Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації
Проведено дослідження предметної галузі стиснення інформації без втрат та з втратами та розглянуто алгоритми стиснення даних з мінімальною надмірністю (кодування Шеннона–Фано, кодування Хаффмана) та стиснення із застосуванням словника (кодування Лемпеля–Зіва). У процесі роботи використано теоретичні...
Saved in:
| Published in: | Проблемы управления и информатики |
|---|---|
| Date: | 2022 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2022
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/210865 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації / Д.В. Ратов // Проблеми керування та інформатики. — 2022. — № 1. — С. 66-73. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860133451257085952 |
|---|---|
| author | Ратов, Д.В. |
| author_facet | Ратов, Д.В. |
| citation_txt | Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації / Д.В. Ратов // Проблеми керування та інформатики. — 2022. — № 1. — С. 66-73. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблемы управления и информатики |
| description | Проведено дослідження предметної галузі стиснення інформації без втрат та з втратами та розглянуто алгоритми стиснення даних з мінімальною надмірністю (кодування Шеннона–Фано, кодування Хаффмана) та стиснення із застосуванням словника (кодування Лемпеля–Зіва). У процесі роботи використано теоретичні основи стиснення даних, проведено дослідження різних способів стиснення інформації, виявлено найкращі способи архівації з шифруванням та зберігання різноманітних даних. Метод архівації даних у роботі використано з метою безпечного та раціонального розміщення на зовнішніх носіях інформації та її захисту від навмисного чи випадкового знищення чи втрати. В інтегрованому середовищі розробки Embarcadero RAD Studio XE8 виконано програмний комплекс архіватора з кодовим захистом інформації. Механізм роботи архіватора засновано на створенні та обробці потокових даних. Ядром архіватора є функції стиснення та розпакування файлів методом Лемпеля–Зіва. Як метод і засіб захисту інформації в архіві використано поліалфавітну підстановку (шифр Віжінера). Результати роботи, зокрема розроблене програмне забезпечення, можуть бути практично використані при архівному зберіганні захищеної інформації. Механізм архівування та шифрування даних може бути використано у системах передачі інформації з метою зменшення трафіку в мережі та забезпечення захисту даних. Отриманий програмний засіб шифрування та архівування використано у модулі програмного комплексу «Дипломи СНУ v.2.6.1», який розроблено у «Східноукраїнському Національному університеті імені Володимира Даля». Цей комплекс призначений для створення в університеті єдиного реєстру дипломів, автоматизації створення файлів-дипломів про вищу освіту у багатофункціональному графічному редакторі Adobe Photoshop. Усі дані для аналізу та формування дипломів контролер експортує з параметрів відповідних XML-файлів, завантажених з єдиної державної бази освіти у стиснених файлах zip-архівів. Розроблений модуль виконує процес розархівування та отримання XML-файлів із параметрами для подальшої роботи комплексу «Дипломи СНУ v.2.6.1».
A study of the subject area of lossless and lossy data compression has been conducted, and algorithms for data compression with minimal redundancy (Shannon-Fano coding, Huffman coding) and compression using a dictionary (Lempel-Ziv coding) have been considered.
|
| first_indexed | 2026-03-19T23:04:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
© Д.В. РАТОВ, 2022
66 ISSN 1028-0979
МЕТОДИ ОБРОБКИ ТА ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ
УДК 004.41:004.056.5
Д.В. Ратов
РОЗРОБКА МЕТОДУ ТА ПРОГРАМНОГО ЗАСОБУ
СТИСНЕННЯ ТА ШИФРУВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ
Ключові слова: інформаційна технологія, стиснення даних, коефіцієнт комп-
ресії, циклічний надлишковий код, архіватор, обробка потокових даних.
Keywords: information technology, data compression, compression ratio, cyclic re-
dundancy code, archiver, stream data processing.
Вступ
Всебічне впровадження і розвиток інформаційних технологій [1, 2] у сучас-
ному інформаційно-технологічному світі призвело до необхідності архівування та
шифрування даних. Архівація — це стиснення, упаковка інформації з метою її
більш раціонального розміщення на зовнішніх носіях [3, 4]. Необхідність архівації
повʼязана з резервним копіюванням інформації з метою збереження програмного
забезпечення компʼютера і захисту його від псування і знищення (умисного, ви-
падкового або під дією компʼютерного вірусу). Для запобігання втрати інформації
необхідно мати резервні копії програм і файлів.
Архіватори — це програми, які реалізують процес архівації та дозволяють
створювати архіви та розпаковувати їх. Архів, в основному, використовують для
обʼєднання великої кількості файлів, полегшення їх розміщення та передачі через
Інтернет, але це не єдине, для чого потрібна архівація даних. За допомогою архі-
вації можливе збереження будь-яких важливих файлів. Архів не може бути зара-
жений вірусом завдяки своєму внутрішньому захисту від доступу, крім того, в ре-
зультаті архівації зменшується розмір розміщених у ньому файлів, що робить йо-
го зручним для резервного копіювання на інформаційні носії. Тому це —
хороший захист електронних даних.
В даний час саме розвитку програм-архіваторів приділено особливу увагу. Рі-
зного роду розробки стали зʼявлятися не лише в державних службах, але і у при-
ватних осіб. Саме сьогодні активно ведуться дослідження різних способів архіва-
ції, модернізуються старі методи та зʼявляються нові. Інтерес до даної сфери три-
ватиме до тих пір, поки йде розвиток інформаційної інфраструктури глобальних
мереж Інтернет [5, 6]. Світ переходить на електронний документообіг [7], і саме
архіви допоможуть у збереженні та захисті цих даних.
Сьогодні доступні як носії інформації великого обсягу, так і високошвидкісні ка-
нали передачі даних. Проте одночасно з цим ростуть і обсяги інформації, що переда-
ються. Іноді стиснення не тільки корисне, але й необхідне. Наприклад, це може бути [8]
• пересилання документів електронною поштою (особливо великих обсягів
документів з використанням мобільних пристроїв) [9, 10];
• потреба в економії трафіку при публікації документів на сайтах;
• економія дискового простору.
Міжнародний науково-технічний журнал
«Проблеми керування та інформатики», 2022, № 1 67
Методологія вирішення проблем стиснення даних
В основі всіх методів стиснення лежить принцип: якщо при збереженні блоку
даних для елементів, що часто використовуються, задіяти короткі коди, а для еле-
ментів, що рідко використовуються, — довгі, то потрібен менший обʼєм памʼяті,
ніж коли всі елементи мають коди однакової довжини.
Точний звʼязок між ймовірностями і кодами встановлено в теоремі Шеннона
про кодування джерела [11], яка свідчить, що елемент ,
i
S імовірність появи якого
дорівнює ( ),
i
p S найвигідніше представляти
2
( )log
i
p S− бітами. Якщо при коду-
ванні розмір кодів завжди дорівнює
2
( )log
i
p S− бітів, то в цьому випадку дов-
жина закодованої послідовності буде мінімальною для всіх можливих способів
кодування. Коли розподіл ймовірностей { ( )}
i
F p S= незмінний і вірогідність
появи елементів умовна, то можна визначити середню довжину кодів як зважене
середнє:
2
( ) ( )log .
i i
i
H p S p S= −
Це значення є ентропією розподілу ймовірностей F або ентропією джерела в
заданий момент часу. Зазвичай ймовірність появи елемента є умовною, тобто за-
лежить від якоїсь події. У цьому випадку при кодуванні чергового елемента i
S
розподіл ймовірностей F приймає одне з можливих значень ,
k
F тобто
k
F F= і,
відповідно, .
k
H H= Можна сказати, що джерело знаходиться в стані ,k якому
відповідає набір ймовірностей ( )
k i
p S створення всіх можливих елементів .
i
S
Тому середню довжину кодів можна розрахувати за формулою [11]:
(S ),
,
k k kp i
k k i
H P H P p= − = − (1)
де k
P — імовірність того, що F отримає k -е значення (ймовірність знаходження
джерела в стані ).k
Отже, якщо відомо розподіл ймовірностей елементів, що генеруються джере-
лом, то дані можна представити найбільш компактно, при цьому середню довжи-
ну кодів може бути обчислено за формулою (1).
Здебільшого справжня структура джерела невідома, тому необхідно будувати
модель джерела, яка дозволила б у кожній позиції вхідної послідовності оцінити
ймовірність ( )
i
p S появи кожного елемента i
S алфавіту. У цьому випадку оперу-
ємо оцінкою ( )
i
q S ймовірності елемента .
i
S
За допомогою методів стиснення можна будувати модель джерела адаптив-
но у міру обробки потоку даних або використовувати фіксовану модель, що
створено на основі апріорних уявлень про природу типових даних, які вима-
гають стиснення.
Процес моделювання може бути або явним, або прихованим. Ймовірності
елементів можуть використовуватися в методі як явно, так і неявно. Але стиснен-
ня завжди досягається шляхом усунення статистичної надлишковості при поданні
інформації.
68 ISSN 1028-0979
Основною характеристикою алгоритмів стиснення є коефіцієнт стиснен-
ня [11], що визначається як відношення різниці обсягу нестиснених даних і стис-
нених до обсягу вхідних даних, тобто
0
1 100%,c
S
k
S
= −
де k — коефіцієнт стиснення,
0
S — обсяг вхідних даних, а c
S — обсяг стисне-
них. Таким чином, чим вище коефіцієнт стиснення, тим алгоритм ефективніше.
Алгоритмічні підходи кодування з мінімальною надлишковістю
та упаковки інформації із застосуванням словника
В основі будь-якого способу стиснення лежить модель джерела даних, або,
точніше, модель надмірності [12]. Тобто для стиснення даних використовуються
деякі апріорні відомості про те, якого типу дані стискаються. Не володіючи таки-
ми відомостями про джерело, неможливо зробити ніяких припущень щодо перет-
ворення, яке дозволило б зменшити обсяг повідомлення. Модель надмірності мо-
же бути статичною, незмінною при стисненні повідомлення або будуватися чи
параметризуватися на етапі стиснення (і відновлення). Адаптивні методи дозво-
ляють на основі вхідних даних змінювати модель надмірності інформації. Неада-
птивними є зазвичай вузькоспеціалізовані алгоритми, що використовуються для
роботи з даними, які мають певні добре окреслені і незмінні характеристики. Зде-
більшого універсальні алгоритми тією чи іншою мірою є адаптивними.
Всі методи стиснення даних діляться на два основні класи [13]: без втрат
(lossless) та з втратами (lossy) (рис. 1).
Метод стиснення без втрат — це коли при відновленні даних отримуємо точ-
ну копію вихідних даних. Даний метод зазвичай використовується для передачі і
зберігання текстових даних, компʼютерних програм, рідше — для скорочення об-
сягу аудіо та відео, цифрових фотографій і т.п., коли спотворення неприпустиме
або небажане.
Метод стиснення з втратами (характерний приклад — файли jpeg), що має
значно більшу ефективність, ніж стиснення без втрат, зазвичай застосовується для
скорочення обсягу аудіо, відео та цифрових фотографій в тих випадках, коли таке
скорочення є пріоритетним, а повна відповідність вихідних і відновлених даних
не потрібна.
Рис. 1
Класи методів стиснення даних
Стиснення без втрат (lossless) Стиснення з втратами (lossy)
1. Генерація статистичної
моделі для вхідних даних
1. Трансформація в новий
базисний простір
2. Відображення вхідних
даних в бітовому поданні
2. Квантування
Кодування з мінімальною
надлишковістю
3. Стиснення
ентропійними методами
Стиснення
із застосуванням словника
Кодування Шеннона–Фано
Кодування Лемпеля–Зіва
Кодування Хаффмана
Міжнародний науково-технічний журнал
«Проблеми керування та інформатики», 2022, № 1 69
До алгоритмів стиснення без втрат (рис. 1) відноситься:
1) кодування з мінімальною надлишковістю (minimum redundancy coding);
2) стиснення із застосуванням словника (dictionary compression).
Кодування з мінімальною надлишковістю — це метод кодування байтів, при
якому байти, які частіше зустрічаються, кодуються меншою кількістю бітів, ніж
ті, які зустрічаються рідше.
До класу кодування з мінімальною надлишковістю відноситься алгоритм
стиснення за методом Шеннона–Фано, де аналізуються вхідні дані, на основі яких
будується бінарне дерево мінімального кодування. При використанні цього дерева
повторно виконується зчитування і кодування вхідних даних.
Алгоритм кодування Хаффмана [14] дуже схожий на алгоритм стиснення
Шеннона–Фано, але виявився більш ефективним. Це обумовлено тим, що алго-
ритм Хаффмана математично гарантовано створює найменший за розміром код
для кожного з символів вихідних даних. Аналогічно алгоритму Шеннона–Фано
потрібно побудувати бінарне дерево, яке також буде префіксним, де всі дані збе-
рігаються в листі. Але на відміну від алгоритму Шеннона–Фано, який є спадним,
на цей раз побудова дерева буде здійснюватися знизу вгору. Спочатку перегляда-
ються вхідні дані, підраховується кількість появ значень кожного байта, як і при
використанні алгоритму Шеннона–Фано. Після того як створено таблицю частот
появи символів, можлива побудова дерева.
При стисненні із застосуванням словника дані розбиваються на великі фраг-
менти символів (лексеми). Потім застосовується алгоритм кодування лексем з пе-
вною мінімальною кількістю бітів. До класу стиснення із застосуванням словника
відноситься метод Лемпеля–Зіва (LZW) [15], при якому використовується підхід,
заснований не на частоті появи байтів в тексті, а на повторенні слів або їх частин
в запакованому тексті. Якщо слово або його фрагмент повторюється, то викону-
ється їх заміна посиланням на попереднє слово. Архіватор, побудований за прин-
ципом такого методу, працює в один прохід і створює лише словник, заснований
на повторюваних ділянках тексту. Ефективність стиснення тут залежить лише від
розмірів текстового файлу і числа повторень.
LZW використовується в деяких форматах графічних файлів (наприклад,
GIF). На основі метода Лемпеля–Зіва створювалося безліч архіваторів. В сучасних
архіваторах здебільшого також застосовується цей алгоритм спільно з методом
Хаффмана для стиснення текстових файлів.
Дослідження та програмна реалізація стиснення та шифрування інформації
Програмним засобом стиснення та шифрування інформації є розроблюваний
програмний комплекс Archiver. Механізм роботи архіватора засновано на ство-
ренні і обробці потокових даних. Ядро архіватора — функції стиснення і розпако-
вування файлів методом Лемпеля–Зіва (LZW). Програмний алгоритм LZW поля-
гає в тому, що в процесі обробки вихідного файлу програма формує словник, сло-
ва в якому є частинами коду вихідного файлу. При формуванні упакованого
файлу в нього замість довгої послідовності байтів записується тільки ідентифіка-
тор відповідного слова зі словника (його номер) або сам символ, якщо потрібного
слова немає в словнику. При цьому отримуємо зменшення даних, оскільки дана
послідовність (слово зі словника) може зустрічатися у файлі декілька разів, а дов-
жина ідентифікатора слова значно коротша самого слова. При збереженні стисне-
ного файлу не потрібно зберігати словник, тому що даний алгоритм дозволяє
створити словник у процесі розпаковування стисненого файлу.
При роботі Archiver як метод і засіб захисту інформації було задіяно поліал-
фавітну підстановку (шифр Віжінера [16]). Для підвищення стійкості шифру ключ
70 ISSN 1028-0979
(що використовується також як пароль до архіву) застосовується при заміні від-
повідних байтів стисненого файлу і не зберігається в тілі файлу архіву; зберіга-
ється лише ознака наявності такого ключа в заголовку архіву.
Як спосіб цифрової ідентифікації послідовності даних було використано ал-
горитм обчислення контрольної суми (CRC, Cyclic Redundancy Code, циклічний
надлишковий код), який полягає в обчисленні контрольного значення циклічного
надлишкового коду упакованих файлів.
Рис. 2
Розроблюваний в інтегрованому середовищі розробки додатків Embarcadero
RAD Studio XE8 програмний комплекс Archiver складається з шести модулів (рис. 2).
Модуль MainUnit формує головне вікно програми, її інтерфейс і звʼязок з іншими мо-
дулями. Основну роботу зі стиснення та розпакування файлів реалізовано в модулі
BasicZip. Модулі PasswordUnit, AddingUnit, EditCommentUnit, ExtractingUnit відпові-
дають за внесення пароля, читання файлів з диска і їх запис, редагування комен-
тарів, вибір архіву для розпакування.
а б
в г
Рис. 3
На рис. 3 представлено етапи роботи програми Archiver.
1. Створення архіву та додавання групи файлів до нього (рис. 3, а). Після
процесу стиснення програма відображає перелік архівних файлів, розмір кожного
файлу до стиснення та після, ступінь стиснення, циклічний надлишковий код і
шлях до файлу.
в
Задачі архіватора, що розробляється Структура Archiver
1. Здійснення компресії
файлів і каталогів без втрат
1. MainUnit
2. Шифрування даних
(зі стисненням і без)
2. BasicZip
3. Дозапис коментаря до архіву
3. PasswordUnit
4. Розрахування коефіцієнта
стиснення файлів
4. AddingUnit
5. Можливість розпакування
архіву без втрат
5. EditCommentUnit
6. ExtractingUnit
Міжнародний науково-технічний журнал
«Проблеми керування та інформатики», 2022, № 1 71
2. Вибір ступеня стиснення файлів і введення паролю (рис. 3, б).
3. Введення паролю для розархівування і дешифрування (рис. 3, в). Якщо
введено невірний пароль — зʼявляється відповідне повідомлення. Якщо кількість
спроб введення невірного паролю перевищує задане число, то архів блокується
без можливості дешифрування.
4. При введенні коректного паролю файли архіву успішно розпаковуються
(рис. 3, г). Відображається відповідне повідомлення та виконується декодування і
розархівування файлів архіву. Для перевірки та ідентифікації розпакованих фай-
лів використовується алгоритм обчислення контрольної суми (CRC).
Для випробування програмного забезпечення розробленого архіватора Archiver
проаналізовано ступінь стиснення для різних файлів.
Рис. 4
Для процесу стиснення взято довільні файли розширень: *.doc, *.exe, *.wav,
*.xls, *.bmp, *.mht, тобто графічного, текстового, мультимедійного та інших фор-
матів.
Рис. 5
На рис. 4, 5 представлено результати стиснення програмним комплексом
Archiver та іншими архіваторами WinRar, ZIP. Для rar- і zip-формату виставлено
параметр звичайного стиснення, який застосовується і в програмі Archiver.
Висновок
У рамках дослідження розроблено програмний спосіб шифрування даних, за до-
помогою якого можливе створення зашифрованого архіву з паролем, що ще в більшій
мірі сприяє захищенню інформації від атак та несанкціонованого використання.
У процесі створення програмного засобу шифрування та архівування дослі-
джено алгоритм стиснення з мінімальною надлишковістю та алгоритм стиснення
із застосуванням словника. Як вхідні дані використано файли графічного, тексто-
вого, мультимедійного та інших форматів. Практичне застосування алгоритму
стиснення інформації без втрат даних продемонстровано при розробці архіватора
з шифруванням Archiver.
Отриманий програмний засіб шифрування та архівування використано в од-
ному з модулів програмного комплексу «Дипломи СНУ v.2.6.1», розробленому в
«Східноукраїнському Національному університеті імені Володимира Даля» [4, 17].
Розмір архіву
Початковий розмір
каталогу з даними
20 278 Кбайт
13 326 Кбайт
14 631 Кбайт
14 622 Кбайт Archiver
Zip
WinRar
72 ISSN 1028-0979
Цей комплекс призначено для створення в університеті єдиного реєстру дипломів,
автоматизації створення файлів-дипломів про вищу освіту у багатофункціональ-
ному графічному редакторі Adobe Photoshop. Усі дані для аналізу й формування
дипломів контролер експортує з параметрів відповідних xml-файлів, завантаже-
них з єдиної державної бази освіти в стиснених файлах zip-архівів. Розроблений
програмний засіб виконує процес розархівування і отримання xml-файлів з пара-
метрами для подальшої роботи комплексу «Дипломи СНУ v.2.6.1».
Отримані в роботі результати демонструють перспективність вивчення про-
блематики даної теми, безсумнівну корисність використання методів стиснення й
шифрування, які підвищують захист інформації. Розроблена програма архівуван-
ня не лише досягла поставленої мети, а й показала результати, що конкурують з
результатами провідних архіваторів, таких як WinRar і Zip. Коефіцієнт стиснення
файлів для WinRar склав близько 34,28 %, для Zip — 27,84 %, а для Archiver —
27,89 %. Тобто розроблений архіватор Archiver в проведених дослідженнях спра-
цював ефективніше, ніж Zip, і трохи гірше, ніж Rar.
Д.В. Ратов
РОЗРОБКА МЕТОДУ ТА ПРОГРАМНОГО ЗАСОБУ
СТИСНЕННЯ ТА ШИФРУВАННЯ ІНФОРМАЦІЇ
Проведено дослідження предметної галузі стиснення інформації без втрат та з
втратами та розглянуто алгоритми стиснення даних з мінімальною надмірністю
(кодування Шеннона–Фано, кодування Хаффмана) та стиснення із застосуван-
ням словника (кодування Лемпеля–Зіва). У процесі роботи використано теоре-
тичні основи стиснення даних, проведено дослідження різних способів стис-
нення інформації, виявлено найкращі способи архівації з шифруванням та збе-
рігання різноманітних даних. Метод архівації даних у роботі використано з
метою безпечного та раціонального розміщення на зовнішніх носіях інформації
та її захисту від навмисного чи випадкового знищення чи втрати. В інтегрова-
ному середовищі розробки Embarcadero RAD Studio XE8 виконано програмний
комплекс архіватора з кодовим захистом інформації. Механізм роботи архіва-
тора засновано на створенні та обробці потокових даних. Ядром архіватора є
функції стиснення та розпакування файлів методом Лемпеля–Зіва. Як метод і
засіб захисту інформації в архіві використано поліалфавітну підстановку (шифр
Віжінера). Результати роботи, зокрема розроблене програмне забезпечення,
можуть бути практично використані при архівному зберіганні захищеної інфор-
мації. Механізм архівування та шифрування даних може бути використано у
системах передачі інформації з метою зменшення трафіку в мережі та забезпе-
чення захисту даних. Отриманий програмний засіб шифрування та архівування
використано у модулі програмного комплексу «Дипломи СНУ v.2.6.1», який роз-
роблено у «Східноукраїнському Національному університеті імені Володимира
Даля». Цей комплекс призначений для створення в університеті єдиного реєстру
дипломів, автоматизації створення файлів-дипломів про вищу освіту у багатофунк-
ціональному графічному редакторі Adobe Photoshop. Усі дані для аналізу та фор-
мування дипломів контролер експортує з параметрів відповідних XML-файлів,
завантажених з єдиної державної бази освіти у стиснених файлах zip-архівів. Роз-
роблений модуль виконує процес розархівування та отримання XML-файлів із
параметрами для подальшої роботи комплексу «Дипломи СНУ v.2.6.1».
D.V. Ratov
DEVELOPMENT OF METHOD
AND SOFTWARE FOR COMPRESSION
AND ENCRYPTION OF INFORMATION
Researches of the subject area of lossless information compression and with data loss
are carried out and data compression algorithms with minimal redundancy are con-
Міжнародний науково-технічний журнал
«Проблеми керування та інформатики», 2022, № 1 73
sidered: Shannon-Fano coding, Huffman coding and compression using a dictionary:
Lempel-Ziv coding. In the course of the work, the theoretical foundations of data
compression were used, studies of various methods of data compression were carried
out, the best methods of archiving with encryption and storage of various kinds of da-
ta were identified. The method of archiving data in the work is used for the purpose
of safe and rational placement of information on external media and its protection
from deliberate or accidental destruction or loss. In the Embarcadero RAD Studio
XE8 integrated development environment, a software package for an archiver with
code protection of information has been developed. The archiverʼs mechanism of op-
eration is based on the creation and processing of streaming data. The core of the ar-
chiver is the function of compressing and decompressing files using the Lempel-Ziv
method. As a method and means of protecting information in the archive, poly-
alphabetic substitution (Viziner cipher) was used. The results of the work, in particu-
lar, the developed software can be practically used for archival storage of protected
information; the mechanism of data archiving and encryption can be used in infor-
mation transmission systems in order to reduce network traffic and ensure data secu-
rity. The resulting encryption and archiving software was used in the module of the
software package «Diplomas SNU v.2.6.1», which was developed at the Volodymyr
Dal East Ukrainian National University. This complex is designed to create a unified
register of diplomas at the university, automate the creation of files-diplomas of
higher education in the multifunctional graphics editor Adobe Photoshop. The con-
troller exports all data for analysis and formation of diplomas from the parameters of
the corresponding XML files downloaded from the unified state education database
in compressed zip archives. The developed module performs the process of unzip-
ping and receiving XML-files with parameters for the further work of the complex
«Diplomas SNU v.2.6.1».
REFERENCES
1. Ratov D. Architectural paradigm of the interactive interface module in the cloud technology
model. Applied Computer Science. 2020. 16, N 4. P. 48–55.
2. Ратов Д.В., Иванов В.Г., Лыгина Л.А. Создание сетевой системы авторизации для ПО. Ма-
тематические машины и системы. 2021. № 2. C. 35–44.
3. Архивация. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D0%B2%D0%
B0%D1%86%D0%B8%D1%8F
4. Ратов Д.В. Программный контроллер автоматизации формирования документов с ограни-
чением несанкционированного доступа. Научные труды ДонНТУ. Серия «Информатика,
кибернетика, вычислительная техника». Покровск, 2021. № 1(32). C. 49–56.
5. Глушаков С.В., Ломотько Д.В. Работа в сети Internet. [2-е изд., доп. и перераб]. Харьков :
Фолио, 2003. 399 с.
6. Мельников В.П., Клейменов С.А., Петраков А.М. Информационная безопасность и защита
информации. Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений. Под. ред. С.А. Клеймено-
ва. 3-е изд., стер. М. : Издательский центр «Академия», 2008. 336 с.
7. Ратов Д.В. Модель модуля пользовательского интерфейса информационной web-системы.
Математические машины и системы. 2020. № 4. C. 74–81.
8. Гайдышев И. Анализ и обработка данных. СПб. : Питер, 2001. 750 с.
9. Романец Ю.В., Тимофеев П.А., Шаньгина В.Ф. Защита информации в компьютерных си-
стемах и сетях. М. : Радио и связь, 2001. 376 с.
10. Соколов А.В., Шаньгина В.Ф. Защита информации в распределенных корпоративных сетях
и системах. М. : ГТК Пресс, 2002. 656 с.
11. Ватолин Д., Ратушняк А., Смирнов М., Юкин В. Способы сжатия данных. Устройство ар-
хиваторов, сжатие изображений и видео. М. : Диалог-МИФИ, 2003. 384 с.
12. Касилов О.В., Кравец В.А. Некоторые вопросы сжатия данных. https://ru.wikipedia.org/
wiki/%D0%A1%D0%B6%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%BD
%D0%BD%D1%8B%D1%85
13. Бердышев В.И., Петрак Л.В. Аппроксимация функций, сжатие численной информации,
приложения. Екатеринбург, 1999. 296 с.
14. Алгоритм Хаффмана. https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%90%D0%BB%D0%B3
%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_%D0%A5%D0%B0%D1%84%D1%84%D0
%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B0
15. Алгоритм Лемпеля–Зива. https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%90%D0%BB%D0%B3%
D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_LZW
16. Панасенко С.П. Алгоритмы шифрования. Специальный справочник. СПб. : БХВ-Петербург,
2009. 576 с.
17. Ratov D. Integration with the software interface of the com server for authorized user. Applied
Computer Science. 2021. 17, N 2. P. 5–13.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D0%B2%D0%25%0bB0%D1%86%D0%B8%D1%8F
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D0%B2%D0%25%0bB0%D1%86%D0%B8%D1%8F
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B6%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B6%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B6%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85
https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_%D0%A5%D0%B0%D1%84%D1%84%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B0
https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_%D0%A5%D0%B0%D1%84%D1%84%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B0
https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_%D0%A5%D0%B0%D1%84%D1%84%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%B0
https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_LZW
https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=%D0%90%D0%BB%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%BC_LZW
74 ISSN 1028-0979
Отримано 30.11.2021
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-210865 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0572-2691 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-19T23:04:57Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ратов, Д.В. 2025-12-19T14:54:37Z 2022 Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації / Д.В. Ратов // Проблеми керування та інформатики. — 2022. — № 1. — С. 66-73. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/210865 004.41:004.056.5 10.34229/1028-0979-2022-1-7 Проведено дослідження предметної галузі стиснення інформації без втрат та з втратами та розглянуто алгоритми стиснення даних з мінімальною надмірністю (кодування Шеннона–Фано, кодування Хаффмана) та стиснення із застосуванням словника (кодування Лемпеля–Зіва). У процесі роботи використано теоретичні основи стиснення даних, проведено дослідження різних способів стиснення інформації, виявлено найкращі способи архівації з шифруванням та зберігання різноманітних даних. Метод архівації даних у роботі використано з метою безпечного та раціонального розміщення на зовнішніх носіях інформації та її захисту від навмисного чи випадкового знищення чи втрати. В інтегрованому середовищі розробки Embarcadero RAD Studio XE8 виконано програмний комплекс архіватора з кодовим захистом інформації. Механізм роботи архіватора засновано на створенні та обробці потокових даних. Ядром архіватора є функції стиснення та розпакування файлів методом Лемпеля–Зіва. Як метод і засіб захисту інформації в архіві використано поліалфавітну підстановку (шифр Віжінера). Результати роботи, зокрема розроблене програмне забезпечення, можуть бути практично використані при архівному зберіганні захищеної інформації. Механізм архівування та шифрування даних може бути використано у системах передачі інформації з метою зменшення трафіку в мережі та забезпечення захисту даних. Отриманий програмний засіб шифрування та архівування використано у модулі програмного комплексу «Дипломи СНУ v.2.6.1», який розроблено у «Східноукраїнському Національному університеті імені Володимира Даля». Цей комплекс призначений для створення в університеті єдиного реєстру дипломів, автоматизації створення файлів-дипломів про вищу освіту у багатофункціональному графічному редакторі Adobe Photoshop. Усі дані для аналізу та формування дипломів контролер експортує з параметрів відповідних XML-файлів, завантажених з єдиної державної бази освіти у стиснених файлах zip-архівів. Розроблений модуль виконує процес розархівування та отримання XML-файлів із параметрами для подальшої роботи комплексу «Дипломи СНУ v.2.6.1». A study of the subject area of lossless and lossy data compression has been conducted, and algorithms for data compression with minimal redundancy (Shannon-Fano coding, Huffman coding) and compression using a dictionary (Lempel-Ziv coding) have been considered. uk Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Проблемы управления и информатики Методи обробки та захисту інформації Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації Development of a method and software tool for information compression and encryption Article published earlier |
| spellingShingle | Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації Ратов, Д.В. Методи обробки та захисту інформації |
| title | Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації |
| title_alt | Development of a method and software tool for information compression and encryption |
| title_full | Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації |
| title_fullStr | Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації |
| title_full_unstemmed | Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації |
| title_short | Розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації |
| title_sort | розробка методу та програмного засобу стиснення та шифрування інформації |
| topic | Методи обробки та захисту інформації |
| topic_facet | Методи обробки та захисту інформації |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/210865 |
| work_keys_str_mv | AT ratovdv rozrobkametodutaprogramnogozasobustisnennâtašifruvannâínformacíí AT ratovdv developmentofamethodandsoftwaretoolforinformationcompressionandencryption |