Обучающая программа «Методы защиты программ»

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»

Архангельский колледж телекоммуникаций (филиал) федерального государственного образовательного бюджетного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

НА ТЕМУ

Обучающая программа «Методы защиты программ»

Учебная дисциплина Технология разработки программных продуктов

Студент В-01 Р.С. Соколов

Преподаватель С.В. Лукина

Архангельск 2014

В современном мире остро стоит вопрос о защите программного обеспечения и конфиденциальности данных, которые все чаще обрабатываются по средствам программ, — при недостаточном уровне защищенности программного обеспечения возрастает риск и неправомерного доступа к конфиденциальным данным. Актуальность проблемы несанкционированного доступа возрастает пропорционально количеству информации, которая хранится и обрабатывается с помощью информационных систем. В современных конкурентных условиях ведения бизнеса рост количества информации в информационных системах, а следственно и пользователей этих информационных систем неизбежен. Защита компьютеров от несанкционированного доступа является одной из основных проблем защиты информации, поэтому в большинство операционных систем и популярных пакетов программ встроены различные подсистемы защиты.

В этом заключается актуальность данного курсового проекта, который позволяет облегчить и улучшить усвоение информации по одной из важнейших задач информационной безопасности. Наглядность программного продукта позволит продемонстрировать степень важности защиты программного обеспечения и серьезность последствий халатного отношения в данной области.

Высокая степень наглядности представленного материала, взаимосвязь различных компонентов курсов, комплексность и интерактивность делают программы незаменимыми помощниками, как для студента, так и для преподавателя.

Благодаря комплексу разнообразных мультимедийных возможностей процесс обучения становится более эффективным и интересным. Электронная обучающая программа — это виртуальная система, предназначенная для автоматизированного обучения, охватывающая полный или частичный объем учебной дисциплины.

Преимущества обучающей программы:

— возможность оценить необходимость хорошей защиты программных продуктов;

— легкость актуализации;

— возможность выполнения интерактивных упражнений и тестов;

— хорошая структурированность.

Объектом данного исследования является использование и создание компьютерных средств обучения. В качестве предмета исследования рассматривается содержание и реализация электронной обучающей программы. Целью данной работы является разработка электронной обучающей программы для формирования знаний по теме «Методы защиты программ». Так как данный программный продукт будет являться электронной обучающей программой, то очень важно наличие дружественного интерфейса, для которого пользователю не потребуется специальных навыков работы с программами.

Для реализации следующей цели разработка электронной обучающей программы, которая позволит в наиболее понятной форме показать методы защиты программ от несанкционированного доступа и объяснить их принцип, необходимо решить следующие задачи:

— изучить особенности обучающей программы;

— выполнить анализ предметной области, на основании которого будет подобран материал для электронной обучающей программы;

— выбрать программы и языки создания курсового задания;

— разработать структуру обучающей программы;

— определить принцип управления обучающей программой;

— определить внешний вид электронной обучающей программы.

1. Разработка эскизного и технического проекта программы

1.1 Назначение и область применения

Данная программа является обучающей программой. Областью применения данной программы является раскрытие для пользователя сущности методик защиты как самого программного обеспечения от несанкционированного доступа, так и от обрабатываемых данных. Вместе с этим, разрабатываемый программный продукт направлен на демонстрацию в приемлемом для пользователя виде важности обеспечения безопасности при работе с ПК (персональным компьютером). Также, в разрабатываемом программном продукте будет предусмотрена возможность проверки знаний по пройденному материалу в виде тестирования.

1.2 Технические характеристики

1.2.1 Постановка задачи

Задачей курсового проекта является составление программы, знакомящей студентов с методиками защиты программного обеспечения от несанкционированного доступа. Данная программа должна продемонстрировать описанные методики, а также предлагающую тест для самопроверки по пройденному материалу.

В связи с тем, что информационная безопасность развивается с каждым днем, определенное число методов и способов защиты программного обеспечения от несанкционированного доступа перестает быть актуальным и, соответственно, не требует изучения. В то же время с появлением новых методов требуется вносить изменения в обучающую программу, добавляя новый материал. Приложение должно состоять из нескольких форм. На главной форме

Следует разместить главное меню программы, состоящее из пунктов теории и теста.

При выборе заголовков теории должна появляться теория по выбранной теме. При выборе пункта «Тест» запускается тест состоящий из различных вопросов. В зависимости от правильности ответов на вопросы теста подсчитывается результат и выставляется оценка. За 15 правильных ответов — «5», за 14 — «4», за 13 — «3», менее 13 правильных ответов — «2».

1.2.2 Описание алгоритма

Для решения поставленной задачи следует разбить процесс разработки обучающей программы на два модуля: модуль теории и модуль тестирования. На первом этапе следует разработать модуль теории, так как вопросы тестирования должны составляться исходя из предоставленной теоретической информации.

Укрупненная схема алгоритма, представляющая собой общую диаграмму

потоков данных обучающей программы, изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Укрупненная схема алгоритма

Модуль «Теория» будет отвечать за выдачу теоретической информации, а модуль «Тестирование» — за проверку пройденного материала.

1.2.3 Организация входных и выходных данных

Входными данными в разрабатываемой обучающей программе будут являться вводимые пользователем данные с клавиатуры в процессе работы, а также файлы, содержащие теорию. Выходные данные представляют собой динамически изменяемую графическую информацию, выводимую на экран ПК.

1.2 Выбор состава технических и программных средств

В связи с тем, что разрабатываемый программный продукт должен иметь интуитивно понятный графический для пользователя интерфейс, было принято решение использовать интегрированную среду разработки программ Turbo Delphi.

К достоинствам Turbo Delphi относятся удобный интерфейс, высокая скорость работы, большое количество библиотек компонентов. Данная среда программирования позволяет создавать программы с дружественным интерфейсом.

Технические средства, достаточные для оптимальной работы программы:

— Windows ME/NT/2000/XP/7.

— Видео память не менее 1Mб. Ускоритель графики не требуется.

— Оперативной памяти не менее 16 Мб.

— Процессор Intel Pentium 166 и выше.

— Объем свободного места на жестком диске не менее 50 Мб.

— Манипуляторы: клавиатура и мышь.

2. Разработка рабочего проекта

2.1 Разработка программы

обучающая программа защита компьютерный

Для разработки обучающей демонстрирующей программы используется среда разработки Turbo Delphi, Html и JavaScript. Для разработки программного продукта был создан проект Projectl.bdsproj. Данный проект состоит из одного программного модуля и нескольких форм, описание которых представлено ниже. На рисунке 2 изображено главное меню программы.

Рисунок 2 — Главное меню формы

Главная форма представляет собой стандартное окно класса TForm, являющееся и содержит следующие необходимые для функционирования программы компоненты, расположенные ниже:

— Form: System.Windows.Forms.Form — главная форма проекта.

— XPManifest1: TXPManifest — компонент delphi XPManifest служит для того чтобы оформление вашей программы было такое же как и остальные программы, которые отображаются с использование текущей XP Theme т. е. темы Windows XP.

— MainMenu1: TMainMenu — компонент класса TMainMenu определяет главное меню формы. Содержит несколько пунктов выбора подменю.

— N1: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Меню».

— N2: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Помощь».

— N3: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Шифрование», делает переход к данной теории.

— N4: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Локальная защита», делает переход к данной теории.

— N5: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Парольная защита», делает переход к данной теории.

— N6: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Способы защиты от несанкционированного использования ПО», делает переход к данной теории.

— N7: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Способы защиты от несанкционированного исследования ПО», делает переход к данной теории.

— N8: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Способы защиты от несанкционированного копирования ПО», делает переход к данной теории.

— N9: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Класификация средств преодоления СЗПО», делает переход к данной теории.

— N10: TMenuItem — элемент меню, в данном случае «———-», граница между пунктами теории и тестом в списке выбора меню.

— N11: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «Тест», делает переход к тестированию.

— N12: TMenuItem — пункт меню, в данном случае «О программе», выводит справку о программе.

— GroupBox: TGroupBox — элемент управления, отображающий рамку вокруг группы элементов управления и заголовок над ней. В данном случае используется как контейнер для элементов кнопок выбора теории;

— Button1: TButton — кнопка, при нажатии которой выполняется действие. Используется, чтобы перейти к прохождению тестирования по пройденному материалу

— Button2: TButton — кнопка, при нажатии которой выполняется действие. Используется, чтобы перейти к изучению теории «Шифрование».

— Button3: TButton — кнопка, при нажатии которой выполняется действие. Используется, чтобы перейти к изучению теории «Защита от несанкционированного использования ПО».

— Button4: TButton — кнопка, при нажатии которой выполняется действие. Используется, чтобы перейти к изучению теории «Способы защиты от несанкционированного исследования ПО».

— Button5: TButton — кнопка, при нажатии которой выполняется действие. Используется, чтобы перейти к изучению теории «Локальная программная защита ПО».

— Button6: TButton — кнопка, при нажатии которой выполняется действие. Используется, чтобы перейти к изучению теории «Парольная защита».

— Button7: TButton — кнопка, при нажатии которой выполняется действие. Используется, чтобы перейти к изучению теории «Способы защиты от несанкционированного копирования».

— Button8: TButton — кнопка, при нажатии которой выполняется действие. Используется, чтобы перейти к изучению теории «Классификация средств преодоления СЗПО».

На рисунке 3 изображено окно формы прохождения теста.

Рисунок 3 — Окно формы прохождения теста

Форма прохождения тестирования представляет собой стандартное окно класса TForm и содержит следующие необходимые для функционирования программы компоненты, расположенные ниже:

— WebBrowser1: TWebBrowser — компонент, входящий в состав Microsoft Internet Explorer, служит для просмотра данных в формате HTML и связки с HTML-документами.

— Указывает программам просмотра html страниц начало и конец документа-формы.

— заголовок формы.

элемент, отображающий рамку вокруг окошек при выборе варианта ответа, параметры шрифта, ширину, высоту, фоновый цвет, цвет при наводке курсора на окно. — определяет место в документе не для отображения видимой его части «тела», включает в себя заголовок и стиль кнопок выбора вариантов ответа при прохождении теста. элемент, так называемый «тело», содержит основную часть кода всей программы.

— - элемент, содержащий непосредственно сам код программы, связанный с работой пользователя с приложением;

2.2 Спецификация программы

Исполнимый файл программы имеет название Project1.exe. Помимо исполнимого файла в проекте включены следующие файлы, представленные в таблице 1.

Таблица 1 — Таблица файлов входящих в проект

Наименование	Обозначение	Примечание
html	Папка теории	Содержит файлы теории приложения
Abc.ini	Параметры конфигурации	Хранит настройки программы
About.dcu	Объектный файл для About. pas	Откомпилированная версия About. pas
About.dfm	Файл формы About	Список свойств компонентов формы
About.pas	Программный модуль для About	Определяет функциональность формы
AhtmlDelphi.rc	Текстовый файл с расширением. RC	Содержит ресурсы теории приложения
AhtmlDelphi.res	Файл ресурсов	Содержит ресурсы теории приложения
AhtmlDelphi.res55	Файл ресурсов	Содержит ресурсы теории приложения
Project1.bdsproj	Файл с исходным текстом проекта программы	Содержит исходный текст проекта программы
Project1.bdsproj.local	Файл, хранящий историю изменений проекта	Хранит историю изменений проекта
Project1.cfg	Файл конфигурации	Содержит параметры проекта
Project1.dpr	Файл с исходным текстом проекта программы	Содержит исходный текст проекта программы
Project1.exe	Файл запуска проекта	Запускает проект
Project1.identcache	Кэшированные привязки к файлам	Содержит кэш-привязки к файлам
Project1.res	Двоичный файл ресурсов программы	Содержит ресурсы проекта
Unitl.dcu	Объектный файл для Unit1. pas	Откомпилированная версия Unit1. pas
Unitl.dfm	Файл формы № 1	Список свойств компонентов формы
Unitl.pas	Программный модуль для form1	Определяет функциональность формы
Unit2.dcu	Объектный файл для Unit2. pas	Откомпилированная версия Unit2. pas
Unit2.dfm	Файл формы № 2	Список свойств компонентов формы
Unit2.pas	Программный модуль для form2	Определяет функциональность формы
Unit3.dcu	Объектный файл для Unit3. pas	Откомпилированная версия Unit3. pas
Unit3.dfm	Файл формы № 3	Список свойств компонентов формы
Unit3.pas	Программный модуль для form3	Определяет функциональность формы

2.3 Описание программы

2.3.1 Общие сведения

Разработанное приложение является обучающей программой и называется «Обучающая программа „Методы защиты программ“».

Программа разработана в среде Turbo Delphi на высокоуровневом языке программирования Object Pascal и JavaScript. Для корректного функционирования программы требуется операционная система MicrosoftWindows версии не ниже WindowsXP.

2.3.2 Функциональное назначение

Данный программный продукт предназначен для приобретения пользователями базовых знаний по темам раздела «Методы защиты программ».

Программа также позволяет пользователю проверить уровень полученных знаний путем прохождения тестирования, в конце тестирования выставляется оценка. Тем самым, пользователь получает нужные знания и может проверить их, и в случае необходимости, изучить их повторно.

2.3.3 Используемые технические средства

Для стабильной работы данной программы требуются следующие технические средства:

— видео память не менее 1 Mb. Ускоритель графики не требуется;

— тип процессора Pentium III и выше;

— объем оперативного запоминающего устройства 512 Мб;

— объем свободного места на жестком диске 5 Мб;

— манипуляторы: клавиатура и мышь.

2.3.4 Вызов и загрузка

Программа запускается на исполнение либо двойным щелчком левой кнопки мыши по файлу Project1. exe в проводнике Windows, либо нажатием правой кнопки мыши по указанному файлу и выбором пункта меню «Открыть».

2.3.5 Входные данные

В программе были использованы такие типы входных данных: скомпилированные html-файлы, представленные в виде набора символов и вводимые пользователем с клавиатуры данные.

Более наглядно входные данные отражены в таблице 2.

Таблица 2 — Таблица входных файлов и их данные

Файл	Формат данных	Описание данных
*.htm	Файл интернета	Содержит теорию по теме «Методы защиты программ»
Image001.jpg	Файл рисунка	Содержит таблицу с примером шифрования Цезаря
Image002.jpg	Файл рисунка	Содержит таблицу с примером шифрования Виженера
Jquery.js	Файл сценария	Делает запрос к серверу без перезагрузки страницы, с запросом javascript файла. При получении запрошенного файла, код внутри него будет автоматически выполнен
Test.htm	Скомпилированный htm-файл	Содержит код программы прохождения теста

2.4 Тестирование программы

При разработке программы использовалась среда программирования Turbo Delphi и JavaScript. Эти среды представляет собой набор средств быстрой разработки и отладки приложений для Windows. При разработке самого приложения применялся визуальный редактор форм, редактор программного кода, палитра компонентов и обозреватель решений. При разработке пункта «Тестирование» применялся редактор программного кода.

Основными операциями в процессе разработки являлись: создание форм, размещение компонентов, редактирование свойств этих компонентов, формирование визуального пользовательского интерфейса, написание кода программы для обработки событий, сохранение и компиляция проекта.

Помимо указанных операций применялись дополнительные операции для отладки созданного приложения. Для этого в составе Turbo Delphi имеется интегральный отладчик, который позволяет обнаруживать и исправлять ошибки как на стадии написания кода, так и на стадии отладки работающей программы.

При испытании программы ставилась цель проверить работоспособность программы, корректность расчетов и отсутствие логических ошибок. Также ставилась задача исключить «человеческий фактор» возникновения исключительных ситуаций и ошибок, за счет применения методик «защиты от некорректных действий». Результатом тестирования и отладки стало обнаружение нескольких «узких мест» в работе программы, которые могли бы ухудшить эксплуатационные характеристики программы. Первой проблемой стало изменение размера форм. При развертывании любой из форм на весь экран элементы, расположенные на форме, не сохраняли своих пропорций и местоположений относительно границ формы. Вторым «узким местом» стало то, что в теории на картинках отображались зеленые волнистые линии — подчеркнутые буквы. Третьим недочетом стало то, что присутствовали грамматические ошибки и прямая речь.

Все эти недостатки были исправлены или заменены наиболее оптимальными решениями. Проблема с изменением размера форм решилась путем простого запрета на изменение размеров формы, также некоторые компоненты были помещены в специальные контейнеры для компонентов. Неточности с грамматическими ошибками и прямой речью были исправлены, подчеркивание букв на картинках было убрано. Таким образом, «узкие места» в программе были устранены.

3. Руководство пользователя

3.1 Общие сведения

Обучающая программа «Методы защиты программ» предоставляет пользователю возможность изучить раздел «Методы защиты программ» путем прочтения теории и прохождения тестирования по прочитанной теории. В данной программе изучаются следующие темы из раздела «Методы защиты программ»:

— способы защиты от несанкционированного использования ПО;

— способы защиты от несанкционированного исследования ПО;

— способы защиты от несанкционированного копирования;

— шифрование;

— средства преодоления СЗПО;

— парольная защита;

— локальная защита;

3.2 Установка программы

Для установки необходимо скопировать папку «Обучающая программа „Методы защиты программ“» на свой компьютер.

3.3 Запуск программы

Программа запускается на исполнение либо двойным щелчком левой кнопки мыши по файлу Project1. exe в проводнике Windows, либо нажатием правой кнопки мыши по указанному файлу и выбором пункта меню «Открыть».

3.4 Инструкция по работе

При запуске программы открывается окно главного меню, где располагаются кнопки для перехода в разделы программы: способы защиты от несанкционированного использования ПО; «Способы защиты от несанкционированного исследования ПО», «Шифрование», «Способы защиты от несанкционированного копирования», «Локальная программная защита», «Парольная защита», «Защита от несанкционированного использования ПО», «Классификация средсв преодоления СЗПО», «Тестирование».

При нажатии на кнопку одной из тем теории откроется скомпилированный HTML-файл, в котором содержаться темы и информация для изучения теоретического материала. Для того чтобы выбрать тему и перейти к изучению достаточно щелкнуть один раз по нужной теме в оглавлении левой кнопкой мыши.

При нажатии на кнопку «Тестирование» открывается окно с вопросами теста. Ответ на вопрос всегда один. Для перехода к следующему вопросу нужно ответить на предыдущий вопрос. Вернуться к предыдущему вопросу невозможно. В любой момент времени тест можно прекратить, закрыв окно тестирования. Если же ответить на все вопросы теста, то выводится результат а, на котором будет выставлена оценка результата теста, вернуться в главное меню можно, закрыв окно тестирования нажатием на крестик в правом верхнем углу.

Для того чтобы закрыть программу необходимо на главной форме нажать красный крестик в верхнем правом углу.

Заключение

В настоящее время обучающие программы все чаще и чаще используются в современном образовании. По прошествию времени обучающие программы будут внедряться в образование, и не исключено, что через определенное время всё образование будет основано на электронных пособиях, учебниках и обучающих программах.

Компьютерные технологии, применяемые при разработке электронных учебных средств, позволяют наделить их многими дидактическими возможностями, которые невозможно реализовать в традиционных печатных учебниках. Следовательно, эффективность образовательного процесса может быть обеспечена по средствам применения обучающей программы.

Основное назначение компьютерной обучающей программы — самостоятельная работа студентов с учебным материалом, внесение разнообразия в учебный процесс, что позволит заинтересовать студентов в изучении материала.

Целью данного проекта являлась разработка электронной обучающей программы для формирования знаний по теме «Методы защиты программ».

В результате проведенной работы было подробно изучено множество теоретического материала по теме «Методы защиты программ». Также, были подготовлены и встроены в программу тесты для самопроверки знаний по каждой теме.

Для реализации данного проекта был выбран язык программирования Object Pascal, среда разработки Turbo Delphi и JavaScript, так как данные средства позволяют быстро и качественно создавать приложения для Windows.

Руководство пользователя написано на простом языке, благодаря чему простой пользователь может легко разобраться с работой приложения.

В ходе работы над курсовым проектом были описаны минимальные системные требования, предъявляемые к разрабатываемому приложению, которые определяют операционную систему, в которой данное приложение будет работать, минимальный объем видеопамяти, оперативной памяти, количество свободного места на жёстком диске.

Проведено тестирование методом «белого» и «черного» ящика. По результатам тестирования была проведена отладка программного продукта с последующим тестированием.

Во время работы над курсовым проектом был повторен теоретический материал по теме «Методы защиты программ», были изучены новые возможности среды программирования Turbo Delphi.

Разработанное приложение является актуальным, так как позволяет быстро и наглядно осуществлять выдачу теоретической информации и проверку знаний по заданной теме.

В итоге получилось приложение, удовлетворяющее целям курсового проекта, правилам хорошего тона в программировании и не имеющее явных ошибок и недоработок в программном коде и интерфейсе.

Список использованных источников

1. Бобровский, С. И. Технологии Delphi: разработка приложений для бизнеса: учебный курс / С. И. Бобровский. — Москва; Санкт-Петербург; Нижний Новгород: Питер, 2007. — 720 с

2. Жоголев, Е.А.

Введение

в технологию программирования: Конспект лекций. — Москва: ДИАЛОГ-МГУ, 1994

3. Защита программ и данных: учеб. пособие для студ. учреждений высш. проф. образования / В. Г. Проскурин. 2-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2012. 208 с.

4. Иванова, Г. С. Технология программирования: Учебник для вузов. — Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002.

5. Информационная безопасность и защита информации: учеб. пособие для студ. учреждений высш. проф. образования / В. П. Мельников, С. А. Клейменов, А. М. Петраков; под. ред. С. А. Клейменова. — 6-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2012. — 336 с.

6. Орлов, В. В. Технологии разработки программного обеспечения. — Санкт-Петербург: Питер, 2002.

7. Рудаков, А. В. Технология разработки программных продуктов: учебное пособие — Москва: Академия, 2005, 2007. (ГРИФ)