Крючков Основы учёта,контроля 2007

стандартом, регламентирующим назначение, свойства, порядок разработки и требования к компьютеризированным СУиК ЯМ. За время прошедшее с момента его принятия накоплен большой опыт создания и эксплуатации такого рода систем, поэтому выпуск новой редакции отраслевого стандарта представляется актуальной задачей.

Стандарт определяет назначение систем учета и контроля (СУиК) следующим образом:

•СУиК осуществляет информационное обеспечение учета и контроля ядерных материалов, имеющихся на предприятии, поступающих, убывающих с него и уничтожаемых на основе правовой ответственности предприятия;

•учитывает любое перемещение материалов между зонами баланса материалов, любое изменение вида и формы материала;

•предоставляет своевременную и достоверную информацию для осуществления деятельности по учету и контролю.

Для реализации этих положений в каждой ЗБМ и на предприятии в целом СУиК должна обеспечивать:

•информационную запись всех измерений в ключевых точках по количеству и иным характеристикам ЯМ;

•информационное сопровождение любых изменений в виде, форме и месту положения ядерных материалов, включая внешние операции (отправка/получение);

•определение количества материала в каждой ЗБМ и предприятии в целом;

•ведение учетной и отчетной документации;

•контроль своевременности и корректности операций с ЯМ;

•контроль и учет персонала и его доступа к информации;

•поддержка работ по инспекции и инвентаризации;

•оперативный поиск местонахождения продукции;

•информационную связь с системой физической защиты предприятия;

•защиту, циркулирующей в системе информации;

•связь с СУиК других предприятий и с Федеральной информационной системой.

Стандарт выделяет две функциональные области СУиК: администрирование и управление базами данных. Приводятся три административные функции:

331

•обслуживание информационных запросов потребителей и администрации о состоянии работ на предприятии;

•обеспечение контроля и управления разрешительной системой допуска к данным СУиК ЯМ;

•информационная поддержка расследований нештатных ситуаций. Управление базами данных включает в себя функции:

•получение и обработка информации по всем перемещениям ядерных материалов на предприятии и между предприятиями;

•формирование баз данных предприятия;

•формирование отчетной информации в требуемых форматах и на требуемых носителях;

•контроль за взаимной согласованностью информации;

•оперативный поиск и выдача информации;

•ведение архивации и создание резервных копий.

Стандарт проводит требования объективности, согласованности, своевременности, полноты, последовательности и преемственности информации о ЯМ. Под этими требованиями понимается следующее. Объективность информации означает, что все записи в базе данных должны иметь документальное подтверждение, вся документация должна составлять единую систему и не содержать противоречий. Своевременность заключается в том, что изменения состояния учетных единиц должны обновляться своевременно (почти в реальном времени) и во всей полноте – не должно быть не зарегистрированных изменений. Под последовательностью понимается требование – раз введенная информация не может быть изменена или стерта, любое исправление учетных записей должно осуществляться по определенной процедуре и фиксироваться. Под преемственностью понимается согласованность вновь создаваемой компьютеризированной системы с уже существующей системой учета и контроля ядерных материалов на предприятии.

Информационная подсистема СУиК должна содержать полную информацию о ЯМ, документацию по учету и контролю, сведения о планируемых мероприятиях, информацию по правам доступа персонала, сведения о технических характеристиках ядерной установки, необходимые для учета и контроля, и сведения о характеристиках контрольной измерительной аппаратуры.

Очень важное требование стандарта – информационная подсистема должна быть системой нормального функционирования, т.е.

332

аварийный выход ее из строя или отключение не должны наносить ущерба учету ЯМ на предприятии.

В разделе, касающемся требований, предъявляемых к информационному обеспечению, стандарт определяет необходимость включения всех видов отчета требуемых стандартами предприятий, федеральной системы и, где того требуют международные обязательства, МАГАТЭ. Причем система должна генерировать бумажную отчетность в требуемом формате. Требования ФИС к отчетности уточняют эти положения стандарта.

Особые требования налагаются на безопасность информации. Причем принимаются во внимания оба аспекта безопасности: сохранность информации при аварии и сбоях системы и предохранение ее от несанкционированного доступа. При этом накладываются требования:

•создания ирегулярного обновления резервныхкопийбаз данных;

•хранения истории каждой учетной единицы, прошедшей через предприятия, для возможного восстановления последовательности действий;

•ведения раздельного учета ЯМ для мирных и оборонных целей;

•использования защищенных каналов связи, локальных сетей, бумажных и магнитных носителей.

Более подробно проблемы обеспечения информационной безопасности компьютеризированных СУиК, их компоненты и требования к разработке такого рода систем будут обсуждены в главе 8.

7.2. Архитектура компьютеризированных систем учета ядерных материалов

История систем учета ядерных материалов началась одновременно с началом ядерной эры в истории человечества в сороковых годах двадцатого века. В развитии систем учета ядерных материалов можно выделить ряд этапов.

На начальном этапе деятельности с ядерными материалами в 1940 – 1950–х гг. использовались ручные системы обработки информации. В эту эпоху вычислительной техники еще не существовало, а объемы используемых материалов позволяли вручную заносить информацию в инвентарные книги, содержащие записи о каждой единице хранения. Главный недостаток таких систем – трудности систематизации информации о конкретных единицах хранения

333

и сложность поиска информации. В журналах возможно упорядочивание информации только по одному критерию – времени поступления. По мере усложнения операций и увеличения числа единиц хранения, время, затрачиваемое на обработку информации и информационного поиска, многократно возрастает. Тем не менее такого рода системы могут существовать и в настоящее время, например, в учебных лабораториях, где число единиц хранения ограничивается штуками. Кроме того, отраслевые требования обязывают предприятия наряду с компьютеризированным учетом осуществлять учет на бумажных носителях.

После появления первых электронно–вычислительных машин в 1960–х годах прошлого столетия создавались системы, основанные на обработке компьютеризированных пакетов. Работа с такой системой заключалась в создании пакетов задач на перфокартах или других носителях информации и обновлении баз данных путем пропускания этих пакетов. На этом этапе развития информационных технологий практически не была разработана теория баз данных. Информация хранилась в виде так называемых плоских файлов. Главные характеристики таких систем – примитивные базы данных и крайне медленное обновление информации. Все это приводило к тому, что системы были медленны и ненадежны. Практически всегда информация дублировалась ручными системами.

Существенный прорыв в использовании информационных технологий для развития систем учета и контроля произошел, когда были созданы системы универсальных электронно–вычислитель- ных машин, связанных с терминалами на пользовательских местах. К этому времени (в 70–х гг. двадцатого века) появились первые системы управления базами данных (СУБД). Сочетание достаточно мощных ЭВМ с преимуществами интерактивного ввода информации привели к созданию эффективных систем, которые до сих пор используются на некоторых предприятиях. Недостатки таких систем заключаются, во–первых, в необходимости передачи больших объемов информации по сети, во–вторых, в обработке всей информации от всех пользователей на центральной машине. Поэтому требования к центральной ЭВМ и сетевому оборудованию достаточно высоки, а это, в свою очередь, приводит к удорожанию всей системы.

334

Появление персональных компьютеров изменило все человеческие технологии. Их использование в системах учета может быть организовано различным образом. Персональный компьютер может быть использован, в качестве:

•терминала в сети с универсальной машиной;

•в качестве компьютера, обрабатывающего всю информацию, поступающую с центральной машины в системах файловых серверов;

•в качестве клиента и сервера базы данных в системах клиент/сервер.

В зависимости от архитектуры системы, использование персональных компьютеров имеет определенные преимущества и недостатки. Практически все современные системы создаются для использования на персональных компьютерах, поэтому рассмотрим этот этап более подробно.

Определим понятие архитектуры «клиент/сервер» [2]. Одно из основных назначений такой архитектуры – достижение высокоэффективного использования имеющейся в компьютерной сети вычислительной техники путем разбиения задач на более мелкие уровни и распределение работы на этих уровнях между компьютерами, составляющими сеть. Некоторые задачи, составляющие уровень, требуют дополнительных операций, выполняемых на другом уровне. Тогда говорим, что программа заявитель является «клиентом», а вспомогательная задача обслуживает ее, то есть является «сервером». Программное приложение клиент/сервер можно определить, как состоящее из важных частей других приложений, выполняемых на разных компьютерах. Правильно построенное приложение клиент/сервер предполагает, что процессы протекают именно там, где наиболее эффективно выполняется работа, специфичная для данного процесса.

В рамках программных приложений в существующих системах компьютеризированного учета существует несколько уровней приложения, которые могут быть объединены в три глобальных логических уровня с точки зрения их функционального назначения:

•логика, связанная с представлением данных пользователю. В основном, она заключена в программном обеспечении, обеспечивающем пользовательский интерфейс;

335

•логика, связанная с обеспечением деловых правил. В нашем случае она должна реализовывать стандарты и правила учета ЯМ и функциональность системы;

•логика доступа к базе данных. Сюда обычно включаются механизмы, обеспечивающиеся конкретной СУБД, связанные с хранением, обновлением и доступом к данным, обеспечением их целостности.

В зависимости от того, как распределяются приложения, обеспечивающие логику действий, можно сконструировать различные типы систем клиент/сервер.

При реализации всех уровней системы на одном компьютере, мы все равно будем работать в модели клиент/сервер, поскольку идет внутреннее разделение процессов на клиентские и серверные. Такое объединение характерно для большинства систем с использованием универсальных машин. Перечислим основные характеристики такой организации вычислительного процесса:

•на терминал поступают только данные прикладной программы, обработка остальных уровней происходит на базовом компьютере;

•если используется графическая информация, то она вся идет по сети. Таким образом, в зависимости от способов обработки информации сетевой трафик может быть как незначительным, так и перегруженным;

•существенным недостатком таких систем является отсутствие удобного интерфейса, зачастую отсутствуют графические средства, ограничены возможности в создании отчетов;

•стоимость мощных универсальных ЭВМ (мейнфремов) высока. В последнее время стоимость универсальных ЭВМ снижается, а,

сдругой стороны, резко возросла производительность рабочих станций. Одновременно с этим эволюция архитектуры клиент/сервер привела к созданию систем с очень «тонким» клиентом. В таких системах большинство процессов, связанных с обработкой информации, осуществляется на центральном компьютере. Очевидно, что архитектура таких систем близка к традиционной.

Системы файловых серверов основаны на архитектуре, реализующей другую крайность. В этом случае сервер используется как простое хранилище данных. При этом вся логика приложения реализуется на рабочей станции. Основное достоинство такой системы – простота. Недостатков больше. Главный недостаток заключается в

336

том, что вся информация, предназначенная для обработки должна передаваться по сети от сервера к рабочей станции. Такие системы обычно реализуются на базе персональных компьютеров и обладают удобным пользовательским интерфейсом с развитой графикой (графическая информация при этом создается и обрабатывается на клиенте).

Для реализации собственно архитектуры клиент/сервер необходимо провести разделение уровней задач, выполняемых на компьютере клиенте и на сервере таким образом, чтобы использование вычислительных возможностей локальной сети и сетевой трафик были бы оптимальны. Такое разделение характерно для систем, называемых сервером базы данных. При такой организации достигается баланс в использовании возможностей клиентской и серверной компьютерных систем. Главное преимущество заключается в снижении нагрузки на передачу данных: в сети перемещается информация, необходимая только конкретному приложению.

Экономические показатели систем клиент/сервер также демонстрируют преимущества. Системы, основанные на универсальных машинах, очень дороги и имеют дорогое техническое обслуживание. Системы клиент/сервер дешевы, используют доступную технику и коммерческие программные продукты. Низка стоимость обслуживания и модернизации.

Сформулируем основные преимущества и недостатки архитектуры клиент/сервер. Преимущества:

•рабочая загрузка естественным образом распределяется на множестве компьютеров;

•пользователи легко совместно пользуются данными;

•данные защищены в централизованном порядке;

•лучший показатель «стоимость/эффективность».

Вместе с тем такая архитектура имеет и определенные недостатки:

•большая нагрузка на создателя приложений;

•сложная сетевая топология;

•изменения в программном обеспечении сервера касаются всех клиентов.

Модель вычислительного процесса клиент/сервер является основной парадигмой информационных технологий (ИТ). Начало ее развития было положено, когда компьютерная индустрия в 80–х

337

годах начала переход от централизованных систем к системам, состоящим из объединенных в сеть персональных компьютеров.

Самой простой архитектурой клиент/сервер, которая была реализована в первых приложениях такого рода, является архитектура представленная на рис. 7.1. Такая архитектура называется двусвязной, поскольку организует связь двух компьютеров – сервера и клиента [3]. Сама по себе она может быть представлена в двух вариантах. Первый вариант, в котором основная нагрузка ложится на компьютер–клиент. При этом говорят о «толстом» клиенте и «тонком» сервере. На сервере располагается СУБД, которая реализует логику доступа к данным. На каждом из компьютеров–клиентов располагаются приложения, реализующие деловую и представительскую логику.

• Деловая логика

(правила учета)

• Логика доступа к

данным

«Толстый» сервер

«Тонкий» клиент

Сервер базы данных

Рис. 7.1. Схема двусвязной модели клиент/сервер

Такой подход прост. Вместе с тем, такая архитектура имеет и некоторые недостатки:

• она требует достаточно мощного компьютера в качестве рабочей станции и достаточного дискового пространства;

338

•в случае если в результате выполнения запроса генерируется достаточно большой ряд данных, дальнейшая обработка которых будет производиться на клиенте, он может серьезно загрузить сеть;

•каждое соединение рабочей станции с сервером требует достаточно большой оперативной памяти сервера; так MS SQL Server 6.5 (отнюдь не самая затратная в этом отношении СУБД) требует 37K памяти на каждое соединение, для крупных сетей это может вылиться в проблему;

•любое изменение в деловой логике приводит к необходимости изменения программного обеспечения на всех рабочих станциях.

Такая модель, вследствие своей простоты, очень удобна для ограниченного количества рабочих станций. Существует некий оптимум, после которого начинают возникать проблемы, перечисленные выше.

Альтернативная двусвязная схема – модель с «тонким» клиентом и «толстым» сервером. Она отличается от предыдущей тем, что деловая логика перенесена на сервер. Это можно реализовать разными путями с использованием разного программного обеспечения. В частности MS SQL Server предполагает возможность написания, так называемых, сохраняемых процедур на языке запросов. Эти процедуры могут реализовывать деловую логику. Различные СУБД имеют дополнительные возможности, включающие проверку на допустимость изменений и включение определенных правил

иограничений на значения данных. При этом никакой лишней информации по сети не передается. Тем не менее такие системы по– прежнему требуют оперативной памяти сервера на каждое соединение, и, кроме того, появляются новые недостатки. Во–первых, требуется достаточно мощная СУБД. Например, если первая модель может быть реализована на MS Access, то вторая требует MS SQL Server. Кроме того, продукты различных фирм имеют несколько отличный синтаксис языков запроса. Поэтому такой подход несколько ограничивает возможности развития системы и требует использования более мощных СУБД, например Oracle.

Дальнейшее развитие модели клиент/сервер двигается в сторону децентрализации вычислительного процесса. В этом направлении реализованы многосвязные системы клиент/сервер. На рис. 7.2 представлена схема трехсвязной модели клиент/сервер.

339

Рабочие станции

Рис. 7.2. Схема трехсвязной модели клиент/сервер

Такая архитектура включает в себя дополнительную связь между «тонким» клиентом и «тонким» сервером. Связи между компонентами организуются через стандартные сетевые протоколы, например, TCP/IP. Это дополнительное включение содержит базовую деловую логику. Особенность таких систем в том, что не требуется оперативный памяти на сервере базы данных для поддержания каждого соединения с клиентом.

При организации трехсвязных систем полностью разделяются все три уровня приложения: презентационная логика, деловая логика и логика доступа к данным. Этим достигается большая гибкость системы, более простой становится модернизация того или иного уровня. В такую систему легко подключать дополнительные сервисы, например, связь с Интернетом, электронной почтой или телефоном и факсом.

Физически серверы базы данных и приложений для небольших сетей и ненапряженных приложений могут быть совмещены на одном компьютере. Тем не менее это по–прежнему будет трехсвязная система, поскольку логика принципиально разделена.

340