計算機技術在古典文獻整理與研究中存在的問題作一分析與梳理,重點突破一些瓶頸問題,應該說是能解決上述這些問題的。那么怎么才能突破上述這些瓶頸呢?筆者以為以下幾個方面是值得考慮的。
其一,加強總體規劃,建立公共古典文獻數據庫。作為一個具體單位來說,誰也沒有可能建立一個包羅萬象的古典文獻數據庫,因此,這只能由國家有關部門組織人力物力來完成。其實,就目前來說,國家投入資金并不少,但由于制度原因,只是向某些重點院校或科研單位、向重點項目投入巨資,而這些單位建立起各自為政的古典文獻數據庫、期刊數據庫,雖然也為學術研究作了一些貢獻,但不可否認的是,由于各自設計思路不同,相互之間不能兼容,已經妨礙到數據庫進一步發展了。以筆者愚見,國家有關部門應該主動負起責來,加強領導,重新考慮古典文獻數據庫的立項問題,組織力量、投入資金,真正建立起一個規模巨大、能為絕大多數研究者利用的公共古典文獻數據庫。同時也應該考慮所立項的古典文獻數據庫與其它數據庫(如現代文獻數據庫、當代文獻數據庫、期刊數據庫等)之間的兼容關系,只有這樣,或許若干年之后就能建立起一個價值極大的能真正為學術服務的公共古典文獻數據庫,乃至包羅一切文獻的數據庫。當然,就公共古典文獻數據庫來說,可以進行適量收費服務,但主要仍應該定位在“公益”上,不以“利”為主,這樣才能真正建立一個有價值的公共古典文獻數據庫來。
其二,數據庫內容與文獻檢索服務系統分離。這個問題與上述問題是緊密關聯在一起的,如果不能真正做到數據庫內容與文獻檢索服務系統分離,那么目前“列國紛爭”的面貌是不可能真正解決的。
我們知道,一個古典文獻數據庫實際上是兩大部分組成的,一是古典文獻數據庫內容,即數據庫所包括的文獻文本,二是對這些數據進行管理的文獻檢索服務系統。其實目前所見有關古典文獻數據庫都是“兩者合一”,即既包含一些文獻數據內容,又有具體的操作服務系統。事實上,這些古典文獻數據庫在功能上明顯存在缺陷的。就目前古典文獻數據庫管理形式來說,一是網絡管理,一是個人管理。前者是網絡數據庫,一般是單位所擁有的數據庫,即我們所說的網絡版,后者是安裝在個人電腦中的個人版。就功能來說,網絡版沒有必要具有卡片、文本修訂、書簽等個性化的功能,個人版應該具有做卡片、文本修訂、書簽、文獻管理等個性化的功能。就文獻數量來說,網絡版自然力求文獻內容豐富,盡可能包羅文獻文本,而個人版實際所需要的文獻數量是根據各自研究需要而定的,因而強行“規定”使用所有文獻內容并不值得肯定。就文獻內容來說,網絡版與個人版都應該允許不斷地增加其數據庫文獻內容,但不同的是,網絡版應該是只增不減,而個人版應該允許用戶根據研究需要自由增減文獻內容。
在筆者看來,應該從單純的文本內容競爭的思維中解脫出來,進入以文獻檢索服務系統競爭為主,文本竟爭為輔的體系,或許是解決古籍文獻數據庫的出路。也就是說,擅長計算機技術的開發者(開發商)應該注重文獻檢索服務功能的開發與完善,而具體文本的整理可由研究學術的專業人士來完成。這樣,開發者就可能開發出比較成功的文獻檢索服務系統,而數據庫中的文本也由于專業人士的加入而能大大提高文本的準確率,然后合成為一個規模較大的公共古典文獻數據庫。當然,輸入和整理古典文獻文本可以采用投標(或以申報項目形式)來確定,規定統一格式,要求保證文本的正確率達到一定比例,完成后再分別導入這一公共古典文獻數據庫中;經過若干年努力,最終能形成一個規模巨大、適應于學術研究的公共古典文獻數據庫。我想,采取這種措施不但節省了大量重復投資,真正做到人盡其才,物盡其用,而且一旦建立起這個規模巨大的公共古典文獻數據庫,可以解決了目前數據庫泛濫、文本錯誤太多、重復勞動等弊病,而且真正能做到廣大學者對古典資源“共享共有”。
在此基礎上,各個開發商可以力求開發學者們個性化的文獻檢索服務系統,它無須考慮文獻文本內容,但必須功能強大、操作方便,并與公共古典文獻數據庫完全兼容,學者們通過“購買”文本或其它方式來方便地組建自己的數據庫,這樣或許會給學術研究帶來真正的方便。
還須補充的是,我國的古典文獻中有大量表格與圖片,而由于技術原因,目前所有古典文獻數據庫都沒有導入原著的表格與圖片,極個別數據庫有少量圖片也是不能檢索,這是目前眾多古典文獻數據庫的重大失誤之一。其實只要真正化力氣去探索,這個問題是不難解決的。因為筆者曾作過設計并反復試驗,只要設計合理,圖片與表格不但可以導入數據庫,而且都是可以在數據庫中進行檢索。
其三,加速確定字庫方案,以利數據庫健康發展。當然,要真正解決公共古典文獻數據庫問題,還必須解決字庫問題。目前,國家雖然組織專家在論證有關字庫問題,然而由于進程不快,遠遠落后于當今計算機技術發展的需要。按照筆者的看法,應該建立一個以Unicode字庫為基礎的、適應漢語古籍需要的、并與國際接軌的真正有中國特色的字庫。這就需要抓緊工作,迅速落實擴展字庫B的內碼。同時根據我國漢字的具體特點,對自定義區域的6400字的內碼配置也應該有所規范,這樣才能使漢語字庫統一問題落實到實處。如果真能做到如此,那么就能真正解決目前古典文獻數據庫之間字庫互不兼容問題。
與字庫相關聯的是字體問題。古典文獻數據庫應該考慮到古代文獻對文字的特殊需要,筆者以為凡是古代文獻數據庫中的文本應該保留繁體字,以防繁簡不分而導致文義偏差。就目前計算機技術來說,解決這一問題是毫無困難的。其實用繁體字輸入文本早已不是問題,而掃描古籍文本再轉換成文字的技術也十分成熟,如北京書同文公司的“數碼翰林”OCR識別系統,應該說是極有價值的識別軟件,對絕大多數繁體文字能夠正確識別。如果能再進一步加以改進,使擴充字庫數量并與Unicode字庫兼容,那么古代文獻的文字識別問題是可以得到解決的。應該強調的是,古代文獻以繁體字導入數據庫,但應該允許在數據庫中自由進行繁簡轉換,換句話說,若需要使用繁體字時,文本可以保留繁體字,而需要簡體時,可以十分方便地轉換成簡體,這樣就適應用戶對繁簡體的不同需要了。
其四,徹底解決古典文獻版權問題。這是困撓計算機古典文獻數據庫建設的重要難題之一。自然,這一問題要真正得到落實確實存在相當困難的,因為版權保護工作任重道遠!不過,即使困難再大,古籍文獻數據化的發展的潮流是不可能停止的。筆者以為,有關出版社在維護自身法定的版權權益的前提下,應該從大局出發,在收取一定數量的報酬前提下,允許制作有關古典文獻的數據庫,以利學術研究的發展。至于報酬多少可以也應該實事求是地酌情商定,國家有關部門應該主動與那些出版社協調,亦可將目前大量分散投入到各課題中的資金中抽出部分來補償有關出版社,雙贏互利,以求突破版權瓶頸,早日解決這一棘手的問題。
與此相關的是古典文獻電子文本的版權問題,這也是個極難處理的問題。因為用戶若貪圖小利,版權意識不強,不愿化費代價使用電子文本,就容易產生“盜版”問題,如此就使得制作古典文獻電子文本者的正當利益大受損失。按筆者設想,如果真正能夠由國家有關部門主管古典文獻數據庫建設工作,那么就可以設想建立公共古典文獻數據庫規定導入數據庫的文獻文本都給予一個“統一編號”,沒有統一編號的文獻就不能直接導入公共古典文獻數據庫和個人使用的文獻檢索服務系統中,也就是說,個人使用古典文獻電子文獻必須化費一定的代價才能取得使用權,這樣就可以保證制作古典文獻電子文本者的一定收益,防止版權意識不強者侵權使用。同時由于古典文獻電子文本都有了統一編號,那么也就可以防止某一具體文獻文本重復錄入的問題。即使有部分重復,古典文獻電子文本也可以在用戶選擇過程中優勝劣汰。
引言
隨著信息時代的到來,人們對計算機性能要求的日漸提高。尤其是網絡技術的迅猛發展的今天,一些在傳統上由PC機處理的任務將轉移到網絡上處理,從而也對計算機技術提出了更高的要求。然而“技術瓶頸”成為目前擺在PC制造商面前的主要困難,比如一種新型的個人計算方法等。因而從某種意義上說,如果要打破這些技術壁壘,就要求這些制造商們必須開發出更為高級的微處理技術和更先進的計算機存儲技術。為此,目前各國的計算機研究開發人員正在加緊研制新型的計算機,計算機無論從體系結構的變革還是到器件與技術革命都要產生一次量的乃至質的飛躍。在不久的將來,新型的量子計算機、光子計算機、生物計算機、納米計算機等將會在21世紀悄悄走進我們的生活,乃至遍布于社會各個領域。
一、計算機技術的發展
自從1946年世界上第一臺電子計算機誕生以來,電子計算機技術的發展已經走過了半個多世紀的歷程。從第一代電子管計算機到現在正在開發的第六代神經網絡計算機,計算機的體積不斷變小,但性能、運行速度和存儲功能卻在不斷提高。然而,人類的追求是無止境的,科學家們一刻也沒有停止研究更好、更快、功能更強的計算機。從目前的研究方向看,未來電腦將向著以下幾個方面發展。
(一)工作專業化。其實用過計算機的人都知道,并不是我們的每一件工作都需要一部高性能的PC才能完成,甚至有的時候,你采用高性能的計算機來辦一個簡單的事情還可能帶來麻煩,因為高性能會帶來高能耗、高發熱量等不良的負面效應。因而可以預測,未來的計算機會根據大家從事的工作不同,在其性能上和外觀上也會有很大的不同。專項工作的PC將會有專用設備,從而提高我們的工作效率。其實現在您如果仔細留意的話,目前在我們的身邊就正在發生這樣的變化。比如大型超市里的收銀機、售賣彩票的PC機和銀行的運行終端等等,這些都是為了提高某一項工作的效率和減少成本,逐漸由通用PC慢慢演變而來的。也許在不久的將來這樣的趨勢就會出現在我們的家庭生活中,比如用“家庭智控計算機”作為家用電器控制中心,為我們控制家中的電燈、電視、冰箱、空調、洗衣機等等,把我們的家變成一個智能的家。
(二)系統智能化。伴隨著計算機的綜合能力的日益強大,可以預見,未來民用化的計算機也可能會開始具備某種程度的智能化,以幫助我們來處理日常生活中的瑣事,甚至出現以前我們所想的專門做家務活的機器人,這樣可以讓人們可以騰出更多的時間用于工作、學習、交際和娛樂等。大家知道當今社會,電子寵物已經越來越受到青少年一代的喜愛。這不僅因為電子化的寵物比真實的小貓小狗飼養更加方便,而且它還可以不斷進行更新換代,另外它更容易與主人進行交流,甚至可以模擬多種寵物,可以與計算機之間進行通信等等。這些優勢將讓電子寵物取代一部分真正的寵物,成為未來人類的新伙伴。
(三)設計環?;-h境保護和節約能源是當今時代的主題。社會的發展也應當以保護環境、節約能源為前提,計算機行業也不能例外。我們知道隨著計算機綜合性能的提高,其能耗也將隨之越來越大;而且現在計算機在人們的家庭生活中的扮演著越來越重要的角色,它運行的時間也將隨之變得更長。因而為了不讓計算機成為家中用電量最大的電器,技術人員也想盡各種方法讓計算機的能耗降低,在這種情況下,就出現了像我們上面提到的那些專門化的計算機,它不僅讓計算機的效率大幅提高,而且可以讓低性能的硬件系統具備專業的功能,從而達到減少能耗的目的。另外還可以通過采用新的架構,比如采用“量子”“光子”“納米”方式代替現有的硅架構的計算機,大幅降低計算機的能耗。而耗電的第二大戶——顯示系統,也將因為LCD、OLED等顯示器的普及,不再成為用電大戶。
(四)交流人性化。作為未來人類的工作和生活的工具以及家庭的智能控制中心,計算機需要和使用人之間進行不斷地交流,才能更好為使用人服務。這就要求計算機和人之間的交流要人性化,才能讓使用人真正樂意使用計算機。我們用美國微軟古川副總裁所說“計算機將會變成一種能夠與用戶交流冷暖和喜怒哀樂等情感的產品”這句話來闡述未來計算機的發展思路,我想再貼切不過了。
為了實現這個目標,可以想象,未來的計算機的與使用人的交互方式將會實現多樣化.而且隨著計算機智能化的提高,多數工作它們可以自動選擇操作的流程,其中的過程無需人們參與,所以軟件的界面也越來越簡單,使用起來就像現在操作家用電器或者手機一樣簡單,使用人無需再進行專門的學習或培訓,就連老人小孩都能運用自如。信息技術的發展會使人們與計算機交流就像與人交流一樣。人們使用計算機將變得更自然。其結果是:計算機的用戶界面將變得更像人,雖然其應用程序并非“人工智能”程序。
二、移動技術的發展
隨著因特網的迅猛發展和廣泛應用、無線移動通信技術的成熟以及計算機處理能力的不斷提高,未來社會各個行業新的業務和應用將隨之不斷涌現。移動計算正是為提高工作效率和隨時能夠交換和處理信息所提出,業已成為行業發展的重要方向。引入了移動計算的信息化平臺有三個方面的內涵:第一,加上綜合信息化平臺不但要達成業務網絡和傳遞網絡的互聯互通,還要具備移動或無線的運作能力。第二,可移動性將會帶來自由性和自如性,這是豐富商務操作的充分條件,為其帶來了更大的便利。第三,讓更為靈活的信息和越加務實的要約真正具有時空價值和可轉讓性,進而有機地在行業內化競爭為合作,化封閉為共贏,激活固化的產品和服務,使企業和行業更加輕松面對機遇與挑戰,使運營者富于想象力。這些都是構筑一個行業信息平臺的必要條件。
移動計算主要包括三個要素:通信、計算和移動。這三個方面既相互獨立又相互聯系。其實在移動計算這個概念提出之前,人們對它的三個要素的研究已經有很長時間了,而移動計算是第一次把它們綜合起來進行研究。它們三者之間可以相互轉化,例如,通信系統的容量可以通過計算處理而得到提高。移動計算,由于它是一個大融合的綜合工具,所以它至少可以在三個層面上為信息化“錦上添花”。首先,它可根據應用者不同的需要融合各種通信網絡和技術,以達到效用的完全性;其次,它是計算機技術和通信技術的完美融合,能夠使兩者在行業體系中發揮更大的作用;第三,它可以將企業管理工具和業務工具融入信息化的大體系之中,使企業的管理、經營決策的做出是建立在完善的信息平臺之上,因而大大增加了它的及時性和有效性。
雖然移動性可以給計算和通信在行業內帶來新的應用,但同時不可避免的也會帶來許多問題。其中存在的最大問題就是如何面對無線移動環境帶來的挑戰。在無線移動環境中,信號要受到各種各樣因素的干擾和影響,因為會有多徑和移動,給信號帶來時間地域和頻率地域彌散、頻帶資源受限、較大的傳輸時間延緩等等問題。這樣一個環境下,引出了很多在移動通信網絡和計算機網絡中未遇到的問題。第一,信號通道可靠性問題和系統配置問題。有限的無線帶寬、惡劣的通信環境使各種應用必須建立在一個不可靠的、可能斷開的物理連接上。在移動計算網絡環境下,移動終端位置的移動要求系統能夠實時進行配置和更新。第二,為了真正實現在移動中進行各種計算,必須要對寬帶數據業務進行支持。第三,如何將現有的主要針對話音業務的移動管理技術拓展到寬帶數據業務。第四,如何把一些在固定計算網絡中的成熟技術移植到移動計算網絡中。當然,隨著網絡技術和移動計算技術的逐漸成熟和完善,這些問題都將會得到有效的解決,相信在不久的將來人類將邁入一個全新網絡世界。那時候的工作、學習、生活方式將會如何,我想非常值得我們期待。
一、計算機審計是會計電算化的產物
深化改革是我國經濟保持平穩較快增長的必由之路,也是建立現代企業會計制度的必由之路。在深化經濟體制改革的過程中,會計電算化得到了普遍應用。會計電算化的普及對審計產生了非常大的影響,表現在多個方面,首先是對審計線索的影響尤其突出。實施了會計電算化,審計線索會發生很大的變化,傳統的審計線索在電算化系統中中斷甚至消失。其次是對審計內容的影響。系統的處理是否合法合規,是否安全可靠,都與計算機系統的處理和控制功能有關。因此在會計電算化條件下,審計人員要花費較多的時間和精力來了解和審查計算機系統的功能,以證實其處理的合法性、正確性、完整性和安全性。再次是對審計技術手段和方法的影響。實現會計電算化以后,會計電算化信息系統與傳統手工會計系統相比,在許多方面發生了變化,必須采用新的審計技術方法才能適應這種變化。最后是對審計人員的影響。計算機要求審計人員除了要具有豐富的財務會計、審計等方面的知識和技能,熟悉有關的政策、法令依據外,還應掌握一定的計算機知識和應用技術。
由此可見,會計電算化的應用必然影響審計工作。會計電算化給審計提出了許多新問題和新要求,傳統的審計已不能適應電算化的發展需要,開展計算機審計勢在必行。
二、制約計算機審計發展的主要問題
會計電算化對傳統的會計理論和實務產生了重大影響,必然對傳統的審計產生很大的影響。所以,必須制定與新情況相適應的計算機審計準則,以利于開展計算機審計工作。與此同時,計算機審計準則的制定和計算機審計的開展將會對會計電算化的發展產生積極的推動作用。
在開展計算機審計工作中會遇到許多問題。這些問題正制約著計算機審計工作的進一步發展。概括有以下幾個方面:
1.由于缺乏統一的計算機審計準則和標準,開展計算機審計存在較大風險。一是對計算機知識缺乏足夠的了解,包括被審計單位的計算機系統程序缺乏了解,以及數據采集可能帶來的機密泄露;二是使用技術不成熟的審計軟件。有的審計軟件沒有經過科學的測試,可能本身就存在設計缺陷;三是審計證據的可靠性。由于有的被審計單位計算機運行處在缺乏控制的狀態,審計人員就不能過分依靠,否則難以保證審計證據的可靠;四是過分對計算機技術的依賴。審計工作中,審計人員過分依賴計算機技術可能會導致檢查效率低下,取證范圍狹窄,審計證據不充分。
2.傳統的思維方式和審計方法,阻礙了計算機審計的快速推進。首先,存在著用傳統思維方式看待審計信息化,缺乏推進計算機審計的信心和遠見。在計算機審計遇到困難時,不是從主觀上找原因,而是簡單地否定計算機審計的應用價值。其次,對計算機審計持觀望和等待的態度。有的人認為計算機審計沒什么大的用場,還不如手工審計快,不愿把時間浪費在掌握計算機技術上,無暇顧及計算機這一技術問題,自我隔離在信息化之外。其三,存在著技術困難和理念困惑,還沒有真正認識到審計信息化必將帶來人們思維方式、審計技術方法和作業流程的變革。
3.審計人員的素質與信息化發展水平不匹配,影響了計算機審計的整體推進。目前,有些審計機關面臨的一個較大的問題是審計業務水平與審計信息化建設和發展的要求不相適應。一方面,由于審計人員隊伍的老齡化,部分審計人員雖然有豐富的財會、審計知識和經驗,但由于歷史、客觀的原因使他們沒有機會接觸計算機,造成一些知識結構上的欠缺,他們還很難提出符合信息化規律的審計需求,將傳統的審計技術方法轉換為計算機可以操作的語言還需要有個磨合的過程。另一方面,年輕的審計人員雖然掌握一定的計算機知識,但由于非計算機專業畢業,僅掌握淺層次的計算機基礎知識和運用技能,缺乏深層次的計算機系統設計、程序編譯檢測技能,還不能有效分析系統結構。因此要真正運用計算機軟件,完成難度較大的實質性審計程序尚有難度,需依賴專業的計算機技術人員協助,造成審計人員獨立性減弱。此外,由于培訓時間短,技術掌握不熟練,在審計過程中,還沒有將計算機審計真正應用起來。實際運用與軟件設計的要求還有一定的差距。4.對計算機審計軟件開發和運用緩慢。目前由于電信、金融等機構計算機技術發展迅速,從而審計軟件也開發利用較多,但其他領域較少,而通用的審計軟件就更少了。迫切需要盡快開發實用審計軟件,以提高計算機審計水平。
5.審計信息資源關聯差,存在浪費。許多審計信息資料與數據儲存在每一臺電腦之中,審計信息資料不能有效地與局域網絡進行鏈接,審計信息與數據不能互通,資源與信息沒有實現共享。局域網內的審計數據庫開發和建設不夠完善,還沒有為開展計算機審計提供更加便利的條件和環境。
三、計算機審計的發展思路
針對計算機審計發展中存在的問題,提出如下意見和建議,并采取有效措施,大力推動計算機審計工作的發展。
1.制定統一的計算機審計準則、規范和標準,有效規避計算機審計風險。要盡快制定計算機審計標準和準則,對計算機系統內部控制的評價、對審計人員應具備的資格、計算機審計過程和相關的審計技術以及證據收集等方面做出規范。保證計算機審計質量。
2.進一步提高認識,普及計算機審計知識,形成有利審計信息化實施的好環境。每一位審計人員都要提高對開展計算機審計工作的認識。要使審計人員不僅要了解計算機知識和原理;而且還要增強開展計算機審計的意識,并掌握計算機審計操作方法,逐步能根據審計過程中所出現的種種問題及時編寫出各種測試、審查程序的模塊。為此要大力強化審計干部開展計算機審計的緊迫性的認識,通過學習培訓提高對計算機及網絡知識的認識。
3.引入市場機制,盡快開發出更多的計算機審計應用軟件。從開展計算機審計的實踐來看,應當主要開發以下計算機應用審計軟件:一是能幫助數據下載,提供不同被審計單位的計算機系統接口的軟件;二是能對各管理系統進行測試軟件。按特定標準生成用于測試系統的數據,使用測試數據檢驗程序進程,檢測被審計單位執行的功能;三是能進行數據測試的審計軟件。按審計的要求抽取數據后執行審計功能;四是建立規范的綜合性審計數據庫,包括滿足制定審計計劃需要的數據庫,積累審計工作經驗的數據庫和為編寫審計報告提供參考的數據庫等。
4.各級審計機關要結合實際,開發適應基層審計工作的小軟件。各級審計機關在引進和運用上級審計機關推廣的通用審計軟件的同時,更要注重結合各地的審計實踐,開發出具有行業特點和地方特色的小軟件。以通用性和適用性為原則,由最初的利用通用審計軟件進行簡單的查詢和統計分析,向建立具體業務審計模型方向發展,形成較為固定的計算機審計模型,注意滿足不同審計對象的相同審計項目的需要,方便不同類型數據的采集、轉換與分析,避免資源浪費。
5.加強培訓,建設一支適應時代需要的審計隊伍。對審計人員素質的提高,要結合實際,因地制宜,分層進行。要經過培訓使一線審計人員計算機審計能夠分析建模,制訂方案,建立審計模型;能夠采集數據,下載數據,整理數據;轉換數據和分析數據;最后要形成審計結果。
6.科學規劃,循序漸進。要按照標準化、規范化、科學化的要求,加強網絡硬件的配置。本著“先易后難,先急后緩”的原則。在軟件的開發與應用上,要圍繞審計項目的實際需要,積極探索適用對路的小軟件,逐步建立功能配套、數據完備、操作簡便的計算機審計系統。工作中要克服各自為政的狀況,積極推行市場化運作模式,避免重復浪費。為此,審計機關的主要領導要經常研究計算機審計方面的問題,加大管理力度,進一步加強目標考核,將計算機審計的推廣與應用作為一項硬指標落實到每個審計干部身上,引入獎懲激勵機制,形成計算機審計良性發展的態勢。
參考文獻:
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1引言
脈沖能源裝置在加速器、自由電子激光研究、X光閃光照相和粒子聚變等脈沖功率技術研究領域廣泛使用,通常使用數量較多,分布較廣,同時周圍電磁干擾較強,控制操作和參數測量都比較復雜,同時也需要較多的人力來維護。
隨著計算機技術的發展,當今世界上基于PC的自動化方案已成為主流,PC在自動化領域的應用正迅速增長,通過將所有的功能集成于這個統一開放的平臺上,通過人機界面可以使復雜的控制和數據處理變得更加簡單化。
2控制系統硬件構成
整個系統有多臺Marx需要控制,每臺發生器由充電控制和觸發兩部分組成,需要控制的量有充電電壓的起??刂啤㈦妷簷z測、接地裝置的通斷控制、觸發以及開關上的氣壓檢測等,通過一條總線將將系統中的各個被控量連接在一起,構成一分布式控制系統,這里采用工業上廣泛使用的RS485總線,RS485總線是美國電子工業協會(EIA)制定的平衡發送、平衡接收的標準異步串行總線,具有傳輸距離遠、通訊速率高,抗干擾能力強,軟硬件支持豐富與現場儀表接口簡單,易于實現和擴展等特點,接口總線上可連接32個設備,加中繼器后最多可達255個設備,因此完全滿足該能源控制要求??刂葡到y框圖如下:
圖1控制系統結構圖
該系統由一臺主控上位機PC和一系列MARX發生器充電電源設備構成,由于環境電磁干擾較為嚴重,在選擇通信介質時可優先采用光纖通信方式,通訊速率57.6kB/s,通訊距離可達1.2km,通過上位機(PC)發送參數及控制命令,給電容器充電到事先設定的電壓值(0到100kV之間任意值)。在以上各子設備中,經常要用程控電源去控制MARX發生器的充電電壓、充電速度。通過一臺工控PC機靈活地控制多臺充電電源,以達到控制各MARX發生器充電的目的。針對這一需要,采用帶有RS485通信接口的具有線性升壓功能的可編程交流電源,該電源內部自帶單片機系統和看門狗定時器,每個電源賦予各自獨立的地址碼用以識別身份,同時它屬于正弦波調壓,可有效避免采用傳統的采用可控硅調壓方式時屢次損壞高壓變壓器的情況,使操作者能夠方便靈活地對其進行控制。
每路Marx發生器充電部分包括程控電源、雙極性高壓變壓器,分壓器和接地裝置等三部分,見圖2所示,程控電源給高壓變壓器初級提供緩慢上升的電壓,變壓器高壓側經整流后給MARX發生器充電,電壓檢測是通過10000:1的高壓分壓器將分壓后的信號送給程控電源內部A/D轉換,經內部單片機處理,并與設定的電壓值進行比較,比較后的結果用來實現自??刂?,這樣可有效防止通訊故障所造成失控現象。
圖2Marx發生器能源部分線路圖
3MARX發生器能源制過程
①程控電源接通供電電源時的輸出為0伏,開關量輸出為假(開路)。
②首先上位機發出各種設置參數到指定地址程控電源。如,上升時間、上升速度、保持時間、充電電壓等。
③程控電源收到電壓回傳命令后,將兩路模擬量的值傳送到上位機。
④上位機發出啟動指令后,指定地址程控電源的輸出開始從0伏慢慢線性上升到設定值,保持到指定的時間后關斷輸出。當上位機發出所有電源都啟動指令后,所有程控電源都啟動。
⑤上位機發出立即停止指令后,指定地址程控電源的輸出立即停止上升,保持到指定的時間后關斷輸出,當上位機發出所有電源都停止指令時,所有程控電源都立即停止。
⑥上位機發出接地打開指令后,指定地址程控電源的開關量輸出為1,電磁鐵吸合,當上位機發出所有程控電源的接地都斷開命令時,所有程控電源的接地電磁鐵都吸合。
⑦上位機發出接地指令后,指定地址程控電源的開關量輸出為0,電磁鐵釋放,當上位機發出所有程控電源都接地時,所有程控電源的接地電磁鐵都釋放。
4監控軟件設計
軟件采用VisualBasic6.0編程,作出十分直觀的人機界面,采用RS-485通信標準和上述的問答方式進行數據通信,通過上位機向串口讀寫數據,并通過光纖485總線將各種控制信息傳送到現場的每路MARX充電子系統,上位機就可以監控網絡上任何一臺MARX能源了,予置數值可以分別顯示在PC機軟件窗口和單片機系統的予置數字表頭上。同時,現場實測電壓信號也可以實時顯示在PC機的界面上。此設計界面直觀,而且利于對現場信號進行實時監測。因此,采用本系統,大大提高了現場信號予置精度,對實驗操作人員來說人機界面良好,簡單易懂。
根據系統功能的要求,上位機需發送2種類型的命令:(1)同期命令,它由定時器觸發引起,每隔一個定時周期發送1次,例如發往各充電單元的數據和狀態回傳命令;(2)非周期性命令,它由操作者按動相應命令按鈕引起,非周期性發送。所有命令均采用ASCII碼方式傳送,為了防止通訊錯誤,各子機正確收到上位機發來的命令后返回相應的確認字符。
在VB6.0中使用了MSCOMM控件,用來實現串行通信。MSComm控件有很多屬性,其中最基本的有以下幾個:
Commport屬性設置并返回通信端口號,用于指定使用PC機的哪一個串行端口。
Setting屬性以字符串的形式設置并返回波特率、奇偶校驗、數據位和停止位。
Portopen屬性設置并返回通信端口的狀態,用于打開或關閉端口。
Output屬性用于發送數據,可以是文本數據或二進制數據。
Input屬性從接收緩沖區返回和刪除字符,用于接收數據。
本系統VB程序初始化上位機通信程序如下:
mPort=2;選串行端口2
MSComm1.Settings=“57600,n,8,1”''''設置通信參數
MSComm1.OutBufferSize=512''''設置發送緩沖區大小
MSComm1.OutBufferCount=0''''清除輸出緩沖區
Mscomm1.Inputlen=0''''讀入接收緩沖區全部字符
MSComm1.PortOpen=True''''打開串行端口
由于數據是動態接收,所以數據的處理也是動態進行,程序中使用了一個Timer控件,其命令發出與數據的接收均在Timer控件的定時期間進行,在Timer控件的定時期間依次調用模擬量和狀態量返回子過程,同時監視是否有命令按鈕按下,當按下某操作命令按鈕時調用命令處理子過程,部分程序如下:
PrivateSubTimer1_Timer()
IFCmdPress=TrueThenCallSendCmd''''當按下某操作命令按鈕時轉入命令處理子過程
UpdateAI更新各模擬量數據的顯示
UpdateDI更新各狀態量
EndSub
PrivateSubsendCmd()
UpdateDO(Cmd)''''輸出控制開關量
………
EndSub
5系統抗干擾問題
監控系統在工業中的應用越來越多,由于現場的電氣環境比較復雜,容易形成各種干擾源,特別是在大電流、強脈沖實驗環境中,因此研究解決系統抗干擾問題對確保系統的穩定運行有著非常的意義。
該系統中使用RS485總線,RS485總線是采用差分平衡電氣接口,本身具有較強的抗電磁干擾能力,但在實際當中仍然會現一些問題,為此應注意以下幾個方面:
(1)與遠距離上位機通訊采用光纖傳輸,子機之間不方便采用用光纖傳輸時,應選擇合理的網絡拓撲結構。
(2)采用雙絞線作為RS485傳輸線時,雖然對電磁感應噪聲有較強的抑制能力,但對靜電感應引起噪聲的抑制能力較差,因此應選用帶屏蔽的雙絞線,同時雙絞線的屏蔽層要正確接地。
(3)通過在總線兩端加入匹配電阻的方法,解決信號反射問題
(4)系統的供電方式有兩種:一種是集中供電方式,即電源都引自同一處,另一種是分布式供電,各子設備在安裝位置附近取電源,從抗干擾效果的角度講,應選擇集中供電方式,這樣可基本消除各處參考電位不等的情況。
6結束語
本文提出的主從分布式多機通信系統硬件電路簡單,控制靈活。與其他語言相比,用VB語言實現上位機數據傳送的優點是可方便地控制通信對象的選擇,具有較大的靈活性,且編程容易。此外,由于RS485總線的通訊方式仍屬于串行通訊方式,在通訊速度上有些偏低,在操作上表現為數據刷新時間稍微偏長,當系統子設備較多時,其控制的實時性不很理想,此時需對控制系統作進一步的改進。
1引言
人類在從事社會生產、經濟交往和科學研究中,都與測試技術息息相關。隨著科學技術的發展和生產力水平的提高,測試的重要性日益凸現?,F代化的科研工作不僅需要對多參數、相關參數、瞬間信息進行陜速、實時、連續、準確的捕捉和測量,且需完成浩繁的數據處理工作。這些測試任務均非手動或人工測試所能完成的,這就必須采用自動測試手段。國際上發達國家早已在20世紀80g代末就推出了跨世紀的總線測試系統及產品,它采用開放的總線標準,使用戶在最短的時間內利用總線式儀器和軟件,靈活組建自動測試系統,大大節約了測試時間并降低了測試費用。目前,數字化、模塊化、網絡化和系統化已成為測試儀器發展的新趨勢,采用各種各樣先進技術的第3代電子測試儀器將不斷問世。
2計算機遠程測試平臺的組成結構
測試儀器從模擬技術向數字技術過渡,從單臺儀器向多種功能儀器組合過渡,從完全由硬件實現儀器功能向軟硬件結合方向過渡,從簡單的功能組合向以個人計算機為核心構成通用測試平臺過渡,從硬件模塊向軟件包形式過渡是今后電子類測試儀器的發展新動向[1]。一種基于先進PC技術的被人們稱之為“2000技術”的新概念[2],被使用在測量儀器上,使測量儀器的性能獲得最大程度地提高。這種以計算機軟硬件和總線技術為核心的“2000技術”,它包括高速總線技術USB/IEEE1394/Ethemet、儀器總線接口驅動技術IⅥ、Windows2000及其WindowsCE操作系統、簡化儀器數據傳輸的Internet訪問技術SocketData、基于元件目標模式(COM)的儀器軟硬件互操作技術OPC、軟件開發技術等等。圖l為計算機測試系統的組成結構。
被測信號(例如溫度、流量、壓力、動不平衡量,噪聲等)經傳感器變換為電流或電壓信號。如果信號太弱,則應經過前端預處理電路進行放大或濾波等處理,經光電隔離或電磁隔離后,由數據采集子系統將模擬信號轉換為數字信號送^、微機處理子系統中。微機根據實際情況對所采集到的信號進行必要的處理,由數據分配子系統和接口輸出到執行機構,以實現自動控制,或由基本I/O子系統輸出到CRT,打印機或繪圖儀等。
2.1微機基本子系統
微機基本子系統可以為普通的PC機,工控機等,這種計算機采用通用型微處理器,具有良好的通用性和兼容性的特點??梢苑譃橛布到y和軟件系統兩部分,軟件系統采用多任務操作系統系統Windows2000和面向對象開發工具VisualStudio.net。
2.2數據采集子系統
數據采集子系統由傳感器,信號調理電路和總線接口芯片組成(如圖2)。數據經傳感器轉換為電信號后,需要進行放大、濾波、隔離等處理,由多路開關選通后,送采樣保持器,然后經過A/D轉換,通過接口芯片送人計算機進行處理。我們用的接口為PCI總線接口,接口芯片可以為AMCC公司的$5933,PLX公司的9054等。專用芯片可以實現完整的PCI主控模塊和目標模塊接口功能,將復雜的PCI總線接口轉換為相對簡單的用戶接口,用戶只要設計轉換后的總線接口即可。亦可采用可編程邏輯器件(EPLE或FPGA)實現通用PCI總線接口。
2.3數據通信子系統
近年來,網絡技術發展十分迅猛,Intemet和PC網絡正在逐漸地改變人們的生活和工作方式。為了滿足測試系統互連、測試數據共享和提高測試系統工作的可靠眭等方面的需要,網絡技術也逐漸地被應用到了測試領域,從而為數據采集、數據分析和數據表達帶來了一些新的方法和途徑。在系統組建方案中,可以通過配置一個或多個遠端測試節點來完成測試任務,并將測試的數據發送回一臺本地PC。
2.4數據輸出子系統
通過輸出信號來推動執行機構,以實現控制的功能。例如停止或啟動測試設備等。
3系統網絡結構及系統的建立
3.1系統網絡結構
計算機遠程測試平臺是基于客戶機/服務器結構和服務器/瀏覽器結構的[3]。數據采集工作站的任務由客戶機來承擔。客戶機負責數據采集、數據顯示、數據處理、數據存儲和數據通信的任務??蛻魴C也負責接收用戶命令、發送請求和網絡通信。服務器存儲客戶機的地址信息,并用來匯總采集數據,其本身也提供WEB等服務[4][5]。系統結構如圖3所示,實線表示物理連接關系,虛線表示網絡,虛箭頭表示邏輯概念,即請求可以從本機發出,也可能從網上獲得;同樣,響應既可以回送本機,也可以發到網上。
3.2系統的建立
網絡系統的體系結構從應用上劃分為3個分系統,1個應用分系統,2個支持分系統,即網絡NETS和數據庫分系統DBS。其網絡體系結構如圖4所示。
中心站的網絡結構采用的是l00M帶寬星型全交換式以太網結構,采用TCP/IP協議作為主要網絡通信協議。主要設備如服務器、網絡交換機等都支持C/S和B/S結構,并采用先進的虛擬網絡技術,將網絡按功能模塊劃分成不同子網,增強網絡的安全性。網絡操作系統選用WindowsXP。
圖5為遠程測試平臺主界面。進入系統主界面[6][7]后,可以看到用戶操作區有三個選項卡:數據采集,數據管理和網絡通信。數據采集選項卡主要實現對數據的采集和顯示,并且可以對采集信號進行處理。方法為在通道上單擊右鍵,可彈出操作菜單,然后進行各項操作。數據管理選項卡里可以對采集數據進行輸出和備份等各項操作。網絡通信選項卡可以進行簡單的網絡通信,包括和服務器,其他用戶的通信。
4結束語
計算機遠程測試平臺是一種超越單一特定對象的通用平臺。它不僅可以最大化地減少因測控要求改變、測控環境改變和測控設備變化所帶來的系統變化,還能夠實現全系統范圍內資源的最佳分配,并得到最好的資源共享效果,同時也支持測控設備的即插即用[8]。這種模式的提出無論是對企業生產、測試項目的技術改造,還是對于節約資源,進行可持續發展都具有非常重大的現實意義。
參考文獻:
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微機已經廣泛應用于各種控制系統、智能儀器儀表、智能家電等領域。單片機性價比的提高,使單片機成為嵌入式系統的主流芯片。
目前,控制系統開發的常用方法是在PC機上編寫和調試單片機系統程序。雖然,國內外有不少單片機開發系統,但由于單片機與PC機體系結構不同,用單片機指令編寫的程序無法直接在PC機上運行,因此,系統開發時要有仿真器、編程器等專用設備,程序運行不能脫離單片機開發裝置。因此,基于單片機的系統開發,源程序調試工作非常復雜,操作繁瑣,調試結果的顯示不夠直觀。針對上述情況,研究異構計算機軟件移植可視化仿真技術,設計獨立于單片機開發裝置的可視化仿真系統,應用于控制系統和嵌入式系統的開發和實驗具有重要的意義。本文在研究異構計算機軟件移植可視化仿真技術的基礎上,實現了在IBM-PC機上運行51系列單片機指令的可視化仿真系統,該仿真系統完全獨立于單片機開發裝置。
1軟件移植概述
1.1軟件移植方法
計算機系統層次模型[1]說明了各層次之間的關系及程序的執行情況。指令在計算機中執行的過程,實際上是指令由系統的高層逐級向低層轉換的過程,從應用語言級直到微程序語言級,最后產生各種控制命令,驅動計算機的硬件完成指令功能。高層語言轉換為低層語言的實現方法有翻譯法和解釋法:翻譯法是將高層程序變換成低一層等效程序,其處理流程可描述為
while(excutingFlag)
{取指令;
分析指令;
轉換成本層指令并保存;
}
執行轉換后的指令;
上述流程中變量excutingFlag為執行程序是否結束標志,其值為0表示程序結束。翻譯法又分為動態翻譯和靜態翻譯。動態翻譯在程序運行過程中,將被仿真的指令逐條轉換成仿真程序代碼;靜態翻譯是代一次將所有被仿真的程序轉換為仿真代碼后執行。解釋法是低層機器仿真高層機器級語句或指令,即對高層機器級語言進行解釋并執行。其處理流程可描述為
while(excutingFlag)
{取讀指令;
分析指令;
解釋執行;
}
翻譯法速度快,但編程和調試困難;解釋法易實現和調試,但速度慢。異構機之間的軟件移植實際上也可以看成是將一臺機器上所描述的語言在另一臺機器上從高層向低層轉換的過程。要實現異構機之間的軟件移植,可以采用模擬和仿真兩種方法[1]。模擬就是用一臺機器(宿主機)的機器語言解釋另一臺機器(虛擬機)的指令系統來實現軟件移植方法。但是這種方法運行速度顯著降低、實時性差、編寫程序困難。仿真是用微程序(宿主機)直接解釋另一種機器(目標機)指令系統的方法。這種方法速度快,但微程序機器結構依賴于傳統機器級結構,開發人員需要了解微程序機器的邏輯結構,當兩種機器結構差別較大時很難仿真。
1.2軟件移植步驟
在實際應用中,為了解決異構計算機之間軟件移植問題,可以根據設計人員的需要開發指令仿真系統。指令仿真系統開發的一般步驟為
(1)分析仿真計算機和被仿真計算機的系統結構、指令系統、指令功能和指令結構;
(2)需求分析,編寫程序模塊和各模塊流程圖;
(3)選擇合適的編程語言并編寫程序;
(4)程序調試和優化;
2數據結構描述
數據結構描述關系到程序運行效率。在實際應用中,我們設計的仿真系統主要解決在IBM-PC機上執行由MCS51系列單片機指令系統所編寫的匯編源程序,在分析MCS51單片機內部結構[2]的基礎上,根據C語言的特點,同時兼顧程序運行的效率,合理地描述了系統設計所需的數據結構。
2.1程序存儲器結構
MCS51內部雖然只有4kB的程序存儲器,但在實際應用中可以在外部擴展至64kB,其內部有一個16位的程序計數器PC可尋址64kB以訪問程序存儲器。根據單片機指令結構[2]及C語言的數據類型關系,并考慮到程序仿真時并不會用到所有的存儲單元,因此采用鏈式存儲結構。程序存儲器的數據結構描述如下:
typedefstructprogMEM
{charopCode;
unsignedlabel;
//該條指令如果有標號,則存放其地址
charopNum1;
charopNum2;
charopNum3;
pMEMrecAddr;
//存放當前指令的地址
pMEMnextIs;
//指向下一條指令的地址
}MemData,*pMEM;
pMEMPC;
在結構體中,幾個字符型變量分別用于存放指令的操作碼和操作數,并用結構體指針變量存放當前指令及下一條指令的地址。仿真系統將單片機源程序翻譯成目標代碼放在程序存儲器(結構體)中,通過結構體類型的指針變量可以訪問程序存儲器中的指令。
2.2數據存儲器結構
MCS51將工作寄存器、端口和數據存儲器統一編址,存儲空間為256B。堆棧區設在30H~7FH,由堆棧指針SP指向棧頂。內部RAM,除了工作寄存器、位標志、堆棧以外的單元,其余都可以當一般數據寄存器使用。如果內部數據存儲器不夠用,可以外接數據存儲器,擴展至64kB。內部數據存儲器在程序調試時需經常查看單元內容,且數量不大,因此將內部數據存儲器定義為數組,堆棧指針定義為整型,并初始化為30H。
chardataRAM[256];
intramSP=0x30;
數據存儲器單元的地址和數組的下標對應,這樣在程序調試時,如果要查看內部數據存儲器的內容,只要查看數據相應元素的值即可。另外定義一個結構體類型,模擬外部擴展的數據存儲器,結構體定義如下:
typedefexDataRAM
{chardata;
unsignedaddrRAM;
//存放存儲單元的地址,用于查詢
exRAMptexDataP;
}RAMdata,*exRAMpt;
如果用到外部數據存儲器,則將數據存在動態鏈式存儲結構中,由于仿真程序運行時使用本機的存儲器,因此其地址與仿真的單片機的地址不同,用一個變量addrRAM存放數據存儲器的地址,以便于地址單元內的數據查詢。
3軟件移植的可視化仿真
軟件移植可視化仿真系統,不僅要完成匯編指令的功能,而且應該根據要求查詢程序執行后各寄存器的內容、端口的狀態和運行結果。在系統開發過程中,我們詳細分析了單片機指令格式[2]和計算機執行指令的過程[3],并根據仿真的速度要求,通過比較各語言的特點,選用VisualC++語言和80x86匯編語言,采用C語言環境下的在線匯編技術,用解釋法實現可視化指令仿真系統。
3.1軟件移植過程
解釋法完成異構機指令仿真,需要對源程序中的每一條指令執行如下操作:
step1對指令從右向左掃描,如果有注釋,則去掉注釋;
setp2對指令從左向右掃描,如果有標號,則去掉標號,并記錄標號所在位置;
step3將無標號和注釋的指令從左向右逐步分離出操作碼和操作數;
step4保存操作碼和操作數;
step5分析操作碼的功能并執行該指令。重復執行以上步驟直到程序結束,對分離出的操作碼和操作數存入結構體progMEM定義的變量中。實現這一過程的函數結構如下:
pMEMStringSplit(char*IstructionString)
{IsCode_Num=newMemData;
⋯
if(scan_char==’;’)
{去除分號后的內容;}
if(scan_char==’:’)
{保存該指令所在單元地址;}
if(scan_char==’’)
{保存空格前的字符串;}
//得到的第一個字符串為操作碼
⋯
return(IsCode)
}
該函數入口參數為指令字符串,返回指向保存該指令的結構體變量的指針。生成目標代碼和執行指令的過程可以用switch語句或事先設計函數跳轉表實現[4],本文采用switch語句實現,實現函數結構如下:
voidGetCode(pMEMinCode)
{⋯
switch(opCode)
{casecode1:excuCode1();break;
casecode2:excuCode2();break;
⋯
casecodeN:excuCodeN();break;
}
⋯
}
以上代碼中excuCodeN的入口參數為指令的操作碼和相應的操作數。
3.2可視化仿真的實現
可視化仿真系統應該提供一個集成開發環境,在此環境下可以編輯新的匯編程序和打開已經存在的源程序,并能將用被仿真計算機語言所編寫的源程序匯編(編譯或解釋)成IBM-PC所能識別的代碼及執行所需的操作,根據需要查詢相應存儲器單元的內容和端口的狀態并顯示查詢結果。本系統在實現集成開發環境時,設計一個文本窗口,在窗口內輸入的每條指令占用一行,程序輸入后,選擇工具菜單中的“執行”命令,則對窗口內的指令逐行掃描,完成對程序的解釋執行。程序執行分單步執行和連續執行,如果是單步執行,則執行一條指令后顯示相應存儲單元或寄存器的內容。連續執行,則在執行完所有的指令后,彈出一個對話窗口,根據實際,可以查看所有數據存儲器和特殊功能寄存器的內容,或者輸入要查看的寄存器或內存單元的地址,顯示相應單元內容,結果顯示采用十進制或二進制。對于端口狀態,顯示數據為二進制形式。結果的可視化查詢對于存儲器和寄存器采用不同的技術,為每一個寄存器設置一個文本框,用以顯示對應寄存器的內容,而所有程序中涉及到的存儲單元的內容顯示在同一個文本窗口中。
4結束語
本文介紹的可視化仿真系統的開發技術,使用圖形用戶界面(GUI),實驗結果表明,該方法顯示直觀、結果查詢方便,而且應用VC環境下在線匯編技術,編寫的程序代碼占用系統資源少,又能保證系統運行效率。雖然本文以IBM-PC和單片機作為應用實例,但是詳細分析其它異構計算機的體系結構和指令功能,使用本文提出的軟件移植的可視化仿真技術,不僅可以解決各種系統開發中的難題,而且可以解決各種異構計算機之間的軟件兼容性和移植性問題。
參考文獻
1張吉鋒,徐煒民,嚴允中.計算機系統結構.北京:電子工業出版社,1997
***
新刑法第285條規定了侵入計算機信息系統罪;第286條規定了破壞計算機信息系統功能罪、破壞計算機數據和應用程序罪和制作傳播破壞性程序罪?,F就這四種犯罪的構成要件與認定時應注意的問題分析如下:
一、侵入計算機信息系統罪
所謂計算機信息系統,是指由計算機及其相關和配套的設備、設施(含網絡)構成的,按照一定的應用目標和規則對信息進行采集、加工、存儲、傳輸、檢索等處理的人機系統。侵入計算機信息系統罪,是指違反國家規定,侵入國家事務、國防建設、尖端科學技術領域的計算機信息系統的行為。
侵入計算機信息系統,是一種危害十分嚴重的犯罪行為。據報道,1993年下半年有幾個人打開了通往美國國防部機要計算機系統的密碼。1995年,美國五角大樓的電腦系統受到25萬人的“拜訪”。近年最典型的“侵入”事件有兩起,一是1993年英國少年布里頓“侵入”美國國防部計算機系統,接觸到了包括彈道武器研究報告、美國情報部門內部機要通訊材料在內的大量機密,并把部分機密輸入了有3500萬用戶的國際計算機網絡。另一起是1994年英國電信公司一位電腦操作員“侵入”本公司內部數據庫,獲得了英國政府防務機構和反間諜機構的電話號碼和地址,其中包括英國情報機構、政府的核地下掩體、軍事指揮部以及控制中心、英國導彈基地等機密電話號碼和梅杰首相的住處以及白金漢宮的私人電話號碼。這是兩起令世界震驚的“高技術侵入”事件。
從犯罪客觀方面來說,侵入計算機信息系統,首先,必須具備違反國家規定的事實。目前,我國關于計算機信息系統管理方面的法規有:《計算機信息系統安全保護條例》、《計算機信息網絡國際聯網管理暫行規定》、《計算機信息網絡國際聯網出入信道管理辦法》、《中國公用計算機互聯網國際聯網管理辦法》、《專用網與公用網聯網的暫行規定》等。其次,具有“侵入”行為(intrude),而且侵入的是黨政機關、軍事部門和尖端科研機構的計算機信息系統?!扒秩搿钡姆椒ㄓ校?/p>
(一)冒充(masquerading/mimicking)。冒充的方式有:一是利用網絡設計缺陷,比如在Internet(全球計算機網絡)中,一種被稱為“路線標定者”的特殊網絡由計算機決定信息數據的確認和配送?!扒秩胝摺眲t利用網絡設計上的一個缺陷,采取欺騙“路線標定者”的辦法冒充合法用戶,從而得到受保護的計算機數據資源通道,控制了有關系統。二是使用別人的訪問代碼冒充進入他人的計算機網絡。三是“乘機而入”,即“侵入者”利用合法用戶輸入口令(password)之機獲取訪問(access),或合法用戶結束使用但未退出聯機之前獲得訪問的一種方法。這就像小偷正要撬門而有人進出便混入大門一樣。四是利用非法程序或方法蒙騙正在向計算機登錄的合法用戶以進入系統。比如,利用寄生術(piggyback),寄生術是指跟隨其他用戶的合法訪問操作混入計算機系統作案的一種方法。
(二)技術攻擊(technologicalattack),即使用技術打敗技術,而不采取其他方法,比如猜想程序,猜出口令等。進行技術攻擊的主要目的是繞過或取消硬件及軟件存取控制機制以進入系統。
(三)后門(backdoor),后門一般是由軟件作者以維護或其他理由設置的一個隱藏或偽裝的程序或系統的一個入口。例如,一個操作系統的口令機構可能隱含這樣一個后門,它可以使一定序列的控制字符允許訪問經理的帳號。當一個后門被人發現以后,就可能被未授權用戶惡意使用。
(四)陷阱門(trapdoor),也叫活門。在計算機技術中,是指為了調試程序或處理計算機內部意外事件而預先設計的自動轉移條件。陷阱一般只有制造商知道,不告訴用戶。程序調好后應關閉陷阱。如果廠商交貨時忘記關閉陷阱,就會被人利用而繞過保護機制,然后進入系統。這種犯罪的主體,一般是具有相當水平的計算機操作人員。這些“侵入者”可按其犯罪故意的不同劃分為兩類:一類叫“計算機玩童”(naughty)。他們侵入計算機信息系統往往是出于好奇,或者是為了惡作劇,有的則為了檢驗自己的計算機技能。另一類叫“計算機竊賊”(hacker),也譯“赫爾克”。這些人“侵入”純粹出于犯罪目的。
侵入計算機信息系統罪屬行為犯,只要有“侵入”的事實,即構成犯罪既遂。
二、破壞計算機信息系統功能罪
計算機信息系統一般具有采集、加工、存儲、傳輸、檢索信息的功能。所謂采集,是指在數據處理中,對要集中處理的數據進行鑒別、分類和匯總的過程;所謂加工,是指計算機為求解某一問題而進行的數據運算,也叫數據處理;所謂存儲,是指將數據保存在某個存儲裝置中,供以后取用;所謂傳輸,是指把信息從一個地點發送到另一個地點,而不改變信息內容的過程;所謂檢索,是指計算機從文件中找出和選擇所需數據的一種運作過程。破壞計算機信息系統功能罪,就是違反國家規定,對計算機信息系統功能進行刪除、修改、增加和干擾,造成計算機信息系統不能正常運行,后果嚴重的行為。破壞活動有時針對硬件,如某一設備;有時針對軟件,如某一數據或程序;有時對硬軟件同時進行破壞,比如有些計算機病毒既感染軟件,又感染硬件。
破壞計算機信息系統一般有兩種方式,一種是物理破壞,也叫機械破壞,就是通過爆炸、搗砸、摩擦、刺劃、高溫、浸濕、燃燒、短路等手段破壞計算機設備及其功能;另一種是邏輯破壞,也叫智能破壞,就是利用計算機知識和技能進行破壞活動,比如利用計算機病毒進行破壞。新刑法規定的破壞方法“刪除、修改、增加、干擾”,應認為是智能破壞方法。對于利用物理方法破壞計算機信息系統功能的,理論上也應認定為破壞計算機信息系統功能罪,但鑒于新刑法沒有明確規定,所以,可以按故意毀壞公私財物罪定罪處罰。常見的智能破壞方法有:
(一)干擾(jamming),指人為地發射一種強大的擾動信號,用以干擾正常的運作狀態或傳輸中的信號,使之不能正常工作或信號不能被正常輸出或接收。干擾分為電磁干擾(electromagnetieinterfere-nce)和射頻干擾(radiofrequencyinterference)兩種。電磁干擾是指由高能電擾動引起的感應電磁場,它不僅對無線電通信形成干擾,而且能導致沿電纜傳送的數據、信息遭受破壞或丟失。射頻干擾是通過發射射頻電磁輻射干擾計算機工作電路。
(二)拒絕使用(denialofservice)。拒絕使用本來是指在公用電話網中,當沒有可用線路時,給呼叫用戶回送忙音的一種網絡狀態。在計算機安全中,是指廢棄某系統、使端口處于停頓狀態、在屏幕上發出雜亂數據、改變文件名稱、刪除關鍵程序文件或扭曲系統的資源狀態,使系統運作紊亂或速度降低,最終導致處理結果降低價值或失去價值。
(三)利用計算機病毒或其他破壞性程序進行破壞。
破壞計算機信息系統功能罪屬結果犯,其破壞行為必須造成計算機信息系統不能正常運行,而且后果嚴重,才構成犯罪。
三、破壞計算機數據和應用程序罪
所謂數據,是指計算機輸入、輸出和以某種方式處理的信息。所謂應用程序是指在計算機程序設計中,為某些用戶編寫的具有特定用途的程序。破壞計算機數據和應用程序罪,是指違反國家規定,對計算機信息系統中存儲、處理或傳輸的數據和應用程序進行刪除、修改、增加的操作,后果嚴重的行為。這種犯罪所侵犯的數據和應用程序必須處于“存儲、處理或傳輸”狀態,否則,不構成本罪。這種犯罪多發生在數據輸入輸出過程中,記錄、傳送、編輯、校對、調試、變更、轉移等各個環節都可能是犯罪分子下手的時候。
破壞計算機數據和應用程序的方法除了新刑法規定的“刪除、修改、增加”之外,還有損壞(就部分而言)、毀滅(就整體而言)、瓦解(致使數據或應用程序處于混亂狀態)、隱匿等方法。計算機病毒或其他破壞性程序,也是破壞計算機數據和應用程序的常用手段這種犯罪屬結果犯,處理時,應依新刑法第286條第2款定破壞計算機數據和應用程序罪,但是依照該條第1款破壞計算機信息系統功能罪的處罰規定予以處罰。
四、制作、傳播破壞性程序罪
所謂破壞性程序,是指有意損壞數據、程序或破壞計算機系統安全的任何程序。常見的破壞性程序主要有以下幾種:
(一)計算機病毒(computerviruses)。計算機病毒是指隱藏在計算機系統數據資源中,影響計算機系統正常運行,并可通過系統數據共享的途徑蔓延傳染的有害程序。計算機病毒輸入計算機后,即會隱藏寄生在開機時的程序、應用程序及作業系統程序中,有時會依附在可供執行的電腦程序上,或者隱藏在其他周邊設備程序或資料庫內,或以偽裝方式潛伏在磁碟片、硬式磁碟機或計算機記憶體內。當間隔一段時間后,它會不斷地自動復制程序本身,蔓延并衍生出許多拷貝,或自動增加無益的程序,連續擴散,直至占滿整個記憶體或磁碟機的空間為止,將其資料蠶食、吞噬、覆蓋,最后使計算機運用緩慢、中止或停止。有的病毒如被發現,它還會潛逃到其他地方寄生,經流傳變化或拷貝交換,病毒會侵入別人的磁碟上,甚至透過計算機網絡連線,侵入別的計算機或磁碟上。
(二)特洛伊木馬(Trojanhorse)。計算機安全中的特洛伊木馬是指表面上在執行一個任務,但實際上在執行另一個任務的任何程序。這種程序與病毒的區別在于,病毒需要一個宿主(host)把自己隱藏其中,而且都能自我復制,而特洛伊木馬不需要宿主,而且不自我復制。實際上,有些計算機病毒是特洛伊木馬完成使命后的衰變產物。特洛伊木馬能做任何軟件能做的任何事情,包括修改數據庫,寫入基本工資、傳遞電子郵件或消除文件等。
(三)邏輯炸彈(logicbomb)。邏輯炸彈是指修改計算機程序,使其在某種特殊條件下按某種不同的方式運行的一種非法程序。這種程序不自我復制。邏輯炸彈被用來盜竊財物、毀壞存儲資料。
(四)定時炸彈(timebomb)。定時炸彈是指在一定的日期或時刻激發的一種邏輯炸彈。這種邏輯炸彈啟用的特殊條件就是實際日期或時刻與預置的日期或時刻相吻合。一但條件形成,該破壞性程序就被執行。但這種程序只隱藏自身,不自我復制。
(五)蠕蟲(worm)。蠕蟲是一種將自己的拷貝傳染到入網計算機的程序。這種病毒主要攻擊小型機,其自我復制能力很強,并主要通過自我復制來對計算機系統進行攻擊,其傳染途徑主要是計算機網絡和軟磁盤。蠕蟲與一般病毒的區別在于它不一定需要宿主,因為它是典型的主機型病毒,不必對用戶隱藏。
以上五種程序也叫兇猛程序(rogueprogramm)。
(六)野兔(rabbit)。野兔是一種無限制地復制自身而耗盡一個系統的某種資源(CPU時間、磁盤空間、假脫機空間等等)的程序。它與病毒的區別在于它本身就是一個完整的程序,它不感染其他程序。
制作、傳播破壞性程序罪,是指故意制作、傳播計算機病毒等破壞性程序,影響計算機系統正常運行,后果嚴重的行為。
對于沒有制作和傳播行為,而是利用計算機病毒等破壞性程序,破壞計算機信息系統功能,后果嚴重的,應當定破壞計算機信息系統功能罪。因為,有些計算機病毒既感染軟件,又感染硬件,它對計算機信息系統的功能有直接破壞作用。
現代社會由于大規模的科學和工程計算的需求,迫使計算機必須不斷地提高其運算速度和存儲容量。計算機的發展歷史表明,為了達到更好的處理性能,除了必須提高系統的硬件的速度外,系統的結構也必須不斷改進,特別是當元器件的速度達到極限時,后者將變成焦點問題。于是,超級并行機已經成為復雜科學計算領域的主宰。但以超級計算機為中心的計算模式存在明顯的不足,而且目前正在經受挑戰。超級計算機雖然是一臺處理能力強大的“巨無霸”,但它的造價極其昂貴,通常只有一些國家級的部門,如航天、軍事、氣象等部門才有能力配置這樣的設備。而隨著人們在日常工作遇到的商業計算越來越復雜,人們迫切需要數據處理能力更強大的計算機,而超級計算機的價格顯然阻止了它進入普通人的工作領域。于是,人們開始尋找一種造價低廉而數據處理能力超強的計算模式,最終科學家們經過努力找到了答案——GridComputing(網格計算)。
網格(grid)是一個集成的計算與資源環境,或者說是一個計算資源池。網格也是一種先進的計算基礎設施(AdvancedComputationalInfrastructure,簡稱ACI),用于研究與工程應用相結合的項目,學科領域涉及超級計算技術、網絡技術、數據庫技術、中間件技術、并行算法和各種計算科學研究與應用技術,是一個綜合性的跨學科高技術研究課題。網格計算(GridComputing)是伴隨著互聯網技術而迅速發展起來的,是將地理上分布的計算資源(包括數據庫、貴重儀器等各種資源)充分利用起來,協同解決復雜的大規模問題,特別是解決僅靠本地資源無法解決的復雜問題,是專門針對復雜科學計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯網把分散在不同地理位置的電腦組織成一個“虛擬的超級計算機”,其中每一臺參與計算的計算機就是一個“節點”,而整個計算是由成千上萬個“節點”組成的“一張網格”,所以這種計算方式叫網格計算。這樣組織起來的“虛擬的超級計算機”有兩個優勢,一個是數據處理能力超強;另一個是能充分利用網上的閑置處理能力。簡單地講,網格是把整個網絡整合成一臺巨大的超級計算機,實現計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。
近年來,隨著計算機計算能力的迅速增長,互聯網絡的普及和高速網絡成本的大幅度降低以及傳統計算方式和計算機的使用方式的改變,網格計算已經逐漸成為超級計算發展的一個重要趨勢。網格計算是一個嶄新而重要的研究領域,它以大粒度資源共享,高性能計算和創新性應用為主要特征,必將成為21世紀經濟發展的重要推動力。
二十世紀九十年代以來,世界各個國家,尤其是發達國家,建立了很多超級計算應用中心(NCSA)和工程研究中心,美國還制定了新一輪規劃的先進計算框架計劃(ACIP),發展面向21世紀的先進計算技術.我國在科技部的領導和主持下,經過306主題專家組及相關單位的努力,作為我國高性能計算和信息服務的戰略性基礎設施的國家高性能計算環境發展很快。在已建成的5個國家級高性能計算中心基礎上,又于中南、西北等地建立了新的國家高性能計算中心,科技部并加強了網格節點的建設,形成以科學院為主體的計算網格。教育部也啟動了網格計算工程,第一批12個網點正在建設中,國家基金委也列出專向基金資助網格計算。
網格是借鑒電力網(electricpowergrid)的概念出來的,網格的最終目的是希望用戶在使用網格的計算能力時,就如同現在使用電力一樣方便簡單。
在科學計算領域,網格計算可以在以下幾個方面得到廣泛應用:
1.分布式超級計算。網格計算可以把分布式的超級計算機集中起來,協同解決復雜的大規模的問題。使大量閑置的計算機資源得到有效的組織,提高了資源的利用效率,節省了大量的重復投資,使用戶的需求能夠得到及時滿足。
2.高吞吐率計算。網格技術能夠十分有效地提高計算的吞吐率,它利用CPU的周期竊取技術,將大量空閑的計算機的計算資源集中起來,提供給對時間不太敏感的問題,作為計算資源的重要來源。
3.數據密集型計算。數據密集型的問題的求解往往同時產生很大的通訊和計算需求,需要網格能力才可以解決。網格可以藥物分子設計、計算力學、計算材料、電子學、生物學、核物理反應、航空航天等眾多的領域得到廣泛的需求。
4.基于廣泛信息共享的人與人交互。網格的出現更加突破了人與人之間地理界線的限制,使得科技工作者之間的交流更加的方便,從某種程度上可以說實現人與人之間的智慧共享。
5.更廣泛的資源貿易。隨著大型機的性能的提高和微機的更加普及,及其資源的閑置的問題也越來越突出,網格技術能夠有效地組織這些閑置的資源,使得有大量的計算需求的用戶能夠獲得這些資源,資源的提供者的應用也不會受到太大的干擾。需要計算能力的人可以不必購買大的計算機,只要根據自己的任務的需求,向網格購買計算能力就可以滿足計算需求。早期的網格體系結構是五層沙漏結構。在五層沙漏結構中,最重要的思想是以“協議”為中心,它側重于外部的行為而不是內部的特征,通過協議可以實現一種機制,使得虛擬組織的擁護與資源之間可以進行資源使用的協商,建立共享關系,并且可以進一步管理和開發新的共享關系。這一標準化的開放結構對網格的擴展性、互操作性、一致性以及代碼的共享都有好處。
在2002年的2月,IBM與Globus共同發表了OGSA(OpenGridServicesArchitecture),勾勒了GlobusToolkit3.0的藍圖。OGSA主要是將WebServices、數據庫存取、J2EE等技術規范納入網格計算。初步的規范已經公布在網絡上供大家評估建議。
五層沙漏模型中,強調的是被共享的物理資源(或者是這些資源所支持的服務)在OGSA中,服務所指的概念更廣,包括各種計算資源、存儲資源、網絡、程序、數據庫等等,一切都是服務。五層模型實現的是對資源的共享,而在OGSA中,實現的對服務的共享。在OGSA中一切都看作是網格服務,網格是可擴展的網格服務的集合,即網格={網格服務}。
以網格服務為中心的模型的好處有以下幾點:
網格中所有組建都是虛擬的,通過提供一組相對統一的核心接口,所有的網格服務都基于這些接口的實現,就可以很容易地構造出具有層次結構的、更高級別的服務,這些服務可以跨越不同的抽象層次,以一種統一的方式來看待。
虛擬化也使得將多個邏輯資源實例映射到相同的物理資源上成為可能,在對服務進行組合時不必考慮具體的實現,可以以底層資源組成為基礎,在虛擬組織中進行資源管理。通過網格服務的虛擬化,可以將通過的服務語義和行為,無縫地映射到本地平臺的基礎設施之上。
“藍色巨人”IBM正在構筑一項名為“GridComputing”的計劃,旨在通過因特網,向每一臺個人電腦提供超級的處理能力。IBM公司副總裁、也是這項計劃的總設計師歐文·伯杰說,“GridComputing”是一種整合電腦資源的新手段,它通過因特網把分散在各地的個人電腦連接起來,不僅可使每臺個人電腦通過充分利用相互間閑置的電腦能源,來提升各自的電腦處理能力,還可使成千上萬的用戶在大范圍的網絡上共享電腦處理功能、文件以及應用軟件。正如網絡技術總是從科學開發領域轉向企業商務領域一樣,我們也希望看到‘GridComputing’能取得這樣的進展。
另一個業界巨人SUN也推出新軟件促進網絡計算的發展。2001年11月,Sun推出了SunGridEngine企業版軟件的、,繼續提升它的網絡技術計算水平。該軟件自推出以來,SunGridEngine企業版軟件的用戶已經增長了20倍。今天,全球有118000多顆CPU都是采用SunGridEngine軟件管理的。
除此之外,一批圍繞網格計算的軟件公司也逐漸壯大和為人所知并成為受到關注的新商機,如:Entropia、Avaki、Noemix、DataSynapse等等。有業界專家預測,網格計算將成為未來網絡市場發展的熱點。據《ForbesASAP》預測,網格技術將在本年度達到高峰,并帶來因特網的新生。如果網格技術能促使市場按預期的17%年增長率持續成長的話,那么在2020年將會形成一個年產值20萬億美元的大產業.
【參考文獻】
[1]李秀.計算機文化基礎[M].北京:清華大學出版社,2003.
論文關鍵詞:網絡安全;安全策略;雛度思想
1概述
計算機信息安全策略維度思想是將計算機信息安全首先從不同的角度(維度)進行拆分,然后對某一些角度(維度)的信息加以限制(如進行加密),當這一維度被抽出后,其它的信息即便被人得到,只要該被限制的維度不能被獲得,則其他人無法得到真實完整的信息,或者說是得到無用的信息。這種體系發生作用的原因就是前面提過的,為當某一維度被限制后,它的上一層維度將會被限制,這樣向上的一層層維度都將被限制直到最頂層。在計算機領域里,我們知道計算機信息需要傳輸,而傳輸過程中將涉及到傳輸的內容(加密內容、非加密內容)、傳輸使用的方式(電話、網絡、衛星信號)、傳輸的時間等諸多維度。在這些維度中如果我們能將任何—個維度加以限制,就能保證這次傳輸的信息安全可靠。
2安全策略維度的關聯分析
為了加強計算機信息安全,我們往往同時采用多種安全技術,如加密、安全認證、訪問控制、安全通道等。這樣高強度的安全措施為什么還會出現那么多的安全漏洞,以致于大家普遍認為“網絡無安全“呢?經過思考,我們認為計算機信息安全策略存在的缺陷,是造成這一現象的重要原因。主要問題出在幾個安全維度之間出現了強關聯,使原本三維、四維的安全措施降低了維數,甚至只有一維。這樣一來,就使得安全防范技術的效力大打折扣。舉例來講,如果我們采取了加密、安全通道這兩種技術措施,則我們可以認為這是—個二維安全策略,但是由于它們都是在WINDOWS操作系統上運行,于是這兩種本不相關聯的安全技術,通過同一操作系統出現了強關聯,使其安全策略維度降至一維甚至更低。因為一旦有人在當事人完全不知道的情況下,通過木馬或其他手段操控了WINDOWS操作系統,那么無論是加密還是安全通道都變得毫無意義。因為這時入侵者已經被認為是—個合法的操作者,他可以以原主人的身分自行完成諸如加密、安全通道通信的操作,從而進行破壞。究其原因是加密、安全通道技術都分別與操作系統發生了強關聯,而加密與安全通道技術通過操作系統,它們倆之問也發生了強關聯,這就使安全強度大打折扣。為了減少各維度間的關聯盡量實現各維度的正交,我們必須盡量做到各維度之間相互隔離減少軟、硬件的復用、共用。共用硬件往往隨之而來的就是軟件的共用(通用),因此實現硬件的獨立使用是關鍵。舉例來說,要是我們能把操作系統與加密、安全通道實現隔離,則我們就可以得到真正的二維安全策略。為了實現這種隔離,我們可以作這樣的設計:我們設計出用各自分離的加密、通訊硬件設備及軟件操作系統這些設施能獨立的(且功能單一的)完成加密、通訊任務,這樣操作系統、加密、安全通道三者互不依賴,它們之間只通過一個預先設計好的接口傳輸數據(如:Rs232接口和PKCS#11加密設備接口標準)。這樣一來,對于我們所需要保護的信息就有了一個完全意義上的二維安全策略。在電子交易的過程中,即便在操作系統被人完全操控的情況下,攻擊者也只能得到—個經過加密的文件無法將其打開。即便攻擊者用巨型計算機破解了加密文件,但由于安全通道的獨立存在,它仍能發揮其安全保障作用,使攻擊者無法與管理電子交易的服務器正常進行網絡聯接,不能完成不法交易。綜上所述,我們在制定安全策略時,要盡量實現各個維度安全技術的正交,從硬件、軟件的使用上盡量使各個安全技術不復用操作系統不復用硬件設施,從而減少不同維度安全技術的關聯程度。
3安全策略維度的節點安全問題
為了保護節安全,我們可以采取的方法一般有兩種:加強對節點的技術保護或是將節點后移。為了加強對節點的技術保護,我們采取的方法很多,如加設防火墻,安裝防病毒、防木馬軟件,以及應用層次防御和主動防御技術等等,這方面已經有很多成熟的技術。這種方法強調的是使用技術手段來防御,但也有其缺點,就是防御手段往往落后于攻擊手段,等發現技術問題再填補漏洞時很可能已經造成很大的損失。節點后移則更多是強調一種策略而不強調先進的技術,它不強調用最新的病毒庫、最新解碼技術來進行節點保護,而是通過現有的成熟技術手段盡可能延長節點并將節點后移,從而實現對節點的保護。
為了理清這倆個方法的區別,可以將保護分成系統自身的保護性構造與外部對系統的保護。
系統自身的保護構造依靠的是節點后移,它講的是系統自身如何通過沒汁的合理來保證系統內操作的安全性。但是如果僅靠系統自身的構造是不足以保證系統安全的,因為如果系統的源代碼被攻擊者購得,又或者高級節點的維護人員惡意修改系統內容等等安全系統外情況的出現,再完美的系統也會無效。這就如同金庫的門再厚,管鑰匙的人出了問題金庫自身是無能為力的。計算機安全能做的事就如同建—個結實的金庫,而如何加強對金庫的管理、維護(或者說保護)則是另外一件事。事實上金庫本身也需要維護與保護,所以我們按照維度思維構建了計算機信息安全體系本身的同時也需要按維度思維對安全體系自身進行保護。具體來講比如,越是重要的數據服務器越要加強管理,對重要數據服務器的管理人員審查越要嚴格,工資待遇相對要高,越重要的工作場所越要加強值班、監控等等。
4安全策略維度的安全技術分布
在所沒汁安全策略采用了加密、密碼認證、安全通道三種技術,則認為是采用了三維的安全防范策略。有以下技術分布方法。方法1中三個安全技術維度直接與頂點相接,只有兩級層次沒有實現前文所述的節點后移無法進行層級管理,也沒有按照二叉樹結構進行組織。所以安全性能最差;
方法2中,三個安全技術分成了三個層級,它比方法l要好。但它也有問題它的加密與認證關聯于同一個節點,因此如果圖中的“二級節點”一旦被攻破則兩種安全技術被同時攻破。
方法3中三個安全技術分成四個層級,且加密與認證被分布在不同的節點上,兩個三級節點任意—個被攻破仍無法攻破二級節點。因此方法3的安全性能最高。