Нормативно-техническая база информационной инфраструктуры
Бойченко А.В., Филинов Е.Н.

1. Введение

Вопросам формирования информационной инфраструктуры (ИИ) регионов России и страны в целом, интеграции России в мировое информационное пространство были посвящены в последние пять лет многочисленные выступления на конференциях и в печати представителей исполнительной и законодательной властей РФ, ведущих ученых в области информатики. Однако в большинстве случаев речь шла о социально-политических мотивах информатизации современного общества, о совершенствовании нормативно-правового обеспечения. В меньшей степени затрагивались вопросы реализации научно-технической политики в области информационной инфраструктуры, аналогичной инициативе Клинтона – Гора в США, и мероприятий по ее реализации.

Вместе с тем информационная инфраструктура в современном обществе должна иметь не меньшее, если не большее, значение, чем традиционные инфраструктурные составляющие: транспорт, связь, энергоснабжение и т.д. Поэтому формирование и развитие информационной инфраструктуры нуждаются в долгосрочном планировании и научно-технической политике государства. Реальностью движение России к информационному обществу станет тогда, когда научно-техническая политика государства в этой области будет закреплена нормативно-технической базой формирования и развития информационной инфраструктуры. Такая политика, кроме Концепции формирования информационного общества в России, декларирующей предпосылки и стратегические цели, нуждается в методологических основах создания комплекса нормативно-технических документов – профиля информационной инфраструктуры.

В настоящей работе предлагается методологический подход к формированию профиля национальной информационной инфраструктуры.

В нем сформулированы:

• общие подходы к определению основных компонентов информационной инфраструктуры;
• функциональный состав профиля информационной инфраструктуры как совокупности стандартов и спецификаций, которым должны удовлетворять компоненты инфраструктуры.

Профиль информационной инфраструктуры, принятый в качестве регионального стандарта, должен составлять концентрированное выражение единой технической политики информатизации и служить инструментом формирования и развития этой инфраструктуры на ближайшие годы и на перспективу.

Принятие типового профиля регионами России является одним из шагов на пути формирования единой национальной информационной инфраструктуры России и перехода к информационному обществу.
2. Определения и общие положения

Под информационной инфраструктурой региона будем понимать совокупность информационных ресурсов (ИР), предоставляемых их владельцами для общего использования, и средств доступа к этим ресурсам со стороны пользователей (потребителей) ресурсов с помощью телекоммуникационной среды.

В соответствии с данным определением в информационной инфраструктуре региона выделяются две крупные составляющие:

• информационные ресурсы, формируемые и поддерживаемые их владельцами в составе информационных систем (ИС), которые обеспечены соответствующими средствами поддержки ведения ресурсов и доступа к ним;
• телекоммуникационная среда общего доступа к ресурсам и/или ведомственные (корпоративные) сети передачи данных.

К информационным ресурсам, предоставляемым для общего пользования без ограничений или имеющим ограничения доступа (подлежащие определению конкретно для каждого ресурса) могут обращаться:

• конечные пользователи, которым потребовалась определенная информация для решения их задач;
• прикладные программы АС/ИС, обслуживающих функционирование органов городского управления и муниципальных структур, АС/ИС организаций и предприятий, расположенных в регионе, или же приложения информационно-справочных систем, обслуживающих население.

В настоящей статье принята следующая укрупненная классификация информационных ресурсов, которые представляются и используются с помощью информационных технологий:

• электронные архивы документов;
• электронные библиотечные фонды;
• базы данных;
• базы знаний;
• базы программ повторного использования.

Ресурсы указанных видов представляются в ИС с помощью соответствующих технологий. Связь между видами ресурсов и их представлениями показана в таблице 1.

Выбор стандартов на представление информационных ресурсов, являющихся основой формирования и развития информационной инфраструктуры, связан с применением классификаторов и нормативной базы, существующей в соответствующих предметных областях, где решаются задачи, требующие использования информационных ресурсов общего пользования, например в архивах делопроизводства и документооборота, нормах библиотечного дела и т.д.

Примечание: принятая укрупненная классификация информационных ресурсов представляется достаточной для формирования профиля информационной инфраструктуры региона с точки зрения наиболее актуальных в настоящее время потребностей. Классификация может быть уточнена и дополнена по мере выявления потребностей в других видах информационных ресурсов (например, ресурсов в области культуры — электронных музеев,и т.д.).

Условия предоставления информационных ресурсов пользователям, включая разграничения прав доступа к ресурсам (если эти ресурсы предоставляются ограниченным категориям пользователей), вопросы оплаты использования ресурсов или свободного их распространения и т.д. определяются владельцами ресурсов. Общие правила владения ресурсами и предоставления их пользователям могут быть установлены законодательными и распорядительными актами.

При формировании информационной инфраструктуры региона России должны учитываться общие требования органов федеральной власти, направленные на формирование единого информационного пространства Российской Федерации на основе совокупности региональных информационных инфраструктур. Например, такие вопросы должны быть учтены при выборе стандартов представления информационных ресурсов в таких областях, как правоохранительная, налоговая, таможенная и т.д.

Информационная инфраструктура включает в себя как совокупность информационных ресурсов, формируемых в составе ИС органов городского управления, организаций и предприятий, расположенных в регионе, информационно-справочных систем, предназначенных для обслуживания населения города, так и информационные ресурсы общего пользования, доступные через Интернет.

В рамках информационной инфраструктуры может быть обеспечено взаимодействие конкретных АС/ИС с внешними по отношению к ним системами, располагающими теми ресурсами, которые требуются для решения прикладных задач этих конкретных АС/ИС. Заметим, что в соответствии с принятым определением информационной инфраструктуры сами конкретные АС/ИС опираются на инфраструктуру, но не входят в нее как составные части.

Для поддержки развития информационной инфраструктуры региона целесообразно создать Общегородскую (областную) информационную систему.

Проектные решения, связанные с архитектурой и функциональной структурой этой системы, следует производить, исходя из того, что она не заменяет собой существующие и развиваемые АС/ИС служб городского управления (городского хозяйства), организаций и предприятий, расположенных в регионе, служб информационно-справочного обслуживания населения. Ее роль связана, прежде всего, с обеспечением потребностей в интеграции (взаимодействии, обмене данными) указанных выше АС/ИС. Эти потребности невозможно предопределить заранее и зафиксировать, поскольку они возникают и непрерывно развиваются в ходе информатизации всех категорий пользователей информационных ресурсов.

Основной функцией такой системы является создание и ведение метабазы информационных ресурсов, составляющих информационную инфраструктуру города. На уровне инфраструктуры метабаза информационных ресурсов также является своего рода информационным ресурсом.

Кроме того, такая система может быть наделена функциями мониторинга информационных потребностей пользователей.

Изложенные выше предпосылки позволяют разграничить два направления дальнейших работ:

• формирование профиля информационной инфраструктуры региона как набора стандартов и соглашений, определяющих: нормы и правила представления информационных ресурсов общего пользования, нормы и правила доступа к этим ресурсам (с учетом регламентов разграничения прав доступа и обеспечения информационной безопасности);
• техническое проектирование метабазы информационных ресурсов региона.

Методология построения профиля информационной инфраструктуры, использованная в настоящей работе, базируется на опубликованном опыте федеральных агентств США по формированию стандартов National Information Infrastructure (NII), проводимому по инициативе Администрации Президента Клинтона.

Предлагаемые методологические подходы позволяют в дальнейшем организовать интеграцию региональных инфраструктур в Национальную информационную инфраструктуру России. Общность методологических подходов позволяет также распространить принятую методику построения профиля на отраслевые инфраструктуры как в пределах одного региона, так и при интеграции ведомственных ИС региона с ведомственными ИС федерального уровня.

Предлагается следующее содержание профиля информационной инфраструктуры (ИИ) региона России.


1. Области первоочередного использования информационной инфраструктуры (прикладные аспекты состава ИР общего пользования).
2. Категории ИР и рекомендуемые стандарты унифицированного представления ИР.
3. Архитектурные модели информационной инфраструктуры.
4. Рекомендуемые стандарты форматов обмена данными для различных прикладных аспектов.
5. Объекты стандартизации интерфейсов и протоколов взаимодействия в рамках ИИ.
6. Категории услуг телекоммуникационной среды.
7. Минимальный набор услуг интернет-провайдера в рамках ИИ данного региона.
8. Стеки протоколов телекоммуникационной среды.
9. Профиль метабазы информационных ресурсов.
10.Требования к нормативно-техническому обеспечению пользователей.
11.Требования к нормативно-техническому обеспечению ИИ (средства автоматизации ведения нормативной базы профиля ИИ).
12.Требования к унифицированным инструментальным средствам поддержки и развития ИИ.

3. Архитектура информационной инфраструктуры

3.1. Архитектурное представление ИИ вводится при построении профиля для точного выделения объектов стандартизации в тех точках, где необходимо специфицировать интерфейсы и протоколы взаимодействия между компонентами ИИ. В виде спецификаций должны быть представлены:

• пользовательские интерфейсы, определяющие правила и процедуры доступа конечных пользователей к ресурсам инфраструктуры;
• услуги информационных провайдеров, определяющие представления ИР, технологии доступа к ИР и вычислительным ресурсам (ВР);
• услуги телекоммуникационных провайдеров, определяющие стеки протоколов телекоммуникационной среды, поддерживающие функции информационных провайдеров;
• унифицированные требования к оборудованию и программному обеспечению, приобретаемому пользователями и провайдерами услуг.

3.2. Архитектура ИИ в целом, а также архитектура взаимодействующих компонентов ИИ, представляется в терминах спецификаций интерфейсов и протоколов.

Эти представления являются обобщением известных подходов к описанию сетевой архитектуры открытых систем в соответствии с эталонными моделями OSE/RM и OSI/RM по ISO/IEC TR 10000:1998.

Интерфейсы определяют точки соединения / взаимодействия между компонентами систем (программными и/или аппаратными). В эталонных моделях, представленных несколькими слоями (как, например, 7-уровневая модель OSI), интерфейсы определяют пограничные связи между компонентами соседних уровней.

Протоколы специфицируют наборы правил и форматов обмена данными между компонентами двух разных взаимодействующих в рамках ИИ систем, которые принадлежат одинаковым слоям эталонной модели и взаимодействуют между собой с помощью функций (услуг), предоставляемых нижележащими уровнями.

3.3. Архитектура ИИ представляется в виде двух моделей:

• модель функциональных служб (МФС) ИИ (Functional Services Model), определяющая логику взаимоотношений между приложениями и службами нижележащих уровней, которые поддерживают как функционирование, так и разработку приложений;• эталонная модель архитектуры (ЭМА) ИИ, определяющая состав функциональных компонентов ИИ, их интерфейсы и протоколы.

3.3.1. Модель функциональных служб ИИ (МФС) используется для представления ИИ и ее компонентов с точки зрения выполняемых ими функций. В этой модели все компоненты разделены на три слоя:

• приложения;
• функциональные службы среды, поддерживающей приложения;
• физическая инфраструктура, содержащая вычислительные и коммуникационные платформы (аппаратура и системное программное обеспечение), устройства доступа пользователей к сети и телекоммуникационную среду с каналами связи, доступными в данном регионе.

Функции и характеристики компонентов на каждом слое рассматриваются с точки зрения трех аспектов:

• функциональный аспект;
• аспект информационной безопасности;
• аспект управления (системного и сетевого администрирования).

Эти три аспекта образуют плоскости, объединяющие родственные группы функций для комплексного их представления при детализации модели и выбора соответствующего набора стандартов и спецификаций.

МФС, как обобщенная модель, не определяет конкретные типы услуг ИИ, пользователей и поставщиков услуг, технологий доступа и обработки информации.

Такая детализация представлена ниже применительно к спектру первоочередных областей применения ИИ, для которых выбираются наборы услуг ИИ и соответствующие им наборы стандартов и спецификаций таким образом, чтобы учесть общие требования к ИИ.

Детали требований к реализации конкретных услуг и приложений задаются в соответствующих спецификациях архитектуры компонентов ИИ.

3.3.1.1. Слой «Приложения» включает в себя прикладные программы, реализующие обработку информации, которая необходима, чтобы выполнить запросы пользователей на услуги ИИ.

Эти прикладные программы функционируют в составе АС / ИС провайдеров услуг ИИ и на оборудовании конечных пользователей. Требования профиля ИИ распространяются на указанные системы в той части, которая касается спецификаций приложений с точки зрения их взаимодействия с другими компонентами ИИ. Приложения опираются на функциональные службы среды ИИ, расположенные на следующем слое МФС. Между приложениями и средой в профиле должны быть определены интерфейсы прикладного программирования (Application program interfaces, API).

В распределенной среде обработки информации, которая составляет основу ИИ, приложения могут существовать как части нескольких разных систем.

Например, некоторые части приложения существуют в ИС информационного провайдера, а некоторые — в оборудовании или системе, обслуживающих конечного пользователя. API должны быть определены и специфицированы во всех точках ИИ, где могут существовать части приложения, реализующего конкретную услугу ИИ.

3.3.1.2. Слой «Функциональные службы среды ИИ» включает в себя компоненты, которые обеспечивают поддержку функционирования приложений. Состав и спецификации функциональных служб должны быть выбраны на основе общих требований к ИИ. Кроме того, этот слой должен создать среду, в которую новые службы и приложения могут быть легко включены и интегрированы с существующими.

Функциональные службы среды подразделяются на службы общего назначения, используемые разными приложениями, и службы, специализированные для приложений одной определенной области использования ИИ.

В составе ИИ предусмотрены следующие группы функциональных служб.

3.3.1.2.1. Службы среды распределенных вычислений, объединяющие множество узлов в одну распределенную систему:

• сетевые службы;
• службы инициализации запуска приложений на исполнение;
• службы размещения программ и данных в сети;
• службы безопасности;
• службы координации и управления.

3.3.1.2.2. Службы управления информацией, обеспечивающие организацию, хранение и поиск информации (информационных ресурсов) в ИИ. Эти службы охватывают:

• файловые системы
• методы доступа;
• системы управления базами данных;
• хранилища документов;
• представления информационной семантики.

3.3.1.2.3. Службы кооперации приложений, предоставляющие возможность кооперации нескольких приложений, чтобы обеспечить совместную деятельность нескольких конечных пользователей ИС, опирающихся на ИИ. Эта группа служб включает в себя:

• менеджеров обработки транзакций;
• службы сообщений, в т.ч. обработку событий при обмене сообщениями, организацию очередей сообщений;
• брокеров объектных запросов;
• • менеджеров потоков работ;
• • агентов;
• • средства инкапсуляции.

3.3.1.2.4. Службы поддержки пользовательского интерфейса, обеспечивающие связь между ИИ и ее пользователями. К этим службам относятся:

• Xwindow System;
• средства пользовательского интерфейса Microsoft Windows;
• средства интерфейса пользователя со средой Web.

В среде распределенной обработки ИИ определенный пользовательский интерфейс поддерживается компонентами, принадлежащими к разным слоям модели МФС и размещенным в разных точках инфраструктуры. Профиль ИИ должен определять спецификации пользовательского интерфейса для всех этих компонентов.

3.3.1.2.5. Службы финансовой поддержки, обеспечивающие все установленные в рамках ИИ финансовые транзакции, и специализированные службы, поддерживающие такие области применения ИИ, как бизнес и финансы, образование, медицину и т.д.

3.3.1.2.6. Службы обеспечения использования ИИ и вспомогательные службы. Эта группа служб включает в себя:

• системы спулинга;
• службы расчетов за использование ресурсов ИИ;
• системы трансляции во время исполнения;
• общие библиотеки.

3.3.1.3. Слой «Физическая инфраструктура» содержит базовые компоненты обработки информации и телекоммуникаций. К нему относятся:

• платформы клиентов и серверов с их системным программным обеспечением;
• средства маршрутизации и коммутации телекоммуникационной среды;
• физические каналы связи и передачи данных;
• информационные приборы конечных пользователей, такие, как мобильные телефоны, персональные секретари и т.д.

Стандарты и спецификации указанных средств должны обеспечить формирование унифицированных требований при приобретении этих средств пользователями и провайдерами услуг ИИ.

3.3.2. Модель МФС предусматривает описание компонентов ИИ всех трех слоев с точки зрения аспектов функциональности, безопасности и управления.

Аспект функциональности представляет собой плоскость модели, которая описывает функции каждого компонента, ответственного за функционирование ИИ как системы в целом. Прямо или косвенно каждый компонент участвует в обеспечении запросов пользователей ИИ. Следовательно, в этом аспекте должны быть специфицированы функции, интерфейсы и протоколы для каждого компонента ИИ.

Аспект безопасности представляет собой плоскость модели, которая описывает функции, ответственные за:

• защиту программ и данных (функции защиты от несанкционированного доступа, защиты от вирусов и других недекларированных возможностей, функции обеспечения доступности данных и их целостности при нарушениях в работе отдельных узлов ИИ);
• поддержку целостности ИИ при деградации производительности в случаях отказов отдельных узлов, ремонта после отказов, обеспечение отказоустойчивости;
• мониторинг состояния сети.

Аспект управления представляет собой плоскость, где рассматриваются следующие характеристики компонентов:

• управляемость (администрирование в нештатных ситуациях);
• обслуживаемость (мониторинг состояния сети с обнаружением и фиксацией ненормальных ситуаций);
• измерение (мониторинг и статистика производительности, описания состояний компонентов), а также функции расчетов за услуги ИИ;
• адаптивность — свойство компонентов ИИ к переходу на новые технологии и возможность предсказуемым образом удовлетворять изменяющиеся требования к ИИ.

3.4. Эталонная модель архитектуры ИИ.

Эталонная модель представляет архитектуру ИИ в терминах описания базовых функциональных элементов и интерфейсов между ними.

Эталонная модель определяет, где должны быть зафиксированы протоколы взаимодействия, и идентифицирует группы функций, для которых должны быть специфицированы интерфейсы и протоколы.

3.4.1. Функциональные элементы ИИ.

Эталонная модель архитектуры ИИ определяет следующие функциональные элементы, взаимодействующие в рамках ИИ:

• информационные ресурсы (ИР);
• информационные приборы (ИП), через которые конечные пользователи обращаются к ИИ;
• телекоммуникационная среда (ТС) — сеть связи и передачи данных, обеспечивающая обмен данными между пользователями и поставщиками ресурсов;
• пункты управления сетевыми службами (ПУСС).

Каждый из этих элементов ИИ обеспечивает выполнение функций (услуг), заданных его назначением для определенной прикладной области, и содержит программные и аппаратныекомпоненты, ответственные за выполнение необходимых функций: компоненты приложений, служб, физической инфраструктуры по модели МФС.

3.4.1.1. Информационные ресурсы, которые поддерживаются в ИС владельцами этих ресурсов, должны быть специфицированы в соответствии с принятыми стандартами представления ИР, технологиями доступа к ИР, форматами обмена данными и средой, в которой эти ресурсы существуют. Указанные спецификации для каждого ИР выбираются из номенклатуры существующих стандартов и открытых спецификаций. Кроме ИР прикладных областей ИИ, таких, как базы данных, системы резервирования на авиалиниях, системы финансовых транзакций, электронные библиотеки и архивы документов, в составе ИИ выделяется метабаза информационных ресурсов. Эта метабаза является также своего рода ИР, к которому обеспечивается доступ пользователей и который специфицируется подобно другим видам ИР.

3.4.1.2. Информационные приборы, включающие в себя оборудование и программные средства, обслуживающие конечных пользователей ИИ, должны быть специфицированы в соответствии с принятыми стандартами пользовательского интерфейса, технологиями доступа к ИР, форматами обмена данными и средой, в которой они функционируют. Указанные спецификации для каждого типа ИП выбираются из номенклатуры стандартов и открытых спецификаций. ИП могут быть одно- или многофункциональными устройствами (системами), структурированными в рамках эталонной модели как платформы, которые поддерживают клиентские части приложений. В качестве ИП в рамках ИИ рассматриваются персональные компьютеры, цифровые телефонные аппараты и пейджеры, факс-машины. В дальнейшем номенклатура ИП может расширяться.

3.4.1.3. Телекоммуникационная среда (ТС) ИИ специфицируется в рамках стеков протоколов для определенных видов услуг этой среды (обмен файлами, электронная почта и т.д.) в соответствии с эталонной моделью OSI/RM.

Телекоммуникационная среда ИИ может базироваться на сетях связи и передачи данных общего пользования и/или корпоративных (ведомственных) сетях, доступных в данном регионе. Эти сети включают в себя физические линии, коммутаторы, маршрутизаторы, абонентские адаптеры и мультиплексоры, конвертеры протоколов и средства межсетевого взаимодействия, службы каталогов и директории с необходимым для выполнения этих функций программным обеспечением.

Выбор стеков протоколов ТС производится, исходя из номенклатуры услуг ТС, предоставляемых операторами связи в данном регионе.

В настоящем профиле предусматриваются стандарты и спецификации для следующих типов каналов связи:

• коммутируемые телефонные сети общего пользования;
• выделенные цифровые каналы передачи данных;
• цифровые магистральные сети с технологиями ISDN, Frame Relay, ATM;
• беспроводные сети связи и передачи данных.

3.4.1.4. Пункты управления сетевыми службами содержат средства, необходимые для управления элементами сетей всех названных выше типов, включая элементы физической инфраструктуры, сетевые службы и приложения. Они специфицируются в соответствии с выбранными стеками протоколов ТС и стандартами протоколов сетевого и системного администрирования.

3.4.2. Интерфейсы и протоколы.

Эталонная модель определяет интерфейсы и протоколы взаимодействия между функциональными элементами ИИ следующих видов:

• ИП — ТС;
• ИР — ТС;
• ТС — ТС (межсетевые интерфейсы и протоколы);
• ИР — ИП;
• ИП — ИП;
• ИР — ИР;
• интерфейсы ПУСС -ТС.

Возможно, что для некоторых видов ИП и ИР будут определены и специфицированы одни и те же интерфейсы с ТС. Конечные пользователи, оснащенные такими ИП, могут выполнять роль поставщиков ИР. В частности, интерфейс прикладного программирования (API) между приложением и платформой, специфицированный для ИП, должен позволять разрабатывать приложения, реализующие функции как ИП, так и ИР.

3.4.3. Помимо интерфейсов и протоколов в рамках эталонной модели предусматривается определение и спецификации объектов (документы, контракты, токены и т.д.), которые являются предметом информационного обмена в рамках ИИ, а также форматов обмена данными. Объекты и форматы обмена специфицируются на уровне взаимодействия приложений (верхнего уровня модели МФС).

3.4.4. Каждый из функциональных элементов ИИ подлежит описанию с помощью эталонных моделей OSE/RM (ИП и ИР) и OSI/RM (ТС и ПУСС). Это описание должно быть сопоставлено с приложениями, службами и физической инфраструктурой функциональной модели МФС.

4. Заключение.

Работы по стандартизации ИИ проводятся в США в рамках инициативы Клинтона — Гора (National Information Infrastructure –NII

http://iitf.doc.gov, http://web.ansi.org/public/iisp), в Западной Европе — в рамках инициативы Комиссии ЕС (Open Information Interchange — ОII http://www.echo.lu/oii/en/oii-home.html), в министерстве обороны США — в рамках программы Defense Information Infrastructure Common Operating Environment — DII COE (http://diicoe.disa.mil/coe/).

Принципы построения профиля ИИ, предложенные в данной работе, могут быть реализованы в дальнейшем для каждого региона России, администрация которого заинтересована в выборе рациональной стратегии развития ИИ и поддержке ее необходимыми стандартами.

На основе вышеизложенной методологии формирования и развития информационной инфраструктуры могут быть построены ведомственные и государственные стандарты (профили) информационной инфраструктуры.

---

Работа поддержана РФФИ (грант № 98-01-00978).

---

Бойченко Александр Викторович - старший научный сотрудник Института системного программирования РАН

Филинов Евгений Николаевич - зав. отделом Института системного программирования РАН, кандидат технических наук

---

&copy Информационное общество, 2000, вып. 6, с. 21 - 27.