Стандарты всемирной паутины в разработках электронного правительства
Когаловский М.Р., Хохлов Ю.Е.

1. Введение

Стандарты информационных технологий играют важную роль в разработках информационного правительства. Одной из главных проблем, с которой сталкиваются многочисленные проекты электронного правительства, является обеспечение интероперабельности элементов информационной инфраструктуры и отдельных приложений, разрабатываемых, как правило, различными коллективами на основе разнообразных технологий. Решить эту проблему позволяет использование ИКТ, основанных на широко распространенных открытых стандартах де-факто. Среди них в последние годы одно из центральных мест стал занимать большой комплекс взаимосвязанных стандартов, составляющих новую технологическую платформу Всемирной паутины, которую мы называем платформой XML.

Особая роль стандартов платформы XML в разработках электронного правительства обусловлена главным образом двумя причинами. Первая из них заключается в том, что интернет и Всемирная паутина сегодня образуют ключевую инфраструктуру современного информационного общества, а органы власти стали использовать интернет в качестве одного из основных каналов для взаимодействия с гражданами и бизнесом. Многочисленные информационные системы электронных правительств функционируют в среде Веб и, следовательно, не могут не учитывать и не использовать ИКТ, создаваемые для нового поколения этой среды. Всемирная паутина обеспечивает комфортный доступ к информации о деятельности органов власти и к сервисам электронного правительства всем категориям пользователей в любом месте, где имеется доступ к интернету. При этом нет необходимости специально обучать пользователей — они могут обходиться традиционными средствами доступа к Веб, и нет необходимости в существенных инвестициях для создания специальной инфраструктуры доступа. Другая причина — это возможность использования новых чрезвычайно развитых функциональных возможностей технологий, основанных на стандартах платформы XML. Такие технологии воплощены в настоящее время во многих продуктах крупнейших поставщиков программного обеспечения.

Среди них — веб-сервисные технологии, позволяющие реализовать новые архитектурные подходы в разработках крупных распределенных систем, технологии XML-ориентированных баз данных, технологии семантического Веб, позволяющие оперировать информацией на семантическом уровне, технологии, которые позволяют поддерживать целостность и безопасность информации, и многое другое.

Платформа XML включает в настоящее время несколько сотен стандартов. Спецификации ключевых стандартов уже разработаны, жизненный цикл ряда из них уже включает несколько версий. Многие другие стандарты находятся в стадии разработки.

В создании и развитии функциональных возможностей платформы XML принимают участие многие организации. Основной вклад в развитие этой платформы вносит образованный в 1994 году консорциум W3C (World Wide Web Consortium) [1], созданный для проведения единой технической политики развития Всемирной паутины. В последние годы консорциум проявляет также непосредственный интерес к разработкам в области электронного правительства. Крупным событием в этом направлении стал симпозиум «К более прозрачному правительству» [2], проведенный в 2007 г. совместно W3C и организацией WSRI (Web Science Research Initiative) в Национальной академии наук США.

Значительный вклад в создание новых стандартов, обеспечивающих использование технологий XML в приложениях, прежде всего связанных с веб-сервисной архитектурой и электронным бизнесом, принадлежит международному консорциуму OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards). Консорциум OASIS активно включился в разработку новых стандартов платформы XML после принятия стандарта языка XML.

В развитии рассматриваемого комплекса стандартов принимают также участие различные ассоциации компаний, лидирующих в индустрии программного обеспечения — IBM, Microsoft, Oracle, Bea и ряд др. Разделение труда в развитии платформы XML обеспечивается модульностью и принципами организации платформы, обеспечивающими расширение ее функциональных возможностей.

Технологии XML активно используются в нашей стране, как и во многих других странах, в разработках информационных систем органов власти федерального, регионального и муниципального уровней.

Данная статья посвящена обсуждению организации и принципов обеспечения расширяемости платформы XML, функциональных возможностей составляющего ее комплекса стандартов, а также перспектив его развития.

2. Определение понятия «электронное правительство»

Прежде всего целесообразно напомнить, что такое электронное правительство. Существует несколько определений этого понятия. Организация экономического сотрудничества и развития определяет электронное правительство как использование ИКТ, в частности интернета, для улучшения качества государственного управления [3], а Всемирный банк понимает электронное правительство как использование ИКТ (таких, как глобальные сети передачи данных, интернет, мобильный компьютинг) государственными органами с целью трансформации отношений между гражданами, бизнесом и различными ветвями государственной власти [4]. В Европейском Союзе принято близкое определение, характеризующее электронное правительство как использование ИКТ в органах власти в сочетании с организационными изменениями и формированием новых навыков с целью улучшения государственных услуг и демократических процессов и усиления поддержки государственной политики [5]. Департамент по экономическим и социальным вопросам Организации Объединенных Наций под электронным правительством понимает правительство, которое применяет ИКТ для преобразования внутренних и внешних связей с целью оптимизации процессов исполнения своих функций [6]. В некоторых случаях используется более широкое определение электронного правительства как любого применения ИКТ в государственном секторе. Наконец, существует и узкое определение электронного правительства только как способа онлайнового предоставления государственных услуг. В частности, консорциум W3C понимает под электронным правительством использование Веб или других ИКТ органами власти различных (местного, регионального, национального и межнационального) уровней для организации взаимодействия с гражданами, между структурными подразделениями и самими органами власти друг с другом [7].

Перевод английского термина Electronic Government (e-Government, eGovernment) как «электронное правительство» иногда приводит к неоправданному сужению данной проблематики до уровня деятельности государственных органов исполнительной власти, так как термин «правительство» в русском языке традиционно соответствует исполнительной ветви государственной власти. Однако в международной практике понятие «электронного правительства» охватывает все уровни и ветви власти, включая законодательную и судебную. Более того, в наиболее широкой трактовке концепция «электронного правительства» охватывает весь спектр государственных услуг, оказываемых в общественном секторе, включая образование, медицинское обслуживание, культуру.

3. Подходы к реализации электронного правительства и роль стандартов

Взгляд на государство как на поставщика услуг для населения и бизнеса является ключевым для электронного правительства. Такой сервисно-ориентированный подход в существенной степени определяет реализацию систем электронного правительства.

В настоящее время движение к электронному правительству является общемировой практикой, и начиная с 1990-х годов, в подавляющем большинстве стран мира выполняются разные по масштабу и содержанию проекты в этой области. Внедрение сервисно-ориентированного подхода к построению электронного правительства приводит к закономерному уменьшению количества точек доступа к государственным услугам, в идеале до одной — единого портала государственных услуг для граждан, бизнеса, некоммерческих организаций, иностранцев и других категорий пользователей. Наряду с этим не забываются и альтернативные возможности (каналы) предоставления государственных услуг на основе ИКТ — традиционная фиксированная и мобильная связь, цифровое телевидение и т. д.

В зависимости от сложившихся условий разные страны использовали различные стратегии построения технологических платформ электронного правительства. Например, в Эстонии и Германии (Бремен) реализация электронного правительства началась с «чистого листа», поэтому проектировались изначально технологически совершенные и интегрированные системы электронного правительства. В некоторых региональных правительствах (землях) Германии избрали путь одновременного построения систем обеспечения доступа к услугам, разработки новых приложений и развития информационной инфраструктуры, а необходимые доработки унаследованных систем проводили исходя из практики их эксплуатации. Отдельные страны предпочли пошаговую стратегию использования имеющихся технологических и программных средств и их постепенную интеграцию в современную платформу электронного правительства.

Важно отметить, что во всех проектах электронного правительства особое внимание уделяется открытым стандартам, обеспечивающим как независимость самой платформы электронного правительства, так и входящих в нее компонентов и систем. Опыт многих стран показывает, что внедрение электронного правительства также сопровождается принятием отдельных законодательных актов или на основе целенаправленной политики, осуществляемой правительством (но и в этом случае в законодательство вносятся необходимые изменения). Вместе с тем законодательное обеспечение во многих случаях отстает от темпов развития ИКТ и внедрения электронного правительства. Поэтому соответствующие технические стандарты часто принимают сами органы власти, не дожидаясь законодательных актов.

Развитие электронного правительства предполагает создание прикладных информационных систем, которые используются для предоставления государственных услуг или реализации административных функций в электронном виде. Многие жизненные ситуации, с которыми сталкиваются граждане или организации, носят сугубо межведомственный характер, и для предоставления подобных услуг органы власти должны взаимодействовать друг с другом. Это означает, что многочисленные приложения электронного правительства, разрабатываемые, как правило, различными органами власти основе разнообразных технологий и в разное время, должны образовывать целостную систему (с эффективными и, как часто говорят, «бесшовно» взаимодействующими компонентами), нацеленную на удовлетворение потребностей граждан, бизнеса, да и самих органов власти. Для обеспечения подобного взаимодействия и совместного использования подобных приложений в течение всего их жизненного цикла необходимо соблюдать согласованные требования интероперабельности.

Под интероперабельностью понимается возможность информационных систем, поддерживающих управленческие процессы, обмениваться данными и быть готовыми к обмену информацией и знаниями. Обеспечение интероперабельности имеет несколько основных аспектов: организационный, семантический и технологический. Организационный аспект интероперабельности подразумевает выработку соглашений для формулирования задач, решаемых в предметной области, и моделирования происходящих процессов, включая информационное взаимодействие между организациями с различными внутренними структурами и процессами. Обеспечение интероперабельности в организационном плане также направлено на гарантии доступности, простоты, удобства и ориентированности на пользователей предоставляемых услуг. Семантическая интероперабельность означает возможность понимания содержания информации, участвующей в процессах взаимодействия, любым другим приложением, которое изначально не разрабатывалось для подобных целей. Семантическая интероперабельность предоставляет возможность системам комбинировать получаемую информацию из различных источников и содержательно ее обрабатывать. Технологический аспект интероперабельности включает ключевые вопросы обеспечения взаимодействия информационных и телекоммуникационных систем, такие как открытые интерфейсы, взаимоувязанные сервисы (interconnected services), интеграция данных и программное обеспечение промежуточного слоя, представление и обмен данными, доступ и информационная безопасность, и многое другое.

В последние годы разработка согласованных на национальном или региональном (или даже наднациональном) уровнях требований интероперабельности, предъявляемых к создаваемым государственным информационным системам, стала одним из основных моментов развития электронных правительств в ряде стран. Как правило, эти требования организуют так называемую среду электронного взаимодействия органов государственной власти (e-Government Interoperability Framework, e-GIF) [8—14], под которой понимается набор стандартов, руководств и методик, описывающих способы взаимодействия, о которых договорились (или должны договориться) организации, взаимодействующие друг с другом. Целью создания среды электронного взаимодействия (СЭВ) является задание процедур и правил, способствующих рациональному и эффективному взаимодействию государственных информационных систем не только между собой, но и с внешними системами, принадлежащими гражданам или бизнесу.

Политика формирования СЭВ состоит в тщательном отборе минимально необходимого набора стандартов, которые являются открытыми и подробно документированными, широко представлены на рынке, обеспечивают интероперабельность и масштабируемость создаваемых приложений. Как правило, при выборе приоритет отдается подходящим международным, затем — национальным и лишь при их отсутствии — отраслевым или индустриальным стандартам. Среда электронного взаимодействия не является раз и навсегда зафиксированным набором документов и должна адаптироваться во времени по мере изменения технологий, стандартов или административных процессов. При этом разработчики СЭВ обязуются и стремятся сохранить преемственность используемых стандартов, сохраняя при этом здоровый консерватизм по поводу постоянно возникающих новых стандартов и технологий.

Одним из основных механизмов обеспечения интероперабельности систем электронного правительства является использование при их реализации открытых стандартов де-факто. Как правило, для этих систем необходимо принять или выработать общие спецификации, обеспечивающие взаимосвязанность систем, интеграцию данных, работу с метаданными и доступ к электронным сервисам. Все это в полной мере обеспечивает широко распространенный сегодня комплекс взаимосвязанных стандартов платформы XML, особое место которого обусловлено причинами, рассмотренными во введении. Рассмотрим более подробно свойства платформы XML и составляющих ее стандартов.

4. Новая технологическая платформа Веб

Уже в первые годы триумфального распространения Всемирной паутины по континентам нашей планеты проявился ряд ограничений, свойственных используемым в ней технологиям, которые стали сдерживать дальнейшее ее развитие. В связи с этим уже в середине 1990-х годов начались работы, направленные на решение этой проблемы путем создания новой технологической платформы, способной обеспечить потенциал для успешного развития Веб на длительную перспективу и создание новых поколений Веб, разработку технологий семантического Веб. Основополагающую роль в технологическом переоснащении Веб стал играть новый язык разметки XML, разработанный консорциумом W3C (1998), ответственным за техническую политику развития Веб.

Новую технологическую платформу Веб, которую мы называем платформой XML, составляет обширный комплекс взаимосвязанных и совместимых стандартов консорциума W3C, основой которого является язык XML. Ряд из этих стандартов быстро приобрел статус стандартов де-факто. Сфера их применения вышла за рамки непосредственных потребностей Веб. Они оказывают существенное влияние на стандартизацию в других областях применения ИКТ, как в горизонтальной, так и в вертикальной сферах, стали основой новых подходов в технологиях баз данных, хранилищ данных, в CASE-технологиях, в области интеграции данных, в электронных библиотеках, электронном бизнесе. Им отводится важное место и в технологиях электронного правительства. Активно развиваются тенденции интеграции технологий XML с другими пластами информационно-коммуникационных технологий.

Далее кратко рассматриваются принципы организации и функциональные возможности платформы XML, а также важнейшие перспективы ее развития. Спецификации стандартов платформы свободно доступны на сайте консорциума W3C [1].

Организация и функциональные возможности платформы XML

В отличие от действующей версии Веб, в которой все основные функции представления информационного наполнения системы базируются на едином языке HTML, платформа XML строится на иных принципах. Ее основу составляют три взаимосвязанных «фундаментальных» стандарта — XML, XML Information Set и Namespaces in XML. Главным из них является спецификация языка XML. Как фундаментальный стандарт платформы этот язык обеспечивает синтаксические соглашения для определения всех других стандартов платформы. Другая важная функция языка XML — разметка (описание) основных структурных единиц информационного наполнения Веб нового поколения, называемых XML-документами. В связи с этим он может рассматриваться как язык описания XML-данных. Важно отметить, что в отличие от языка HTML, XML определяет не форматную разметку XML-документов, а разметку и структурирование их информационного наполнения (контента). Для форматной разметки служат другие стандарты платформы и ее окружения — языки XSL и CSS.

Определение XML-документов — типов составляющих их элементов и допустимой их структуры, представляющей иерархию элементов документов, — представляется средствами подмножества языка XML и называется определением типа документов (Document Type Definition, или, кратко, DTD). Это определение может быть встроено в конкретный документ либо хранится вне его где-либо в Веб. В последнем случае оно определяет потенциальное множество экземпляров XML-документов данного типа, используемых в различных приложениях.

С синтаксической точки зрения, XML является подмножеством известного метаязыка SGML — стандарта ISO, который, как известно, был использован для порождения языка разметки HTML. Язык XML — это тоже метаязык, представляющий собой такое подмножество языка SGML, которое допускает сравнительно простую реализацию и вместе с тем по-прежнему позволяет порождать HTML. Именно благодаря такому решению удалось легко решить задачу обеспечения возможности использования HTML-ресурсов в среде новой технологической платформы Всемирной паутины.

Другой фундаментальный стандарт новой платформы — Namespaces in XML — определяет для заданного XML-документа или множества XML-документов допустимые теги разметки (типы элементов документов) и их атрибуты, ассоциируя с ними по умолчанию некоторую семантику. Зарезервированные консорциумом W3C пространства имен используются в синтаксисе языка XML и других языковых стандартах платформы. Namespaces in XML предоставляет, таким образом, механизм расширения функциональности платформы.

Наконец, стандарт XML Information Set определяет набор из 11 абстрактных информационных элементов (Information Item), используемых в качестве «строительных блоков» для создания правильно построенных XML-документов.

Средствами указанных фундаментальных стандартов определяется открытый для расширения модульный комплекс многочисленных других стандартов, определяющих языковые средства, которые обогащают функциональность языка XML дополнительными возможностями. Все эти языки используют единый синтаксис — синтаксис языка XML. Именно такая модульность организации платформы XML обеспечивает ее открытый характер и возможность ее расширения путем введения новых стандартов, не затрагивая уже существующих. Полная функциональность платформы XML определяется в настоящее время многими десятками взаимосвязанных стандартов, спецификации которых уже состоят более чем из 350 документов. Каждый из них проходит процедуру обсуждения, доработки и принятия, установленную в W3C. Часть из указанных стандартов уже принята W3C и называется рекомендациями консорциума, другие имеют статус проектов, находящихся на различных стадиях процедуры стандартизации. Стандарты консорциума W3C могут использоваться на любой аппаратной платформе в любой операционной среде.

Нужно отметить, что совместно со стандартами платформы XML могут использоваться и некоторые другие стандарты, которые формально к этому комплексу стандартов не относятся. Совокупность таких стандартов мы называем окружением платформы XML. Некоторые из таких стандартов разработаны консорциумом W3C, но не используют синтаксис языка XML. Другие стандарты окружения основаны на синтаксисе XML, но разработаны не W3C, а другими организациями, и тем самым не имеют статуса стандартов консорциума W3C. Ряд стандартов окружения платформы XML получил достаточно широкое признание и применяется на практике.

Стандарты окружения платформы XML, как и многие стандарты самой платформы, используются не только в разнообразных приложениях XML, но и в самих спецификациях стандартов платформы. Например, стандарт XPath, не использующий синтаксис языка XML, применяется в спецификациях стандартов XPointer, XSLT, XQuery.

Функциональные возможности платформы XML и ее окружения можно в агрегированном виде охарактеризовать с помощью приведенной ниже функциональной классификации основных составляющих ее стандартов. В классификации представлены не только уже принятые ключевые стандарты, но и ряд достаточно значимых проектов стандартов, над которыми активно ведется работа.

Фундаментальные стандарты: XML, Namespaces in XML, XML Information Set;

Разметка содержания документов: XML;

Определение локальной и глобальной информационной гиперструктуры: XPointer, XLink;

Форматирование и трансформация XML-документов: XSL, XSLT, CSS;

Описание структуры XML-документов: XML (DTD), XML Schema;

Стандарты семантического Веб: RDF, SPARQL, RDFS, OWL, RIF (Rule Interchange Format), Semantic Annotation for WS & XML Schema, SKOS (Simple Knowledge Organisation System);

Языки запросов XML-документов: XQuery, XUpdate, XPath, XSLT;

Интерфейсы прикладного программирования: DOM, SAX;

Обеспечение преемственности с HTML-технологиями: XHTML, XML Base;

Транспорт данных: SOAP, XForms;

Идентификация информационных ресурсов: URI, URL, URN;

Информационная безопасность: XML-Signature, XML Encription/Decription, XML Key Management, WS-Security;

Веб-сервисная архитектура: WSDL, SOAP, WS-Addressing, WS-Choreography Description Language, WS-Discovery, WS-Federation, WS-Reliability, WS-Security, Semantic Annotation for WS & XML Schema, WS-Policy;

Вспомогательные функции: XInclude, XFragment, Canonical XML, XPath;

Стандарты вертикальной сферы: MathML, XMI, cXML, CML, WML, GML, ebXML, UBL и др.

Анализируя приведенную классификацию, нетрудно видеть, что некоторые из включенных в нее стандартов многофункциональны и, в соответствии с этим, отнесены к нескольким классификационным категориям. Мы полагаем, что названия классов позволяют составить общее представление об основных функциональных возможностях платформы XML.

5. О расширяемости языка XML

Авторы языка XML считают принципиально важным его свойством расширяемость. Это свойство языка указывается в его названии, и оно заслуживает более точной интерпретации.

Для этого сначала следует рассмотреть два свойства платформы XML. Прежде всего, ее базовый язык — XML представляет собой, как уже отмечалось, язык метауровня, а не конкретный язык, подобно HTML состоящий из фиксированного набора тегов разметки. Это — язык описания данных. Используя его синтаксис, можно определять различные наборы тегов для разметки содержания конкретных XML-документов или коллекций структурно однородных документов, расширяя арсенал средств разметки пользователя определенных таким образом тегов. Второе свойство платформы связано с использованием пространств имен — именованных множеств символов, используемых в качестве тегов разметки, играющих роль имен типов элементов XML-документов и их атрибутов. Пространство имен позволяет явным или неявным образом ассоциировать нужную семантику с определяемыми тегами, их атрибутами и допустимыми значениями атрибутов. Тем самым достигается также расширяемость функциональных возможностей платформы XML. Основу каждого дополняющего XML стандарта платформы составляет некоторый набор новых тегов с их атрибутами или только атрибутов уже введенных ранее тегов, синтаксис которых может быть определен средствами языка XML и которые воплощают требуемые новые функциональные возможности. Для каждого нового стандарта платформы XML, таким образом, должно быть определено пространство имен с зарезервированным именем, описывающее символы новых тегов и/или атрибутов тегов. Синтаксис и семантика новых тегов, атрибутов тегов и значений, которые они могут принимать, определяются в спецификации нового стандарта.

Теперь можно уточнить, как следует понимать расширяемость языка XML. Не следует буквально понимать название языка XML — Extensible Markup Language (расширяемый язык разметки). Строго говоря, сам язык XML не является расширяемым. Пользователь не может добавить в одобренные консорциумом W3C его спецификации никаких новых конструкций. Расширяемость языка XML понимается авторами языка в том смысле, что пользователь имеет возможность вводить и пополнять определяемое средствами языка множество тегов разметки по своему усмотрению. Кроме того, консорциум может расширять состав платформы описанным методом.

6. Стандарты веб-сервисов

Платформа XML обеспечивает не только поддержку статических гипермедийных документов и доступ к ним, как и действующая версия Веб, но и возможности реализации функционирующих в этой среде комплексов интероперабельных приложений на основе веб-сервисной архитектуры (Web Services Architecture, WSA), представляющей собой частный случай сервисно-ориентированной архитектуры (Service-Oriented Architecture, SOA).

Центральным звеном WSA является веб-сервис. В спецификациях стандартов консорциума W3C веб-сервис понимается как программная система, идентифицируемая унифицированным идентификатором ресурса URI (некоторое обобщение используемого в действующей версии Веб идентификатора URL), интерфейс которой описан стандартным образом и которая может использоваться другими такими системами для обмена сообщениями с нею с помощью XML-протокола. Таким образом, веб-сервисы могут рассматриваться как обменивающиеся сообщениями веб-приложения, реализация которых инкапсулируется с помощью адаптеров («оберток», wrappers). Интерфейсы этих адаптеров описываются стандартным образом, что обеспечивает их интероперабельность.

Для веб-сервисной архитектуры консорциумом W3C и другими организациями-разработчиками создан ряд стандартов, несколько стандартов находится в стадии разработки. Наиболее важными из стандартов WSA являются язык описания веб-сервисов (WSDL) и протокол обмена XML-данными (SOAP), разработанные консорциумом W3C, а также стандарт средств публикации сведений о веб-сервисах и их обнаружения в Веб (UDDI), созданный консорциумом OASIS.

Язык WSDL (Web Services Description Language) следовало бы назвать более точно языком описания интерфейсов веб-сервисов. Именно средствами этого языка описываются интерфейсы-адаптеры веб-приложений, которые превращают их в веб-сервисы. Язык WSDL описывает для данного веб-сервиса структуру и контент входных и выходных сообщений, операции, которые данный веб-сервис может выполнять с контентом сообщений, протоколы, которые следует использовать для передачи сообщений этому веб-сервису (например, «SOAP поверх http»). Спецификации интерфейсов веб-сервисов на этом едином стандартизованном языке устраняют их неоднородность и обеспечивают тем самым их интероперабельность. Как уже отмечалось, это свойство распределенных систем имеет важное значение для реализации электронного правительства. Поэтому многие известные реализации такого рода проектов основаны на WSA.

Обмен сообщениями между веб-сервисами осуществляется на основе протокола SOAP (Simple Object Access Protocol). Это — транспортный протокол прикладного уровня для обмена XML-данными в интернете. SOAP определяет совокупность соглашений, управляющих правилами форматирования, обработки и передачи сообщений между узлами сети. Сообщения SOAP представляют собой XML-документы специального формата, позволяющие передавать данные и осуществлять удаленный вызов процедур. Семантическая интерпретация сообщений осуществляется приложениями SOAP, в частности, веб-сервисами, которые обмениваются сообщениями SOAP.

Третьим из базовых стандартов технологий веб-сервисов является разработанный консорциумом OASIS стандарт UDDI (Universal Description, Discovery and Integration). Этот стандарт определяет технологию публикации сведений о веб-сервисах и их обнаружения в Веб. Компания-владелец веб-сервисов может зарегистрировать сведения о них в глобальном UDDI-регистре. Четыре равноправные копии UDDI-регистра, синхронизируемые в течение суток, поддерживаются компаниями IBM, Microsoft, SAP, HP. Регистр имеет два интерфейса — для публикации сведений и для их запросов. Для доступа к регистру используется протокол SOAP. Информация, направляемая в регистр, представляется стандартным образом на языке XML и включает: сведения о компании — владельце регистрируемых веб-сервисов и контактные данные, описание функциональности предоставляемых компанией веб-сервисов, техническое описание веб-сервисов.

Перечисленные стандарты WSA, как уже указывалось, образуют базис WSA. Наряду с ними уже существуют другие стандарты, расширяющие функциональность создаваемой консорциумом W3C платформы для реализации разнообразных прикладных систем на основе WSA.

Благодаря появлению стандартов веб-сервисной архитектуры подходы, основанные на SOA, стали активно использоваться в последние годы для разработки крупных распределенных систем в электронном бизнесе, системах электронного правительства. Они также стали основой грид-технологий.

7. Технологии семантического Веб

Созревший еще во второй половине 1990-х годов замысел создателей Веб, направленный на радикальные преобразования этой весьма значимой для жизнедеятельности общества информационно-коммуникационной среды и на превращение ее в систему семантического уровня, начал активно реализовываться в конце 1990-х годов. В то время как Веб первого поколения строился с ориентацией на обработку представленной в нем информации человеком, новые технологии Веб должны обеспечивать автоматизированную интерпретацию и обработку поддерживаемой информации, ее семантическую интероперабельность, т. е. возможности одинаковой интерпретации контента XML-документов, используемых сообществом взаимодействующих агентов, что особенно важно для систем электронного правительства.

В этих условиях уже недостаточно располагать синтаксическим описанием XML-документов с помощью DTD или XML Schema. При обмене XML-документами, описанными средствами этих языков, обе обменивающиеся стороны должны одинаковым образом понимать смысл используемых в них типов элементов и атрибутов элементов, а также содержащихся в них гиперссылок, о чем заранее должны быть приняты соответствующие договоренности, описанные явным образом.

Первым шагом консорциума W3C в рассматриваемом направлении было создание стандартов RDF (Resource Definition Framework) и RDFS (RDF Schema). Средствами стандарта RDF могут создаваться описания семантики контента ресурсов, называемые RDF-спецификациями, которые аналогичны по своим возможностям концептуальным схемам в системах баз данных и приблизительно эквивалентны ER-моделям. В RDF-спецификации объявляется некоторое множество ресурсов, для каждого из которых определяются пары «свойство-значение». Ресурсы в RDF — это ресурсы Веб, например XML-документы, идентифицируемые уникальным образом с помощью их URI. Они могут также представлять собой коллекции других ресурсов или литералов, называемые контейнерами. Допускаются контейнеры типа мультимножества, последовательности и альтернативы. Значения свойств задаются литерально либо могут быть другими ресурсами, которые представляются, в свою очередь, их свойствами. Таким образом, свойства могут определять и связи между ресурсами. Описание семантики свойств ресурсов в RDF называется RDF-схемой. По сути, RDF-схема должна определять онтологию предметной области. Онтологии получили в последние годы широкое распространение в решении проблем представления знаний и инженерии знаний, семантической интеграции информации, информационного поиска и т. д.

Под онтологией понимается своего рода словарь понятий предметной области и совокупность явным образом выраженных предположений относительно смысла этих понятий (аксиом). Возможность совместного использования онтологии предполагает принятие ее в результате консенсуса в некотором сообществе взаимодействующих агентов, заинтересованных в использовании определяемых ею ресурсов.

Уровень формальности описания онтологии может быть различным. В упрощенных случаях онтология представляется как таксономия понятий, связанных отношениями обобщения/специализации (is a), агрегации (part of) и других видов. Такие описания онтологий используются в различных классификациях. Другое средство неформального описания онтологий — схемы метаданных, например, набор элементов метаданных Дублинского ядра [15]. Развитые определения онтологий формализуются средствами формальных языков, основанных на логике первого порядка. Они допускают возможности логического вывода.

Возвращаясь к стандарту RDF, следует отметить, что в RDF-спецификации не регламентируется способ задания схемы. Достаточно лишь представить ее как некоторый ресурс Веб и использовать URI этого ресурса для ссылки на нее в RDF-спецификации. В документации стандарта RDF рассматривается, например, вариант использования для этих целей набора элементов метаданных Дублинского ядра. Один из более развитых способов задания схемы предлагается в упоминавшейся выше второй части стандарта RDF, называемой RDF Schema (RDFS). Фактически конкретные спецификации на языке RDFS представляют собой таксономии.

Более мощные возможности описания онтологий на различных уровнях формализованности предоставляет разработанный W3C язык Web Ontology Language (с нетрадиционным образом построенной аббревиатурой — OWL). Язык OWL имеет три уровня (три подъязыка): OWL Light, позволяющий представлять онтологии в виде таксономий и связанных с ними простых ограничений; OWL DL — функционально более богатый язык, основанный на одной из версий дескриптивных логик (Description Logics, DL), и, наконец, уровень OWL Full — язык с полными возможностями. В настоящее время OWL уже используется на практике в разработках различных систем, главным образом научного назначения. Дескриптивные логики — это языки представления знаний, представляющие собой различные подмножества логики первого порядка.

8. Перспективы развития стандартов Всемирной паутины

За десятилетие, прошедшее со времени принятия консорциумом W3C стандарта нового языка разметки XML, усилиями консорциума и других организаций сформированы ключевые элементы развитой технологической платформы Веб нового поколения, которые вместе с тем нашли широкое применение и вне рамок Всемирной паутины как в горизонтальной, так и в вертикальной сфере. В настоящее время развиваются технологии социальных сетей, которые уже активно используются на практике. Ряд органов власти в нашей стране и за рубежом использует их для оперативного общения с населением. Так, собственный блог поддерживает Президент России.

Вырисовываются также черты дальнейших поколений Всемирной паутины. Продолжаются разработки, связанные с интеллектуализацией Всемирной паутины на основе технологий семантического Веб, которые уже используются в реализации конкретных проектов информационных систем в основном пока научного характера. Несомненно, будет делаться акцент на развитие технологий, обеспечивающих предоставление по запросам не только информации, но и нужных пользователю сервисов. Появятся возможности интеграции отдельных сервисов различных поставщиков на основе технологий веб-сервисов, а также синтеза целостных систем из имеющихся веб-сервисов.

Существенные заделы для развития инновационных направлений развитии Веб создает учрежденный консорциумом W3C инкубатор новых идей [16], состоящий из нескольких рабочих групп. Появились первые результаты их деятельности. Они не случайно связаны с технологиями семантического Веб — наиболее привлекательным направлением развития Веб в последние годы. Следует упомянуть выпущенный отчет по проблеме нечетких рассуждений, связанной с представлением и выводом знаний в условиях неполноты, неопределенности, неоднозначности информации. В отчете представлен анализ состояния дел в рассматриваемой области, существующие подходы к решению данной проблемы. Другой важный результат — спецификации предназначенного для использования в Веб общего для человека и компьютера языка CWL (Common Web Language). Средствами этого языка могут описываться метаданные и контент страниц Веб для преодоления языкового барьера, существующего в сегодняшнем многоязычном Веб. Структурирование семантики контента страниц Веб с помощью CWL позволит, как полагают авторы, обрабатывать информационное наполнение Веб на семантическом уровне. Язык CWL независим от конкретных естественных языков, на которых представляется информация в Веб. Понятия конкретных используемых языков образуют словарь, который представляется как онтология CWL. В документе представлена инфраструктура платформы, поддерживающей CWL, рассматриваются конкретные задачи, возникающие в сообществе пользователей и разработчиков инструментария Веб, которые могут решаться с использованием CWL. Опубликован также документ для разработчиков веб-сервисов, имеющих дело с их повторным использованием и интересующихся семантическим аннотированием, которое может облегчить решение этой задачи. В документе содержится отчет рабочей группы инкубатора по модели испытаний семантических веб-сервисов. В нем излагаются основные принципы и рекомендуемые в качестве лучшей практики методологии для оценивания различных методов выполнения функций посредников, обнаружения и композиции веб-сервисов, обеспечивающих повторное их использование. При этом принимаются во внимание подходы в части программной инженерии, а также семантического аннотирования.

Наряду с консорциумом W3C активные разработки в области технологий семантического Веб и в частности, семантических веб-сервисов, ведутся в рамках организации Европейская инициатива семантических систем (European Semantic Systems Initiative, ESSI). Входящая в ее состав рабочая группа ESSI WSML (ESSI Web Service Modeling Language) разработала на основе ключевых европейских проектов в области семантических веб-сервисов проект спецификации языка Web Services Modeling Language (WSML) [17], позволяющего формально описать онтологию моделирования веб-сервисов (WSMO). Язык имеет несколько уровней, основанных на различных логических формализмах — дескриптивной логике, логике первого порядка и логическом программировании. Другая рабочая группа — ESSI WSMO (ESSI Web Service Modeling Ontology) разработала описанную на языке WSML онтологию моделирования веб-сервисов WSMO [18]. Эта формально определенная средствами языка WSML онтология позволяет описывать различные аспекты семантических веб-сервисов. Для поддержки и использования онтологии WSMO разработана эталонная ее реализация, называемая исполнительной средой моделирования веб-сервисов WSMX (Web Service Modelling eXecution environment).

Одним из наиболее активных участников развития функциональности платформы XML для вертикальной и горизонтальной сферы является консорциум OASIS [19], который разработал и поддерживает комплекс стандартов XML для электронного бизнеса — UDDI, ebXML, Universal Business Language (UBL) и др. Последние разработки консорциума в рассматриваемой области — язык описания поведения бизнес-процессов в терминах веб-сервисов Web Services Business Process Execution Language v. 2.0 (WS-BPEL), а также стандарт безопасности веб-сервисов WS-Security и его расширение WS-SecureConversation 1.3.

Заметный вклад в комплекс стандартов XML вносит индустриальный консорциум Web Services Interoperability Organization (WS-I), который декларировал свою миссию как обеспечение интероперабельности на стеке спецификаций для веб-сервисов. Членами консорциума являются компании IBM, Microsoft, BEA Systems, SAP, Oracle, Fujitsu, Hewlett-Packard и Intel. Для решения поставленной задачи консорциум разрабатывает профили, примеры приложений, демонстрирующие их использование, и тестовые инструменты, помогающие проверять соответствие конкретных разработок предлагаемым профилям.

9. Заключение

Функциональные возможности разработанной и развиваемой консорциумом W3C платформы XML вместе с созданным и пополняемым рядом организаций ее окружением покрывают потребности весьма широкой сферы применения. Большинство конструктивно обеспечивающих эту функциональность стандартов получило статус стандартов де-факто и активно применяется в разработках электронных правительств в различных странах. Развитие платформы XML и ее окружения продолжается благодаря усилиям большого сообщества специалистов. К сожалению, в рамках небольшой статьи невозможно охарактеризовать все важные возможности платформы XML. Заинтересованный читатель может найти более детальное рассмотрение этих вопросов в нашей монографии [20], по материалам которой подготовлена данная статья, а также в работах [21-23].

Литература

1. World Wide Web Consortium. http://www.w3.org/

2. Toward More Transparent Government. Workshop on eGovernment and the Web, 18—19 June 2007/United States National Academy of Sciences, Washington DC, USA http://www.w3.org/2007/eGov/eGov-policy

3. The E-Government Imperative. Paris: OECD, 2003. 199 pp.

4. The World Bank. Definition of E-Government. http://go.worldbank.org/M1 JHE0

5. The role of Government for Europe's future. — COM (2003) 567 final of 26 September 2003. Brussels: CEC, 2003.

6. UN Department of Economic and Social Affairs, Division for Public Administration and Development Management. Electronic & Knowledge Governments: Definitions//http://unpan1.un.org/intradoc/groups/public/documents/un/unpan008633.pdf

7. eGovernment at W3C: improving access to government through better use of the Web. http://www.w3.org/2007/eGov/

8. European Interoperability Framework for Pan-European e-Government Services. Luxembourg: Office for Official Publications of the European Communities, 2004. 26 pp.

9. Federal Enterprise Architecture. USA Government. http://www.egov.

10. e-Government Interoperability Framework. Version 6.1. London: UK Crown Copyright, 2005. 32 pp.

11. e-Government Interoperability Framework: Technical Standards Catalogue. Version 6.2. London: UK Crown Copyright, 2005. 58 pp.

12. SAGA: Standards and Architectures for eGovernment Applications. Version 3.0. Berlin: Federal Ministry of the Interior, 2006. 185 pp.

13. The Interoperability Framework. Danish Government. http://www.oio.dk/standarder

14. The HKSARG Interoperability Framework. Version 5.0. Hong Kong: The Government of the Hong Kong Special Administrative Region, December 2006. 42 pp.

15. ANSI/NISO Z39.85—2001. The Dublin Core Metadata Element Set. http://www.niso.org/standards/resources/Z39—85.pdf

16. W3C Incubator Activity. http://www.w3.org/2005/Incubator

17. D16.1 v0.21 The Web Service Modeling Language WSML. WSML Final Draft 5 October 2005. Final version. http://www.wsmo.org/TR/d16/d16.1/v0.21/20051005/

18. D2 v1.0. Web Service Modeling Ontology (WSMO). WSMO Working Draft 20 September 2004. Final version: http://www.wsmo.org/2004/d2/v1.0/20040920/

19. OASIS. http://www.oasis-open.org

20. Когаловский М.Р., Хохлов Ю. Е. Стандарты XML для электронного правительства. М.: ИРИО, 2008. 416 с.

21. Когаловский М.Р. Перспективные технологии информационных систем. М.: ДМК Пресс, Компания АйТи, 2003. 288 с.

22. Когаловский М.Р. Технологии XML и XML-данные.Базы данных и информационные технологии XXI века. Материалы международной научной конференции. Москва, 29—30 сентября 2003 г. М.: РГГУ, 2004. С. 14—37.

23. Когаловский М.Р. Энциклопедия технологий баз данных. М.: Финансы и статистика, 2002. 800 с.

__________________________________________________

Когаловский Михаил Рувимович - кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией Института проблем рынка РАН

Хохлов Юрий Евгеньевич - кандидат физико-математических наук, доцент, председатель совета директоров Института развития информационного общества, академик Российской инженерной академии

---

&copy Информационное общество, 2009, выпуск 2, с. 21-31.