• Григорьев Олег Георгиевич
  • 2004
  • 36

Научно-методологические основы проектирования корпоративных распределенных информационных систем специального назначения автореферат диссертации для написания диплома, курсовой работы, тема для доклада и реферата

Научно-методологические основы проектирования корпоративных распределенных информационных систем специального назначения - темы дипломов, курсовиков, рефератов и докладов Ознакомиться с текстом работы
Специальность ВАК РФ: 05.13.13 — Телекоммуникационные системы и компьютерные сети
  • Реферун рекомендует следующие темы дипломов:
  • Основные задачи построения сети по технологии
  • Управление сетью информационной системы
  • Реферун советует написать курсовую работу на тему:
  • Формализация описания циклических систем массового обслуживания с переключаемыми очередями
  • Модель системы с централизованным хранением данных и централизованным доступом
  • Реферун советует написать реферат на тему:
  • Формирование инструментальной среды поддержки жизненного цикла
  • Объектный подход к построению распределенных
  • Реферун предлагает написать доклад на тему:
  • Уровни информационной безопасности
  • Программная реализация линейного сигнатурного анализатора
  • Оптимальный нелинейный анализатор
  • Структура модуля принятия решения
Поделиться с друзьями:

Выдержки из автореферата диссертации Григорьев Олег Георгиевич, 2004, 05.13.13 — Телекоммуникационные системы и компьютерные сети

Актуальность проблемы. Современные средства вычислительной техники и новые информационные технологии позволяют повысить эффективность работы служб и подразделений органов внутренних дел путем автоматизации их деятельности и создания федеральных автоматизированных информационных систем, объединяющих региональные подсистемы. Базовыми средствами такой автоматизации являются корпоративные информационные системы, способные описывать и реализовывагь разнообразные информационные процессы. Для автоматизированной поддержки интеллектуальной деятельности применяются технологии управления знаниями, которые обеспечивают проведение анализа и принятия оптимальных решений в изменяющихся ситуациях.

Начиная с середины 90х годов, становится очевидной необходимость б интеграции программных комплексов и информационных систем органов внутренних дел в регионах в тех случаях, когда добиться полномасштабного результата на уровне одного региона невозможно. Устанавливаются связи между регионами по обмену информацией, однако, возрастающий объем данных передаваемых между регионами и новые задачи по их комплексной обработке, требуют перехода к новым информационным технологиям, позволяющим программным комплексам взаимодействовать не только на уровне «экспорт-импорт», но и на уровне взаимодействия систем как объектов, выполняющих различные операции. С развитием региональных автоматизированных систем эти контакты возрастают все в большей степени, отмечаются тенденции к их совершенствованию и набирающий силу закономерный переход к объектным технологиям при разработке и внедрении информационных систем в органах внутренних дел. Такие информационные системы следует отнести к классу корпоративных интегрированных систем, специфика которых определяется требованиями рассматриваемой прикладной области.

Следует выделить следующие важнейшие задачи, без решения которых невозможен процесс полноценной интеграции региональных систем -использование объектных методов проектирования при создании

нормативно-справочной баз данных, создание инфраструктуры корпоративной сети, обеспечение информационной безопасности.

Первая из них связана с несовершенством нормативно-справочной базы информационных систем. Стандартизация и унификация - важнейшая задача, которая до настоящего времени далека от окончательного решения, что в значительной степени затрудняет реализацию задач федерального плана, а также межрегионального взаимодействия.

Вторая из этих задач - формирование региональных информационных ресурсов и обеспечение доступа к ним из других информационных систем. В этом случае возрастает роль выработки решений, обеспечивающих сопряжение и взаимодействие региональных систем. При этом целесообразно активизировать внедрение и развитие (на основе уже апробированных решений) региональных систем.

Еще один важный аспект функционирования корпоративных распределенных информационных систем (КРИС) - безопасность в широком понимании этого термина, прежде всего, информационная. Проблемы утечки информации и нарушения целостности баз данных существуют и в органах внутренних дел, где проводится активная и планомерная деятельность по использованию новых информационных технологий для решения оперативных задач ка качественно новом уровне.

Особое внимание уделяется организации и контролю доступа пользователей к компьютерным системам и обеспечению защиты от несанкционированного доступа к хранимой и обрабатываемой информации. Естественно, что конкретная реализация политики информационной безопасности во многом определяется спецификой разрабатываемой системы. Однако в любом случае при проектировании и разработке информационной системы, безусловно, важным, как в методологическом, так и в практическом плане, является разработка политики безопасности и соответствующих функциональных профилей, которые должны быть унифицированными и применимыми для других информационных систем специального назначения.

Острая необходимость решения этих задач определила актуальность выбранного направления исследований. Работа направлена на решение проблем интеграции региональных вычислительных сетей и разработку решений по созданию федеральных открытых (с точки зрения доступности

технологий) корпоративных распределенных информационных систем специального назначения.

Аппаратно-технической базой корпоративных распределенных информационных систем являются компьютерные сети и телекоммуникационные системы. Хотя методы проектирования подобных систем разработаны достаточно полно, однако при построении систем специального назначения возникает целый ряд проблем, решение которых не может быть получено в рамках общего подхода и требующее разработки новых методов анализа и сетевого управления. Перечисленные факторы обуславливают актуальность и важность разработки и внедрения соответствующих методов проектирования и анализа телекоммуникационной и вычислительной сред специализированной сети.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является разработка основ общей методологии построения специализированных корпоративных распределенных информационных систем (КРИС), базирующихся на концепции и стандартах открытых систем, ее реализация и апробирование при. создании федеральных информационных систем органов внутренних дел Российской Федерации и других организаций

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проанализирован и обобщен отечественный и зарубежный опыт проектирования, построения и эксплуатации сложных распределенных корпоративных информационных систем, выполнен анализ существующих распределенных вычислительных систем сбора и обработки информации в структуре органов внутренних дел, определены их особенности и возможные направления развития КРИС органов внутренних дел Российской Федерации;

- проведен анализ факторов, влияющих на эффективность и безопасность информационных систем, и выбор критериев оценки качества их функционирования;

- проведен анализ современных информационных технологий, обеспечивающих выполнение требований по безопасности и эффективности функционирования при создании специализированных информационных систем;

- разработаны методы, математические модели и алгоритмы, позволяющие оценить и повысить степень информационной безопасности корпоративных распределенных информационных систем спецназначения и учитывающие специфические особенности их функционирования;

- предложены методологические основы создания профилей ведомственных стандартов, реализующие, в частности, профили технических средств ИС, информационной безопасности, взаимодействия с данными, доступа к функциональности, человеко-машинного интерфейса, которые могут использоваться в качестве прототипов при разработке федеральных информационных систем;

- разработан комплекс математических моделей для расчета характеристик эффективности КРИС и оценки качества их работы;

разработана концепция создания специализированных информационных систем, на базе которой, в рамках единой методологии структурного проектирования, реализованы КРИС различного назначения, используемые в органах внутренних дел.

Основные направления исследований

Диссертационные исследования проводились в следующих основных направлениях:

- анализ результатов, полученных в процессе эксплуатации первых версий КРИС, построенных с использованием концепции открытых систем;

- разработка концепции создания КРИС, на базе современных информационных технологий, обеспечивающей унификацию программных решений и хранения данных, актуальность информации на всех уровнях КРИС, гибкость и переносимость программных решений, выполнение требований по безопасности и контроль доступа;

- определение требований к функциональным профилям КРИС, ориентированным на реализацию специализированных информационных систем федерального и регионального масштаба;

- разработка методов, моделей и алгоритмов, позволяющих исследовать и реализовать дополнительные меры защиты информации от несанкционированного доступа, контроля работы пользователей;

- разработка математического аппарата для оценки эффективности и качества функционирования КРИС.

Научная новизна и результаты, выносимые на защиту:

- определен и сформирован объект исследования (корпоративные распределенные информационные системы специального назначения), с учетом его специфики, особенностей функционирования и эксплуатации;

- выполнены анализ и обобщение отечественного и зарубежного опыта создания информационных систем с учетом многолетнего опыта эксплуатации региональных и федеральных распределенных информационных систем органов внутренних дел, построенных на основе концепций и принципов открытых систем, анализе положительных результатов и выявлении имеющихся проблем, связанных с обеспечением информационной безопасности;

- разработаны методы и математические модели для анализа и реализации дополнительных мер защиты, учитывающие специфические особенности КРИС спецназначения и связанные с применением современных технологий построения систем и организацией доступа пользователей к информационным ресурсам системы;

- созданы и реализованы, в рамках единой методологии структурного анализа и проектирования, с использованием промышленных САБЕ-средств, современные версии специализированных КРИС;

Практическая значимость работы заключается в создании и реализации методологии построения корпоративных информационных систем специального назначения, обобщающей известный опыт эксплуатации первых версий региональных информационных систем органов внутренних дел, базирующейся на принципах открытых систем, что позволило решить проблемы хранения и оперативной обработки большого объема территориально распределенной информации, обеспечения работоспособности, масштабируемости и переносимости системы.

Выявлены особенности, вытекающие из функционирования корпоративных распределенных информационных систем подобного рода и связанные с необходимостью применения дополнительных мер защиты, что позволило определить область исследований, направленных на повышение безопасности таких систем и, в частности:

- разработать методы и реализовать алгоритмы, позволяющие обеспечить дополнительную защиту информации от несанкционированного

доступа, в том числе и со стороны персонала, имеющего легальный доступ к системе. Предлагаемая методика не требует модификации защищаемой системы, дополнительных технических средств и может использоваться в любых ведомственных информационных системах с повышенными требованиями к информационной безопасности (МВД, таможенные и налоговые службы, Министерство обороны и т. д.);

- сформулировать методические рекомендации по обеспечению информационной безопасности и построению политики безопасности для специализированных КРИС.

Предложенные версии систем, разработанные на основе концепции и методологии открытых систем, могут использоваться в качестве прототипов регионального (межрегионального) узла Федеральной информационной системы, создаваемой в настоящее время. При этом предусматривается возможность максимального использования имеющихся в настоящее время в подразделениях органов внутренних дел программно-аппаратной базы и информационных ресурсов.

Таким образом, на основе анализа и обобщения опыта проектирования, построения и эксплуатации сложных распределенных информационных систем и конкретных федеральных информационных систем, осуществлено решение крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение, позволившее разработать комплекс методологического, алгоритмического, стандартизированного программного обеспечения для создания специализированных информационных систем федерального масштаба в интересах органов внутренних дел РФ. Разработанные базовые подходы позволяют рационально использовать имеющиеся программно-технические средства, снизить сроки проектирования и сохранить ранее сделанные инвестиции.

Достоверность научных результатов. выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, базируется на комплексном применении теоретических и экспериментальных методов исследования. Проверка теоретических положений, разработанных в диссертационной работе, осуществлялась с помощью компьютерного моделирования и практического внедрения. Достоверность результатов обусловлена также их согласованностью с известными данными, опубликованными в

отечественной и зарубежной литературе, корректностью и обоснованностью математических моделей, выводов и допущений, а также подтверждается данными, полученными при эксплуатации первых версий КРИС, результатами, полученными в ходе проведения тестирования, серии модельных испытаний и натурных экспериментов.

Полученные данные показали работоспособность созданных программных модулей и всей системы в целом, а также подтвердили правильность подходов, заложенных в их основу при проектировании и разработке системы.

Результаты, полученные в диссертационной работе, имеют как теоретическое, так и прикладное значение и могут найти свое применение при анализе и построении сетевых корпоративных информационных систем специального назначения. Полученные результаты позволяют научно обоснованно решать задачи разработки, создания и развития систем рассматриваемого класса.

Методы исследования. Основные теоретические результаты диссертационной работы получены с использованием математического аппарата системного анализа, теории массового обслуживания, дискретной математики, численных методов, имитационного моделирования.

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты диссертационной работы были использованы при разработке КРИС:

- АИПС «Оружие МВД», выполненной в соответствии с Федеральной целевой программой по усилению борьбы с преступностью на 1999 - 2000 гг. и приказами МВД РФ;

- АИС «Учет иностранной рабочей силы», выполненной в соответствии с постановлением Правительства РФ «О порядке выдачи иностранным гражданам и лицам без гражданства разрешения на работу» и приказами МВД РФ;

Единой информационно-справочной системы Торгово-промышленной палаты Российской Федерации;

- Программы обеспечения безопасности в автоматизированных информационных системах Президиума РАН, выполняемой в соответствии с Распоряжением Президиума РАН «Об организации работ по информатизации РАН»,

а также в учебном процессе кафедры «Информационные технологии» МГТУ «СТАНКИН» и кафедры «Вычислительные системы и сети» МГИЭМ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

о На заседаниях Президиума РАН (2000-2004 гг.);

□ На заседаниях секции Отделения «Информатики и вычислительной техники» РАН (2001 - 2004 гг.);

□ На Международных конференциях и симпозиумах по искусственному интеллекту в 1989 - 1991 гг. в г. Афины (Греция), Варна (Болгария), Братислава (Словакия);

□ На Международных научно-технических конференциях "Information and Telecommunications Technologies in Intelligent Systems", Barcelona, Spain. (2003, 2004 гг.);

q на научно-практическом семинаре «Новые информационные технологии» (Москва, 2001 г.);

о научно-технических семинарах и совещаниях МВД РФ по проблемам создания специализированных КРИС (2000 - 2004 гг);

□ научно-методических совещаниях в НИИ «Спсцгсхника и связь» МВД РФ (2001-2004 гг.);

□ научно-технических семинарах в Институте конструкторско -технологической информатики (ИКТИ) РАН (2001 - 2004 гг.);

а научно-техническом семинаре в Институте системного анализа РАН (2004 г.);

□ научно-технических семинарах кафедр «Информационные технологии» МГТУ "СТАНКИН" и «Вычислительные системы и сети» МГИЭМ (2000-2004 гг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 27 работ;

лмлипгпаЛна гтог^и и l lr-mTvi щ. тпт v пл^мш/тгпу /п тли тгетлто»

.v.. f/..у «и; -------- ~ ------- " * ------ J. ------------. ^ * -----

рекомендованных ВАК для публикации материалов докторских диссерташш) и зарубежных изданиях, доклады в сборниках трудов и тезисы докладов на международных и российских научно-технических конференциях, а также целый ряд ведомственных отчетов и технической документации.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 300 наименований и двух

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

В результате исследований, проведенных при выполнении диссертационной работы, созданы основы методологии построения корпоративных распределенных информационных систем специального назначения, базирующиеся на концепции и стандартах открытых систем, современных информационных технологиях.

В ходе теоретических исследований, экспериментальных и практических разработок были получены следующие результаты.

1. Проанализирован и обобщен опыт проектирования, построения и эксплуатации корпоративных распределенных информационных систем специального назначения; выполнен анализ существующих распределенных вычислительных систем сбора и обработки информации в структуре органов

внутренних дел, позволившие сформулировать основные направления развития КРИС специального азначения.

2. Выполнен анализ особенностей построения и функционирования систем рассматриваемого класса и факторов, влияющих на их эффективность, произведен выбор критериев оценки качества их функционирования, позволивший сформулировать задачи анализа их эффективности.

3. Проведен анализ современных технологий построения вычислительных и телекоммуникационных сетей корпоративных информационных систем, позволивший выделить наиболее значимые достоинства и недостатки технологий передачи данных, формирования структуры сетей, обеспечения безопасности с учетом особенностей систем специального назначения, что дало возможность определить область допустимых применений для каждой из рассмотренных технологий.

4. Показано, что важное место при создании корпоративной информационной системы занимает проблема организации работы пользователей, решение которой позволяет предъявить более четкие требования к структуре системы и параметрам применяемых технологий; в этой связи в работе определены и исследованы способы организации доступа пользователей к ресурсам системы, обеспечивающие необходимые условия по безопасности и эффективности работы системы.

5. Разработаны математические модели для анализа вариантов организации доступа, для чего создана базовая модель, учитывающая различные способы организации работы серверов, наличие разнотипных запросов и специфику формирования запросов; применение модели позволяет вычислять характеристики системы при различных параметрах серверов и каналов связи для наиболее распространенных технологий взаимодействия клиент-сервер (\УеЬ-серверы, серверы приложений), а так же при использовании файл-серверов.

6. Разработаны математические модели и алгоритмы, позволяющие оценить на предварительных этапах создания информационной системы загрузку каналов связи и структурообразующего оборудования для случаев использования технологий виртуальных локальных сетей и виртуальных

возможности применения корпоративных и локальных серверов и межсетевых экранов.

7. Разработана концепция создания специализированных информационных систем, в которой разработанные в диссертации методы и модели дополняют известные и применявшиеся ранее; концепция учитывает особенности систем специального назначения. Методы и модели, созданные в диссертации, нашли применение при разработке и эксплуатации ряда корпоративных информационных систем МВД (АИПС «Оружие МВД»), Единой информационно-справочной системы Торгово-промышленной палаты Российской Федерации, а также при разработке Программы обеспечения безопасности в автоматизированных информационных системах Президиума РАН.

Таким образом, на основе анализа и обобщения опыта проектирования, построения и эксплуатации сложных распределенных информационных систем и конкретной региональной информационной системы, осуществлено решение крупной научно-технической проблемы, имеющей важное народно-хозяйственное значение, позволившее разработать комплекс методологического, математического, алгоритмического и стандартизированного программного обеспечения для создания специализированных информационных систем регионального масштаба. Разработанные базовые подходы позволяют рационально использовать имеющиеся программно-технические средства, снизить сроки проектирования и сохранить ранее сделанные инвестиции.

Полученные в результате эксплуатации систем данные показали работоспособность созданных в диссертации методов, моделей и алгоритмов, а также подтвердили правильность подходов, заложенных в их основу при проведении исследований, проектировании и разработке систем.

Результаты, полученные в диссертационной работе, имеют как теоретическое, так и прикладное значение и могут найти свое применение при анализе и построении корпоративных информационных систем широкого профиля. Внедрение научно-обоснованных технических решений, разработанных в диссертации, вносит значительный вклад в развитие экономики страны и повышение эффективности органов внутренних дел.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Григорьев О.Г. Современные технологии создания корпоративных информационных систем (монография). - М.: ИКТИ РАН, 2002.-220с.

2. Григорьев О.Г. Система общения для узкоограниченных предметных областей. Н Известия АН СССР. Сер. "Техническая кибернетика". 1986. №1. с.162-165

3. Григорьев О.Г. Доступ к информационным ресурсам в распределенных системах // Электросвязь. 2004. № 9. с.

4. Григорьев О.Г. Система общения для предметных областей с локализуемой семантикой. // Препринт ВЦ АН СССР, 1986.

5. Кутненко В.В., Панфилов П.Б., Григорьев О.Г. Оптимизация сетевого трафика при создании распределенных систем виртуальной реальности II Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Информатика / Прикладная математика. № 65,2002. с. 71-74

6. Григорьев О.Г. Модель работы сервера приложений в распределенной системе // Электросвязь. 2004. № 10. с.

7. Карлова Т., Григорьев О. "Структура процесса проектирования систем управления качеством" // САПР и графика, №7 2004. с.28.

8. Григорьев О.Г. Ситуационные центры принятия управленческих решений // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Информатика/Прикладная математика. № 77 (4), 2003. с. 21-26.

9. Григорьев О.Г., Козлов М.К. Диалоговая система для выполнения плановых расчетов на ограниченном естественном языке // В кн. "Математические методы управления и обработки информации", М., МФТИ, 1986. с.117-119.

Поделиться с друзьями: