Санкт-Петербургский государственный университет
Опубликован: 05.09.2014 | Доступ: свободный | Студентов: 632 / 109 | Длительность: 06:58:00
Лекция 3:

Профили открытых систем

< Лекция 2 || Лекция 3: 12 || Лекция 4 >
Аннотация: Рассказывается о профилях информационных систем, как основных инструментах функциональной стандартизации.

3.1. Профили открытых систем

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

Понятие профиля открытой системы

Профиль - это "совокупность нескольких (или подмножество одного) базовых стандартов с четко определенными и гармонизированными подмножествами обязательных и рекомендуемых возможностей, предназначенная для реализации заданной функции или группы функций ИТ/ИС в конкретной функциональной среде. Функциональная характеристика объекта стандартизации является исходной позицией для формирования и применения профиля этого объекта или процесса" [7].

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

Профиль включает набор согласованных между собой стандартов, охватывающих взаимодействие аппаратных и программных компонент системы, и определяет спецификации протоколов и интерфейсов, составляющих структуру открытой системы. Для построения профиля структура системы разбивается, по крайней мере, на 3 уровня: прикладные программы (комплексы программ), операционная среда и аппаратная платформа, между которыми определяются правила взаимодействия. На каждом из этих уровней определяются типы взаимодействующих функциональных компонент в соответствии с принятой моделью открытых систем:

  • интерфейсы системы с пользователем и внешней средой;
  • системы и языки программирования;
  • управление прохождением задач;
  • управление данными;
  • коммуникации;
  • обеспечение безопасности систем и данных и т.д.

Для каждой из выбранных областей применения структура открытых систем и модель функциональных компонент определяются конкретно, в зависимости от характера решаемых задач, назначения и принципов построения системы. При этом используются общие методологические рекомендации по моделям открытых систем и известные разработки профилей.

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

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

Основными целями применения профилей при создании и использовании ИС являются:

  • снижение трудоемкости и повышение связности проектов ИС;
  • обеспечение переносимости прикладного программного обеспечения (ППО);
  • обеспечение расширяемости ИС по набору прикладных функций и масштабируемости системы в целом и отдельных её частей;
  • предоставление возможности функциональной интеграции в ИС задач, которые раньше решались раздельно и менее эффективно;
  • повышение надежности и качества компонентов ИС.

Выбор стандартов и документов для формирования конкретных профилей ИС зависит от того, какие из этих целей определены приоритетными. В качестве общей методологической базы построения и применения профилей сложных распределенных ИС предлагается использовать технический отчет ИСО/МЭК ТО 10000 (ISO/IEC TR 10000-1, ISO/IEC TR 10000-2, ISO/IEC TR 10000-3). Части 1 и 2 этого документа введены в России в качестве стандарта ГОСТ Р. Часть 3, определяющую основы и таксономию профилей среды открытых систем, предлагается задействовать при построении и использовании профилей ИС как документ прямого применения.

В связи с этим заметим, что международными органами стандартизации ИТ принята жесткая трактовка понятия профиля. На этом уровне считается, что основой профиля могут быть только международные, региональные и национальные утвержденные стандарты - не допускается использование стандартов де-факто и нормативных документов фирм. Подобное понятие профиля активно используется в совокупностях международных функциональных стандартов, конкретизирующих и регламентирующих основные процессы и объекты взаимосвязи открытых систем (ВОС), в которых возможна и целесообразна жесткая формализация профилей (например, функциональные стандарты ИСО/МЭК 10607-10613 и соответствующие им ГОСТ Р).

Однако при таком подходе невозможны унификация, регламентирование и параметризация множества конкретных функций и характеристик сложных объектов архитектуры и структуры современных развивающихся ИС. В связи с этим новый, прагматический подход к разработке и применению профилей ИС состоит в использовании совокупности адаптированных и параметризованных базовых международных и национальных стандартов и открытых общедоступных спецификаций, отвечающих широко используемым стандартам де-факто и рекомендациям международных консорциумов.

Классификация профилей

Общая таксономия профилей (таксономия - теория и методология классификации и систематизации сложно организованных областей, имеющих обычно иерархическое строение) может допускать несколько типов классификаций, выбор такого типа напрямую зависит от предметной области ИТ/ИС, целей и задач разработки профиля, области применимости и т.д.

Профиль определяет комбинацию базовых стандартов, которые в совокупности выполняют четко определенную функцию ИТ (решение конкретной прикладной задачи при работе через конкретную сеть или комбинацию сетей). В связи с этим профили классифицируются по группам и типам решаемых задач (см. например, ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 10000-1-93), на рис. 3.1 показана одна из возможных классификаций [8].

Общая схема классификации профилей

Рис. 3.1. Общая схема классификации профилей

В ISO/IEC TR 10000-1 определены следующие классы профилей ( рис. 3.2):

F - профили формата обмениваемых данных и представления данных;
Т - транспортные профили для режима с установлением соединения;
U - транспортные профили для режима без установления соединения;
R - ретрансляционные профили;
А - прикладные профили, использующие профили Т;
В - прикладные профили, использующие профили U.

Распределение профилей по классам

Рис. 3.2. Распределение профилей по классам

Профили F определяют характеристики и представление различных видов информации, которой обмениваются профили А и В. Транспортные профили классов Т и U определяют, каким образом обеспечиваются два режима услуг транспортного уровня модели ВОС (OSI): с установлением соединения (Connection Transport Service - COTS) и без установления соединения Connectionless Transport Service - CLTS) с использованием двух аналогичных режимов услуг сетевого уровня (CONS и CLNS) и конкретных сетевых технологий.

Прикладные профили классов А и В определяют обеспечение протоколов обмена данными для конкретных типов применения с использованием двух указанных режимов услуг транспортного уровня. Профили R определяют ретрансляционные функции, необходимые для обеспечения взаимодействия между системами, использующими различные профили Т или профили U. Ретрансляция между профилями Т и U не предусматривается.

Основными являются две группы профилей: группы A (прикладные), определяющие набор базовых стандартов трех верхних уровней эталонной модели ВОС (OSI), и группы T (транспортные), определяющие набор базовых стандартов четырех нижних уровней эталонной модели ВОС [9].

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

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

Определение профиля ISP включает следующие элементы:

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

Типовая структура описания ISP включает

FOREWORD // Предисловие
INTRODUCTION // Введение
1. SCOPE // Область применения + Сценарии
2. NORMATIVE REFERENCES // Нормативные ссылки
3. DEFINITIONS // Определения
4. ABBREVIATIONS // Сокращения
5. CONFORMANCE // Соответствие
6. Requirements specifications related to each base standard // Спецификации требований для каждого базового стандарта
NORMATIVE ANNEXES // Нормативные приложения, задающие требования соответствия профиля в табличном представлении.
INFORMATIVE ANNEXES // Объяснения и руководства, если это требуется.

Требования к содержанию и формату ISP

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

В дополнении к стандарту ISO/IEC TR-10000-1 приводятся правила составления каждого из элементов ISP, соответствующие правилам ISO/IEC. (В случае разбиения ISP на части, каждая часть должна удовлетворять этой структуре).

На уровень ниже в иерархии следуют национальные профили, в соответствии с которыми должна строиться национальная система ИТ-стандартизации. Несмотря на то, что инициатива разработки концепции таких профилей принадлежит Великобритании, примерами наиболее "влиятельных" национальных профилей могут служить профиль переносимости приложений APP (Application Portability Profile), разработанный по заказу Правительства США, а также входящий в него Государственный профиль взаимосвязи открытых систем (Government Open System Interconnection Profile - GOSIP) ( рис. 3.3).

Государственный профиль взаимосвязи открытых систем (ВОС) правительства США

увеличить изображение
Рис. 3.3. Государственный профиль взаимосвязи открытых систем (ВОС) правительства США

Мощным фактором, усилившим престиж GOSIP США, стало то, что в 1990 году он получил статус Федерального стандарта по обработке информации (Federal Information Processing Standard - FIPS) и стал обязательным стандартом при разработке и применении соответствующих технологий. Из рисунка видно, что GOSIP строится на базе, рассмотренной в предыдущей главе семиуровневой модели.

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

Профиль APP строится на основе модели OSE/RM, описанной выше. APP строится как профиль открытой среды, предназначенный для использования Правительством США. Он охватывает широкую область прикладных систем, представляющих интерес для многих федеральных агентств.

Индивидуальные стандарты и спецификации, входящие в APP, определяют форматы данных, интерфейсы, протоколы и/или их комбинации.

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

  1. функции, реализуемые операционной системой;
  2. функции, реализующие человеко/машинные интерфейсы;
  3. поддержка разработки программного обеспечения;
  4. управление данными;
  5. обмен данными;
  6. компьютерная графика;
  7. сетевые функции.

Национальные профили GOSIP имеют Великобритания, Франция, Швеция, Япония, Австралия, Гонконг (Сянган).

В январе 2000 года Государственный профиль взаимосвязи открытых систем России (ГОСПРОФИЛЬ ВОС РОССИИ) был утвержден Госстандартом (ГОСТ Р 50.1.22-2000-04.08, версия 2). Этот профиль разработан на основе базовых и функциональных стандартов семиуровневой Эталонной модели взаимосвязи открытых систем (OSI/RM ISO/IEC) с учетом опыта по разработке и применению GOSIP указанных стран ( рис. 3.4).

Государственный профиль ВОС России

Рис. 3.4. Государственный профиль ВОС России

Следует отметить, что вследствие общего состояния и развития стандартизации в этой области в России, уровня применения ИТ/ИС на федеральном уровне ГОСПРОФИЛЬ ВОС России имеет некоторые заметные отличия от GOSIP других стран. Однако, несмотря на некоторые различия между национальными и региональными версиями GOSIP, их объединяет функциональная идентичность по следующим обстоятельствам:

  • обеспечение единой политики федеральных органов и правительственных департаментов в приобретении, внедрении и эксплуатации вычислительного и коммуникационного оборудования с целью реализации максимального информационного взаимодействия;
  • уменьшения зависимости от поставщиков;
  • обеспечение разработчиков, поставщиков и пользователей на федеральном уровне однозначно понимаемыми спецификациями, на основе которых должна формироваться стратегия разработки вычислительных и информационных систем, сетей и систем связи.

Основное преимущество института GOSIP заключается в том, что все протоколы, на которых основаны GOSIP, обладают общими характеристиками, такими, например, как:

  • широкая применимость (активное использование не только соответствующими службами отдельных стран, но и международными организациями);
  • доступность (реализации уже существуют, либо имеются пилотные выпуски);
  • стабильность (не планируется внесение существенных изменений в ближайшие 3-4 года);
  • эффективность (протоколы удовлетворяют общим потребностям федеральных органов и правительственных учреждений).

Профили следующего уровня - отраслевые или корпоративные. Для каждой отрасли может и должен быть построен свой профиль, например, профиль банковской деятельности, профиль военного назначения, профиль научных исследований, профиль образования и т. д.

< Лекция 2 || Лекция 3: 12 || Лекция 4 >
Ольга Мизина
Ольга Мизина
Россия
Екатерина Фадеева
Екатерина Фадеева
Россия, Калининград