Технологии открытых информационных систем

Понятие открытых систем сформировалось в рамках деятельности, направленной на обеспечение взаимодействия информационных систем и технологий, создаваемых различными инструментальными средствами на различных программно-аппаратных платформах. Исторически каждая страна и даже каждая фирма-производитель создавали свои собственные подходы, формы, методы представления и отображения информации в компьютерных системах.

Необходимость развития компьютерных сетей и потребность в переносимости программного обеспечения привели к появлению общих принципов и конкретизирующих их фактических и юридических стандартов, направленных на обеспечение совместимости и взаимодействия данных и программ в различных неоднородных вычислительных средах. В конечном счете эта деятельность направлена на создание технологии, решающей проблему развития единого информационного пространства как в рамках одной страны, так и во всем мире.

Под единым информационным пространством понимается совокупность баз и банков данных, технологий их ведения и использования , информационно-телекоммуникационных систем и сетей, функционирующих на основе единых принципов и по общим правилам, обеспечивающим информационное взаимодействие организаций и граждан, а также удовлетворение их информационных потребностей. Суть технологии открытых систем в том, что она обеспечивает:

• унифицированный обмен данными между различными компьютерами;

• переносимость прикладных программ между различными платформами;

• мобильность пользователей, т.е. возможность переходить с одного компьютера на другой без специального переобучения.

Существуют различные определения термина «открытая система», наиболее сбалансированным считается определение, данное комитетом IEEE POSIX 1003.0[3]: Открытая система – это система, реализующая открытые спецификации (стандарты) на интерфейсы, службы, и форматы данных, достаточные для обеспечения:

• возможности переноса (мобильность) прикладных систем с минимальными изменениями на широкий диапазон систем;

• совместной работы (интероперабельность) с другими прикладными системами на локальных и удаленных платформах;

• взаимодействие с пользователями в стиле, облегчающим им переход от системы к системе (мобильность пользователей).

Открытая спецификация – это общедоступная спецификация, которая поддерживается открытым, гласным согласительным процессом, направленным на постоянную адаптацию новой технологии, и соответствует стандартам. Открытые спецификации не зависят от конкретной технологии, то есть от конкретных технических и программных средств отдельных производителей. Стандарты унифицируют взаимодействие аппаратуры всех компонент программной среды: языков программирования, средств ввода-вывода, графических интерфейсов, СУБД, протоколов передачи данных в сети и т.д.

Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет другим производителям разрабатывать для этих систем различные аппаратные и программные средства расширения, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей. На практике полная открытость системы является идеалом, и реальная система поддерживает открытость, как правило, только в некоторых своих частях, обеспечивающих внешние интерфейсы.

Наиболее масштабным примером открытой информационной системы является глобальная компьютерная сеть Интернет, в разработке которой принимают участие тысячи специалистов из самых разных организаций, работающих в различных странах. Спецификации, в соответствии с которыми ведется эта работа, принимаются в результате гласного и открытого обсуждения. Они получили название Request for Comments (RFS) – запрос на комментарии, что подчеркивает их открытый характер.

В начале 80-х годов XX века ряд международных организаций по стандартизации разработали модель для описания сетевого взаимодействия открытых систем, которая оказала большое влияние на развитие всей идеологии открытых систем. Эта модель получила название Эталонной модели взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection Reference Model). Под взаимодействием систем понимается процесс информационного обмена между ними, а также процедуры их совместного функционирования для выполнения общего задания.

В соответствии с этой моделью элементы системы делятся на ряд иерархически упорядоченных функциональных слоев, которые называются уровнями. Каждый уровень состоит из объектов, выполняющих определенную логическую функцию, связанную с обменом данными. Совокупность правил взаимодействия объектов одного уровня называется протоколом. Взаимодействуя в соответствии со своим протоколом, эти объекты обеспечивают определенный набор услуг для вышерасположенного уровня. В эталонной модели таких уровней семь: Описание функций этих уровней можно найти в литературе по компьютерным сетям. Ниже показаны уровни эталонной модели, взаимосвязь между ними осуществляется между соседними уровнями. А при передаче данных связь осуществляется между одинаковыми уровнями у источника данных и их получателя, т.е. не соответствующих уровнях. Чем ниже уровень передачи данных, тем более она эффективна, но тем более специализирована, т.е. требует специальных аппаратных и программных средств для осуществления коммуникации.

В порядке подчинённости уровни протоколов открытой системы следующие (самый открытый - седьмой, самый закрытый – первый):

7. прикладной,

6. представительский,

5. сеансовый,

4. транспортный,

3. сетевой,

2. канальный,

1. физический.

Протокол физического уровня реально взаимодействует с другой системой через физическую среду передачи данных. Протоколы более высоких уровней такого непосредственного взаимодействия не имеют, они используют сначала в своей системе протоколы более низкого уровня до физического, а в другой системе – наоборот, от физического поднимают данные до соответствующего исходного уровня в исходной системе. Этот спуск и подъём данных в открытых системах производится автоматически, поэтому пользователю моделируется взаимодействие этих систем на том или ином уровне протокола.

Значение эталонной модели в том, что она вводит единый перечень понятий и общепринятый способ расщепления различных функций сети на уровни. В соответствии с эталонной моделью разработан набор протоколов OSI, некоторые из которых получили распространение на практике. Глобальная сеть Интернет функционирует на основе набора протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) – Протокол управления передачей / Межсетевой протокол, которые соответствуют первым четырем уровням эталонной модели.

Существуют различные виды стандартов: фирменные и отраслевые, национальные, международные, которые служат целям совместимости различных технических и программных компонент информационных систем и вычислительных сетей. Для создания и развития сложной информационной системы требуется применение некоторой совокупности базовых стандартов и нормативных документов разного уровня, которые должны адаптироваться и конкретизироваться для определенных классов систем и информационных процессов. Для описания такого, основанного на стандартах набора спецификаций, являющегося средством функциональной стандартизации, используется понятие профиля информационной системы.

Профиль – это совокупность нескольких базовых стандартов с определенными подмножествами обязательных и необязательных (факультативных) возможностей, предназначенная для реализации заданных функций. Существует две группы профилей информационных систем: регламентирующие архитектуру системы и регламентирующие процессы проектирования, разработки, применения и развития системы. Описание профиля должно содержать:

• определение целей использования профиля;

• перечисление функций объекта или процесса стандартизации, определяемого профилем;

• сценарии применения стандартов и спецификаций, включенных в профиль;

• требования к системе и компонентам, определяющие их соответствие профилю, и требования к тестированию;

• ссылки на стандарты и другие документы.

В зависимости от области применения профили могут иметь разные категории и разные статусы утверждения. В том числе существуют правительственные профили взаимосвязи открытых систем, предназначенные для упрощения и облегчения процесса применения информационных технологий в государственных структурах управления[8]. Первым по времени появления и по распространенности является правительственный профиль США GOSIP (Government Open System Interconnection Profile), первая версия которого стал обязательным стандартом в 1990 г. Существуют собственные правительственные профили во Франции, Японии и других странах.

В Российской Федерации государственный профиль взаимосвязи открытых систем (Госпрофиль ВОС) существует с 1996 г. Основные задачи Госпрофиля ВОС: придать статус государственной политики в области ИТ, ориентированной на международные стандарты; определить взаимосвязанные наборы государственных стандартов для решения различных задач; систематизировать международные и государственные стандарты и рекомендации; определить очередность разработок стандартов.