Афонин П.Н. Информационные таможенные технологии

Подождите немного. Документ загружается.

конечном итоге должны совпадать.

Применяется два подхода при записи в память:

• сквозная запись – если данные находятся в кэш е, то запись

производится и в кэш и в память.

• обратная запись – если данные находятся в кэше, то запись

производится только в кэш и устанавливается признак модификации.

Существует два основных способа отображения основной памяти на

кэш: случайное и д ет ер м и нированное.

• Случайное. Элем ен т памяти находитс я в произвольно м месте кэша.

Элемент хранится вместе с адресом. Поиск ведется по адресу. Это

сравнительно дорогой способ.

• Детерминированный. Элемен т памят и отобр аж а ет ся всегд а в одно и

тоже место кэша. Строки кэша и элементы памяти соотносятся как

“один ко многим ”. Преобразование адреса элемента в номер строки

кэша выполняется некоторой функцией. Этот способ более дешевый.

1.2.7. Организация ввода-вывода

Подсистема ввода-вывода обеспечивает обмен данными между

приложениями и периферийными устройствами. Основные компоненты

данной подсистемы составляют драйверы и файловая система. К основным

задачам подсистемы относятся:

• организация параллельной работы устройств и процессора;

• кэширование данных;

• разделение устройств и данных между процессами;

• удобный логический интерфейс;

• простое включение нового драйвера и файловых систем;

• поддержка синхронных и асинхронных операций.

Организация параллельной работы устройств и процессора.

Каждому устройству ввода-вывода соответствует специальное устройство

управления – контроллер. Кон тр о л л ер работает параллел ьн о с пр о ц ес сором и

взаимодействует с прикладным и программами через посредство особой

программы ОС – драйвера.

Подсистема ввода-вывода обслуживает контроллер в реальном

масштабе времени, то есть на уровне электрических сигналов. Для

приемлемого уровня реакции все драйверы разделяются на несколько

приоритетных уровней. Д л я реализации приоритетной схемы использу ется

диспетчер прерываний

Кэширование данных. В общем случае скорость генерации данных и

их чтения не совпадают. Для согласования данные вводится буферизация,

доступ к которому синхронизируется. Буфер обычно располагается в ОЗУ.

При больших объемах ввода-вывода, памяти может не хватать и в таких

случаях под буфер используется дисковый файл: спул-файл.

Другим решением является оснащение контроллера буферной памятью,

соизмеримой с ОЗУ. Буферизация решает и другую задачу – сократить

количество реальных обращений к устройствам за счет кэширования

(дисковый кэш)

Разделение устройств и данных между процессами. Устройства

ввода-вывода могут предоставляться процессам в монопольное или

совместное использо вание. Устройства типа "диск" позволяют разграничить

доступ с точностью до отдельных порций данн ых, со своим и правам и.

Другие устройства, например терминал, используется только в монопольном

режиме. П ринтер не выделяется в монопольное использование, но

разграничивает порции выдач разных процессов

Удобный логический интерфейс. Практически все современные ОС

поддерживают в качестве основного логического интерфейса файловую

модель устройств ввода-вывода, когда любое устройство –

последовательность байтов, с которым и можно работать с помощью

системных вызовов. На этой базе строится более сложная модель устройств

ввода-вывода, с учетом их собственной специфики.

Простое включение новых драйверов. Достоинством любой

современной ОС является разнообразие набора драйверов для наиболее

популярных устройств и поддержка нескольких файловых систем

Удобный интерфейс между драйверами и другими компонентами ОС,

необходим для того, чтобы драйверы писали не только разработчики ОС, но

и производители устройств.

Существуют два типа интерфейсов:

• “драйвер-ядро” (Driver Kernel Interface, DKI) для взаимодействия с

ядром ОС;

• интерфейс “драйвер-устройство” (Driver Device Interface, DDI) для

взаимодействия с контроллером.

Для поддержки разработки драйверов обычно выпускается пакет DDK

(Driver Development Kit)

Поддержка нескольких файловых систем. Данные на дисках

организуются в файловые системы. Свой ст ва файловой системы во многом

определяют свойства ОС (отказоустойчивость, быстродействие, емкость и

пр.). Популярные системы мигрируют из одной ОС в другую (например, FAT

мигрировала из MS DOS в OS/2, MS Windows, Unix).

Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.

Операция ввода-вывода может выполняться по отношению к модулю,

запросившему операцию, синхронно и асинхронно , т.е. с ожиданием

завершения операции или без ее ожидания.

Системные вызовы ввода-вывода из пользовательского процесса

выполняются чаще как синхронные, в связи с тем, что такие операции

выполняются долго и потоку все равно придется ждать результата.

Внутренние же вызовы ядр а обычно выполняются асинхрон но, для свободы

дальнейшего поведения ОС.

Менеджер ввода-вывода. В подсистеме ввода-вывода есть модуль

общего назначения, который организует работу всех компонентов системы

ввода-вывода, это менеджер ввода-вывода. Менеджер ввода-вывода образует

некую оболочку, задачами которой являются:

• системные вызовы ввода-вывода;

• взаимодействие с контроллером;

• поддержка внутреннего интерфейса взаимодействия модулей ввода-

вывода;

• взаимодействие с другими модулями ОС.

1.2.8. Файловые системы

Дифференцированный подход к финансированию таможенных

подразделений определили широкий диапазон установленных в них средств

вычислительной техники. В этой ситуации проблема выбора типа ф айл овой

системы является н етрив иально й задачей, решение которой требует

углубленного знания особенностей функционирования той или иной

файловой системы на компьютерах разных поколений. Некорректный выбор

типа файловой системы может сильно повлиять на производи тельность

используемого системного и специального таможенного прикладного

программного обеспечения.

Файловая система (ФС) – это часть операционной системы,

включающая совокупность всех файлов на диске, служебные структуры,

включая каталоги, системные программные средства.

Файл – это именованная область внешней памяти, в которую можно

записывать и и з которой можно считывать данные. Файловые системы

поддерживают функционально различные типы файлов, например:

• обычные файлы (ОС не контролирует содержимое этих файла);

• каталоги (содержит системную информацию о наборе файлов);

• специальные файлы (фикти вные файлы, соответствующие

устройствам ввода-вывода);

• отображаемые в память файлы и т.д.

Иерархическая структура файловой системы. Большинство

файловых систем имеют иерархическую структуру. Структура может быть

организованна как дерево (рис. 1.12, а) или как сеть (Unix) (рис. 1.12, б).

Все типы файлов имеют имена. Имен а файло в бывает трех типов:

простые, составные, относительные и уникальные.

Простое – идентифицирует файл в пределах одного каталога.

Составное (по лно е) – однозначное имя. Относительное – относительно

текущего каталога. Например, если текущ ий каталог /user, то имя

/user/an/main.exe, м о ж н о зап и с ать an/main.exe. Уникальное – например в

UNIX, внутреннее уникальное цифровое имя

а б

Рис. 1.12. Структура файловых систем: а – иерархическая; б - сетевая

В древовидной структуре действует принцип: один файл – одно полное

имя. В сетевой: один файл – много полных имен (за счет на лич ия уникального

цифрового имени).

Атрибуты файлов. Понятие файл включает в себя не только данные,

но и атрибуты. Атрибуты – это информация, описывающая свойства файла

(тип, владел ец, пароль, информация для авторизации доступа, время

создания и доступа, размер, признаки и пр.)

Набор атрибутов зависит от ОС. Значения атрибутов могут хранится в

каталогах (FAT) или в специальных таблицах, ссылки н а которые хранятся в

каталогах (NTFS).

Физическая организация файловой системы. Представление

пользователя о ФС и физическое хранение файлов на диске имеет мало

общего. Диск, в общем случае состоит из пакета пластин. На каждой

пластине – две поверхности. На каждой пластине размечены дорожки, на

которых хранятся данные. Дорожки нумеруются с 0, начиная от края к

середине Для каждой поверхности пластины имеется магнитная головка,

которая перемещаясь, может позиционироваться над каждой дорожкой. Все

головки закреплены на одном механизме и перемещаются си нхронно.

Дорожки одного радиуса на всех поверхностях называются цилиндром.

Каждая дорожка делятся на фрагменты, называемые секторами. Чаще размер

сектора равен 512 байт. Сектор – наименьшая адресуемая еди ниц а обмена.

Для поиска, контроллер должен задать: номер цилиндра, поверхности и

сектора.

ОС для работы с диском использует собственную единицу – кластер.

Размер кластера часто принимают равным 1024 байта. Д орожки и секторы

создаются в результате низкоуровнев ого форматирования диска и не зависит

от типа ОС. Диск может быть разделен на логические устройст ва разделы

(тома): а, b, с, ... Разметка раздел а под конкретн ы й тип файловой системы

выполняют процедуры логического форматирования. При этом определяется

размер кластера и записывается информация о границах файлов и каталогов,

поврежденных областях, о доступном пространстве. Также записывается

загрузчик ОС. В одном разделе мож ет бы ть созд ан а то ль ко одн а ФС, но

любого доступного типа (FAT, FAT32, NTFS и ...)

Основными способами физического размещения файлов на диске

являются:

• непрерывное размещение (рис. 1.13, а);

• связанный список кластеров (рис. 1.13, б);

• связанный список индексов (рис. 1.13, с);

• перечень номеров кластеров (рис. 1.13, д).

Физическая организация FAT. ФС FAT состоит из следующих

областей:

• загрузочный сектор – программа загрузки ОС;

• основная копия FAT, резервная копия FAT, переменной длины;

• корневой каталог – содержит 512 записей по 32 байт;

• область данных – кластеры размером от 1 до 128 секторов.

Размер таблицы FAT и разрядность указателя определяет количество

кластеров в области данных (часто по 4 Кбайт).

Рис. 1.13. Способы физического размещения файлов на диске

Индексный указатель в таблице FAT принимает следующие значения:

кластер свободен, занят и не последний, занят и последний, дефектный,

резервный. Разрядность индексного указателя в таблице FAT определяет

название: FAT12, FAT16, FAT32.

ФС FAT распознает два типа файла: файл и каталог. В каталоге

хранятся имя и атр ибуты файла. Запись в файле-каталоге ссылается на

первый индекс файла. Структура файловой системы аналогична варианту,

представленному на рис. 1.13, с.

Физическая организация NTFS. Файловая система NTFS была

разработана в качестве осно вно й для Windows NT. Ее особенностями

являются поддержка больших файлов и дисков (до 264 Гбайт),

восстанавливаемость после сбоев, низкий уровень фрагментации.

Непрерывная область кластеров в NTFS называется отрезком.

Порядковый номер кластера тома называется логическим номером кластера

(LCN). Порядковый ном ер клас тер а вну три фай ла назы вае тся виртуальным

номером кластера (VCN).

Часть файла в отрезке характеризуются числом (VCN, LCN, К), где К

длина отрезка Для хранения номера кластера используются 64-разрядные

указатели. Весь том (раздел) это последовательность кластеров.

Файловая система NTFS представляет собой один и более файлов.

Каталог – тоже файл. Основа структуры – таблица MFT (Master File Table)

это тоже файл. MFT состоит из записей, по умолчанию 2 Кбайт. Порядковый

номер записи в MFT – номер файла. Физическая организация NTFS

представлена на рис. 1.14.

Каждый файл (включая системные) состоит из набора атрибутов. Имя

файла и данные рассматриваются тоже как атрибуты.

Рис. 1.14. Физическая организация NTFS

Файлы могут быть небольшие – имеют сокращенное количество

атрибутов и помещаются в одной записи MFT; большие – перечисляются

отрезки входящие в этот файл; очень большие – используется косвенная

адресация на отрезки; сверхбольшие – используется двойная косвенная

адресация.

Восстанавливаемость файловой системы NTFS.

Восстанавливаемость обеспечивается только для системной информации

файловой системы (каталогов, атрибутов безопасности и пр.). Проблемы,

связанные с восстановлением файловой системы, тесно связаны с понятием

транзакции.

Транзакция – это н еделимая работа. Эта работа, состоящ ая из

подопераций, которая либо полностью выполняется, либо нет. Транзакции,

выполненной на половину, быть не может.

Для обеспечения восстанавливаемости файловой системы,

операционная система ведет журнал транзакций. Протоколируются все

изменения, то есть фиксируются все действия по выполнению подопераций

транзакций, модифиц ирую щих системные данные. Действия не

модифицирующие данные (чтение, поиск) не протоколируются.

ЧАСТЬ 2. ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКАЯ

ПОЛИТИКА ФТС РОССИИ

Совершенствование таможенного оформления и таможенного контроля

находится в неразрывной связи с уровнем развития и внедрения в

деятельность таможен ных органов информационных технологий. Это

положение нашло свое отражение в Концепции развития таможенных

органов до 2010 г. (рис. 2.1), и в Концепции информационно-технической

политики ФТС России, в которых внедрение информационных технологий и

автоматизированных систем управления определено стратегическим

направлением деятельности ФТС России.

Рис. 2.1. Нормативная база р аз в ит и я и н ф ор м ац и о н н ых т ех н о ло г и й

таможенного оформления и контроля

Информационно-техническая политика (ИТП) ФТ С России –

реализуемая на практике система целей, задач, принципов, критериев и

вытекающих из них согласованных организационных и те хнических мер,

связанных с разработкой, внедрением и применением информационно-

технических средств в деятельности таможенных органов (рис. 2.2).

Целью ИТП является достижен ие качественно нового уровня

информатизации таможенных органов и создание и нформац ионн о-

технической инфраструктуры, обеспечивающих эффекти вное выполнение

задач, решаемых ФТС России.

Рис. 2.2. Обеспечение информационно-технической

политики ФТС России

Задачами ИТП являются:

• анализ и систематизация нормативно-правовой и методической базы;

• создание и внедрен ие в деятельность таможенных органов новых

информационных т ехнологий и организация их эфф ективного

применения;

• создание и поддержан ие рациональной по составу и основным

характеристикам системы информационно-технических средств (ИТС);

• развитие системы технического обслужива ния и ремонта ИТС;

• совершенствование системы информац ионн ого взаимодействия

таможенных органов с внешними организациям и;.

• создание единой системы и нф ормационной безопасности таможенных

органов России;

• обеспечение необходимого уровня подготовки сотрудников таможенных

органов и специалистов информационно-технического профиля для

работы в условиях широкого использования новых информационных

технологий.

Масштабность и сложность задач по внедрению новых

информационных технологий требуют уточнения принципов (рис. 2.3) и

механизма (рис. 2.4) их реализации на базе сис тем н ого подхо да к реше нию

проблем информатизации таможенных органов, управления процессами

разработки, оснащения и внедрения автоматизированных информационных

систем.

В Концепции информационно-технической политики определены

базовые таможенные технологии, требующие комплексной автомати зации , и

показано, что качественно новый уровень автоматизации деятельн ости

региональных таможенных органов – таможенного поста, таможни,

регионального таможенного управления – достигается, прежде всего, за счет

создания, разви тия автоматизирован ной информацион ной системы (АИС)

региона.

Рис. 2.3. Принципы инфо р м ац ионно-технической политики ФТС

Рис. 2.4. Механизм внедр е ни я но в ы х и нф о р м ац и о н ны х те х н ол о ги й

Основными принципами АИС региона являются:

• сбор, хранени е, обработка, анализ сведений и принятие решений о

товарах, транспортных средствах перемещаемых через там ож енную

границу РФ в централизованном информационном ресурсе;

• консолидированное хранение данных;

• объектно-ориентированная архитектура системы;

• централизованное администрирование информационно-вычислительной

сети и баз данных из центра управления;

• удаленный доступ пользователей системы к ее информационным

ресурсам на основе защищенной Web-технологии.

Внедрение данных принципов должно позволить уйти от

обязательного использования бумажных носителей информации на всех

этапах таможенного оформления, уменьшить в лияние субъективного

фактора на принимаемые решения в процессе таможенного оформления,

повысить оперативность и адекватность принимаемых решений, а также

достоверность и актуальность статистической информации.

Реализация новых принципов построения архитектуры АИС региона

предполагает выполнение следующих работ:

• разработку архитектуры и программного обеспечения унифицирова н ного

узла хранения и обработки данных;

• внедрение узлов хранения и обработки данных по уровням иерархии

таможенных органов региона в зависимости от пропускной способности

каналов связи Ведомственной интегрированной телекоммуникационной

сети (ВИТС) ФТС России;

• создание комплекса централизованного администрирования

информационно-вычислительной сети и баз данных.

По мере развития ВИТС ФТС России будет усиливаться централизация

хранения таможенной информации в базах данных, обеспечивая процессы

таможенного оформления и контроля.

Одновременно в Концепции определены приоритетны е направления

развития информационных таможенных технологий в области технологий

таможенного оформления. К основным из них относятся:

• автоматизация анализа р исков и выбор форм таможенн ого контроля с

использованием системы управления рисками;

• автоматизация технологий документального ко нтрол я товаров и ввозящих

их на территорию автотранспортных средств;

• разработка и внедрение системы электронного декларирования товаров и

транспортных средств.

Электронное декларирование. Новый порядок проведения

таможенного оформления и таможенного контроля товаров и транспортных

средств, перемещаемых через таможенную границу Росси йской Федерации,

при заявлении сведений в электронной форме определяется Таможенным

Кодексом (гл.8, ст.63, п.8; гл.9, ст.72, п.3; гл.10, ст.81, п.7; гл.12, ст.102, п.4;

гл.14, ст.125, 127; гл.40, ст.425, п.4).

Указанный порядок устанавливает новую технологию таможенного

оформления, позволяю щую осуществлять декларирование в электронной

форме без необходимости предъявления бумажных документов. Подготовка

к проведению таможенного оформления начинается до пересечения товаров

таможенной границы Российской Федерации. Декларант формирует в

электронном виде сведения о товарах из имеющихся у него документов, а

также электронную грузовую таможен ную декларацию. Сформированные

данные передаю тся по каналу связи в центр таможенного оформления, где

они автоматически проверяются на правильность заполнения. Дост о верность

представляемых декларантом сведений подтверждается его электронной

цифровой подписью.

Преимуществами технологии электронного декларирования являются: