书城科普读物探究式科普丛书-无形的生产力:信息
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第2章 科技与财富的源泉——信息的世界(2)

所谓的响度是指人主观上感觉声音的大小(俗称音量),由“振幅”决定,振幅越大响度越大(声音的单位:分贝)。

所谓的音调是指声音的高低,由频率决定,频率越高音调越高(频率单位为赫兹,人耳听觉范围20~2000赫兹(20赫兹以下称为次声波,2000赫兹以上称为超声波)。例如,低音端的声音或更高的声音,如细弦声。人讲话的频率是30~340赫兹。

频率是每秒经过一定点的声波数量,它的测量单位为赫兹,是以一个名叫海里奇·R.赫兹的音响奇人命名的。此人设置了一张桌子,演示频率是如何与每秒的周期相关的。

所谓的音色是指声音的特性,由发声物体本身材料、结构决定。

音色又叫音品。

通常,我们称让人愉悦的声音为音乐,把对听觉和身心健康有损害的声音称为噪音。

②听觉和发声范围

一般情况下,人的听觉范围是20~2000赫兹,而人到老年高频声音会减少到1000赫兹左右。人类发出的声音频率在10赫兹(男低音)到340赫兹(女高音)范围内。

不同动物的听觉范围是不同的。据调查,狗能够听见高达5000赫兹的超声波,猫能够听见高达6000赫兹以上的超声波。而狗和猫发出的声音,却都在几十至几千赫兹范围内。与猫狗不同,蝙蝠能够听见频率高达12000赫兹的超声波,它发出的声音,频率通常在4500~9000赫兹范围内,最高可达到12000赫兹。

(2)文字

众所周知,文字的发明是文明时代的重要标志之一。文字的出现也使信息的传播在时空上有了进一步的延伸。埃及的圣书字,中国的甲骨文,古印度的印章文字还有苏美尔人的楔形文字的起源问题虽然到现在都是不解之谜,却也是我们研究那个时代的最有力的历史素材。

就我国而言,从商代甲骨文算起,汉字历史已有3000多年之久。

人们习惯把中国文字的发展划分为两个阶段,从甲骨文字到小篆是第一阶段,从秦汉时代的隶书以下是第二阶段。前者是古文字的萌芽阶段,后者属近代文字的发展阶段。总的来说,从隶书到今天使用的现代汉字在形体上变化不大。

从汉字的构造看,汉字是由表意、表音的偏旁和既不表意也不表音的记号组成的文字体系。从汉字跟汉语的关系看,汉字又是一种语素文字。

追本溯源,汉字应该是起源于图画。最初的象形文字的字形跟它所代表的语素的意义直接相关。在汉字中,每个字也都有它固定的读音,而字形本身却不是表音的符号。可以说,象形文字的读音是由它所代表的语素转嫁而来的。随着字形的不断演变,象形文字也越来越脱离它所代表的事物的形状。最后象形文字的字形跟它所代表的语素在意义上也逐渐失去了原有的联系。此时,文字就成了既不表音,也不表意的抽象的符号。那么我们汉语中是不是所有文字都是这样的抽象符号呢?事实上并非如此,汉字还有独体字与合体字之别。一般说来,独体字是纯粹的记号文字,而合体字是由独体字组合造成的。就构造而言,合体字要比独体字高一个层次。为什么呢?这是因为虽然组成合体字的独体字本身也是记号,但是当它作为合体字的一部分时,它又是以有音有义的“字”的身份参加的。

我们可以把合体字分成三类:

①形声字。形声字由两部分组成,一部分为表示意义的形旁,另一部分为表示读音的声旁。就拿构造最简单的形声字为例,形旁和声旁都由独体字充当。这些独体字本身都是有音有义的。当作为形声字的组成部分时,形旁只取其义,不取其音;声旁则只取其音,不取其义。如“鸠”字的“鸟”则为形旁,只取其意;而“九”则为声旁,只取其音。但由于字义和字音的不断演变,有些形声字的形旁或声旁也逐渐失去了其表意或表音的功能。以“球”为例,球本来是一种玉的名称,所以当时以“玉”为形旁。到现在“球”字不再指玉,这个形旁就失去它的作用了。再如“海”字本来以“每”为声旁。但是随着字音的变化,现在“海”和“每”的读音已经相差很远,所以“海”的声旁“每”也就失去它声旁的作用了。还有些字,形旁和声旁都丧失了原来的功能,例如“给、等、短”等。现在,这一类字也不能再被看做形声字了。

②会意字。会意是用两个或两个以上的独体字根据意义之间的关系合成一个字,综合表示这些构字成分合成的意义,这种造字法叫会意。用会意法造出的字是会意字,会意字也是合体字的一类,会意字的两部分都是表意的。如“武”,从戈从止。止是趾本字,戈下有脚,表示人拿着武器走,就有了征伐或显示武力的意思。而“从”字,由两个人前后相随,表示一个人跟着另一个人的意思。此外还有“不正为歪”,“不好为孬”等。

③合体记号字。此类合体字的组成部分既不表意,也不表音。

这类字根据形成过程可以分两种。一是由于字音和字义发生了变化,原来表音、表意的声旁和形旁失去了原来的功能。如上文提到的“给、等、短”这一类字。二是字虽然由独体字合成,但是从造字之初就是一个字,它代表的意思与它的组成部分不相关。如“章”字,从古文字来看,“章”本来是一个独体象形字,跟“音、十、立、早”都没有什么关系。

(3)图像

图像给人的信息是直观而形象的,比如当我们看到天空乌云密布的时候,就知道要下雨了;当我们看到太阳从东方升起的时候就知道新的一天又开始了;当我们看到一个人的表情可以推测出他的心情……如此等等。图像对于人们获取信息的重要性也是不言而喻的。

那么什么是图像呢?我们可以认为图像是景物在某个介质上的再现。例如我们平时看到的图片、电影和传真等。图像是高效而快捷的传递信息的一种手段。以图像的捕捉、传输、存储和显示来传递信息,是信息传递达到一定水平的结果。而把图像信息传送到远方或者存储图像的过程,我们称之为图像传输。

(4)电磁波

什么是电磁波?从科学的角度来说,电磁波是能量的一种。凡是高于绝对零度的物体,都会发出电磁波。正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样,虽然我们看不见电磁波,但却处在无处不在无时不有的电磁波的海洋里。电磁波就是这样一位人类素未谋面的“朋友”。电磁波是一种有质量、有动量也有能量的物质。

电磁波的突出特点就是快,它的速度可达30千米/秒左右。当信息搭乘了电磁波这趟特快列车时,人类的通信也随之进入飞速发展的阶段。

第三节信息安全

信息是继物质和能量之后的第三大资源,它的普遍性、共享性、增值性、可处理性和多效用性,使其对于我们具有重大意义。信息安全是通信技术发展到一定阶段的产物。在信息时代的今天,信息安全显得尤为重要。那么什么是信息安全呢?

1.信息安全的概念

所谓“信息安全”,其实质就是要保护信息系统或信息网络中的信息资源免受各种类型的威胁、干扰和破坏,即保证信息的安全性。

根据国际标准化组织的定义,信息安全的含义主要是指信息的完整性、可用性、保密性和可靠性。

从信息安全的外延来看,它包括的范围很大。大到国家军事政治等机密安全,小到防范商业企业机密泄露,防范青少年对不良信息的浏览,还有个人信息的泄露等都在信息安全范围内。

在网络深入我们生活工作方方面面的今天,网络信息安全成为信息安全的重点。计算机网络发展到今天,网络信息涉及国家的政府、军事、文教等诸多领域。在网络中传输的信息有很多是敏感信息,甚至是国家机密,所以难免会吸引来自世界各地的出于不同目的的人为攻击。如信息窃取或泄露、数据的删添或篡改、计算机病毒等。

在信息时代的今天,网络信息安全已经成为一个关系国家安全和主权、社会稳定、民族文化继承和发扬的重要问题。它的重要性也会随着全球信息化步伐的加快而更加重要。

网络环境下的信息安全体系是保证信息安全的关键。这个安全体系包括计算机安全操作系统、各种安全协议、安全机制(数字签名,信息认证,数据加密等),直至安全系统。这个安全系统是一个整体,牵一发而动全身,任何一个安全漏洞都可以威胁到整体安全。

2.脆弱的神经——网络安全

目前,互联网已遍布世界各个国家,正在为亿万网民提供日渐多样化的网络与信息服务。在信息化社会中,网络信息系统已经在政治、军事、金融、商业、交通、电信、文教等各个领域发挥着越来越大的作用。同时,社会对网络信息系统的依赖也日益增强。一方面,人们制造出各种各样完备的网络信息系统,使信息与财富高度集中于计算机中。另一方面,这些网络信息系统也都依赖计算机网络来接收和处理这些信息。现代信息社会的一个重要特征就是以网络方式获得信息和交流信息。

有喜也有忧,伴随着信息产业发展而来的就是互联网和网络信息的安全问题。目前,这一问题已经成为各国政府有关部门、各大行业、企事业领导人和社会关注的热点问题。随着每年由于信息安全没有保障而导致的经济损失逐年上升,安全问题日益得到人们的重视。

为什么信息安全到了互联网时代尤其严重呢?这些安全问题又是怎么产生的呢?业内人士将原因归纳为以下几个方面:

互联网的开放性、自身的脆弱性、攻击的普遍性、管理的困难性。

首先,互联网是一个开放的网络,在网络中TCP/IP协议都是通用的。

也就是说各种硬件和软件平台的计算机系统可以通过各种媒体接入进来,如果没有加以限制,世界各地的计算机都可以访问。于是,计算机网络给我们的使用带来方便的同时,也给各种安全威胁可乘之机。

互联网自身的脆弱性主要体现在设计、实现、维护的各个环节上。在设计之初,互联网面向的用户只是少数可信的用户群体。

所以,当时并没有考虑到安全威胁问题。

因而互联网和所连接的计算机系统在运行之初就存在着大量的安全漏洞。

一般来说,软件的规模越大错误越多。

而随着网络和相关软件越来越复杂,其中所包含的安全漏洞也越来越多。这些安全漏洞也正是维护阶段被攻击的重要目标。受管理员或者用户的技术水平、维护管理工作量大等因素影响,虽然系统也提供了某些安全机制,但是,这些安全机制并没有发挥有效作用。

随着互联网的发展,攻击互联网的手段也越来越简单。而随着网民的日渐增多、目前攻击工具的功能越来越强,攻击也就越来越普遍。

由于互联网本身的特点,安全管理显得相当困难。以一个企业内部的安全管理为例,由于受人员流动频繁、业务发展迅速、技术更新快等因素的影响,操作起来非常复杂。再扩大到不同国家之间,则更为困难复杂。因为安全事件通常是不分国界的,而安全管理却受国家、法律、政治、文化、地理等多种因素的限制。因此,跨国界的安全事件的追踪就会显得非常困难。

3.行家出招——网络安全手段

(1)防火墙

“防火墙”是一种形象的说法。顾名思义,防火墙是一种隔离屏障。所谓防火墙指的是一个由软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障。

它是一种计算机硬件和软件的结合,使Internet与Intranet之间建立起一个安全网关,形成一个把互联网与内部网(通常指局域网或城域网)隔开的屏障。防火墙主要由服务访问规则、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成。

防火墙的功能主要是对流经它的网络通信进行扫描,起一个过滤的作用。通过这层过滤可以滤掉一些攻击,以防止其在目标计算机上被执行。此外,防火墙还可以关闭不使用的端口。它还能禁止特定端口的流出通信,封锁特洛伊木马。最后,它可以禁止来自特殊站点的访问,进而阻止来自不明入侵者的所有通信。

(2)数据加密

所谓数据加密技术就是使用数字方法来重新组织数据,使得除了合法受者外,任何其他人想要恢复原先的“消息”是非常困难的。这种技术的目的是对传输中的数据流加密,常用的方式有线路加密和端对端加密两种。线路加密侧重在线路上,对保密信息通过各线路采用不同的加密密钥提供安全保护。端对端加密则是指信息由发送者端通过专用的加密软件,对所发送文件采用某种加密技术进行加密,把明文加密成密文(这些文件经加密变成别人看不懂的代码),然后进入TCP/IP数据包封装穿过互联网发往目的地。当这些信息一旦到达目的地,再由收件人用相应的密匙进行解密,把密文又还原成明文。