Определение открытых систем
Для построения конкретной системы или сети разработчику необходимо выбрать из всего множества базовых стандартов такие стандарты, которые наилучшим образом удовлетворяли бы целям и задачам системы или сети.
Это выбор существенно упрощается путем разработки профилей, которые представляют собой подмножество базовых стандартов, ориентированных на работу в конкретных конфигурациях сети и на конкретные применения.
Характерной чертой научно-технического прогресса на современном этапе является глубокая информатизация общества — внедрение во все сферы жизни средств вычислительной техники и коммуникаций. Уровень информатизации определяется уровнем применяемых информационных технологий. Одним из основных направлений информационных технологий, определяющим эффективность информационно-вычислительных систем всех уровней и назначений, выступает технология открытых систем.
Во многих развитых странах выгоду от применения технологии открытых систем оценили около десяти лет назад. Крупнейшие компьютерные компании, такие как Digital, Неwlett Packard, IВМ, Sun Microsystems и др., пришли к выводу, что выгодней использовать технологию открытых систем, позволяющую работать в среде машин различных производителей, чем придерживаться собственных стандартов.
В настоящее время Россия только входит в период создания единого информационного пространства, совместимого с мировым информационным пространством. Работы по открытым системам в нашей стране находятся в начальной стадии. А актуальность проблемы непрерывно нарастает — парк разнородной вычислительной техники, объемы программного обеспечения непрерывно и стихийно разрастаются и их стоимость составляет на сегодня не менее 50 млн. долл.
Существо технологии открытых систем состоит в обеспечении возможностей:
• унифицированного обмена данными между раз личными компьютерами (взаимосвязь открытых систем);
• переносимости прикладных программ между различными платформами (аппаратными средствами компьютеров и их операционными системами) ;
• мобильности пользователей, т.е. возможности пользователей переходить с одного компьютера на другой с различными программами без необходимости переобучения.
Перечисленные возможности достигаются за счет использования международных стандартов на все программные и аппаратные интерфейсы между компонентами систем. Вопросами стандартизации открытых систем занимаются более 250 различных подкомитетов международных организаций.
Из перечисленных выше возможностей открытых систем стандартизация в наивысшей степени охватывает область взаимосвязи открытых систем (ВОС). В этой области Международная организация по стандартизации (ИСО) при участии других организаций (МККТТ, ЕСМА и др.) опубликовала к концу 1995 г. свыше 400 международных стандартов (базовых) и дополнений к ним. Еще большее число рекомендаций, в той или иной мере касающихся указанных вопросов, выпущено МСЭ—Т.
Сложности ориентации в огромном множестве международных и государственных стандартов усугубляются тем, что при построении конкретной системы или сети необходимо не только из всего этого множества стандартов выбрать некоторое их подмножество, требуемое для данного конкретного применения, но и в каждом базовом стандарте выбрать необходимый стандарт в соответствии со множеством функциональных возможностей, параметров, их значений и т.п., что для разработчика является довольно сложной задачей.
Существенно упростить эту проблему позволяют профили базовых стандартов и функциональные стандарты, разработкой которых в последние годы занимаются десятки организаций и объединений, а с 1987 г. — Международная организация по стандартизации (ИСО), которая создала для этой цели при совместном техническом комитете № 1 "Информационные технологии" (СТК1) специальную группу функциональной стандартизации (СГФС). К концу 1994 г. СГФС разработала более 50 международных функциональных стандартов (МФC) и подготовила свыше 100 проектов МФС. Помимо указанных основных вопросов в МФС рассматриваются также вопросы проверки соответствия разработанного изделия международным стандартам (аттестационное тестирование).
Наличие в международном масштабе большого задела работ по базовой и функциональной стандартизации информационной технологии и достигнутые во многих странах и различных международных объединениях практические результаты по внедрению разработанных стандартов ВОС ИСО привели к следующей стадии работ — к созданию правительственных профилей ВОС, GОSIР (Government Open System Interconnection Profile), принятых во многих странах на государственном уровне.
В 1995 г. разработан Государственный профиль ВОС России (Госпрофиль ВОС, версия 1), который в настоящее время проходит стадию согласования в качестве ГОСТ Р. Общее число проанализированных в Госпрофиле ВОС международных стандартов ИСО, рекомендаций МСЭ—Т (МККТТ) и ГОСТ Р свыше 400.
Таксономия профилей
Общие принципы классификации профилей. Таксономия — это систематизация профилей и определение структуры, в которых должны размещаться профили. , Таксономия должна классифицировать профили и определить взаимоотношения между ними. Все многообразие разработанных к настоящему времени и разрабатываемых профилей можно классифицировать по двум основным признакам: по типам охватываемых функций и по ориентации на то или иное применение. Условно назовем эти два типа профилей профили общего назначения и профили конкретного применения.
Рис. 1. Общая схема классификации профилей:
ИПП — интерфейс прикладных программ; ИВС — интерфейс с внешней средой; СДКП — сеть данных с коммуникацией пакетов
Общая схема классификации профилей приведена на рис. 1.
Представленный на этом рисунке подкласс профилей профиль переносимости прикладных программ (ППП) (Application Portability Profile - APP) и его составляющие (ИПП, ИВС) подробнее будет рассмотрен в другом разделе.
Профили общего назначения. Профили подразделяются на классы, каждый из которых представляет набор функций, независимых в разумных пределах от функций других классов.
В ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 10000-1-93 определены следующие классы профилей:
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;
F — профили формата обмениваемых данных и представления данных.
Перечисленные классы профилей и взаимоотношения между ними представлены на рис. 2.
Транспортные профили классов Т и U определяют, каким образом обеспечиваются два режима услуг транспортного уровня ВОС с использованием двух режимов услуг сетевого уровня ВОС при работе с конкретными типами подсетей (например, ЛВС, СДКП и др.). Этим они обеспечивают независимость профилей А/В и F от методов построения подсетей.
Прикладные профили классов А и В определяют обеспечение протоколов обмена данными для конкретных типов применения с использованием двух соответствующих режимов услуг транспортного уровня.
Профили F определяют характеристики и представление различных видов информации, которой обмениваются профили А и В.
Профили R определяют вспомогательные ретрансляционные функции, которые необходимы для того, чтобы обеспечить возможность взаимодействия между системами, использующими различные профили Т или профили U. Поэтому ретрансляция между профилями Т и U не предусматривается и не показывается на рис. 2.
После определения классов профилей возникает необходимость провести дальнейшее разделение в соответствии с реальным разделением функций согласно соответствующим базовым стандартам. Такое деление на подклассы имеет смысл как для пользователей, так и для поставщиков.
Для подклассов может потребоваться дальнейшая классификация, что приводит к иерархической структуре классов (подклассов) профилей. Подробная классификация профилей общего назначения в части ВОС приведена в ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 10000-2-93.
Профили конкретного применения (ПКП). ПКП могут строиться как на основе базовых стандартов, так и на основе профилей общего назначения (ПОН), в частности, международных функциональных стандартов (МФC). Однако в связи с недостаточной развитостью МФС в настоящее время ПКП на их основе могут строиться с привлечением базовых стандартов.
Правительственные профили (GOSIP) и Госпрофиль ВОС в настоящее время представляют собой некоторую выборку из профилей ВОС (см. рис. 1) (версии профилей ВОС).
Отраслевые профили строятся в зависимости от решаемых в отрасли прикладных программ, режимов работы сети (с установлением или без установления соединения) и типов используемых каналов и сетей связи.
Профили предприятий (подразделений) могут строиться как подмножества отраслевых профилей (профилей предприятий), а также независимо от них (например, если предприятие имеет свою локальную вычислительную сеть, не связанную с сетью отрасли).
Концепция открытых систем Современная концепция открытых систем базируется на трех основополагающих аспектах: взаимодействие (interoperability), переносимость прикладных программ (program portability) и мобильность пользователей (user portability). При этом первый из трех указанных аспектов — взаимодействие — определяется международными стандартами по ВОС.
Основополагающим понятием в концепции открытых систем является функциональная среда открытых систем (ФСОС). Эталонная модель ФСОС (ЭМ/ФСОС) изображена на рис. 3. ФСОС состоит из инфраструктуры компьютерного обеспечения, облегчающей приобретение прикладных программ, которые:
• выполнимы на любой платформе поставщика;
• используют операционную систему любого по ставщика;
• обеспечивают доступ к базе данных любого по ставщика;
• обмениваются данными через сети любых по ставщиков;
• защищены и управляемы и т.д.
Говоря более техническим языком, ФСОС — это функциональная компьютерная среда, которая поддерживает переносимые, масштабируемые и взаимодействующие прикладные программы через стандартные услуги, интерфейсы, форматы и протоколы. Стандартами могут быть международные, национальные и другие открытые спецификации, доступные любому пользователю и поставщику.
Приведенные на рис. 3 коммуникационные функции определяют взаимодействие оконечных пользователей сети между собой и не касаются вопросов переносимости прикладных программ и мобильности пользователей. В свою очередь, вопросы взаимодействия пользователей решаются в рамках эталонной модели ВОС, в частности, стандартами и протоколами всех семи уровней эталонной модели ВОС.
Правительственные профили
В любом национальном рынке крупнейшим пользователем информационных технологий является правительство, причем оно проявляет к открытым системам такой же интерес, как и крупные корпорации — пользователи.
Правительственный профиль ВОС отражает в концентрированном виде техническую политику государства в области информационной технологии и стремление каждого государства обеспечить соответствие изделий информационной технологии, приобретаемых различными его департаментами, текущим стандартам ИСО по ВОС и, тем самым, обеспечить гарантию их совместной работы.
Среди правительственных профилей наибольшей известностью пользуются GOSIP США (версии 1, 2 и 3) и GOSIP Великобритании. Свои собственные профили ВОС создали Франция, Швеция, Япония, многие другие страны и различные межгосударственные объединения, в том числе:
• европейский комитет по стандартизации/ Комитет по стандартизации электротехники, CEN/CENELEC;
• группа содействия разработке и применению стандартов, SPAG;
• европейская рабочая секция по открытым системам, EWOS;
• группа пользователей протокола автоматизации производств, МАР;
• корпорация открытых систем США, COS;
• группа ИТ международного общественного сектора, IPSIT;
• рабочая группа по ВОС Азии и Океании, AOW;
• консорциум Х/Open.
GOSIP позволяет упростить и облегчить процесс формирования информационных технологий ВОС в федеральных правительственных службах путем:
1) определения общего набора требований для исключения необходимости ознакомления пользова телей с огромным количеством сложных стандартов;
2) обеспечения совместимости изделий ВОС в закупочной деятельности федеральных служб.
Федеральная служба допускает наличие сотен разнообразных промежуточных систем, не взаимодействующих между собой и включающих изделия от большого числа поставщиков. Образованная в результате неоднородная среда может оказаться несовместимой с точки зрения аппаратно-технического оборудования, программного обеспечения данных, что приведет к таким проблемам, как неэффективность, низкая производительность, большие экономические затраты и др. Это как раз те проблемы, которые должен решить GOSIP.
GOSIP определяет и описывает общую совокупность протоколов обмена данными, которые позволяют системам, разработанным различными поставщиками, взаимодействовать между собой, а пользователям различных прикладных программ этих систем обмениваться информацией.
Сейчас в мире уже доступен широкий набор изделий, реализующих протоколы ВОС. Например, почти каждый основной поставщик компьютеров в США объявил о наличии совместимых с GOSIP изделий. Реализации транспортного уровня стали доступны с начала 1984 г. Реализации протокола сетевого уровня в режиме без установления соединения появились на рынке в 1985 г. Доступны также реализации сеансового уровня. Широко доступны также многие средства локальных и глобальных вычислительных сетей, соответствующие GOSIP, а также реализации систем обработки сообщений (МНS) и передачи файлов (FTAM) для всех семи уровней. В ближайшее время число изделий, обеспечивающих дополнительные услуги, возрастет.
Введение GOSIP США уже содействует конкуренции в закупках и упрощает разработку централизованных стратегий агентств, относящихся к закупкам средств обмена данными. Ключевой набор возможностей уже существует в изделиях, соответствующих стандартам ВОС (изделиях ВОС); этот набор со временем станет более широким, что будет способствовать взаимодействию между средствами различных поставщиков. Изделия ВОС основаны на технически стабильных стандартах и соглашениях. Более того, создан широкий рынок изделий ВОС и, таким образом, поставщики могут поставлять изделия не только своему правительству, но и другим пользователям разных стран мира.
Все протоколы, на которые ссылается GOSIP, характеризуются многими общими параметрами. К ним относятся:
• широкая применимость (общее использование не только службами отдельной страны, но и на всемирной основе);
• доступность (реализации либо уже существуют, либо появятся в ближайшее время);
• стабильность (протоколы технически "заморожены" и в предсказуемом будущем их изменений не предвидится);
• эффективность (протоколы могут удовлетворять общим потребностям федеральных служб).
Важно помнить, что, как правило, GOSIP должен основываться на стабильных международных стандартах. Иногда в GOSIP могут потребоваться ссылки на работы, которые не основаны на международных стандартах. Подобные случаи следует рассматривать как попытку выработки временного решения для критически важных потребностей пользователя.
В последние годы в Россию интенсивным потоком поступают зарубежные аппаратно-технические и программные средства, системы, комплексы и сети не всегда отвечающие требованиям совместимости и переносимости. Поэтому Россия, как и зарубежные страны, должна защитить свою экономику от значительных потерь, которые получатся при формировании единой национальной информационной системы, от поступающих из-за рубежа несовместимых информационных технологий. Роль такого барьера играет разработанный МНИЦ Роскоминформа Государственный профиль взаимосвязи открытых систем, выполненный на основе семиуровневой эталонной модели ВОС ИСО и на базе международных стандартов.
Кроме того, представленная общая схема классификации профилей общего назначения и конкретного применения дает российским пользователям правильный ориентир при закупках информационных технологий, при формировании систем и сетей фирм, организаций, регионов, отраслей и т.д.
Список литературы
1. Государственный профиль взаимосвязи открытых систем. Версия 1. Изд. МНИЦ Роскоминформа. М.: 1995, 102 с.
2. GOSIP США, 1993, Публикация ШЗТ 500-192, 98 с.
3. Открытые системы. Материалы к Программе "Развитие и применение открытых систем", М.: Изд. Совет РАН по автоматизации научных исследований. 1995, 184 с.
4. Профиль мобильности прикладных программ (АРР), США, OSE/1, версия 2.0, 1993. М.: МНИЦ Роскоминформа, 1995. 83 с.