Информационные системы и технологии в экономике и управлении

Инструменты функциональной стандартизации

Показывать лекцию целиком

19.1. Понятие профиля открытой системы

При создании и развитии сложных, распределенных, тиражируемых программных и информационных систем требуется гибкое формирование и применение согласованных (гармонизированных) совокупностей базовых стандартов и нормативных документов разного уровня, выделение в них требований и рекомендаций, необходимых для реализации заданных функций ИС. Для унификации и регламентирования такие совокупности базовых стандартов должны адаптироваться и конкретизироваться применительно к определенным классам проектов, процессов функций и компонентов разрабатываемых систем. В связи с этой потребностью выделилось и сформировалось понятие профиля как основного инструмента функциональной стандартизации.

Профиль - это совокупность нескольких (или подмножество одного) базовых стандартов с четко определенными и гармонизированными подмножествами обязательных и рекомендуемых возможностей, предназначенная для реализации заданной функции или группы функций ИТ/ИС в конкретной функциональной среде. Функциональная характеристика объекта стандартизации является исходной позицией для формирования и применения профиля этого объекта или процесса.

Примерами такой среды могут быть среда рабочей станции, среда управления встроенными вычислительными устройствами, распределенная среда передачи и обработки данных, среда офисного документооборота и т. д. Если все программно-аппаратные и коммуникационные средства, поставляемые различными производителями для использования в рамках целостной ИС, соответствуют профилю, т. е. выполнены в соответствии с необходимыми стандартами, то они будут работать в единой среде, где будет обеспечена переносимость приложений, масштабирование, взаимодействие и функциональная расширяемость.

Профиль не может противоречить использованным в нем базовым стандартам и нормативным документам. На базе одной совокупности базовых стандартов могут формироваться и утверждаться различные профили для разных проектов разработки программных или информационных систем и сфер их применения. Эти ограничения базовых документов профиля и их гармонизация, проведенная разработчиками профиля, должны обеспечивать качество, совместимость и корректное взаимодействие компонентов системы, соответствующих профилю, в заданной области его применения.

Базовые стандарты и профили могут использоваться как непосредственные директивные, руководящие или рекомендательные документы, а также как нормативная база, необходимая при выборе или разработке средств автоматизации технологических этапов или процессов создания, сопровождения и развития ИС.

Основными целями применения профилей при создании и использовании ИС являются:

  • снижение трудоемкости и повышение связности проектов ИС;
  • обеспечение переносимости прикладного программного обеспечения;
  • обеспечение расширяемости ИС по набору прикладных функций и масштабируемости;
  • обеспечение возможности функциональной интеграции в ИС задач, которые раньше решались раздельно и менее эффективно;
  • повышение качества компонентов ИС.
  • Выбор стандартов и документов для формирования конкретных профилей ИС зависит от того, какие из этих целей определены приоритетными.

    В качестве методологической базы построения и применения профилей сложных, распределенных ИС предлагается использовать технический отчет ИСО/МЭК ТО 10000. Части 1 и 2 этого документа введены в России в качестве стандарта ГОСТ Р. Часть 3, определяющую основы и таксономию профилей среды открытых систем, предлагается задействовать при построении и использовании профилей ИС как документ прямого применения.

    В связи с этим заметим, что международными органами стандартизации ИТ принята жесткая трактовка понятия профиля. На этом уровне считается, что основой профиля могут быть только международные, региональные и национальные утвержденные стандарты - не допускается использование стандартов де-факто и нормативных документов фирм. Подобное понятие профиля активно используется в совокупности международных функциональных стандартов, конкретизирующих и регламентирующих основные процессы и объекты взаимосвязи открытых систем (ВОС), в которых возможна и целесообразна жесткая формализация профилей (например, функциональные стандарты ИСО/МЭК 10607-10613 и соответствующие им ГОСТы Р). Однако при таком подходе невозможны унификация, регламентирование и параметризация множества конкретных функций и характеристик сложных объектов архитектуры и структуры современных развивающихся ИС.

    Новый, прагматический подход к разработке и применению профилей ИС состоит в использовании совокупности адаптированных и параметризованных базовых международных и национальных стандартов и открытых спецификаций, отвечающих стандартам де-факто и рекомендациям международных консорциумов.

    19.2. Классификация профилей

    Существующие базовые профили имеют достаточно жесткую смысловую и иерархическую структуру. По широте охвата области стандартизации, степени признания и области функционального применения профили можно разделить на: стратегические (ISP, GOSIP), OSE-профили прикладных технологий, полные OSE-профили (профили платформ, систем), OSE-профили (специализация поведения открытых систем), локальные (OSI-профили).

    На верхнем уровне находятся международные стандартизованные профили (ISP - International Standardized Profiles), признанные соответствующим комитетом ИСО. В области международной стандартизации ИТ профили ISP имеют такой же статус, что и международные базовые стандарты, и предназначены для широкой области применения.

    Определение профиля ISP.

    Определение профиля включает следующие его элементы:

  • сжатое определение области действия функции, для которой определяется профиль;
  • иллюстрация сценария, показывающего пример применения профиля, при этом желательно использование диаграммного представления ИТ-системы, самого приложения и имеющих место интерфейсов;
  • нормативные ссылки на набор базовых стандартов или ISP, включающие точную идентификацию актуальных текстов базовых спецификаций, а также охватывающие принятые дополнения и исправления;
  • спецификации применения каждого цитируемого базового стандарта или ISP, устанавливающие выбор классов, подмножеств, опций, диапазонов значений параметров, а также ссылки на регистрируемые объекты;
  • раздел, определяющий требования на соответствие данному профилю реализующих его ИТ-систем;
  • ссылка на спецификацию аттестационных тестов для реализации данного профиля, если таковые имеют место;
  • информативные ссылки на любые полезные, желательно актуализированные документы.
  • Типовая структура описания ISP.

    FOREWORD // Предисловие.

    INTRODUCTION // Введение.

  • SCOPE // Область применения + Сценарии.
  • NORMATIVE REFERENCES // Нормативные ссылки.
  • DEFINITIONS // Определения.
  • ABBREVIATIONS // Сокращения.
  • CONFORMANCE // Соответствие.
  • Requirements specifications related to each base standard // Спецификации требований для каждого базового стандарта.
  • NORMATIVE ANNEXES // Нормативные приложения, задающие требования соответствия профиля в табличном представлении.

    INFORMATIVE ANNEXES // Объяснения и руководства, если это требуется.

    Требования к содержанию и формату ISP.

  • Профили непосредственно связаны с базовыми стандартами и аттестация на соответствие профилю подразумевает аттестацию на соответствие этим базовым стандартам.
  • ISP должен удовлетворять правилам ISO/IEC для представления проектов и самих международных стандартов.
  • ISP должен быть компактным документом, не повторяющим текста документов, на которые он ссылается.
  • Определение одного профиля может включать ссылки на определение других.
  • Многие профили документируются и публикуются в виде отдельных ISP. Однако для тесно связанных между собой профилей может быть использован более подходящий для такого случая механизм многокомпонентных ISP (Multipart ISPs). Многокомпонентные ISP позволяют избежать копирование общего текста для связанных профилей.
  • Для каждого профиля должна обеспечиваться спецификация тестирования профиля (Profile Test Specification), которая определяется или как часть ISP или как отдельный самостоятельный ISP. В последнем случае в исходном ISP используется ссылка на этот документ.
  • В дополнении к ГОСТ Р ISO/IEC TR-10000-1 приводятся правила составления каждого из элементов ISP, соответствующие правилам ISO/IEC. (В случае разбиения ISP на части, каждая часть должна удовлетворять этой структуре.)

    Ступенькой ниже в иерархии следуют национальные профили, в соответствии с которыми должна строиться национальная система ИТ-стандартизации. Несмотря на то что инициатива разработки концепции таких профилей принадлежит Великобритании, примерами наиболее "влиятельных" национальных профилей могут служить профиль переносимости приложений APP (APP - Application Portability Profile), разработанный по заказу Правительства США, а также входящий в него Госпрофиль взаимосвязи открытых систем GOSIP (Government Open System Interconnection Profile) (рис. 19.2-1). Мощным фактором, усилившим престиж GOSIP США, стало то, что в 1990 г. он получил статус федерального стандарта по обработке информации FIPS (Federal Information Processing Standard) и стал обязательным стандартом при разработке и применении соответствующих технологий. Из рисунка видно, что GOSIP строится на базе семиуровневой модели.

    (рис 19.2-1) Госпрофиль взаимосвязи открытых систем правительства США

    В мае 1993 г. Национальным институтом стандартов и технологий США был выпущен документ "Application Portability Profile APP. The U.S. Government'S Open System Evironment Profile OSE/1 Version 2.0". Этот документ определяет рекомендуемые для федеральных учреждений США спецификации в области информационных технологий, обеспечивающие мобильность персонала, системных и прикладных программных средств.

    APP строится на основе модели OSE/RM, описанной выше. APP строится как профиль открытой среды, предназначенный для использования Правительством США. Он охватывает широкую область прикладных систем, представляющих интерес для многих федеральных агентств. Индивидуальные стандарты и спецификации, входящие в APP, определяют форматы данных, интерфейсы, протоколы и (или) их комбинации.

    Функциональные области APP.

    Все виды функционального обслуживания в рамках APP могут быть представлены следующими семью функциональными областями:

  • функции, реализуемые операционной системой;
  • функции, реализующие человеко-машинные интерфейсы;
  • поддержка разработки программного обеспечения;
  • управление данными;
  • обмен данными;
  • компьютерная графика;
  • сетевые функции.
  • На рис. 19.5-1 была приведена модель OSE/RM, на которой представлены эти функциональные области и их отношение к элементам модели.

    1. Область функций операционной системы.

    Функции, реализуемые операционной системой, являются важнейшими функциями, обеспечивающими управление прикладной платформой. Эти функции обеспечивают интерфейсы для взаимодействия прикладных программ и платформы. Область этих функций включает следующие операции:

    Функции ядра операционной системы - являются функциями нижнего уровня и применяются для создания и управления процессами исполнения программ, генерации и передачи сигналов операционной системы, генерации и обработки сигналов системного времени, управления файловой системой и каталогами, управления и обработкой запросов ввода/вывода и обслуживанием внешних устройств.

    Команды и утилиты - механизмы для исполнения функций уровня оператора, такие как сравнение, печать и отображение содержимого файлов, редактирование файлов; поиск образцов; регистрация сообщений; перемещение файлов из каталога в каталог; сортировка данных; исполнение командных строк и доступ к служебной информации системы.

    Расширения реального времени - функции, реализующие прикладные и системные интерфейсы, которые используются в прикладных областях, требующих детерминированного исполнения, обработки и реакции. Расширения этого типа определяют прикладные интерфейсы к базовым функциям операционной системы: ввода/вывода, доступа к файловой системе и управления процессами.

    Управление системой - функции, позволяющие создавать и управлять ресурсами, предоставляемыми пользователю, правами доступа к подсистемам и устройствам, управление конфигурацией и производительностью устройств, файловой системы, административными процессами, авторизацией доступа, поддержкой живучести системы.

    2. Человеко-машинные интерфейсы.

    Человеко-машинные интерфейсы определяют методы, с помощью которых пользователи могут общаться с прикладными системами. В зависимости от различных условий, которые могут определяться как пользователями, так и прикладными системами, интерфейсы этого типа могут обеспечивать следующие функции:

    Операции типа "клиент-сервер" - определяют взаимоотношения между процессом "клиентом" и процессом "сервером" в сети, в частности между процессами, имеющими место при отображении с помощью графического пользовательского интерфейса. В этом случае программа, которая управляет каждым дисплейным устройством, реализует процесс-сервер, в то время как пользовательская программа представляет процесс-клиент, который запрашивает обслуживание сервером.

    Определение объектов и управление - включает спецификации, с помощью которых задаются характеристики отображаемых элементов: цвет, форма, размеры, движение, графические характеристики, взаимодействие между отдельными элементами и т. д.

    Параметры окон - спецификации, которые позволяют определить, как создаются окна, передвигаются, сохраняются, восстанавливаются, удаляются и взаимодействуют друг с другом.

    Поддержка диалога - спецификации, с помощью которых устанавливаются взаимоотношение между тем, что отображено на экране (в том числе движение курсора, данные, введенные с клавиатуры и дополнительных устройств), и тем, как меняется изображение в зависимости от вводимых данных.

    Спецификации мультимедиа, включая API - спецификации, определения функций и форматов данных, которые поддерживают манипуляции различными формами цифровой и аналоговой аудиовизуальной информации в рамках единой прикладной системы.

    Пользовательские интерфейсы являются едва ли не самой сложной областью в разработке и эксплуатации. В течение последних нескольких лет в области технологии пользовательских интерфейсов получены заметные результаты как в части связанной с пользователями, так и в области создания инструментальных средств для построения систем.

    3. Функциональная область поддержки разработки программного обеспечения (программная инженерия).

    Цель, которую преследует технология открытых систем - это создание и применение мобильных, гибких, способных настраиваться на различные конфигурации аппаратных платформ, интероперабельных программных средств. Функциональная область программной инженерии обеспечивает для этого необходимую инфраструктуру, в которую входят как языки программирования, так и интегрированные инструментальные системы для поддержки разработки программного обеспечения. В этой функциональной области можно выделить следующие средства:

  • Стандартные языки программирования вместе со средой поддержки, в которую входят отладчики, средства настройки и оптимизации кода, редакторы.
  • Интегрированные среды и инструментальные системы для разработки программного обеспечения, включающие системы и программы для автоматизированного создания и поддержки программного обеспечения. В состав таких систем входят средства для выбора спецификаций и анализа прикладных систем на этапе проектирования, для создания и тестирования программного кода, документации и средств поддержки коллективных проектов для групп разработчиков. Интерфейсы, входящие в состав этих средств, обеспечивают хранение, выборку и обмен информацией между программами среды.
  • 4. Функциональная область управления данными.

    Центральной задачей для значительного большинства систем является управление данными. Функции этой области могут определяться независимо от процессов, порождающих и использующих данные. Функции этого типа обеспечивают возможность независимой манипуляции данными, совместное или независимое их использование различными процессами. Системы управления данными реализуют следующие функции:

    Обслуживание доступа к словарям и каталогам данных, которые обеспечивают программистам и пользователям доступ к информации о данных (метаданным). Метаданные могут включать внутренние и внешние форматы, правила, обеспечивающие сохранность и секретность, и могут располагаться в распределенных системах.

    Системы управления базами данных (СУБД) обеспечивают управление доступом к структурированным данным. СУБД позволяют обращаться к комбинациям данных, расположенным в различных схемах. Базы данных доступны через интерфейсы, входящие в стандарты языков программирования или интерактивные интерфейсы языков четвертого поколения. СУБД также обычно реализуют особые функции создания, размножения, перемещения, резервного копирования/восстановления и архивации баз данных, хотя некоторые из них предоставляются также и файловой системой, относящейся к функциональной области операционных систем.

    Функции распределенного доступа обеспечивают обращение к данным, хранящимся в удаленных базах.

    5. Функциональная область обмена данными.

    Функциональная область обмена данными обеспечивает поддержку специфических аспектов обмена информацией, включая форматы данных и их семантику, как для программ, работающих на одной платформе, так и на различных (неоднородных) платформах. Эта область включает спецификации для функций обмена следующих типов.

    Документы - это спецификации для кодирования данных (текст, рисунки, числа, специальные символы и т. д.) и как логические, так и визуальные структуры электронных документов.

    Графические данные - независимые от устройств определения элементов рисунков.

    Производственные данные - спецификации, описывающие технические рисунки, документацию, данные другого типа, необходимые в производстве и проектировании продукции, включая геометрические или негеометрические данные, характеристики форм, допуски, свойства материалов и т. п.

    Существуют различные уровни сложности представления данных, используемые в процессе обмена. Самый простой, уровень сложности 1 (формат данных) обеспечивает возможность задать представление данных, участвующих в обмене. Представление данных может определяться явным образом, путем указания формата, либо путем ссылки на язык программирования.

    Следующий, уровень 2 (объект единого контекста) отражает содержание одиночного объекта. Примерами спецификаций такого типа могут быть тексты, растровые изображения или аудиоинформация.

    Уровень 3 (комплексный объект) включает спецификации для представления сложных объектов, состоящих из элементарных объектов, соответствующих уровню 2.

    Уровень 4 (семантика и синтаксис языков) - это уровень языка представления данных. Последний, уровень 5 (прикладной) - уровень приложений, который может использовать любые из нижних уровней для обмена с другими прикладными программами.

    6. Область графических функций.

    Эта функциональная область предоставляет функции, используемые для создания и манипуляций с отображаемыми изображениями. Функции такого рода обеспечивают определение и поддержку отображаемого элемента и определение атрибутов изображения. Функции этой области определены в спецификациях многомерных графических объектов и изображений и в форме, независимой от конкретных устройств. Доступность и целостность функций, поддерживающих разработку программного обеспечения для изображений и графики, а также самих графических данных обеспечивается за счет средств, обеспечивающих безопасность для данной области.

    7. Функциональная область сетевой поддержки.

    Сетевые функции предоставляют механизмы для поддержки прикладных систем, которым требуется интероперабельный доступ к данным и программам в неоднородной сетевой среде. В этой области имеются следующие механизмы:

  • Собственно коммуникации, которые включают API, и спецификации протоколов для прозрачной и надежной передачи данных через коммуникационные сети.
  • Прозрачный доступ к файлам, расположенным в любом месте неоднородной сети.
  • Поддержка персональных ЭВМ и микро-ЭВМ для обеспечения интероперабельности с системами, базирующимися на различных операционных системах (ОС), в частности микрокомпьютерных ОС, которые могут оказаться не соответствующими международным и национальным стандартам.
  • Дистанционное обращение к процедурам - спецификации для обращения к процедурам, расположенным во внешней распределенной среде.
  • 8. Интегрально поддерживаемые функциональные области.

    К этой области относятся функции, которые интегрируются внутри уже описанных областей и которые в рамках данной референтной модели затруднительно выделить в самостоятельные элементы, поскольку эти функции в каждом конкретном случае имманентно связаны с функциями каждой из рассмотренных функциональных областей. К этим функциям относятся функции, обеспечивающие защиту в компьютерной среде и функции системной поддержки и администрации.

    Национальные профили GOSIP имеют Великобритания, Франция, Швеция, Япония, Австралия, Гонконг (Сянган). В январе 2000 г. государственный профиль взаимосвязи открытых систем России был утвержден Госстандартом (ГОСТ Р 50.1.22-2000-04.08). Этот профиль разработан на основе базовых и функциональных стандартов семиуровневой Эталонной модели взаимосвязи открытых систем (ВОС ИСО/МЭК) с учетом опыта по разработке и применению GOSIP указанных стран. Следует отметить, что вследствие общего отставания России в области разработки ИТ, состояния и развития стандартизации в этой области, уровня применения ИТ/ИС на федеральном уровне Госпрофиль ВОС России имеет некоторые заметные отличия от GOSIP других стран. Однако, несмотря на некоторые различия между национальными и региональными версиями GOSIP, их объединяет функциональная идентичность по следующим обстоятельствам:

  • обеспечение единой политики федеральных органов и правительственных департаментов в приобретении, внедрении и эксплуатации вычислительного и коммуникационного оборудования с целью реализации максимального информационного взаимодействия;
  • уменьшение зависимости от поставщиков;
  • обеспечение разработчиков, поставщиков и пользователей на федеральном уровне однозначно понимаемыми спецификациями, на основе которых должна формироваться стратегия разработки вычислительных и информационных систем, сетей и систем связи.
  • Основное преимущество института GOSIP заключается в том, что все протоколы, на которых основаны GOSIP, обладают общими характеристиками, такими например, как:

  • широкая применимость (активное использование не только соответствующими службами отдельных стран, но и международными организациями);
  • доступность (реализации уже существуют, либо имеются пилотные выпуски);
  • стабильность (не планируется внесение существенных изменений в ближайшие 3-4 года);
  • эффективность (протоколы удовлетворяют общим потребностям федеральных органов и правительственных учреждений).
  • Профили следующего уровня - отраслевые или корпоративные. Для каждой отрасли может и должен быть построен свой профиль, например: профиль банковской деятельности, профиль военного назначения, профиль научных исследований, профиль образования и т. д.

    19.3. Основные свойства и назначение профилей

    Эталонная модель среды открытых систем (OSE/RM) определяет разделение любой информационной системы на приложения (прикладные программы и программные комплексы) и среду, в которой эти приложения функционируют. Между приложениями и средой определяются стандартизованные интерфейсы, которые являются необходимой частью профилей любой открытой системы. Кроме того, в профилях ИС могут быть определены унифицированные интерфейсы взаимодействия функциональных частей друг с другом и интерфейсы взаимодействия между компонентами среды ИС.

    Классификация интерфейсов открытых систем вводит следующие четыре основных типа интерфейсов OSE:

  • API (Application Program Interface - Интерфейс прикладной программы);
  • CSI (Communication Services Interface - Интерфейс коммуникационных услуг);
  • HCI (Human/Computer Interface - Человеко-машинный интерфейс);
  • ISI (Information Services Interface - Интерфейс информационных услуг).
  • В принципе могут быть определены и другие типы интерфейсов, например интерфейс управляемых объектов.

    Под API понимается интерфейс между прикладным программным обеспечением и поставщиком необходимого для функционирования этого программного обеспечения сервиса, т. е. прикладной платформой.

    CSI трактуется как интерфейс, который обеспечивает сервис для реализации взаимодействия с внешними системами ИТ. Реализация такого взаимодействия осуществляется с помощью протоколов (процедур обмена), стандартизация которых вместе со стандартизацией форматов обмениваемых с помощью этих протоколов данных является основой обеспечения интероперабельности систем.

    Понятие HCI связывается с интерфейсом, через который осуществляется физическое взаимодействие пользователя и системы ИТ. Примерами такого интерфейса служат клавиатуры для ввода информации и оконные системы взаимодействия с пользователем.

    ISI рассматривается как граница взаимодействия с внешней памятью долговременного хранения данных, для переносимости и интероперабельности которых необходима стандартизация форматов и синтаксиса представления данных.

    Таким образом, определяемая профилем OSE функциональность в общем случае может рассматриваться как композиция функций или сервисов, реализуемых на интерфейсах определенных выше классов. Функциональность профиля специфицируется в терминах вызовов функций, протоколов взаимодействия, форматов данных. Естественным требованием к профилю является согласованность используемых им спецификаций, относящихся к интерфейсам различным классов.

    По определению полный OSE-профиль - это профиль, который специфицирует все поведение ИТ-системы или часть ее поведения на одном или большем числе интерфейсов OSE. OSE-профиль состоит из выбранного набора открытых, общедоступных, согласованных стандартов и спецификаций, определяющих различные услуги в среде эталонной модели OSE/RM.

    OSI-профиль - конкретный (локальный) профиль, составленный из базовых стандартов, соответствующих модели OSI (Open System Interconnection) и (или) базовых стандартов представления форматов и данных (т. е. F-профилей).

    На основании этих определений можно сформулировать следующие общие свойства профилей:

  • Профиль только ограничивает функциональность базовой спецификации, благодаря выбору его опций и значений параметров. Таким образом, функциональность профилей вытекает из функциональности выбранных в них базовых стандартов.
  • Профили не могут содержать никаких требований, противоречивых с базовым стандартом, они лишь осуществляют выбор соответствующих опций и диапазонов значений параметров.
  • Профиль может содержать дополнительные более специальные или ограничительные аттестационные требования. Таким образом, аттестация на соответствие профилю подразумевает аттестацию на соответствие всему набору составляющих его спецификаций, в частности базовых стандартов, на которые он ссылается.
  • Основными целями OSE и OSI профилей является реализация основных свойств открытости проектируемой, внедряемой, эксплуатируемой или развиваемой системы. В связи с этим формируемый OSE-профиль должен обеспечивать:

  • Переносимость прикладного программного обеспечения и многократную используемость программного обеспечения на уровне исходного кода и стандартных библиотек (Application Software Portability and Software Reuse at the Source Code Level).
  • Именно переносимость между различными платформами исходного текста программного обеспечения считается одной из основных практически достижимых задач, решение которой позволяет организациям защитить себя от необходимости дополнительного инвестирования в существующее программное обеспечение для его перепроектирования при переходе на новые прикладные платформы. Если под переносимостью приложений понимается перенос всего соответствующего данному приложению программного обеспечения на другие платформы, то под переиспользумостью программного обеспечения, как правило, понимается перенос в новые приложения некоторой части работающих программ, что также имеет большое практическое значение и непосредственно относится к целям открытости систем.

  • Переносимость данных (Data Portability).
  • Не менее важной целью открытых систем является переносимость на новые прикладные платформы данных, хранящихся во внешней памяти существующих систем ИТ, что обеспечивается разработкой OSE на основе стандартов и ISP, строго регламентирующих форматы и способы представления данных.

  • Интероперабельность прикладного программного обеспечения (Application Software Interoperability).
  • Здесь имеется в виду возможность обмена данными между сущностями программного обеспечения, в том числе между сущностями, реализуемыми на разнородных прикладных платформах, а также возможность совместного использования ими обмениваемых данных. Данное свойство на нижнем уровне обеспечивается построением стандартизованных коммуникационных интерфейсов (т. е. CSI-интерфейсов) систем на основе стандартов сетевых протоколов, в частности OSI-профилей. Реализация его в полном объеме приводит к необходимости решения проблемы семантической интероперабельности, т. е. понимания разнородными платформами семантики данных, которыми они обмениваются друг с другом.

  • Интероперабельность управления и безопасности (Management and Security Interoperability).
  • Для целей интеграции и совместного использования разнородных платформ в рамках распределенных систем ИТ необходима унификация и концептуальная целостность средств административного управления и управления информационной безопасностью систем ИТ независимо от реализационных окружений. Поэтому для обеспечения бесшовной интеграции систем их средства административного управления и средства защиты должны строиться в соответствии с международными стандартами.

  • Переносимость пользователей (User Portability).
  • Под переносимостью пользователей понимается отсутствие необходимости в их повторном обучении при переносе прикладного программного обеспечения на другие платформы, что также является одной из важных целей концепции открытых систем.

  • Использование существующих стандартов и аккомодация к стандартам перспективных технологий (Accommodation of Standards).
  • OSE-профили являются эффективным средством продвижения существующих стандартов в практику. В то же время OSE-профили являются объектами, способными эволюционировать с учетом изменения стандартов, технологий и пользовательских требований, прежде всего потому, что они конструируются посредством ссылок на базовые стандарты. Таким образом, на основе понятия OSE-профиля поддерживается такое свойство открытых систем, как адаптируемость к изменению стандартов.

  • Легкая настраиваемость на новые технологии создания информационных систем (Accommodation of New Information System Technology).
  • OSE-профили, являясь исходным материалом при построении открытых систем, не связаны непосредственно с нижележащими технологиями. Однако развитие таких технологий влечет развитие системы стандартов. Гибкость аппарата OSE-профилей позволяет учитывать тенденции перехода к новым стандартам и, соответственно, к новым технологиям.

  • Масштабируемость прикладных платформ и распределенных систем (Application Platform Scalability).
  • Масштабируемость относится к важнейшим свойствам открытости систем ИТ. Применительно к прикладной платформе оно означает возможность разных типов реализаций некоторого OSE-профиля, отличающихся техническими и ресурсными характеристиками (например, суперкомпьютеры и рабочие станции), поддерживать одну и ту же функциональность, т. е. поддерживать один и тот же набор сервисов.

  • Прозрачность реализаций процессов (Implementation Transparency).
  • Данное свойство поддерживается благодаря систематическому использованию через аппарат OSE-профилей стандартизованных спецификаций (стандартов и ISPs), одним из принципов разработки которых является принцип независимости от конкретных реализаций. Таким образом, все особенности реализации OSE-профилей скрываются за интерфейсами открытых систем, что и обеспечивает свойство прозрачности реализаций для конечных пользователей систем ИТ.

  • Поддержка пользовательских требований (Support Clear Statement of User Requirements).
  • Важным свойством открытых систем является точная спецификация пользовательских требований, определенных в виде наборов сервисов предоставляемых открытыми системами на их интерфейсах. Это свойство адекватно поддерживается применением аппарата OSE-профилей.

    При практическом формировании и применении профилей, как было сказано выше, можно использовать региональные, национальные стандарты, стандарты де-факто и ведомственные нормативные документы. В процессе применения стандартов и профилей могут быть выявлены пробелы в положениях некоторых стандартов и необходимость модификации или дополнения требований, определенных в них. Некоторые функции, не формализованные стандартами, но важные для унификации построения или взаимодействия компонентов конкретной технологии или информационной системы, могут определяться нормативными документами ведомства или фирмы, обязательными для конкретного профиля и проекта. Для эффективного использования конкретного профиля необходимо:

  • выделить объединенные логической связью проблемно-ориентированные области функционирования, где могут применяться стандарты, общие для одной организации или группы организаций;
  • идентифицировать стандарты и нормативные документы, варианты их использования и параметры, которые необходимо включить в профиль;
  • документально зафиксировать участки конкретного профиля, где требуется создание новых стандартов или нормативных документов, и идентифицировать характеристики, которые могут оказаться важными для разработки недостающих стандартов и нормативных документов этого профиля;
  • формализовать профиль в соответствии с его категорией, включая стандарты, различные варианты нормативных документов и дополнительные параметры, которые непосредственно связаны с профилем;
  • опубликовать профиль и (или) продвигать его по формальным инстанциям для дальнейшего распространения.
  • При использовании OSE и OSI профилей для создания ИС следует обеспечить проверку корректности их применения путем тестирования, испытаний и сертификации, для чего должна быть создана технология контроля и тестирования в процессе применения профиля. Она должна поддерживаться совокупностью методик, инструментальных средств, составом и содержанием оформляемых документов на каждом этапе обеспечения и контроля корректности применения соответствующей версии и положений профиля.

    Использование профилей способствует унификации при разработке тестов, проверяющих качество и взаимодействие компонентов проектируемой ИС. Профили должны определяться таким образом, чтобы тестирование их реализации можно было проводить по возможности наиболее полно по стандартизованной методике. Некоторые тесты для проверки соответствия применяемых компонентов международным стандартам могут быть использованы готовыми, так как международные стандарты и профили являются основой при создании международных признанных аттестационных тестов.

    19.4. Пример компоновки функционального профиля

    Наиболее актуальными в настоящее время представляются открытые распределенные ИС с архитектурой "клиент-сервер". Рассмотрим подходы к построению функциональных профилей таких систем.

    Профиль среды ИС должен определять ее архитектуру в соответствии с выбранной моделью распределенной обработки данных: моделью DCE (Distributed Computing Environment) или моделью CORBA (Common Object Request Broker Architecture). В первом случае модель определяется стандартами консорциума OSF, в частности механизма удаленного вызова процедур RPC (Remote Procedure Call) с учетом стандартов де-факто, которые специфицируют применяемые мониторы транзакций (например, монитор транзакций Tuxedo). Во втором случае модель определяется стандартами консорциума OMG, в частности спецификацией брокера объектных запросов ORB (Object Request Broker). Стандарты интерфейсов приложений со средой ИС (API - Application Program Interface) должны быть определены по функциональным областям профилей ИС. Декомпозиция структуры среды функционирования ИС на составные части, выполняемая на стадии эскизного проектирования, позволяет детализировать профиль среды ИС по функциональным областям эталонной модели OSE/RM:

  • графического пользовательского интерфейса (Motif консорциума OSF или стандарт X Window IEEE);
  • реляционных или объектно-ориентированных СУБД (например, стандарт языка SQL-92 и спецификации доступа к разным базам данных);
  • операционных систем с учетом сетевых функций, выполняемых на уровне ОС (например, набора стандартов POSIX-ISO и IEEE);
  • телекоммуникационной среды в части услуг и сервисов прикладного уровня: электронной почты (по рекомендациям ITU-T X.400, X.500), доступа к удаленным базам данных RDA (по стандарту ISO 9594-1.2), передачи файлов, доступа к файлам и управления файлами (по стандарту ISO 10607 - 1, 2, 3, 4, 5, 6).
  • Профиль среды распределенной ИС должен включать стандарты протоколов транспортного уровня (по ISO OSI или стандарт де-факто протокола TCP/IP), стандарты локальных сетей (например, стандарт Ethernet IEEE 802.3 или стандарт Fast Ethernet IEEE 802.3 u), а также стандарты средств сопряжения проектируемой ИС с сетями передачи данных общего назначения (например, по рекомендациям ITU-T X.25, X.3, X.29 и др.).

    Выбор аппаратных платформ ИС связан с определением их параметров: вычислительной мощности серверов и рабочих станций в соответствии с проектными решениями по разделению функций между клиентами и серверами; степени масштабируемости аппаратных платформ; надежности. Профиль среды ИС должен содержать стандарты, определяющие параметры технических средств и способы их измерения (например, стандартные тесты измерения производительности).

    Профиль защиты информации в ИС должен обеспечивать реализацию политики информационной безопасности, разрабатываемой в соответствии с требуемой категорией безопасности и критериями безопасности, заданными в ТЗ на систему. Построение профиля защиты информации в распределенных системах "клиент-сервер" методически связано с точным определением компонентов системы, ответственных за те или иные функции, сервисы и услуги, и средств защиты информации, встроенных в эти компоненты. Функциональная область защиты информации включает в себя функции защиты, реализуемые разными компонентами ИС:

  • функции защиты, реализуемые операционной системой;
  • функции защиты от несанкционированного доступа, реализуемые на уровне программного обеспечения промежуточного слоя;
  • функции управления данными, реализуемые СУБД;
  • функции защиты программных средств, включая средства защиты от вирусов;
  • функции защиты информации при обмене данными в распределенных системах, включая криптографические функции;
  • функции администрирования средств безопасности.
  • Основополагающим документом в области защиты информации в распределенных системах являются рекомендации X.800, принятые МККТТ (сейчас - ITU-T) в 1991 г. Подмножество указанных рекомендаций должно составлять профиль защиты информации в ИС с учетом распределения функций защиты информации по уровням концептуальной модели ИС и взаимосвязи функций и применяемых механизмов защиты информации. При использовании профиля защиты информации при проектировании, разработке и сопровождении ИС целесообразно учитывать методические рекомендации, изложенные в интерпретации "Оранжевой книги" национального центра компьютерной безопасности США для сетевых конфигураций. Профиль защиты информации должен включать указания на методы и средства обнаружения в применяемых аппаратных и программных средствах недекларированных возможностей ("закладных" элементов и вирусов). Профиль должен также включать указания на методы и средства резервного копирования информации и восстановления информации при отказах и сбоях аппаратуры системы.

    Профиль инструментальных средств, встроенных в ИС, должен отражать решения по выбору методологии и технологии создания, сопровождения и развития конкретной ИС. В этом профиле должна быть ссылка на описание выбранных методологии и технологии, выполненное на стадии эскизного проектирования ИС. Состав инструментальных средств, встроенных в ИС, определяется на основании решений и нормативных документов об организации сопровождения и развития ИС. При этом должны быть учтены правила и порядок, регламентирующие внесение изменений в действующие системы. Функциональная область профиля инструментальных средств, встроенных в ИС, охватывает функции централизованного управления и администрирования, связанные с:

  • контролем производительности и корректности функционирования системы в целом;
  • управлением конфигурацией прикладного программного обеспечения, тиражированием версий;
  • управлением доступом пользователей к ресурсам системы и конфигурацией ресурсов;
  • перенастройкой приложений в связи с изменениями прикладных функций ИС;
  • настройкой пользовательских интерфейсов (генерация экранных форм и отчетов);
  • ведением баз данных системы;
  • восстановлением работоспособности системы после сбоев и аварий.
  • Дополнительные ресурсы, необходимые для функционирования встроенных инструментальных средств (минимальный и рекомендуемый объем оперативной памяти, размеры требуемого пространства на дисковых накопителях и т. д.), должны быть учтены в разделе проекта, относящемся к среде ИС. Выбор инструментальных средств, встроенных в ИС, должен производиться в соответствии с требованиями профиля среды ИС. Ссылки на соответствующие стандарты, входящие в профиль среды, должны быть указаны и в профиле инструментальных средств, встроенных в ИС. В этом профиле должны быть также предусмотрены ссылки на требования к средствам тестирования, которые необходимы для процессов сопровождения и развития системы и должны быть в нее встроены. В число встроенных в ИС средств тестирования должны входить средства функционального тестирования приложений, тестирования интерфейсов, системного тестирования и тестирования серверов/клиентов при максимальной нагрузке.

    Рассмотренный пример еще раз демонстрирует исключительную по важности роль профилей в реализации принципов открытых систем. Построение профиля на самых ранних стадиях создания программной или информационной системы и следование ему на всех дальнейших стадиях жизненного цикла системы позволяет пользователю (заказчику) составлять спецификацию на приобретаемые и разрабатываемые аппаратные и программные средства как системные, так и прикладные, обеспечивать независимость от конкретного поставщика при создании и модернизации системы. Разработчики приложений, в свою очередь, следуя профилю, создают условия для повторного применения разработанных приложений при смене платформ, а поставщики средств вычислительной техники  - для расширения рынка сбыта.

    Наконец, разработчики стандартов могут оценить отсутствие необходимых стандартов и сосредоточить внимание на их разработке. Как известно, говорить о соответствии стандартам невозможно без проведения соответствующего тестирования и сертификационных испытаний, поэтому стадия тестирования является обязательным этапом ТОС. На основе профиля должно проводиться тестирование и сертификация приложений на соответствие требованиям открытости. Основу большинства применяемых в настоящее время профилей составляют стандарты серии POSIX. Общий их перечень состоит из более 45 наименований, с кратким содержанием которых можно ознакомиться на сервере IEEE [http://standards.ieee.org/develop/wg/POSIX.html]. Перечень российских стандартов в области реализации открытых систем составляет 92 стандарта.

    Вернуться к учебному плану