Пользователи вычислительной техники неоднократно сталкивались с ситуацией, когда программное обеспечение, отлично работающее на одном компьютере, не желает работать на другом, таком же устройстве. Или системные блоки одного вычислительного устройства не стыкуются с аппаратной частью другого. Или информационная система другой компании упорно не желает обрабатывать данные, которые пользователь подготовил в информационной системе у себя на рабочем месте, хотя были выполнены все необходимые требования по подготовке данных. Или при загрузке разработанной странички на "чужом" браузере на экране вместо понятного текста возникает бессмысленный набор символов. Эта проблема, которая возникла в ходе бурного развития производства вычислительной и телекоммуникационной техники и разработки программного обеспечения, получила название проблемы совместимости вычислительных, телекоммуникационных и информационных устройств.
Развитие систем и средств вычислительной техники, повсеместное их внедрение в сферы управления, науки, техники, экономики и бизнеса привели к необходимости объединения конкретных вычислительных устройств и реализованных на их основе информационных систем в единые информационно-вычислительные системы и среды, к формированию единого информационного пространства. Такое пространство можно определить как совокупность баз данных, хранилищ знаний, систем управления ими, информационно-коммуникационных систем и сетей, методологий и технологий их разработки, ведения и использования на основе единых принципов и общих правил, обеспечивающих информационное взаимодействие для удовлетворения потребностей пользователей.
Единое информационное пространство складывается из следующих основных составляющих:
При формировании на деле единого информационного пространства менеджеры, проектировщики и разработчики программно-аппаратных средств столкнулись с рядом проблем. Например, разнородность технических средств вычислительной техники с точки зрения организации вычислительного процесса, архитектуры, систем команд, разрядности процессоров и шины данных и т. д. потребовала создания физических интерфейсов, реализующих взаимную совместимость компьютерных устройств. При увеличении числа типов интегрируемых устройств сложность организации физического взаимодействия между ними существенно возрастала. Это приводило к постоянно возрастающим проблемам в управлении такими системами.
Разнородность программируемых сред, реализуемых в конкретных вычислительных устройствах и системах, с точки зрения многообразия операционных систем, различия в разрядности и прочих особенностей привели к созданию программных интерфейсов для обеспечения взаимодействия устройствами и систем. При этом необходимо отметить, что достигнуть полной совместимости программных продуктов, разработанных в конкретной программной среде, в другой среде удавалось не всегда. Разнородность физических и программных интерфейсов в системе <<Пользователь> - <Компьютерное устройство> - <Программное обеспечение>> требовала постоянного согласования программно-аппаратного обеспечения и переобучения кадров.
История концепции открытых систем начинается с того момента, когда возникла проблема переносимости (мобильности) программ и данных между компьютерами с различной архитектурой. Одним из первых шагов в этом направлении на Западе, оказавшим влияние и на развитие отечественной вычислительной техники, явилось создание компьютеров серии IBM 360, обладающих единым набором команд и способных работать с одной и той же операционной системой. Корпорация IBM, кроме того, предоставляла лицензии на свою операционную систему пользователям, которые предпочли купить компьютеры той же архитектуры у других производителей.
Частичное решение проблемы мобильности для программ и программистов обеспечили и ранние стандарты языков, например, ФОРТРАНа и КОБОЛа. Языки позволяли создавать переносимые программы, хотя часто и ограничивали функциональные возможности. Мобильность обеспечивалась также и за счет того, что эти стандарты были приняты многими производителями различных платформ. Когда языки приобрели статус стандарта де-факто, их разработкой и сопровождением начинали заниматься национальные и международные организации по стандартизации. В результате языки развивались уже независимо от своих создателей. Достижение мобильности уже на этом уровне было первым примером истинных возможностей открытых систем.
Следующий этап в развитии концепции открытости - вторая половина семидесятых годов. Он связан с областью интерактивной обработки и увеличением объема продуктов, для которых требуется переносимость (пакеты для инженерной графики, системы автоматизации проектирования, базы данных, управление распределенными базами данных). Компания DIGITAL начала выпуск мини-ЭВМ VAX, работающих под управлением операционной системы VMS. ЭВМ этой серии имели уже 32-разрядную архитектуру, что обеспечило значительную эффективность программного кода и сократило издержки на работу с виртуальной памятью. Программисты получили возможность напрямую использовать адресное пространство объемом до 4 Гбайт - что практически снимало все ограничения на размеры решаемых задач. Машины этого типа надолго стали стандартной платформой для систем проектирования, сбора и обработки данных, управления экспериментом и т. п. Именно VAXы стимулировали создание наиболее мощных систем САПР, управления базами данных и машинной графики, которые широко используются до настоящего времени.
Конец 70-х гг. характеризуется массовым применением сетевых технологий. DIGITAL интенсивно внедряла свою архитектуру DECnet. Сети, использующие протоколы Internet (TCP/IP), первоначально реализованные Агентством по перспективным исследованиям Министерства обороны США (DARPA), начали широко применяться для объединения различных систем - как военных, так и академических организаций США. IBM применяла собственную сетевую архитектуру SNA (System Network Architecture), которая стала основой для предложенной Международной организацией по стандартизации ISO архитектуры Open Systems Interconnection (OSI).
Когда сетевая обработка стала реальностью и стала насущной необходимостью для решения большого числа технических, технологических, научных экономических задач, пользователи начали обращать внимание на совместимость и возможность интеграции вычислительных средств как на необходимые атрибуты открытости систем. ISO в 1977-78 гг. развернула интенсивные работы по созданию стандартов взаимосвязи в сетях открытых систем. Тогда же впервые было введено определение открытой информационной системы.
Таким образом, решение проблем совместимости и мобильности привело к разработке большого числа международных стандартов и соглашений в сфере применения информационных технологий и разработки информационных систем. Основополагающим, базовым понятием при использовании стандартов стало понятие "открытая система".
Что же такое "открытая система"? Существует достаточное количество определений, даваемых различными организациями по стандартизации и отдельными фирмами. Например, Ассоциация французских пользователей UNIX и открытых систем (AFUU) дает следующее определение: "Открытая система - это система, состоящая из элементов, которые взаимодействуют друг с другом через стандартные интерфейсы".
Производитель средств вычислительной техники - компания Hewlett Packard: "Открытая система - это совокупность разнородных компьютеров, объединенных сетью, которые могут работать как единое интегрированное целое, независимо от того, как в них представлена информация, где они расположены, кем они изготовлены, под управлением какой операционной системы они работают".
Определение Национального института стандартов и технологий США (NIST): "Открытая система - это система, которая способна взаимодействовать с другой системой посредством реализации международных стандартных протоколов. Открытыми системами являются как конечные, так и промежуточные системы. Однако открытая система не обязательно может быть доступна другим открытым системам. Эта изоляция может быть обеспечена или путем физического отделения, или путем использования технических возможностей, основанных на защите информации в компьютерах и средствах коммуникаций".
Другие определения в той или иной мере повторяют основное содержание определений, приведенных выше. Анализируя их, можно выделить некоторые общие черты, присущие открытым системам:
Термин "открытая система" сегодня определяют как "исчерпывающий и согласованный набор международных стандартов на информационные технологии и профили функциональных стандартов, которые реализуют открытые спецификации на интерфейсы, службы и поддерживающие их форматы, чтобы обеспечить взаимодействие (интероперабельность) и мобильность программных приложений, данных и персонала".
Это определение, сформулированное специалистами Комитета IEEE POSIX 1003.0 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), унифицирует содержание среды, которую предоставляет открытая система для широкого использования. Базовым в этом определении является термин "открытая спецификация", имеющий следующее толкование: "это общедоступная спецификация, которая поддерживается открытым, гласным, согласительным процессом, направленным на постоянную адаптацию новой технологии, и которая соответствует стандартам". Таким образом, под открытыми системами следует понимать системы, обладающие стандартизованными интерфейсами. Решение проблемы открытости систем основывается на стандартизации интерфейсов систем и протоколов взаимодействия между их компонентами.
В качестве примеров использования технологии открытых систем можно привести технологии фирмы Intel PlugPlay и USB, а также операционные системы UNIX и (частично) ее основного конкурента - Windows NT. Многие новые продукты сразу разрабатываются в соответствии с требованиями открытых систем, примером тому может служить широко используемый в настоящее время язык программирования Java фирмы Sun Microsystems.
Общие свойства открытых информационных систем можно сформулировать следующим образом:
Все эти общепринятые свойства современных открытых систем, взятые по отдельности, были характерны и для предыдущих поколений ИС и средств вычислительной техники. Новый взгляд на открытые системы определяется тем, что эти черты рассматриваются в совокупности, как взаимосвязанные, и реализуются в комплексе. Это естественно, поскольку все указанные выше свойства дополняют друг друга. Только в такой совокупности возможности открытых систем позволяют решать проблемы проектирования, разработки, внедрения, эксплуатации и развития современных информационных систем.
Проиллюстрируем важность такого подхода, на примере важнейшего свойства - интероперабельности (Interoperability). Ниже перечислены обстоятельства, которые отражают насущные потребности развития областей применения информационных технологий и мотивируют переход к интероперабельным информационным системам и разработке соответствующих стандартов и технических средств.
Функционирование систем в условиях информационной и реализационной неоднородности, распределенности и автономности информационных ресурсов системы. Информационная неоднородность ресурсов заключается в разнообразии их прикладных контекстов (понятий, словарей, семантических правил, отображаемых реальных объектов, видов данных, способов их сбора и обработки, интерфейсов пользователей и т. д.). Реализационная неоднородность источников проявляется в использовании разнообразных компьютерных платформ, средств управления базами данных, моделей данных и знаний, средств программирования и тестирования, операционных систем, и т. п.
Интеграция систем. Системы эволюционируют от простых, автономных подсистем к более сложным, интегрированным системам, основанным на требовании взаимодействия компонентов.
Реинжиниринг систем. Эволюция бизнес-процессов - непрерывный процесс, который является неотъемлемой составляющей деятельности организаций. Соответственно, создание системы и ее реконструкция (реинжиниринг) - это непрерывный процесс формирования, уточнения требований и проектирования. Система должна быть спроектирована так, чтобы ее ключевые составляющие могли быть реконструированы при сохранении целостности и работоспособности системы.
Трансформация унаследованных систем. Практически любая система после создания и внедрения противодействует изменениям и имеет тенденцию быстрого превращения в бремя организации. Унаследованные системы (Legacy Systems), построенные на "уходящих" технологиях, архитектурах, платформах, а также программное и информационное обеспечение, при проектировании которых не были предусмотрены нужные меры для их постепенного перерастания в новые системы, требуют перестройки (Legacy Transfor-mation) в соответствии с новыми требованиями бизнес-процессов и технологий. Существенно, что в процессе трансформации необходимо, чтобы новые модули системы и оставшиеся компоненты унаследованных систем сохраняли способность к взаимодействию.
Повторное использование неоднородных информационных ресурсов. Технология разработки информационных систем должна позволять крупномасштабно применять технологию повторного использования информационных ресурсов, которые могут быть "соединены" (т. е., образованы их "интероперабельные сообщества") для производства серий стандартизованных продуктов в определенной прикладной области.
Продление жизненного цикла систем. В условиях исключительно быстрого технологического развития требуются специальные меры, обеспечивающие необходимую продолжительность жизненного цикла продукта, включающего постоянное улучшение его потребительских свойств. При этом новые версии продукта должны поддерживать заявленные функциональности предыдущих версий.
Весьма существенно, что свойство интероперабельности информационных ресурсов является необходимой предпосылкой удовлетворения перечисленных выше требований.
Таким образом, основной принцип формирования открытых систем состоит в создании среды, включающей программные и аппаратурные средства, службы связи, интерфейсы, форматы данных и протоколы. Такая среда в основе имеет развивающиеся доступные и общепризнанные стандарты и обеспечивает значительную степень взаимодействия (Inter-operability), переносимости (Portability) и масштабирование (Scalability) приложений и данных.
Отметим, что благодаря этим свойствам минимизируются затраты на достижение преемственности и повторного использования накопленного программно-информационного задела при переходе на более совершенные компьютерные платформы, а также интеграция систем и ресурсов в распределенные системы. Экономическая рентабельность реализации на практике концепции открытых систем основывается на том, что переход к открытым технологиям создает наилучшие предпосылки для инвестиций в ИТ, так как благодаря свойствам открытости систем ИТ существенно повышается конечная эффективность их использования.
Принципы создания и использования открытых систем применяются в настоящее время при построении большинства классов систем: вычислительных, информационных, телекоммуникационных, систем управления в реальном масштабе времени, встроенных микропроцессорных систем. В условиях широкого использования интегрированных вычислительно-телекоммуникационных систем принципы открытости составляют основу технологии интеграции. В развитии и применении открытых систем заинтересованы все участники процесса информатизации: пользователи, проектировщики систем и системные интеграторы, производители технических и программных средств вычислительной техники и телекоммуникации. В частности, по встроенным микропроцессорным системам (МПС) в рамках программы ESPRIT существует проект OMI (Open Microprocessor Initiative), направленный на создание коллективной пользовательской библиотеки МПС в соответствии с принципами открытых систем.
В условиях перехода к информационному обществу, когда государственное управление и большинство секторов экономики становятся активными потребителями информационных технологий, а сектор производителей средств и услуг информационных технологий непрерывно растет, проблема развития и применения открытых систем составляет для каждой страны национальную проблему. Так, администрация Клинтона еще в 1993 г. объявила о программе создания Национальной информационной инфраструктуры на принципах открытых систем (National Information Infrastructure Initiative), вкладывала в эту программу большие деньги и содействовала инвестициям со стороны частного сектора. Совет Европы в 1994 г. в своих рекомендациях о путях перехода к информационному обществу (Bangemann Report) подчеркнул, что стандарты открытых систем должны играть важнейшую роль при создании информационной инфраструктуры общества. Ведется работа по созданию глобальной информационной инфраструктуры, также основанной на принципах открытых систем.
Таким образом, следует еще раз подчеркнуть, что в условиях перехода к информационному обществу технология открытых систем становится основным направлением информационных технологий.
Значение принципа взаимосвязи открытых систем стал осознаваться, когда глобализация экономики и бизнеса в рамках единого экономического пространства Европы привела к необходимости унификации применяемых информационных систем и технологий. Вначале каждая страна и компании, работающие в этих странах, развивали свои программные и сетевые концепции и технические средства, которые часто оказывались несовместимыми. Различные концептуальные направления имели свои системы форматов данных и обмена данными, например система SWIFT в банковской сфере, EDIFAST в торговле, промышленности, на транспорте. Из-за различий в протоколах системы были несовместимы и не могли быть интегрированы в единое целое. Таким образом, подобные ситуации дали толчок развитию международной стандартизации в области ИТ.
Область ИТ очень динамична, она характеризуется быстрыми темпами развития. При этом определяющую роль в формировании стратегических ориентиров процесса развития играют глобальные концепции. К важнейшим глобальным концепциям, прежде всего, относятся концепция открытых систем и концепция Глобальной информационной инфраструктуры (GII - Global Information Infractructure), которые для практического воплощения требуют не только развитой научно-методической базы и всеобъемлющей системы стандартов, но и сами могут рассматриваться как вехи процесса стандартизации ИТ. Отсюда следует, что процесс стандартизации ИТ также приобрел глобальный характер. Его целью является полномасштабная комплексная стандартизация ИТ.
Интенсивность усилий в области стандартизации ИТ в мировом масштабе обеспечили развитие соответствующей системы стандартов до такого уровня, когда она становится главным носителем научно-методических основ области ИТ. На этом пути получены фундаментальные нормативно-методические решения, в частности, созданы стандарты, определяющие:
Состояние и развитие стандартизации в области информационных технологий характеризуются в настоящее время следующими особенностями:
Приведенный список проблем в общем виде очерчивает поле деятельности в области международной стандартизации.
В определении среды открытых систем, приведенном выше, следует обратить внимание на то, что среда в своей основе имеет развивающиеся, доступные и общепризнанные стандарты. Это означает, что очень важен механизм выработки стандартов, а также механизм их согласования или гармонизации. Вопросами разработки стандартов и спецификаций в области информационных технологий занимаются во всем мире более 300 организаций, которые можно разделить на три категории: аккредитованные организации по стандартизации, производители, группы пользователей. Внутри каждой из этих трех категорий организации объединяются между собой, в том числе в различные ассоциации и консорциумы, организации всех этих категорий участвуют в сложном и дорогостоящем процессе выработки стандартов по принципам рабочих групп (Workshop).
На рис. 18.2-1 представлена система авторитетных международных организаций (ISO - Международная организация стандартизации, IEC - Международная электротехническая комиссия, ITU - Международный союз по телекоммуникациям), играющие значительную роль в решении задач стандартизации ИТ.
(рис 18.2-1) Международные организации и консорциумы - разработчики стандартов
В этой деятельности участвуют также многие специализированные профессиональные организации:
В 1987 г. ISO и IEC объединили свою деятельность в области стандартизации ИТ, создав единый орган JTC1 (Joint Technical Committee 1 - Объединенный технический комитет 1), предназначенный для формирования всеобъемлющей системы базовых стандартов в области ИТ и их расширений для конкретных сфер деятельности (рис. 1).
Основные цели Комитета JTC1: "разработка, поддержание, продвижение стандартов ИТ, являющихся необходимыми для глобального рынка, удовлетворяющих требованиям бизнеса и пользователей и имеющих отношение к:
Работа над стандартами ИТ в JTC1 тематически распределена по подкомитетам (Subcommittees - SC). Ниже показаны подкомитеты и группы JTC1, связанные с разработкой стандартов ИТ, относящихся к окружению открытых систем OSE (Open Systems Environment).
Результатом целенаправленной деятельности по стандартизации ИТ явилось создание развитой системы стандартов ИТ, охватывающей весь спектр основных направлений ИТ в широком диапазоне решений. Диапазон этих решений включает методические руководства, глобальные концепции развития области ИТ, основополагающие модели важнейших разделов ИТ (эталонные модели), а также спецификации типовых аспектов разработки, тестирования, функционирования, использования систем ИТ.
Характерная особенность стандартов ИТ состоит в том, что стандарты и профили ИТ содержат определения основных понятий и терминов области ИТ, описания моделей, сценариев, функций, правил поведения, правил представления информации. По существу, в стандартах ИТ свойства систем ИТ представляются в виде концептуальных, функциональных, информационных моделей объектов стандартизации.
Список российских базовых стандартов в области открытых систем можно найти по адресу: cert.stankin.ru/1/1-2-4.html.
Процесс стандартизации информационных технологий должен иметь методологическое основание, которое позволило бы обоснованно определять методы и объекты стандартизации. При этом понятие "информационные технологии" трактуется следующим образом: "Информационные технологии включают спецификацию, проектирование и разработку систем и средств, имеющих дело со сбором, представлением, обработкой, безопасностью, передачей, организацией, хранением и поиском информации, а также обменом и управлением информацией".
Такое толкование и единая методологическая база связаны, прежде всего, с общими принципами построения информационных систем (ИС) и применяемыми средствами анализа и разработки. Она реализована в виде методологического базиса открытых систем.
Методологический базис информационных технологий, представляет собой основу для создания наиболее экономически рентабельных технологий и систем, удовлетворяющих свойствам открытости. Наиболее значительными результатами в становлении методологического базиса открытых систем сегодня являются:
Методологический базис информационных технологий, основную часть которого составляют спецификации ИТ различных уровней абстракции, формируется на основе иерархического подхода, что способствует анализу его структуры с помощью некоторой многоуровневой модели. На рис. 18.3-1 показана модель, представляющая собой достаточно полную классификационную схему спецификаций ИТ.
(рис 18.3-1) Многоуровневая модель пространства спецификаций
В данной модели выделены следующие уровни спецификаций информационных технологий:
Концептуальный уровень (уровень метазнаний) состоит из архитектурных спецификаций, называемых эталонными моделями (Reference Model). Архитектурные спецификации предназначены для структуризации спецификаций функций, определяющих семантику конкретных областей информационных технологий.
Функциональный уровень или уровень базовых спецификаций (базовых стандартов), включающий также PAS и предназначенный для определения индивидуальных функций или наборов функций, описанных в эталонных моделях.
Предметные или локальные профили ИТ (например, OSI-профили, API-профили), т. е. профили, разрабатываемые на основе использования базовых спецификаций, которые относятся к предметной области, описанной одной эталонной моделью (возможно вместе с профилями форматов данных, т. е. F-профилями).
OSE-профили - спецификации поведения открытых систем на их границах (интерфейсах), объединяющие базовые спецификации и(или) профили, базирующиеся на различных эталонных моделях в целевые комплексы.
Полные OSE-профили открытых платформ и систем - спецификации, предназначенные для описания поведения ИТ-систем на всех их интерфейсах.
OSE-профили прикладных технологий. Полная спецификация окружений прикладных технологий обработки данных (например, банковских систем, распределенных офисных приложений и т. п.), построенных на принципах открытости, т. е. удовлетворяющих условиям переносимости, интероперабельности, масштабируемости.
Стратегические профили (например, IPS - International Standardized Profiles, GOSIP - Government Open System Interconnection Profile), т. е. профили, рассматриваемые в данном случае не как спецификации одной технологии, а как наборы стандартов, определяющих техническую политику в области телекоммуникации и открытых технологий крупной организации или даже государства.
Метод архитектурных спецификаций применяется для формирования концептуального базиса и определения семантической структуры важнейших разделов ИТ. Как правило, базис реализуется посредством разработки так называемых эталонных моделей, образующих методологическое ядро ИТ. Эталонные модели определяют структуризацию конкретных разделов ИТ, задавая тем самым контекст разработки соответствующих этим разделам стандартов. Эталонные модели могут рассматриваться в качестве фундаментальных моделей (законов) в пространстве ИТ (информационной "материи").
Эталонные модели определяют архитектуру наиболее важных и достаточно независимых разделов ИТ. Таким образом, "каждая эталонная модель представляет собой концептуальный и методологический базис конкретного раздела ИТ, определяя структуру множества базовых спецификаций, соответствующих данному разделу". Наиболее известными эталонными моделями являются (в квадратных скобках приведена ссылка на соответствующий стандарт, описывающий эталонную модель):
Базовая эталонная модель взаимосвязи открытых систем (Basic Reference Model for Open Systems Interconnection - RM-OSI).
[ISO 7498:1984, Information processing systems - Open Systems Interconnection, Basic Reference Model, ITU-T Rec. X.200 (1994)].
Руководство поокружению открытых систем POSIX (Portable Operating System Interface for Computer Environments - RM API).
[ISO/IEC DTR 14252, Portable Operating System Interface for Computer Environments - POSIX-IEEE, P1003.0, Draft Guide to the POSIX Open System Environment, February 1995].
Эталонная модель для открытой распределенной обработки (Reference Model for Open Distributed Processing - RM-ODP).
[ITU-T Rec. 902|ISO/IEC 10746-2:1995, Reference Model for Open Distributed Processing].
Эталонная модель управления данными (Reference Model for Data Management - RM DF).
[DIS 9075:1992, Information technology - Reference Model for Data Management].
Эталонная модель компьютерной графики (Reference Model of Computer Graphics - RM CG).
[ISO/IEC 11072:1992, Information Technology. Computer Graphics - Computer Graphics Reference Model].
Эталонная модель текстовых и офисных систем (Text and Office Systems Reference Model).
[ISO/IEC TRTOSM-1, Information technology. Text and office systems reference model - Part 1. Basic reference model].
Общая модель распределенных офисных приложений
[ISO/IEC 10031/1:1991, Information technology - Text communication - Distributed-office-applications model - Part 1. General model].
В процессе разработки находятся следующие эталонные модели:
Требование совместимости и взаимодействия прикладных программ привело к разработке системы стандартов "Интерфейс переносимой операционной системы" (свод POSIX-стандартов) и стандартов коммуникаций. Однако эти стандарты не охватывают требуемый спектр потребностей даже в рамках установленной для них области распространения. Дальнейшее развитие стандартизации в области информационных технологий и формирования принципа открытых систем нашло выражение в создании функциональной среды открытых систем (OSE - Open Systems Environment) и построения соответствующей модели, которая охватывала бы стандарты и спецификации по обеспечению возможностей ИТ.
Модель ориентирована на руководителей ИТ-служб и менеджеров проектов, ответственных за приобретение, внедрение, эксплуатацию и развитие информационных систем, состоящих из неоднородных программно-аппаратных и коммуникационных средств. Прикладные программы в среде OSE могут включать:
С точки зрения производителей и пользователей, OSE является достаточно универсальной функциональной инфраструктурой, регламентирующей и облегчающей разработку или приобретение, эксплуатацию и сопровождение прикладных защищенных систем, которые:
Таким образом, OSE поддерживает переносимые, масштабируемые и взаимодействующие прикладные компьютерные программы через стандартные функциональности, интерфейсы, форматы данных, протоколы обмена и доступа. Стандартами могут быть международные, национальные и другие общедоступные спецификации и соглашения. Эти стандарты и спецификации доступны любому разработчику, поставщику и пользователю вычислительного и коммуникационного программного обеспечения и оборудования при построении систем и средств, удовлетворяющих критериям OSE. Что означает на деле выполнение этих условий?
Прикладные программы и средства OSE переносимы, если они реализованы на стандартных платформах и написаны на стандартизованных языках программирования. Они работают со стандартными интерфейсами, которые связывают их с вычислительной средой. Они читают и создают данные в стандартных форматах и передают их в соответствии со стандартными протоколами, выполняющимися в различных вычислительных средах.
Прикладные программы и средства OSE масштабируемы в среде различных платформ и сетевых конфигураций: от персональных компьютеров - до мощных серверов, от локальных систем распараллеленных вычислений - до крупных GRID-систем. Разницу в объемах вычислительных ресурсов на любой платформе пользователь может заметить по некоторым косвенным признакам, например по скорости выполнения прикладной программы, но ни в коем случае - по отказам работы системы.
Прикладные программы и средства OSE взаимодействуют друг с другом, если они предоставляют услуги пользователю, используя стандартные протоколы, форматы обмена данными и интерфейсы систем совместной или распределенной обработки данных с целью целенаправленного использования информации. Процесс передачи информации с одной платформы на другую через локальную вычислительную сеть или комбинацию любых сетей (вплоть до глобальных) должен быть абсолютно прозрачен для прикладных программ и пользователей и не вызывать технических трудностей при использовании.
При этом местонахождение и расположение других платформ, операционных систем, баз данных, программ и пользователей не должно иметь значения для используемого прикладного средства.
Рабочая группа 1003.0 POSIX IEEE разработала эталонную модель OSE (OSE/RM - Open Systems Environment / Reference Model). Эта модель описана на международном уровне в техническом отчете TR 14250 Комитета JTC1 (рис. 18.5-1). 
(рис 18.5-1) Эталонная модель среды открытых систем
В описании модели используется два типа элементов:
Логические объекты представлены тремя классами, интерфейсы - двумя.
Прикладное программное обеспечение. В контексте эталонной модели OSE прикладные программы включают в себя непосредственно коды программ, данные, документацию, тестирующие, вспомогательные и обучающие средства.
Прикладная платформа состоит из совокупности программно-аппаратных компонентов, реализующих системные услуги, которые используются прикладным программным обеспечением.
Внешняя среда платформ состоит из элементов, внешних по отношению к прикладному ПО и прикладной платформе (например, это внешние периферийные устройства, услуги других платформ, операционных систем или сетевых устройств).
Интерфейс прикладной программы (API - Application Program Interface) является интерфейсом между прикладным ПО и прикладной платформой. Основная функция API - поддержка переносимости прикладного ПО. Классификация API производится в зависимости от типа реализуемых услуг: взаимодействие в системе <пользователь-компьютер>, обмен информацией между приложениями, внутренние услуги системы, коммуникационные услуги.
Интерфейс обмена с внешней средой (EEI - External Environment Interface) обеспечивает передачу информации между прикладной платформой и внешней средой, а также между прикладными программами, которые выполняются на одной платформе.
Образно говоря, эталонная модель OSE/RM реализует и регулирует взаимоотношения <поставщик - пользователь> - логические объекты прикладной платформы и внешней среды являются поставщиком услуг, прикладное ПО - пользователем. Среда OSE обеспечивает функционирование прикладного ПО, используя определенные правила, компоненты, методы сопряжения элементов системы (Plug Compatibility) и модульный подход к разработке программных и информационных систем. Достоинствами модели является выделение внешней среды в самостоятельный элемент, имеющий определенные функции и соответствующий интерфейс, и возможность ее применения для описания систем, построенных на основе архитектуры "клиент-сервер". Относительный недостаток - еще не все требуемые спецификации представлены на уровне международных гармонизированных стандартов.
Обобщенная структура любой программной или информационной системы (ИС) может быть представлена, как было отмечено выше, двумя взаимодействующими частями:
С этим разделением и обеспечением взаимосвязи тесно связаны две группы вопросов стандартизации:
Эти две группы интерфейсов определяют спецификации внешнего описания среды ИС - архитектуру, с точек зрения конечного пользователя, проектировщика ИС, прикладного программиста, разрабатывающего функциональные части ИС.
Спецификации внешних интерфейсов среды ИС и спецификации интерфейсов взаимодействия между компонентами самой среды - это точные описания всех необходимых функций, служб и форматов определенного интерфейса. Совокупность таких описаний составляет эталонную модель взаимосвязи открытых систем.
Эта модель используется более 20 лет, она "выросла" из сетевой архитектуры SNA (System Network Architecture), предложенной IBM. Модель взаимосвязи открытых систем OSI (Open Systems Interconnection) описывает общие принципы взаимосвязи открытых систем и используется в качестве основы для разработки многих стандартов ISO в области ИТ. Публикация этого стандарта подвела итог многолетней работы многих известных телекоммуникационных компаний и стандартизующих организаций.
В 1984 г. модель получила статус международного стандарта ISO 7498, в 1993 г. вышло расширенное и дополненное издание ISO 7498-1-93. Стандарт имеет составной заголовок "Информационно-вычислительные системы - Взаимосвязь (взаимодействие) открытых систем - Эталонная модель". Краткое название - "Эталонная модель взаимосвязи (взаимодействия) открытых систем" (OSI/BRM - Open Systems Interconnection / Basic Reference Model).
Модель основана на разбиении вычислительной среды на семь уровней, взаимодействие между которыми описывается соответствующими стандартами и обеспечивает связь уровней вне зависимости от внутреннего построения уровня в каждой конкретной реализации (рис. 18.5-2). Основным достоинством этой модели является детальное описание связей в среде с точки зрения технических устройств и коммуникационных взаимодействий. Вместе с тем она не принимает в расчет взаимосвязь с учетом мобильности прикладного программного обеспечения.
(рис 18.5-2) Семиуровневая модель взаимодействия (взаимосвязи) информационных систем
Преимущества "слоистой" организации модели взаимодействия заключаются в том, что такая организация обеспечивает независимую разработку уровневых стандартов, модульность разработок аппаратуры и программного обеспечения информационно-вычислительных систем и способствует тем самым техническому прогрессу в этой области.
В соответствии с ISO 7498 выделяются семь уровней (слоев) информационного взаимодействия, которые отделены друг от друга стандартными интерфейсами:
Информационное взаимодействие двух или более систем, таким образом, представляет собой совокупность информационных взаимодействий уровневых подсистем, причем каждый слой локальной информационной системы взаимодействует, как правило, с соответствующим слоем удаленной системы.
Протоколом называется набор алгоритмов (правил) взаимодействия объектов одноименных уровней различных систем.
Интерфейсом называется совокупность правил, в соответствии с которыми осуществляется взаимодействие с объектом данного или другого уровня. Стандартный интерфейс в некоторых спецификациях может называться услугой.
Процесс помещения фрагментированных блоков данных одного уровня в блоки данных другого уровня называют инкапсуляцией.
При разбиении среды на уровни соблюдались следующие принципы:
Каждый уровень имеет протокольную спецификацию, т. е. набор правил, управляющих взаимодействием равноправных процессов одного и того же уровня, и перечень услуг, которые описывают стандартный интерфейс с вышерасположенным уровнем. Каждый уровень использует услуги нижерасположенного уровня, каждый нижерасположенный - предоставляет услуги вышерасположенному. Приведем краткую характеристику каждого уровня.
Уровень 7 - уровень приложения (прикладной уровень).
Уровень приложений связан с прикладными процессами. Протоколы, которые определены на седьмом уровне, предназначены для обеспечения доступа к ресурсам сети и программам-приложениям пользователя. На данном уровне определяется интерфейс с коммуникационной частью приложений. В качестве примера протоколов прикладного уровня можно привести протокол Telnet, который обеспечивает доступ пользователя к хосту (главному вычислительному устройству, одному из основных элементов в многомашинной системе или любому устройству, подключенному к сети и использующему протоколы TCP/IP) в режиме удаленного терминала.
Уровень 6 - уровень представления.
На этом уровне информация преобразуется к такому виду, в каком это требуется для выполнения прикладных процессов. Например, выполняются алгоритмы преобразования формата представления данных - ASCII или КОИ-8. Или если для представления данных используется дисплей, то эти данные по заданному алгоритму формируются в виде страницы, которая выводится на экран.
Уровень 5 - сеансовый уровень (уровень сессии).
На данном уровне устанавливаются, обслуживаются и прекращаются сессии между представительными объектами приложений (прикладными процессами). В качестве примера протокола сеансового уровня можно рассмотреть протокол RPC (Remote Procedure Call). Как следует из названия, данный протокол предназначен для отображения результатов выполнения процедуры на удаленном хосте. В процессе выполнения этой процедуры между приложениями устанавливается сеансовое соединение. Назначением данного соединения является обслуживание запросов, которые возникают, например, при взаимодействии приложения-сервера с приложением-клиентом.
Уровень 4 - транспортный уровень.
Транспортный уровень предназначен для управления потоками сообщений и сигналов. Управление потоком является важной функцией транспортных протоколов, поскольку этот механизм позволяет надежно обеспечивать передачу данных по сетям с разнородной структурой, при этом в описание маршрута включаются все компоненты коммуникационной системы, обеспечивающие передачу данных на всем пути от устройств отправителя до приемных устройств получателя. Управление потоком заключается в обязательном ожидании передатчиком подтверждения приема обусловленного числа сегментов приемником. Количество сегментов, которое передатчик может отправить без подтверждения их получения от приемника, называется окном.
Существует два типа протоколов транспортного уровня - сегментирующие протоколы и дейтаграммные протоколы. Сегментирующие протоколы транспортного уровня разбивают исходное сообщение на блоки данных транспортного уровня - сегменты. Основной функцией таких протоколов является обеспечение доставки этих сегментов до объекта назначения и восстановление сообщения. Дейтаграммные протоколы не сегментируют сообщение, они отправляют его одним пакетом вместе с адресной информацией. Пакет данных, который называется "дейтаграмма" (Datagram), маршрутизируется в сетях с переключением адресов или передается по локальной сети прикладной программе или пользователю.
Уровень 3 - сетевой уровень.
Основной задачей протоколов сетевого уровня является определение пути, который будет использован для доставки пакетов данных при работе протоколов верхних уровней. Для того чтобы пакет был доставлен до какого-либо хоста, этому хосту должен быть поставлен в соответствие известный передатчику сетевой адрес. Группы хостов, объединенные по территориальному принципу, образуют сети. Для упрощения задачи маршрутизации сетевой адрес хоста составляется из двух частей: адреса сети и адреса хоста. Таким образом, задача маршрутизации распадается на две - поиск сети и поиск хоста в этой сети.
Уровень 2 - канальный уровень (уровень звена данных).
Назначением протоколов канального уровня является обеспечение передачи данных в среде передачи по физическому носителю. В канале формируется стартовый сигнал передачи данных, организуется начало передачи, производится сама передача, проводится проверка правильности процесса, производится отключение канала при сбоях и восстановление после ликвидации неисправности, формирование сигнала на окончание передачи и перевод канала в ждущий режим.
На канальном уровне данные передаются в виде блоков, которые называются кадрами. Тип используемой среды передачи и ее топология во многом определяют вид кадра протокола транспортного уровня, который должен быть использован. При использовании топологии "общая шина" и"Point-to-Multipoint" средства протокола канального уровня задают физические адреса, с помощью которых будет производиться обмен данными в среде передачи и процедура доступа к этой среде. Примерами таких протоколов являются протоколы Ethernet (в соответствующей части) и HDLC. Протоколы транспортного уровня, которые предназначены для работы в среде типа "точка-точка", не определяют физических адресов и имеют упрощенную процедуру доступа. Примером протокола такого типа является протокол PPP.
Уровень 1 - физический уровень.
Протоколы физического уровня обеспечивают непосредственный доступ к среде передачи данных для протоколов канального и последующих уровней. Данные передаются с помощью протоколов данного уровня в виде последовательностей битов (для последовательных протоколов) или групп битов (для параллельных протоколов). На этом уровне определяются набор сигналов, которыми обмениваются системы, параметры этих сигналов (временные и электрические) и последовательность формирования сигналов при выполнении процедуры передачи данных. Кроме того, на данном уровне формулируются требования к электрическим, физическим и механическим характеристикам среды передачи, передающих и соединительных устройств.
Таким образом, эталонная модель взаимосвязи (взаимодействия) открытых систем описывает и реализует стандартизованную систему взаимодействия в процессах обмена информацией и данными между прикладными программами и системами в вычислительных сетях. Стандартизация интерфейсов обеспечивает полную прозрачность взаимодействия вне зависимости от того, каким образом устроены уровни в конкретных реализациях модели.
Базовые спецификации являются основными строительными блоками, из которых конструируются конкретные открытые технологии, и относятся к понятию "общедоступные спецификации" (PAS - Publicly Available Specifications). Система PAS охватывает стандарты де-факто, которые не являются международными стандартами, однако сейчас интенсивно осуществляется процесс принятия наиболее распространенных и сопровождаемых PAS в качестве международных стандартов, что открывает возможность использования PAS в качестве элементов стандартизованных профилей ИТ.
Системный подход к проектированию профилей опирается на классификацию базовых спецификаций и PAS, в основе которой используется по существу ортогональный набор эталонных моделей. В частности, ниже приводится возможная классификация базовых спецификаций.
Базовые функции ОС: определяются стандартами по окружению открытых систем POSIX (Portable Operating System Interface for Computer Environments)
[ISO/IEC 9945/1:1990, (IEEE Std 1003.1 - 1990), Information technology. Portable Operating System Interface (POSIX) - Part 1: System Application Program Interface (API) [C Language]].
Список соответствующих международных стандартов на базовые спецификации, приведенные ниже, можно найти по адресу:
http://www.osp.irtel.ru/os/1996/04/source/48.htm.
Функции управления базами данных:
Функции пользовательского интерфейса, которые включают следующие стандарты ИТ:
Функции взаимосвязи открытых систем, включающие:
Функции распределенной обработки, включая следующие базовые спецификации OSI:
Распределенные приложения: спецификации специальных сервисных элементов прикладного уровня модели OSI, стандартов Internet, OMG, X/Open. Например:
Структуры данных и документов, форматы данных:
Спецификации инструментальных окружений (в частности, языков реализации и их библиотек) и CASE-окружений (как, например, ISO/IEC DIS 13719, ECMA Portable Common Tool Environment).
Отметим, что кроме базовых в настоящее время существуют сотни различных типовых и конкретных спецификаций, разработанных и разрабатываемых в десятках организаций, занимающихся стандартизацией ИТ. Каким же образом можно оценить пригодность и актуальность той или иной спецификации? Для этого разработана система оценки спецификаций, которая предназначена для поставщиков и пользователей.
В рамках этой системы каждая спецификация оценивается с позиции ее соответствия некоторым выделенным критериям: степени согласованности, полноте, зрелости, стабильности, степени актуализации, доступности. Например, низкая оценка по степени согласованности назначается тем спецификациям, которые являются частной (корпоративной) принадлежностью и используются ограниченной группой поставщиков и пользователей. Напротив, высоко оцениваются спецификации, ставшие общепризнанными национальными или международными стандартами.
Параметр полноты оценивает степень, в которой спецификация описывает основные свойства системы, необходимые для обеспечения необходимой функциональной области услуг. Зрелость указывает на уровень развития соответствующей технологии - высокую оценку получают спецификации, разработанные для хорошо изученных и активно применяемых технологий: эталонная модель хорошо проработана, существуют развитые формализованные математические модели, технологические принципы широко используются на практике. Высокая оценка стабильности означает, что спецификация "устоялась" и никаких существенных изменений в ближайшие годы не предвидится. Также высоко оцениваются спецификации, ориентированные на широкий диапазон систем и программных продуктов, доступных широкому кругу разработчиков и поставщиков с различными прикладными платформами.
Средние оценки по указанным показателям присваиваются тем спецификациям, которые требуют некоторых дополнительных функций для обеспечения более высокой эффективности применения в предназначенной для них среде. Расширения функционального поля и повышения уровня оценки можно достичь разработкой соответствующего стандарта или включением этой спецификации в состав другой, более "продвинутой" спецификации.
Идентификация спецификаций производится по следующим элементам: имя (наименование) спецификации, дата публикации (дата, когда спецификация стала доступной для общего использования), организация-спонсор (организация, ответственная за разработку и(или) поддержание, и(или) существование данной спецификации), применимость, степень согласованности, доступность изделия, полнота, зрелость, стабильность, проблемы/ограничения, аттестационное тестирование, привязки, дальнейшие возможности развития, альтернативные спецификации.
Анализ базовых спецификаций ИТ показывает, что современная методологическая база открытых систем представляет собой сложную систему концептуальных, структурных, функциональных, поведенческих и лингвистических моделей, взаимосвязанных между собой, а также вспомогательных процедур и средств. При этом следует отметить динамичность развития всей этой системы, поддерживаемого целенаправленной деятельностью развитой инфраструктуры специализированных международных институтов.
Приведенный обзор базовых спецификаций ИТ является достаточно общим и возможны другие подходы к классификации и анализу спецификаций ИТ. Однако следует подчеркнуть, что область спецификаций ИТ, несмотря на свою обширность и техническую сложность, легко систематизируется, что важно при использовании спецификаций в процессе разработки новых открытых систем и технологий, например, посредством аппарата функциональной стандартизации - профилирования.
Пользователи вычислительной техники неоднократно сталкивались с ситуацией, когда программное обеспечение, отлично работающее на одном компьютере, не желает работать на другом, таком же устройстве. Или системные блоки одного вычислительного устройства не стыкуются с аппаратной частью другого. Или информационная система другой компании упорно не желает обрабатывать данные, которые пользователь подготовил в информационной системе у себя на рабочем месте, хотя были выполнены все необходимые требования по подготовке данных. Или при загрузке разработанной странички на "чужом" браузере на экране вместо понятного текста возникает бессмысленный набор символов. Эта проблема, которая возникла в ходе бурного развития производства вычислительной и телекоммуникационной техники и разработки программного обеспечения, получила название проблемы совместимости вычислительных, телекоммуникационных и информационных устройств.
Развитие систем и средств вычислительной техники, повсеместное их внедрение в сферы управления, науки, техники, экономики и бизнеса привели к необходимости объединения конкретных вычислительных устройств и реализованных на их основе информационных систем в единые информационно-вычислительные системы и среды, к формированию единого информационного пространства. Такое пространство можно определить как совокупность баз данных, хранилищ знаний, систем управления ими, информационно-коммуникационных систем и сетей, методологий и технологий их разработки, ведения и использования на основе единых принципов и общих правил, обеспечивающих информационное взаимодействие для удовлетворения потребностей пользователей.
Единое информационное пространство складывается из следующих основных составляющих:
При формировании на деле единого информационного пространства менеджеры, проектировщики и разработчики программно-аппаратных средств столкнулись с рядом проблем. Например, разнородность технических средств вычислительной техники с точки зрения организации вычислительного процесса, архитектуры, систем команд, разрядности процессоров и шины данных и т. д. потребовала создания физических интерфейсов, реализующих взаимную совместимость компьютерных устройств. При увеличении числа типов интегрируемых устройств сложность организации физического взаимодействия между ними существенно возрастала. Это приводило к постоянно возрастающим проблемам в управлении такими системами.
Разнородность программируемых сред, реализуемых в конкретных вычислительных устройствах и системах, с точки зрения многообразия операционных систем, различия в разрядности и прочих особенностей привели к созданию программных интерфейсов для обеспечения взаимодействия устройствами и систем. При этом необходимо отметить, что достигнуть полной совместимости программных продуктов, разработанных в конкретной программной среде, в другой среде удавалось не всегда. Разнородность физических и программных интерфейсов в системе <<Пользователь> - <Компьютерное устройство> - <Программное обеспечение>> требовала постоянного согласования программно-аппаратного обеспечения и переобучения кадров.
История концепции открытых систем начинается с того момента, когда возникла проблема переносимости (мобильности) программ и данных между компьютерами с различной архитектурой. Одним из первых шагов в этом направлении на Западе, оказавшим влияние и на развитие отечественной вычислительной техники, явилось создание компьютеров серии IBM 360, обладающих единым набором команд и способных работать с одной и той же операционной системой. Корпорация IBM, кроме того, предоставляла лицензии на свою операционную систему пользователям, которые предпочли купить компьютеры той же архитектуры у других производителей.
Частичное решение проблемы мобильности для программ и программистов обеспечили и ранние стандарты языков, например, ФОРТРАНа и КОБОЛа. Языки позволяли создавать переносимые программы, хотя часто и ограничивали функциональные возможности. Мобильность обеспечивалась также и за счет того, что эти стандарты были приняты многими производителями различных платформ. Когда языки приобрели статус стандарта де-факто, их разработкой и сопровождением начинали заниматься национальные и международные организации по стандартизации. В результате языки развивались уже независимо от своих создателей. Достижение мобильности уже на этом уровне было первым примером истинных возможностей открытых систем.
Следующий этап в развитии концепции открытости - вторая половина семидесятых годов. Он связан с областью интерактивной обработки и увеличением объема продуктов, для которых требуется переносимость (пакеты для инженерной графики, системы автоматизации проектирования, базы данных, управление распределенными базами данных). Компания DIGITAL начала выпуск мини-ЭВМ VAX, работающих под управлением операционной системы VMS. ЭВМ этой серии имели уже 32-разрядную архитектуру, что обеспечило значительную эффективность программного кода и сократило издержки на работу с виртуальной памятью. Программисты получили возможность напрямую использовать адресное пространство объемом до 4 Гбайт - что практически снимало все ограничения на размеры решаемых задач. Машины этого типа надолго стали стандартной платформой для систем проектирования, сбора и обработки данных, управления экспериментом и т. п. Именно VAXы стимулировали создание наиболее мощных систем САПР, управления базами данных и машинной графики, которые широко используются до настоящего времени.
Конец 70-х гг. характеризуется массовым применением сетевых технологий. DIGITAL интенсивно внедряла свою архитектуру DECnet. Сети, использующие протоколы Internet (TCP/IP), первоначально реализованные Агентством по перспективным исследованиям Министерства обороны США (DARPA), начали широко применяться для объединения различных систем - как военных, так и академических организаций США. IBM применяла собственную сетевую архитектуру SNA (System Network Architecture), которая стала основой для предложенной Международной организацией по стандартизации ISO архитектуры Open Systems Interconnection (OSI).
Когда сетевая обработка стала реальностью и стала насущной необходимостью для решения большого числа технических, технологических, научных экономических задач, пользователи начали обращать внимание на совместимость и возможность интеграции вычислительных средств как на необходимые атрибуты открытости систем. ISO в 1977-78 гг. развернула интенсивные работы по созданию стандартов взаимосвязи в сетях открытых систем. Тогда же впервые было введено определение открытой информационной системы.
Таким образом, решение проблем совместимости и мобильности привело к разработке большого числа международных стандартов и соглашений в сфере применения информационных технологий и разработки информационных систем. Основополагающим, базовым понятием при использовании стандартов стало понятие "открытая система".
Что же такое "открытая система"? Существует достаточное количество определений, даваемых различными организациями по стандартизации и отдельными фирмами. Например, Ассоциация французских пользователей UNIX и открытых систем (AFUU) дает следующее определение: "Открытая система - это система, состоящая из элементов, которые взаимодействуют друг с другом через стандартные интерфейсы".
Производитель средств вычислительной техники - компания Hewlett Packard: "Открытая система - это совокупность разнородных компьютеров, объединенных сетью, которые могут работать как единое интегрированное целое, независимо от того, как в них представлена информация, где они расположены, кем они изготовлены, под управлением какой операционной системы они работают".
Определение Национального института стандартов и технологий США (NIST): "Открытая система - это система, которая способна взаимодействовать с другой системой посредством реализации международных стандартных протоколов. Открытыми системами являются как конечные, так и промежуточные системы. Однако открытая система не обязательно может быть доступна другим открытым системам. Эта изоляция может быть обеспечена или путем физического отделения, или путем использования технических возможностей, основанных на защите информации в компьютерах и средствах коммуникаций".
Другие определения в той или иной мере повторяют основное содержание определений, приведенных выше. Анализируя их, можно выделить некоторые общие черты, присущие открытым системам:
Термин "открытая система" сегодня определяют как "исчерпывающий и согласованный набор международных стандартов на информационные технологии и профили функциональных стандартов, которые реализуют открытые спецификации на интерфейсы, службы и поддерживающие их форматы, чтобы обеспечить взаимодействие (интероперабельность) и мобильность программных приложений, данных и персонала".
Это определение, сформулированное специалистами Комитета IEEE POSIX 1003.0 Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), унифицирует содержание среды, которую предоставляет открытая система для широкого использования. Базовым в этом определении является термин "открытая спецификация", имеющий следующее толкование: "это общедоступная спецификация, которая поддерживается открытым, гласным, согласительным процессом, направленным на постоянную адаптацию новой технологии, и которая соответствует стандартам". Таким образом, под открытыми системами следует понимать системы, обладающие стандартизованными интерфейсами. Решение проблемы открытости систем основывается на стандартизации интерфейсов систем и протоколов взаимодействия между их компонентами.
В качестве примеров использования технологии открытых систем можно привести технологии фирмы Intel PlugPlay и USB, а также операционные системы UNIX и (частично) ее основного конкурента - Windows NT. Многие новые продукты сразу разрабатываются в соответствии с требованиями открытых систем, примером тому может служить широко используемый в настоящее время язык программирования Java фирмы Sun Microsystems.
Общие свойства открытых информационных систем можно сформулировать следующим образом:
Все эти общепринятые свойства современных открытых систем, взятые по отдельности, были характерны и для предыдущих поколений ИС и средств вычислительной техники. Новый взгляд на открытые системы определяется тем, что эти черты рассматриваются в совокупности, как взаимосвязанные, и реализуются в комплексе. Это естественно, поскольку все указанные выше свойства дополняют друг друга. Только в такой совокупности возможности открытых систем позволяют решать проблемы проектирования, разработки, внедрения, эксплуатации и развития современных информационных систем.
Проиллюстрируем важность такого подхода, на примере важнейшего свойства - интероперабельности (Interoperability). Ниже перечислены обстоятельства, которые отражают насущные потребности развития областей применения информационных технологий и мотивируют переход к интероперабельным информационным системам и разработке соответствующих стандартов и технических средств.
Функционирование систем в условиях информационной и реализационной неоднородности, распределенности и автономности информационных ресурсов системы. Информационная неоднородность ресурсов заключается в разнообразии их прикладных контекстов (понятий, словарей, семантических правил, отображаемых реальных объектов, видов данных, способов их сбора и обработки, интерфейсов пользователей и т. д.). Реализационная неоднородность источников проявляется в использовании разнообразных компьютерных платформ, средств управления базами данных, моделей данных и знаний, средств программирования и тестирования, операционных систем, и т. п.
Интеграция систем. Системы эволюционируют от простых, автономных подсистем к более сложным, интегрированным системам, основанным на требовании взаимодействия компонентов.
Реинжиниринг систем. Эволюция бизнес-процессов - непрерывный процесс, который является неотъемлемой составляющей деятельности организаций. Соответственно, создание системы и ее реконструкция (реинжиниринг) - это непрерывный процесс формирования, уточнения требований и проектирования. Система должна быть спроектирована так, чтобы ее ключевые составляющие могли быть реконструированы при сохранении целостности и работоспособности системы.
Трансформация унаследованных систем. Практически любая система после создания и внедрения противодействует изменениям и имеет тенденцию быстрого превращения в бремя организации. Унаследованные системы (Legacy Systems), построенные на "уходящих" технологиях, архитектурах, платформах, а также программное и информационное обеспечение, при проектировании которых не были предусмотрены нужные меры для их постепенного перерастания в новые системы, требуют перестройки (Legacy Transfor-mation) в соответствии с новыми требованиями бизнес-процессов и технологий. Существенно, что в процессе трансформации необходимо, чтобы новые модули системы и оставшиеся компоненты унаследованных систем сохраняли способность к взаимодействию.
Повторное использование неоднородных информационных ресурсов. Технология разработки информационных систем должна позволять крупномасштабно применять технологию повторного использования информационных ресурсов, которые могут быть "соединены" (т. е., образованы их "интероперабельные сообщества") для производства серий стандартизованных продуктов в определенной прикладной области.
Продление жизненного цикла систем. В условиях исключительно быстрого технологического развития требуются специальные меры, обеспечивающие необходимую продолжительность жизненного цикла продукта, включающего постоянное улучшение его потребительских свойств. При этом новые версии продукта должны поддерживать заявленные функциональности предыдущих версий.
Весьма существенно, что свойство интероперабельности информационных ресурсов является необходимой предпосылкой удовлетворения перечисленных выше требований.
Таким образом, основной принцип формирования открытых систем состоит в создании среды, включающей программные и аппаратурные средства, службы связи, интерфейсы, форматы данных и протоколы. Такая среда в основе имеет развивающиеся доступные и общепризнанные стандарты и обеспечивает значительную степень взаимодействия (Inter-operability), переносимости (Portability) и масштабирование (Scalability) приложений и данных.
Отметим, что благодаря этим свойствам минимизируются затраты на достижение преемственности и повторного использования накопленного программно-информационного задела при переходе на более совершенные компьютерные платформы, а также интеграция систем и ресурсов в распределенные системы. Экономическая рентабельность реализации на практике концепции открытых систем основывается на том, что переход к открытым технологиям создает наилучшие предпосылки для инвестиций в ИТ, так как благодаря свойствам открытости систем ИТ существенно повышается конечная эффективность их использования.
Принципы создания и использования открытых систем применяются в настоящее время при построении большинства классов систем: вычислительных, информационных, телекоммуникационных, систем управления в реальном масштабе времени, встроенных микропроцессорных систем. В условиях широкого использования интегрированных вычислительно-телекоммуникационных систем принципы открытости составляют основу технологии интеграции. В развитии и применении открытых систем заинтересованы все участники процесса информатизации: пользователи, проектировщики систем и системные интеграторы, производители технических и программных средств вычислительной техники и телекоммуникации. В частности, по встроенным микропроцессорным системам (МПС) в рамках программы ESPRIT существует проект OMI (Open Microprocessor Initiative), направленный на создание коллективной пользовательской библиотеки МПС в соответствии с принципами открытых систем.
В условиях перехода к информационному обществу, когда государственное управление и большинство секторов экономики становятся активными потребителями информационных технологий, а сектор производителей средств и услуг информационных технологий непрерывно растет, проблема развития и применения открытых систем составляет для каждой страны национальную проблему. Так, администрация Клинтона еще в 1993 г. объявила о программе создания Национальной информационной инфраструктуры на принципах открытых систем (National Information Infrastructure Initiative), вкладывала в эту программу большие деньги и содействовала инвестициям со стороны частного сектора. Совет Европы в 1994 г. в своих рекомендациях о путях перехода к информационному обществу (Bangemann Report) подчеркнул, что стандарты открытых систем должны играть важнейшую роль при создании информационной инфраструктуры общества. Ведется работа по созданию глобальной информационной инфраструктуры, также основанной на принципах открытых систем.
Таким образом, следует еще раз подчеркнуть, что в условиях перехода к информационному обществу технология открытых систем становится основным направлением информационных технологий.
Значение принципа взаимосвязи открытых систем стал осознаваться, когда глобализация экономики и бизнеса в рамках единого экономического пространства Европы привела к необходимости унификации применяемых информационных систем и технологий. Вначале каждая страна и компании, работающие в этих странах, развивали свои программные и сетевые концепции и технические средства, которые часто оказывались несовместимыми. Различные концептуальные направления имели свои системы форматов данных и обмена данными, например система SWIFT в банковской сфере, EDIFAST в торговле, промышленности, на транспорте. Из-за различий в протоколах системы были несовместимы и не могли быть интегрированы в единое целое. Таким образом, подобные ситуации дали толчок развитию международной стандартизации в области ИТ.
Область ИТ очень динамична, она характеризуется быстрыми темпами развития. При этом определяющую роль в формировании стратегических ориентиров процесса развития играют глобальные концепции. К важнейшим глобальным концепциям, прежде всего, относятся концепция открытых систем и концепция Глобальной информационной инфраструктуры (GII - Global Information Infractructure), которые для практического воплощения требуют не только развитой научно-методической базы и всеобъемлющей системы стандартов, но и сами могут рассматриваться как вехи процесса стандартизации ИТ. Отсюда следует, что процесс стандартизации ИТ также приобрел глобальный характер. Его целью является полномасштабная комплексная стандартизация ИТ.
Интенсивность усилий в области стандартизации ИТ в мировом масштабе обеспечили развитие соответствующей системы стандартов до такого уровня, когда она становится главным носителем научно-методических основ области ИТ. На этом пути получены фундаментальные нормативно-методические решения, в частности, созданы стандарты, определяющие:
Состояние и развитие стандартизации в области информационных технологий характеризуются в настоящее время следующими особенностями:
Приведенный список проблем в общем виде очерчивает поле деятельности в области международной стандартизации.
В определении среды открытых систем, приведенном выше, следует обратить внимание на то, что среда в своей основе имеет развивающиеся, доступные и общепризнанные стандарты. Это означает, что очень важен механизм выработки стандартов, а также механизм их согласования или гармонизации. Вопросами разработки стандартов и спецификаций в области информационных технологий занимаются во всем мире более 300 организаций, которые можно разделить на три категории: аккредитованные организации по стандартизации, производители, группы пользователей. Внутри каждой из этих трех категорий организации объединяются между собой, в том числе в различные ассоциации и консорциумы, организации всех этих категорий участвуют в сложном и дорогостоящем процессе выработки стандартов по принципам рабочих групп (Workshop).
На рис. 18.2-1 представлена система авторитетных международных организаций (ISO - Международная организация стандартизации, IEC - Международная электротехническая комиссия, ITU - Международный союз по телекоммуникациям), играющие значительную роль в решении задач стандартизации ИТ.
(рис 18.2-1) Международные организации и консорциумы - разработчики стандартов
В этой деятельности участвуют также многие специализированные профессиональные организации:
В 1987 г. ISO и IEC объединили свою деятельность в области стандартизации ИТ, создав единый орган JTC1 (Joint Technical Committee 1 - Объединенный технический комитет 1), предназначенный для формирования всеобъемлющей системы базовых стандартов в области ИТ и их расширений для конкретных сфер деятельности (рис. 1).
Основные цели Комитета JTC1: "разработка, поддержание, продвижение стандартов ИТ, являющихся необходимыми для глобального рынка, удовлетворяющих требованиям бизнеса и пользователей и имеющих отношение к:
Работа над стандартами ИТ в JTC1 тематически распределена по подкомитетам (Subcommittees - SC). Ниже показаны подкомитеты и группы JTC1, связанные с разработкой стандартов ИТ, относящихся к окружению открытых систем OSE (Open Systems Environment).
Результатом целенаправленной деятельности по стандартизации ИТ явилось создание развитой системы стандартов ИТ, охватывающей весь спектр основных направлений ИТ в широком диапазоне решений. Диапазон этих решений включает методические руководства, глобальные концепции развития области ИТ, основополагающие модели важнейших разделов ИТ (эталонные модели), а также спецификации типовых аспектов разработки, тестирования, функционирования, использования систем ИТ.
Характерная особенность стандартов ИТ состоит в том, что стандарты и профили ИТ содержат определения основных понятий и терминов области ИТ, описания моделей, сценариев, функций, правил поведения, правил представления информации. По существу, в стандартах ИТ свойства систем ИТ представляются в виде концептуальных, функциональных, информационных моделей объектов стандартизации.
Список российских базовых стандартов в области открытых систем можно найти по адресу: cert.stankin.ru/1/1-2-4.html.
Процесс стандартизации информационных технологий должен иметь методологическое основание, которое позволило бы обоснованно определять методы и объекты стандартизации. При этом понятие "информационные технологии" трактуется следующим образом: "Информационные технологии включают спецификацию, проектирование и разработку систем и средств, имеющих дело со сбором, представлением, обработкой, безопасностью, передачей, организацией, хранением и поиском информации, а также обменом и управлением информацией".
Такое толкование и единая методологическая база связаны, прежде всего, с общими принципами построения информационных систем (ИС) и применяемыми средствами анализа и разработки. Она реализована в виде методологического базиса открытых систем.
Методологический базис информационных технологий, представляет собой основу для создания наиболее экономически рентабельных технологий и систем, удовлетворяющих свойствам открытости. Наиболее значительными результатами в становлении методологического базиса открытых систем сегодня являются:
Методологический базис информационных технологий, основную часть которого составляют спецификации ИТ различных уровней абстракции, формируется на основе иерархического подхода, что способствует анализу его структуры с помощью некоторой многоуровневой модели. На рис. 18.3-1 показана модель, представляющая собой достаточно полную классификационную схему спецификаций ИТ.
(рис 18.3-1) Многоуровневая модель пространства спецификаций
В данной модели выделены следующие уровни спецификаций информационных технологий:
Концептуальный уровень (уровень метазнаний) состоит из архитектурных спецификаций, называемых эталонными моделями (Reference Model). Архитектурные спецификации предназначены для структуризации спецификаций функций, определяющих семантику конкретных областей информационных технологий.
Функциональный уровень или уровень базовых спецификаций (базовых стандартов), включающий также PAS и предназначенный для определения индивидуальных функций или наборов функций, описанных в эталонных моделях.
Предметные или локальные профили ИТ (например, OSI-профили, API-профили), т. е. профили, разрабатываемые на основе использования базовых спецификаций, которые относятся к предметной области, описанной одной эталонной моделью (возможно вместе с профилями форматов данных, т. е. F-профилями).
OSE-профили - спецификации поведения открытых систем на их границах (интерфейсах), объединяющие базовые спецификации и(или) профили, базирующиеся на различных эталонных моделях в целевые комплексы.
Полные OSE-профили открытых платформ и систем - спецификации, предназначенные для описания поведения ИТ-систем на всех их интерфейсах.
OSE-профили прикладных технологий. Полная спецификация окружений прикладных технологий обработки данных (например, банковских систем, распределенных офисных приложений и т. п.), построенных на принципах открытости, т. е. удовлетворяющих условиям переносимости, интероперабельности, масштабируемости.
Стратегические профили (например, IPS - International Standardized Profiles, GOSIP - Government Open System Interconnection Profile), т. е. профили, рассматриваемые в данном случае не как спецификации одной технологии, а как наборы стандартов, определяющих техническую политику в области телекоммуникации и открытых технологий крупной организации или даже государства.
Метод архитектурных спецификаций применяется для формирования концептуального базиса и определения семантической структуры важнейших разделов ИТ. Как правило, базис реализуется посредством разработки так называемых эталонных моделей, образующих методологическое ядро ИТ. Эталонные модели определяют структуризацию конкретных разделов ИТ, задавая тем самым контекст разработки соответствующих этим разделам стандартов. Эталонные модели могут рассматриваться в качестве фундаментальных моделей (законов) в пространстве ИТ (информационной "материи").
Эталонные модели определяют архитектуру наиболее важных и достаточно независимых разделов ИТ. Таким образом, "каждая эталонная модель представляет собой концептуальный и методологический базис конкретного раздела ИТ, определяя структуру множества базовых спецификаций, соответствующих данному разделу". Наиболее известными эталонными моделями являются (в квадратных скобках приведена ссылка на соответствующий стандарт, описывающий эталонную модель):
Базовая эталонная модель взаимосвязи открытых систем (Basic Reference Model for Open Systems Interconnection - RM-OSI).
[ISO 7498:1984, Information processing systems - Open Systems Interconnection, Basic Reference Model, ITU-T Rec. X.200 (1994)].
Руководство поокружению открытых систем POSIX (Portable Operating System Interface for Computer Environments - RM API).
[ISO/IEC DTR 14252, Portable Operating System Interface for Computer Environments - POSIX-IEEE, P1003.0, Draft Guide to the POSIX Open System Environment, February 1995].
Эталонная модель для открытой распределенной обработки (Reference Model for Open Distributed Processing - RM-ODP).
[ITU-T Rec. 902|ISO/IEC 10746-2:1995, Reference Model for Open Distributed Processing].
Эталонная модель управления данными (Reference Model for Data Management - RM DF).
[DIS 9075:1992, Information technology - Reference Model for Data Management].
Эталонная модель компьютерной графики (Reference Model of Computer Graphics - RM CG).
[ISO/IEC 11072:1992, Information Technology. Computer Graphics - Computer Graphics Reference Model].
Эталонная модель текстовых и офисных систем (Text and Office Systems Reference Model).
[ISO/IEC TRTOSM-1, Information technology. Text and office systems reference model - Part 1. Basic reference model].
Общая модель распределенных офисных приложений
[ISO/IEC 10031/1:1991, Information technology - Text communication - Distributed-office-applications model - Part 1. General model].
В процессе разработки находятся следующие эталонные модели:
Требование совместимости и взаимодействия прикладных программ привело к разработке системы стандартов "Интерфейс переносимой операционной системы" (свод POSIX-стандартов) и стандартов коммуникаций. Однако эти стандарты не охватывают требуемый спектр потребностей даже в рамках установленной для них области распространения. Дальнейшее развитие стандартизации в области информационных технологий и формирования принципа открытых систем нашло выражение в создании функциональной среды открытых систем (OSE - Open Systems Environment) и построения соответствующей модели, которая охватывала бы стандарты и спецификации по обеспечению возможностей ИТ.
Модель ориентирована на руководителей ИТ-служб и менеджеров проектов, ответственных за приобретение, внедрение, эксплуатацию и развитие информационных систем, состоящих из неоднородных программно-аппаратных и коммуникационных средств. Прикладные программы в среде OSE могут включать:
С точки зрения производителей и пользователей, OSE является достаточно универсальной функциональной инфраструктурой, регламентирующей и облегчающей разработку или приобретение, эксплуатацию и сопровождение прикладных защищенных систем, которые:
Таким образом, OSE поддерживает переносимые, масштабируемые и взаимодействующие прикладные компьютерные программы через стандартные функциональности, интерфейсы, форматы данных, протоколы обмена и доступа. Стандартами могут быть международные, национальные и другие общедоступные спецификации и соглашения. Эти стандарты и спецификации доступны любому разработчику, поставщику и пользователю вычислительного и коммуникационного программного обеспечения и оборудования при построении систем и средств, удовлетворяющих критериям OSE. Что означает на деле выполнение этих условий?
Прикладные программы и средства OSE переносимы, если они реализованы на стандартных платформах и написаны на стандартизованных языках программирования. Они работают со стандартными интерфейсами, которые связывают их с вычислительной средой. Они читают и создают данные в стандартных форматах и передают их в соответствии со стандартными протоколами, выполняющимися в различных вычислительных средах.
Прикладные программы и средства OSE масштабируемы в среде различных платформ и сетевых конфигураций: от персональных компьютеров - до мощных серверов, от локальных систем распараллеленных вычислений - до крупных GRID-систем. Разницу в объемах вычислительных ресурсов на любой платформе пользователь может заметить по некоторым косвенным признакам, например по скорости выполнения прикладной программы, но ни в коем случае - по отказам работы системы.
Прикладные программы и средства OSE взаимодействуют друг с другом, если они предоставляют услуги пользователю, используя стандартные протоколы, форматы обмена данными и интерфейсы систем совместной или распределенной обработки данных с целью целенаправленного использования информации. Процесс передачи информации с одной платформы на другую через локальную вычислительную сеть или комбинацию любых сетей (вплоть до глобальных) должен быть абсолютно прозрачен для прикладных программ и пользователей и не вызывать технических трудностей при использовании.
При этом местонахождение и расположение других платформ, операционных систем, баз данных, программ и пользователей не должно иметь значения для используемого прикладного средства.
Рабочая группа 1003.0 POSIX IEEE разработала эталонную модель OSE (OSE/RM - Open Systems Environment / Reference Model). Эта модель описана на международном уровне в техническом отчете TR 14250 Комитета JTC1 (рис. 18.5-1). (рис 18.5-1) Эталонная модель среды открытых систем
В описании модели используется два типа элементов:
Логические объекты представлены тремя классами, интерфейсы - двумя.
Прикладное программное обеспечение. В контексте эталонной модели OSE прикладные программы включают в себя непосредственно коды программ, данные, документацию, тестирующие, вспомогательные и обучающие средства.
Прикладная платформа состоит из совокупности программно-аппаратных компонентов, реализующих системные услуги, которые используются прикладным программным обеспечением.
Внешняя среда платформ состоит из элементов, внешних по отношению к прикладному ПО и прикладной платформе (например, это внешние периферийные устройства, услуги других платформ, операционных систем или сетевых устройств).
Интерфейс прикладной программы (API - Application Program Interface) является интерфейсом между прикладным ПО и прикладной платформой. Основная функция API - поддержка переносимости прикладного ПО. Классификация API производится в зависимости от типа реализуемых услуг: взаимодействие в системе <пользователь-компьютер>, обмен информацией между приложениями, внутренние услуги системы, коммуникационные услуги.
Интерфейс обмена с внешней средой (EEI - External Environment Interface) обеспечивает передачу информации между прикладной платформой и внешней средой, а также между прикладными программами, которые выполняются на одной платформе.
Образно говоря, эталонная модель OSE/RM реализует и регулирует взаимоотношения <поставщик - пользователь> - логические объекты прикладной платформы и внешней среды являются поставщиком услуг, прикладное ПО - пользователем. Среда OSE обеспечивает функционирование прикладного ПО, используя определенные правила, компоненты, методы сопряжения элементов системы (Plug Compatibility) и модульный подход к разработке программных и информационных систем. Достоинствами модели является выделение внешней среды в самостоятельный элемент, имеющий определенные функции и соответствующий интерфейс, и возможность ее применения для описания систем, построенных на основе архитектуры "клиент-сервер". Относительный недостаток - еще не все требуемые спецификации представлены на уровне международных гармонизированных стандартов.
Обобщенная структура любой программной или информационной системы (ИС) может быть представлена, как было отмечено выше, двумя взаимодействующими частями:
С этим разделением и обеспечением взаимосвязи тесно связаны две группы вопросов стандартизации:
Эти две группы интерфейсов определяют спецификации внешнего описания среды ИС - архитектуру, с точек зрения конечного пользователя, проектировщика ИС, прикладного программиста, разрабатывающего функциональные части ИС.
Спецификации внешних интерфейсов среды ИС и спецификации интерфейсов взаимодействия между компонентами самой среды - это точные описания всех необходимых функций, служб и форматов определенного интерфейса. Совокупность таких описаний составляет эталонную модель взаимосвязи открытых систем.
Эта модель используется более 20 лет, она "выросла" из сетевой архитектуры SNA (System Network Architecture), предложенной IBM. Модель взаимосвязи открытых систем OSI (Open Systems Interconnection) описывает общие принципы взаимосвязи открытых систем и используется в качестве основы для разработки многих стандартов ISO в области ИТ. Публикация этого стандарта подвела итог многолетней работы многих известных телекоммуникационных компаний и стандартизующих организаций.
В 1984 г. модель получила статус международного стандарта ISO 7498, в 1993 г. вышло расширенное и дополненное издание ISO 7498-1-93. Стандарт имеет составной заголовок "Информационно-вычислительные системы - Взаимосвязь (взаимодействие) открытых систем - Эталонная модель". Краткое название - "Эталонная модель взаимосвязи (взаимодействия) открытых систем" (OSI/BRM - Open Systems Interconnection / Basic Reference Model).
Модель основана на разбиении вычислительной среды на семь уровней, взаимодействие между которыми описывается соответствующими стандартами и обеспечивает связь уровней вне зависимости от внутреннего построения уровня в каждой конкретной реализации (рис. 18.5-2). Основным достоинством этой модели является детальное описание связей в среде с точки зрения технических устройств и коммуникационных взаимодействий. Вместе с тем она не принимает в расчет взаимосвязь с учетом мобильности прикладного программного обеспечения.
(рис 18.5-2) Семиуровневая модель взаимодействия (взаимосвязи) информационных систем
Преимущества "слоистой" организации модели взаимодействия заключаются в том, что такая организация обеспечивает независимую разработку уровневых стандартов, модульность разработок аппаратуры и программного обеспечения информационно-вычислительных систем и способствует тем самым техническому прогрессу в этой области.
В соответствии с ISO 7498 выделяются семь уровней (слоев) информационного взаимодействия, которые отделены друг от друга стандартными интерфейсами:
Информационное взаимодействие двух или более систем, таким образом, представляет собой совокупность информационных взаимодействий уровневых подсистем, причем каждый слой локальной информационной системы взаимодействует, как правило, с соответствующим слоем удаленной системы.
Протоколом называется набор алгоритмов (правил) взаимодействия объектов одноименных уровней различных систем.
Интерфейсом называется совокупность правил, в соответствии с которыми осуществляется взаимодействие с объектом данного или другого уровня. Стандартный интерфейс в некоторых спецификациях может называться услугой.
Процесс помещения фрагментированных блоков данных одного уровня в блоки данных другого уровня называют инкапсуляцией.
При разбиении среды на уровни соблюдались следующие принципы:
Каждый уровень имеет протокольную спецификацию, т. е. набор правил, управляющих взаимодействием равноправных процессов одного и того же уровня, и перечень услуг, которые описывают стандартный интерфейс с вышерасположенным уровнем. Каждый уровень использует услуги нижерасположенного уровня, каждый нижерасположенный - предоставляет услуги вышерасположенному. Приведем краткую характеристику каждого уровня.
Уровень 7 - уровень приложения (прикладной уровень).
Уровень приложений связан с прикладными процессами. Протоколы, которые определены на седьмом уровне, предназначены для обеспечения доступа к ресурсам сети и программам-приложениям пользователя. На данном уровне определяется интерфейс с коммуникационной частью приложений. В качестве примера протоколов прикладного уровня можно привести протокол Telnet, который обеспечивает доступ пользователя к хосту (главному вычислительному устройству, одному из основных элементов в многомашинной системе или любому устройству, подключенному к сети и использующему протоколы TCP/IP) в режиме удаленного терминала.
Уровень 6 - уровень представления.
На этом уровне информация преобразуется к такому виду, в каком это требуется для выполнения прикладных процессов. Например, выполняются алгоритмы преобразования формата представления данных - ASCII или КОИ-8. Или если для представления данных используется дисплей, то эти данные по заданному алгоритму формируются в виде страницы, которая выводится на экран.
Уровень 5 - сеансовый уровень (уровень сессии).
На данном уровне устанавливаются, обслуживаются и прекращаются сессии между представительными объектами приложений (прикладными процессами). В качестве примера протокола сеансового уровня можно рассмотреть протокол RPC (Remote Procedure Call). Как следует из названия, данный протокол предназначен для отображения результатов выполнения процедуры на удаленном хосте. В процессе выполнения этой процедуры между приложениями устанавливается сеансовое соединение. Назначением данного соединения является обслуживание запросов, которые возникают, например, при взаимодействии приложения-сервера с приложением-клиентом.
Уровень 4 - транспортный уровень.
Транспортный уровень предназначен для управления потоками сообщений и сигналов. Управление потоком является важной функцией транспортных протоколов, поскольку этот механизм позволяет надежно обеспечивать передачу данных по сетям с разнородной структурой, при этом в описание маршрута включаются все компоненты коммуникационной системы, обеспечивающие передачу данных на всем пути от устройств отправителя до приемных устройств получателя. Управление потоком заключается в обязательном ожидании передатчиком подтверждения приема обусловленного числа сегментов приемником. Количество сегментов, которое передатчик может отправить без подтверждения их получения от приемника, называется окном.
Существует два типа протоколов транспортного уровня - сегментирующие протоколы и дейтаграммные протоколы. Сегментирующие протоколы транспортного уровня разбивают исходное сообщение на блоки данных транспортного уровня - сегменты. Основной функцией таких протоколов является обеспечение доставки этих сегментов до объекта назначения и восстановление сообщения. Дейтаграммные протоколы не сегментируют сообщение, они отправляют его одним пакетом вместе с адресной информацией. Пакет данных, который называется "дейтаграмма" (Datagram), маршрутизируется в сетях с переключением адресов или передается по локальной сети прикладной программе или пользователю.
Уровень 3 - сетевой уровень.
Основной задачей протоколов сетевого уровня является определение пути, который будет использован для доставки пакетов данных при работе протоколов верхних уровней. Для того чтобы пакет был доставлен до какого-либо хоста, этому хосту должен быть поставлен в соответствие известный передатчику сетевой адрес. Группы хостов, объединенные по территориальному принципу, образуют сети. Для упрощения задачи маршрутизации сетевой адрес хоста составляется из двух частей: адреса сети и адреса хоста. Таким образом, задача маршрутизации распадается на две - поиск сети и поиск хоста в этой сети.
Уровень 2 - канальный уровень (уровень звена данных).
Назначением протоколов канального уровня является обеспечение передачи данных в среде передачи по физическому носителю. В канале формируется стартовый сигнал передачи данных, организуется начало передачи, производится сама передача, проводится проверка правильности процесса, производится отключение канала при сбоях и восстановление после ликвидации неисправности, формирование сигнала на окончание передачи и перевод канала в ждущий режим.
На канальном уровне данные передаются в виде блоков, которые называются кадрами. Тип используемой среды передачи и ее топология во многом определяют вид кадра протокола транспортного уровня, который должен быть использован. При использовании топологии "общая шина" и"Point-to-Multipoint" средства протокола канального уровня задают физические адреса, с помощью которых будет производиться обмен данными в среде передачи и процедура доступа к этой среде. Примерами таких протоколов являются протоколы Ethernet (в соответствующей части) и HDLC. Протоколы транспортного уровня, которые предназначены для работы в среде типа "точка-точка", не определяют физических адресов и имеют упрощенную процедуру доступа. Примером протокола такого типа является протокол PPP.
Уровень 1 - физический уровень.
Протоколы физического уровня обеспечивают непосредственный доступ к среде передачи данных для протоколов канального и последующих уровней. Данные передаются с помощью протоколов данного уровня в виде последовательностей битов (для последовательных протоколов) или групп битов (для параллельных протоколов). На этом уровне определяются набор сигналов, которыми обмениваются системы, параметры этих сигналов (временные и электрические) и последовательность формирования сигналов при выполнении процедуры передачи данных. Кроме того, на данном уровне формулируются требования к электрическим, физическим и механическим характеристикам среды передачи, передающих и соединительных устройств.
Таким образом, эталонная модель взаимосвязи (взаимодействия) открытых систем описывает и реализует стандартизованную систему взаимодействия в процессах обмена информацией и данными между прикладными программами и системами в вычислительных сетях. Стандартизация интерфейсов обеспечивает полную прозрачность взаимодействия вне зависимости от того, каким образом устроены уровни в конкретных реализациях модели.
Базовые спецификации являются основными строительными блоками, из которых конструируются конкретные открытые технологии, и относятся к понятию "общедоступные спецификации" (PAS - Publicly Available Specifications). Система PAS охватывает стандарты де-факто, которые не являются международными стандартами, однако сейчас интенсивно осуществляется процесс принятия наиболее распространенных и сопровождаемых PAS в качестве международных стандартов, что открывает возможность использования PAS в качестве элементов стандартизованных профилей ИТ.
Системный подход к проектированию профилей опирается на классификацию базовых спецификаций и PAS, в основе которой используется по существу ортогональный набор эталонных моделей. В частности, ниже приводится возможная классификация базовых спецификаций.
Базовые функции ОС: определяются стандартами по окружению открытых систем POSIX (Portable Operating System Interface for Computer Environments)
[ISO/IEC 9945/1:1990, (IEEE Std 1003.1 - 1990), Information technology. Portable Operating System Interface (POSIX) - Part 1: System Application Program Interface (API) [C Language]].
Список соответствующих международных стандартов на базовые спецификации, приведенные ниже, можно найти по адресу:
http://www.osp.irtel.ru/os/1996/04/source/48.htm.
Функции управления базами данных:
Функции пользовательского интерфейса, которые включают следующие стандарты ИТ:
Функции взаимосвязи открытых систем, включающие:
Функции распределенной обработки, включая следующие базовые спецификации OSI:
Распределенные приложения: спецификации специальных сервисных элементов прикладного уровня модели OSI, стандартов Internet, OMG, X/Open. Например:
Структуры данных и документов, форматы данных:
Спецификации инструментальных окружений (в частности, языков реализации и их библиотек) и CASE-окружений (как, например, ISO/IEC DIS 13719, ECMA Portable Common Tool Environment).
Отметим, что кроме базовых в настоящее время существуют сотни различных типовых и конкретных спецификаций, разработанных и разрабатываемых в десятках организаций, занимающихся стандартизацией ИТ. Каким же образом можно оценить пригодность и актуальность той или иной спецификации? Для этого разработана система оценки спецификаций, которая предназначена для поставщиков и пользователей.
В рамках этой системы каждая спецификация оценивается с позиции ее соответствия некоторым выделенным критериям: степени согласованности, полноте, зрелости, стабильности, степени актуализации, доступности. Например, низкая оценка по степени согласованности назначается тем спецификациям, которые являются частной (корпоративной) принадлежностью и используются ограниченной группой поставщиков и пользователей. Напротив, высоко оцениваются спецификации, ставшие общепризнанными национальными или международными стандартами.
Параметр полноты оценивает степень, в которой спецификация описывает основные свойства системы, необходимые для обеспечения необходимой функциональной области услуг. Зрелость указывает на уровень развития соответствующей технологии - высокую оценку получают спецификации, разработанные для хорошо изученных и активно применяемых технологий: эталонная модель хорошо проработана, существуют развитые формализованные математические модели, технологические принципы широко используются на практике. Высокая оценка стабильности означает, что спецификация "устоялась" и никаких существенных изменений в ближайшие годы не предвидится. Также высоко оцениваются спецификации, ориентированные на широкий диапазон систем и программных продуктов, доступных широкому кругу разработчиков и поставщиков с различными прикладными платформами.
Средние оценки по указанным показателям присваиваются тем спецификациям, которые требуют некоторых дополнительных функций для обеспечения более высокой эффективности применения в предназначенной для них среде. Расширения функционального поля и повышения уровня оценки можно достичь разработкой соответствующего стандарта или включением этой спецификации в состав другой, более "продвинутой" спецификации.
Идентификация спецификаций производится по следующим элементам: имя (наименование) спецификации, дата публикации (дата, когда спецификация стала доступной для общего использования), организация-спонсор (организация, ответственная за разработку и(или) поддержание, и(или) существование данной спецификации), применимость, степень согласованности, доступность изделия, полнота, зрелость, стабильность, проблемы/ограничения, аттестационное тестирование, привязки, дальнейшие возможности развития, альтернативные спецификации.
Анализ базовых спецификаций ИТ показывает, что современная методологическая база открытых систем представляет собой сложную систему концептуальных, структурных, функциональных, поведенческих и лингвистических моделей, взаимосвязанных между собой, а также вспомогательных процедур и средств. При этом следует отметить динамичность развития всей этой системы, поддерживаемого целенаправленной деятельностью развитой инфраструктуры специализированных международных институтов.
Приведенный обзор базовых спецификаций ИТ является достаточно общим и возможны другие подходы к классификации и анализу спецификаций ИТ. Однако следует подчеркнуть, что область спецификаций ИТ, несмотря на свою обширность и техническую сложность, легко систематизируется, что важно при использовании спецификаций в процессе разработки новых открытых систем и технологий, например, посредством аппарата функциональной стандартизации - профилирования.
Для получения официальных документов о завершении программы дополнительного профессионального образования (удостоверения о повышении квалификации, дипломов о профессиональной переподготовке и MBA) необходимо предоставить:
Внимание! Вы можете не заказывать доставку бумажной версии официального документы, а скачать его в электронном виде и распечатать самостоятельно. Информация о выданном документе в течение 1 месяца загружается в Федеральную информационную систему «Федеральный реестр сведений о документах об образовании и (или) о квалификации, документах об обучении» - ФИС ФРДО.
Доступ на новый сайт осуществляется с использованием адреса электронной почты, который был указан вами при регистрации на "старом". Мы постарались перенести все ваши данные с прежнего ресурса, однако не исключена вероятность потери части информации.
При возникновении проблемы со входом, воспользуйтесь функцией сброса пароля
Если вы обнаружите несоответствия, пожалуйста, сообщите нам.