Барабанова М.И., Кияев В.И. Информационные технологии: открытые системы, сети, безопасность в системах и сетях

Подождите немного. Документ загружается.

• эталонная модель взаимосвязи открытых систем (Open Systems In-

terconnection Reference Model – OSI RM);

• аппарат разработки и использования профилей ИТ/ИС, предназна-

ченный для создания открытых систем в пространстве стандарти-

зованных решений;

• таксономия профилей;

• концепция тестирования соответствия систем ИТ исходным стан-

дартам и профилям.

Наиболее весомыми результатами в становлении методологического

базиса открытых систем сегодня являются:

• создание системы специализированных международных организа-

ций по целостной разработке и стандартизации открытых сис-

тем;

• разработка эталонных моделей и соответствующих им базовых

спецификаций для важнейших разделов области ИТ, что позволило

сформировать концептуальный и функциональный базисы про-

странства для создания информационных технологий и систем

(ИТ/ИС);

• разработка и широкое использование концепции профиля, предос-

тавляющей аппарат для специфицирования и документирования

сложных и многопрофильных открытых ИТ/ИС, задающих функ-

циональности базовых спецификаций и/или профилей;

• разработка таксономии профилей, представляющей собой класси-

фикационную систему ИТ/ИС и обеспечивающей систематическую

идентификацию профилей в пространстве ИТ/ИС;

• разработка концепции и методологии соответствия реализаций

ИТ/ИС тем спецификациям, которые ими реализуются.

Методологический базис информационных технологий, основную

часть которого составляют спецификации ИТ различных уровней абст-

ракции, формируется на основе иерархического подхода. Это способству-

ет анализу его структуры с помощью некоторой многоуровневой модели.

На рисунке 1.4 показана модель достаточно полной классификационной

схемы спецификаций ИТ. В модели выделены уровни спецификаций ин-

формационных технологий, показанные ниже.

Концептуальный уровень (уровень метазнаний) состоит из архитек-

турных 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 (базо-

вых стандартов), предназначен для определения индивидуальных функ-

ций 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, опи-

санной одной эталонной моделью (возможно вместе с профилями форма-

тов данных, т.е. F-профилями).

Рис. 1.4. Многоуровневая модель пространства спецификаций ИТ

OSE-профили – спецификации поведения открытых систем на их гра-

ницах (интерфейсах), объединяющие базовые спецификации и/или про-

фили, базирующиеся на различных эталонных моделях, в целевые ком-

плексы.

Полные OSE-профили открытых платформ и систем – спецификации,

предназначенные для описания поведения ИТ-систем на всех их интер-

фейсах.

OSE-профили прикладных технологий. Полная спецификация окруже-

ний 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, International Standardized Pro-

files – IPS, Government Open System Interconnection Profile – GOSIP), т.е.

профили, рассматриваемые в данном случае не как спецификации одной

технологии, а как совокупности стандартов, определяющих техническую

политику в области телекоммуникации и открытых технологий крупной

организации или даже государства.

В настоящее время базовыми документами, определяющими методо-

логическую основу концепции открытых систем, являются:

1. Технический отчет ISO/IEC TR 10000:1998(E). Основы и таксоно-

мия международных стандартизованных профилей (Framework and Tax-

onomy of International Standardized Profiles) в трех частях:

• Часть 1. Общие принципы и основы документирования (General

Principles and Documentation Framework).

• Часть 2. Принципы и таксономия профилей взаимосвязи открытых

систем (Principles and Taxonomy for OSI Profiles).

• Часть 3. Принципы и таксономия профилей окружений открытых

систем (Principles and Taxonomy for Open System Environment Pro-

files).

2. Эталонная модель окружения (среды) открытых систем (Basic Ref-

erence Model for Open System Environment ― RM OSE). Стандарты:

ISO/IEC DTR 14252, Portable Operating System Interface for Computer Envi-

ronments – POSIX IEEE, P1003.0, Draft Guide to the POSIX Open System

Environment).

3. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем (Basic Reference

Model for Open Systems Interconnection – RM OSI.). Стандарты: ISO

7498:1996, Information processing systems – Open Systems Interconnection,

Basic Reference Model; (ITU-T Rec. X.200).

Построенный таким образом методологический базис информаци-

онных технологий представляет собой основу для создания экономиче-

ски рентабельных программных и информационных систем, удовлетво-

ряющих свойствам открытости. Из описания модели и спецификаций

(рис. 1.4) видно, что нижние два уровня («Архитектурные специфика-

ции (эталонные модели)» и «Базовые спецификации»), соответственно,

исполняют роль концептуального и функционального базиса облас-

ти ИТ.

1.4. Эталонные модели среды и взаимосвязи открытых систем

1.4.1. Эталонная модель среды открытых систем (модель OSE)

Требование совместимости и взаимодействия прикладных программ

привело к разработке системы стандартов «Интерфейс переносимой опера-

ционной системы» (свод POSIX-стандартов) и стандартов коммуникаций.

Однако эти стандарты не охватывали требуемый спектр потребностей даже

в рамках установленной для них области распространения. Дальнейшее

развитие стандартизации в области информационных технологий и форми-

рования принципа открытых систем нашло выражение в создании функ-

циональной среды открытых систем (Open Systems Environment – OSE) и

построении соответствующей модели, которая охватывала бы стандарты и

спецификации по обеспечению возможностей ИТ [1-7].

Модель ориентирована на руководителей ИТ-служб и менеджеров,

ответственных за приобретение/разработку, внедрение, эксплуатацию и

развитие информационных систем, состоящих их неоднородных про-

граммно-аппаратных и коммуникационных средств.

Прикладные программы в среде OSE могут включать:

• системы реального времени (Real Time System – RTS) и встроенные

системы (Embedded System – ES);

• системы обработки транзакций (Transaction Processing System –

TPS);

• системы управления базами данных (DataBase Management System –

DBMS);

• разнообразные системы поддержки принятия решения (Decision

Support System – DSS);

• управленческие информационные системы административного

(Executive Information System – EIS) и производственного (Enter-

prise Resource Planning – ERP) назначения;

• географические информационные системы (Geographic Information

System – GIS);

• другие специализированные системы, в которых могут применяться

спецификации, рекомендуемые международными организациями.

С точки зрения производителей и пользователей среда OSE является

достаточно универсальной функциональной инфраструктурой, регламен-

тирующей и облегчающей разработку или приобретение, эксплуатацию и

сопровождение прикладных защищенных систем, которые:

• выполняются на любой используемой платформе поставщика или

пользователя;

• используют любую операционную систему;

• обеспечивают доступ к базе данных и управление данными;

• обмениваются данными и взаимодействуют через сети любых по-

ставщиков и в локальных сетях потребителей;

• взаимодействуют с пользователями через стандартные интерфейсы

в системе общего интерфейса «пользователь – компьютер».

Таким образом, среда OSE поддерживает «переносимые, масштаби-

руемые и взаимодействующие прикладные компьютерные программы че-

рез стандартные функциональности, интерфейсы, форматы данных, про-

токолы обмена и доступа».

Нормативными документами в этом случае могут быть международ-

ные, национальные стандарты и другие общедоступные спецификации и

соглашения. Эти стандарты и спецификации доступны любому разработ-

чику, поставщику и пользователю вычислительного и коммуникационно-

го программного обеспечения и оборудования при построении систем и

средств, удовлетворяющих критериям OSE.

Прикладные программы и средства OSE переносимы, если они реали-

зованы на стандартных платформах и написаны на стандартизованных

языках программирования. Они работают со стандартными интерфейсами,

которые связывают их с вычислительной средой, читают и создают дан-

ные в стандартных форматах и передают их в соответствии со стандарт-

ными протоколами, выполняющимися в различных вычислительных сре-

дах.

Прикладные программы и средства OSE масштабируемы в среде раз-

личных платформ и сетевых конфигураций – от персональных компьюте-

ров до мощных серверов, от локальных систем для распараллеленных вы-

числений до крупных GRID-систем. Разницу в объемах вычислительных

ресурсов на любой платформе пользователь может заметить лишь по не-

которым косвенным признакам, например по скорости выполнения при-

кладной программы, но никогда – по отказам работы вычислительной

системы.

Прикладные программы и средства OSE взаимодействуют, если они

предоставляют услуги пользователю, используя стандартные протоколы,

форматы обмена данными и интерфейсы систем совместной или распре-

деленной обработки данных для целенаправленного использования ин-

формации. Процесс передачи информации с одной платформы на другую

через локальную вычислительную сеть или комбинацию любых сетей

(вплоть до глобальных) должен быть абсолютно прозрачен для приклад-

ных программ и пользователей и не должен вызывать технических труд-

ностей при использовании. При этом местонахождение и расположение

других платформ, операционных систем, баз данных, программ и пользо-

вателей не должно иметь значения для используемого прикладного сред-

ства.

Рабочая группа 1003.0 POSIX комитета IEEE разработала эталонную

модель OSE (Open Systems Environment / Reference Model – OSE/RM). Эта

модель описана на международном уровне в техническом отчете TR 14250

комитета JTC1 (рис. 1.5).

В описании модели используется два типа элементов:

• логические объекты, включающие в себя прикладное программное

обеспечение (ППО), прикладные платформы и внешнюю функцио-

нальную среду;

• интерфейсы, содержащие интерфейс прикладной системы и интер-

фейс обмена с внешней средой.

Рис. 1.5. Эталонная модель среды взаимодействия открытых систем

Логические объекты представлены тремя классами, интерфейсы –

двумя. В контексте эталонной модели OSE прикладное программное

обеспечение включает в себя непосредственно коды программ, данные,

документацию, тестирующие, вспомогательные и обучающие средства

(рис. 1.6).

Прикладная платформа состоит из совокупности программно-

аппаратных компонентов, реализующих системные услуги, которые ис-

пользуются ППО. Понятие прикладной платформы не включает конкрет-

ной реализации функциональных возможностей. Например, платформа

может представлять собой как один процессор, используемый нескольки-

ми приложениями, так и большую распределенную многопроцессорную

систему.

Внешняя среда платформ состоит из элементов, внешних по отноше-

нию к ППО и прикладной платформе (рабочие станции, внешние перифе-

рийные устройства сбора, обработки и передачи данных, объекты комму-

никационной инфраструктуры, услуги других платформ, операционных

систем или сетевых устройств).

Рис. 1.6 . Обобщенная среда прикладных программ

Интерфейс прикладной программы (Application Program Interface –

API) является интерфейсом между ППО и прикладной платформой. Ос-

новная функция API – поддержка переносимости ППО. Классификация

API производится в зависимости от типа реализуемых услуг: взаимо-

действие в системе «пользователь – компьютер», обмен информацией

между приложениями, внутренние услуги системы, коммуникационные

услуги.

Интерфейс обмена с внешней средой (External Environment Interface –

EEI) обеспечивает передачу информации между прикладной платформой

и внешней средой, а также между прикладными программами, которые

выполняются на одной платформе.

Рис 1.7. Базовая модель POSIX OSE – интерфейсы

Эталонная модель OSE/RM реализует и регулирует взаимоотношения

«поставщик – пользователь». Логические объекты прикладной платформы

и внешней среды являются поставщиком услуг, ППО – пользователем.

Они взаимодействуют с помощью набора API и EEI интерфейсов, опреде-

ленных моделью POSIX OSE (рис. 1.7 [1-2]).

Рис. 1.8. Интерфейсы обмена с внешней средой

Интерфейс EEI представляет собой совокупность всех трёх интерфей-

сов (CSI, HCI, ISI), каждый из которых имеет характеристики, определяе-

мые внешним устройством (рис. 1.8):

• интерфейс коммуникационных сервисов (Communication Service In-

terface – CSI) – интерфейс, который обеспечивает сервис для реали-

зации взаимодействия с внешними системами. Реализация взаимо-

действия осуществляется с помощью стандартизации протоколов и

форматов данных, которыми можно обмениваться по установлен-

ным протоколам;

• человеко-машинный интерфейс (Human Computer Interface – HCI) –

интерфейс, через который осуществляется физическое взаимодей-

ствие пользователя и системы программного обеспечения;

• интерфейс информационных сервисов (Information Service Inter-

face – ISI) – граница взаимодействия с внешней памятью долговре-

менного хранения данных. Обеспечивается стандартизацией фор-

матов и синтаксиса представления данных.

Прикладная платформа через оба основных интерфейса (CSI и ISI)

предоставляет сервисы для различных применений.

Среда OSE обеспечивает функционирование ППО, используя опреде-

ленные правила, компоненты, методы сопряжения элементов системы

(Plug Compatibility) и модульный подход к разработке программных и ин-

формационных систем. Достоинствами модели являются 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 специфика-

ции представлены на уровне международных гармонизированных стан-

дартов.

1.4.2. Базовая эталонная модель взаимосвязи открытых систем

(модель OSI)

Обобщенная структура любой программной или информационной

системы может быть представлена, как было отмечено выше, двумя взаи-

модействующими частями:

• функциональной частью, включающей в себя прикладные про-

граммы, которые реализуют функции прикладной области;

• средой, или системной частью, обеспечивающей исполнение при-

кладных программ.

С этим разделением и обеспечением взаимосвязи тесно связаны две

группы вопросов стандартизации:

1) стандарты интерфейсов взаимодействия прикладных программ со

средой информационной системы (ИС), прикладной программный

интерфейс (Application Program Interface – API);

2) стандарты интерфейсов взаимодействия самой ИС с внешней для

нее средой (External Environment Interface – EEI).

Эти две группы интерфейсов определяют спецификации внешнего

описания среды ИС – архитектуру, с точки зрения конечного пользовате-

ля, проектировщика ИС, прикладного программиста, разрабатывающего

функциональные части ИС.

Спецификации внешних интерфейсов среды ИС и интерфейсов взаи-

модействия между компонентами самой среды – это точные описания

всех необходимых функций, служб и форматов определенного интерфей-

са. Совокупность таких описаний составляет эталонную модель взаимо-

связи открытых систем (Open Systems Interconnection – OSI). Эта модель

используется более 20 лет, она «выросла» из сетевой архитектуры SNA

(System Network Architecture), предложенной компанией IBM. Модель

взаимосвязи открытых систем используется в качестве основы для разра-

ботки многих стандартов ISO в области ИТ. Публикация модели подвела

итог многолетней работы многих известных стандартизующих организа-

ций и производителей телекоммуникационных средств.

В 1984 году модель получила статус международного стандарта ISO

7498, а в 1993 году вышло расширенное и дополненное издание ISO 7498-

1-93. Стандарт имеет составной заголовок «Информационно-

вычислительные системы – Взаимосвязь (взаимодействие) открытых сис-

тем – Эталонная модель». Краткое название – «Эталонная модель взаимо-

связи (взаимодействия) открытых систем» (Open Systems Interconnection /

Basic Reference Model – OSI/BRM).

Модель основана на разбиении вычислительной среды на семь уров-

ней, взаимодействие между которыми описывается соответствующими

стандартами и обеспечивает связь уровней вне зависимости от внутренне-

го построения уровня в каждой конкретной реализации (рис. 1.9). Основ-

ным достоинством этой модели является детальное описание связей в сре-

де с точки зрения технических устройств и коммуникационных взаимо-

действий.

Преимущества «слоистой» организации модели взаимодействия за-

ключаются в том, что она обеспечивает независимую разработку уровне-

вых стандартов, модульность разработок аппаратуры и программного

обеспечения информационно-вычислительных систем и способствует тем

самым техническому прогрессу в этой области.