К вопросу обеспечения совместимости в автоматизированных системах управления

Информационные технологии №1
Информационно-аналитический сборник / под ред. С.В. Ионова
Системы, средства связи и управления
рабочие материалы Представительства ОАО «Концерн «Созвездие» – Воронеж, 2012.
скачать сборник в формате .pdf

С.В.Ионов, доктор военных наук

Повышение эффективности применения всех видов оружия и боевых комплексов возможно в первую очередь за счет комплексной интеграции средств вооружения, разведки и управления и создание на их основе единого информационно-разведывательного – поражающего пространства. При этом основные направления сосредоточения усилий следует направить на повышении уровня информатизации, “интеллектуал­изации” роботизации и мобильности вооружения и военной техники.

Рассмотрим этот тезис подробнее.

До настоящего времени автоматизированные системы управления Вооруженными Силами (АСУ ВС) создавались в виде иерархических, не взаимодействующих между собой трактов и систем. В основном они обеспечивали автоматизацию лишь отдельных процессов управления. Интересы применения войск (сил) требуют, чтобы системы основывались на интеграции автоматизированных процессов и функций как одного уровня управления (от стратегического до тактического звена), так и на информационном взаимодействии с АСУ других уровней – на базе унифицированных программно-технических средств, объединенных в комплексы средств автоматизации (­КСА).

Главное условие четкого взаимодействия комплексов средств автоматизации с внешними объектами – их техническая, информационная, лингвистическая и программная совместимость. Однако об этом пока остается только мечтать. Дело в том, что КСА, входящие в АСУ ВС, создавались на разных предприятиях по их собственным тактико-техническим заданиям. В результате эти комплексы оказались не увязаны единым замыслом по вопросам информационной, лингвистической, программной и технической совместимости.

Продолжать дальше разрабатывать не взаимодействующие между собой системы попросту нельзя. Судите сами: чтобы изготовить “шлюзы” для эффективного информационного взаимодействия, потребуется столько средств, что их с лихвой бы хватило для создания нескольких подсистем АСУ. Вот почему возникла острая необходимость в базовых информационных технологиях, реализующих контуры АСУ всех уровней управления и позволяющих создать единое информационное пространство в масштабе всех Вооруженных сил.

Современная АСУ структурно должна состоять из взаимодействующих между собой (за счет контуров функциональных подсистем) органов военного управления. Функциональная подсистема – это совокупность КСА. Каждый комплекс представляет собой синтез технических средств и обеспечения – общего, специального, программного, в свою очередь информационного и лингвистического. Контур же выступает как средоточие функциональных задач, предназначенных для информационного обеспечения процессов принятия решения (сбора, хранения, обработки, передачи и выдачи различной информации) и доведения их до соответствующих органов управления.

Реализацию контуров следует производить с использованием базовых информационных технологий АСУ ВС РФ, удовлетворяющих следующим требованиям:

  • технологии должны создаваться как инструмент поддержания целостного процесса управления в различных контурах, вне зависимости от оргштатной структуры;
  • разработка на основе стандартов открытых систем и единства информационно-лингвистического обеспечения;
  • учет при их строительстве системного подхода при определении методов формализации, математического, логического задания операций, подлежащих программному проектированию, с учетом заданных функций взаимосвязанных и взаимодействующих элементов и имеющихся для реализации СВТ.

Кроме этого, программные средства базовой информационной технологии необходимо создавать с использованием единых для всех разработчиков инструментальных средств, обеспечивающих автоматизацию процесса проектирования, генерацию программ по формальным выражениям, автоматическую генерацию кодов на основе формальных спецификаций. Технология же создания прикладных программных средств должна базироваться на принципах объектно- ориентированного подхода и обеспечивать создание мобильных платформо- независимых продуктов и, кроме того, обеспечивать возможность использования существующих средств с их минимальной доработкой и создание программно-аппаратных средств с заданным уровнем защиты информации в АСУ МО и возможностью сертификации.

Ограниченный объем статьи не позволяет провести исчерпывающий анализ проблемы совместимости автоматизированных систем (АС), взаимодействующих в составе АСУ ВС. Поэтому остановимся на наиболее актуальных вопросах совместимости отдельных элементов АС.

Вычислительная техника в современном мире продолжает развиваться высокими темпами. При этом основным фактором движения вперед является совершенствование технологии, в первую очередь – технологии изготовления изделий микроэлектроники, которая является базой для внедрения технических усовершенствований. Так, уже сегодня освоено производство микропроцессоров с разрешением 45–22 нм и обеспечением тактовых частот 3.6 ГГц и более. Вместе с тем в России практически отсутствует производство комплектующих для средств вычислительной техники. Комплексы и средства АСУ создаются с применением СВТ и общего программного обеспечения (ОПО) зарубежного производства (исключение составляет ОПО для ЭВМ серии ЕС и принятого на вооружение программно-технического комплекса).

По различным причинам, основными из которых являются высокая скорость обработки транзакций (запрос – ответ) при обращении к базам данных, возможность обеспечения санкционированности доступа пользователей к данным и реализации вычислительных процессов сложной логико- аналитической обработки информации, высокая надежность, масштабируемость и производительность, в высшем звене управления ВС нашли применение универсальные ЭВМ типа ЕС и высокопроизво­дительные системы типа “Эльбрус”, а также гетерогенные (неоднородные) локальные вычислительные сети с использованием как мэйнфреймов, так и ПЭВМ. Однако, как уже отмечалось ранее, производство ЭВМ ЕС в настоящее время практически свернуто в связи с отсутствием в России разработки и серийного производства необходимой элементной базы и периферийных устройств.

В оперативном и тактическом звеньях управления ВС РФ нашли широкое применение локальные вычислительные сети (ЛВС) на базе ПЭВМ. Однако все производимые в России ПЭВМ выпускаются также с применением импортных комплектующих изделий. К сожалению, за время, прошедшее после развала СССР, ощутимых сдвигов в разработке отечественных ПЭВМ, периферийных устройств, адаптеров ЛВС, пригодных к использованию в АСУ военного назначения, не произошло.

Вместе с тем анализ процесса развития СВТ в последние годы и экстраполяция имеющихся тенденций показывают, что наиболее эффективным решением при выборе аппаратных платформ является ориентация на те из них, которые имеют широкое распространение и, следовательно, всесторонне отработаны и проверены в ходе эксплуатации, имеют значительный объем накопленного общего программного обеспечения.

Архитектурные принципы реализации процессоров в значительной степени стабилизировались, их развитие идет эволюционным путем. Появление в ближайший период времени принципиально новых архитектурных решений, имеющих какое-либо заметное практическое значение и не обеспечивающих преемственность по отношению к существующим, маловероятно.

Для ПЭВМ выбор в рамках предлагаемых критериев (стоимость, распространенность, отработанность технологических решений, объем используемого программного обеспечения и др.) безальтернативен. Доминирующее положение архитектуры Intel в ПЭВМ, которая применяется в течение длительного времени более чем в 85 процентах ПЭВМ в мире и в России, в том числе в Минобороны, – бесспорный аргумент в пользу ориентации на ее использование в качестве базовой.

Для малых ЭВМ типа СМ наиболее распространенной архитектурой является RISC- архитектура. Для ЭВМ типа ЕС наиболее совершенной архитектурой с учетом предъявляемых требований по производительности, масштабируемости и надежности обладает IBM S/3 90.

Таким образом, исходя из соображений технико-экономической эффективности, можно констатировать, что предлагаемое сохранение ориентации на использование ставших де-факто стандартами Intel-совместимых ЭВМ и ЭВМ с архитектурой S/390 в настоящее время не имеет реальной альтернативы.

Отечественные предприятия накопили огромный опыт в создании общего программного обеспечения, не всегда совместимого между собой. Это похоже на гороскопы: совместимость знаков зодиака определяет не только сходимость, но и дальнейшую судьбу пар. Военный же опыт свидетельствует о том, что наличие множества различных операционных систем (ОС), систем управления базами данных (СУБД), средств разработки специального программного обеспечения (СПО), графических информационных систем (ГИС), классификаторов, протоколов взаимодействия и средств защиты информации приводит к несовместимости существующих и создаваемых КСА и АСУ, снижению эффективности их применения, дублированию и удорожанию разработок, невозможности эффективного функционирования информационно-управляющих систем.

Среди операционных систем на платформе Intel используется порядка 63 типа, основными из которых являются:

  • Windows NT – 65;
  • MS DOS-17;
  • Novell – 11;
  • ОС PB, МС ВС – 3;
  • Solans, Unix – 1 (здесь и далее данные приведены в %).

Среди ОС на платформе типа IBM/S370, S390 используется порядка 10 типов, основные из которых: TKS, ОС ЕС – 6,1, ОС ЕС – 7, СВМ – 95; MVS, VM/ESA – 1%. Перечисленные ОС в различных соотношениях используются во всех звеньях управления ВС.

Такое многообразие ОС крайне отрицательно сказывается на совместимости взаимодействующих КСА и АСУ, защищенности информации и организации информационно-вычислительного процесса, возможности использования и переносимости ранее созданного специального программного обеспечения.

Среди систем управления базами данных на платформе Intel применяются порядка 45 типов. Основные среди них:

  • MS SQL – 20;
  • InterBase – 13;
  • FoxPro, Clipper, Clarion – 12;
  • Линтер-ВС – 12;
  • Oracle, Informix – 7%.

Среди СУБД на платформе типа IBM/S370, S390 используется порядка 5 типов:

  • ADABAS и российские аналоги – 90;
  • Oracle – 7%.

Такое положение привело к несовместимости КСА и АСУ по организации и структуре представления данных, необходимости разработки “шлюзовых” программ и, как следствие этого, к уменьшению скорости обработки транзакций при обращении к базам данных.

В качестве инструментальных средств разработки СПО для комплексов средств автоматизации и АСУ используется 121 тип средств и языков программирования, основные из которых: Си, Си++ –36, Delphi –15, TCL/Tk –3%.

Результатом такого положения дел является непереносимость разработанного и вновь создаваемого СПО на различные технические платформы, различное “понимание” операционными системами команд (операторов) СПО, приводящее к ошибкам в решении функциональных задач, сбойным ситуациям.

Помимо перечисленных средств, функциональные задачи СПО для КСА и АСУ решаются с использованием графических информационных систем (ГИС) – 43 типа (основные из которых: “Панорама” – 25, «Интеграция», собственные – 17 %); классификаторов – 45 типов (основные: собственные – 55, общероссийские – 19, ТОМУ ГШ – 8 %); протоколов взаимодействия – около 101 типа (основные из них: TCP/IP – 35, Х.25, Х.400, Frame Relay, ATM – 10 %).

Такое многообразие используемых ГИС отрицательно влияет на работу с электронными и векторными картами, приводя к искажениям координат отображаемых на картах объектов. Использование множества различных классификаторов делает невозможным реализацию концепции баз данных как основы информационно-вычислительного процесса КСА (АСУ), поскольку это приводит к нарушению информационной поддержки баз данных, недостаточной полноте и достоверности информации, циркулирующей в КСА (АСУ).

Наличие многочисленных протоколов взаимодействия, зачастую не соответствующих рекомендациям серии Х и Y МККТТ 1998 г., приводит к нестыковке различных КСА и АСУ между собой и, как следствие, к необходимости разработки “шлюзовых” устройств (программ), снижающих скорость обмена информацией; невозможности работы через современные СОД и СПД из-за несовместимости протоколов и нерациональному использованию каналов связи для передачи информации, увеличению арендной платы за использование каналов.

Системы защиты информации (СЗИ) в большинстве КСА и АСУ разрабатываются, как правило, с использованием только программных средств (без средств криптозащиты). Всего применяется 74 типа СЗИ, основные из которых: Secret Net, Secret Net NT – 15, собственные – 12, встроенные – 10 %.

Наличие множества различных СЗИ делает невозможным создание единой (сквозной) системы защиты сложных АСУ, существенно усложняет комплексирование различных КСА в АСУ, приводит к разного рода нарушениям порядка доступа к информации.

Главный урок, который следует извлечь из сложившихся условий обеспечения совместимости автоматизированных систем в составе АСУ, заключается в том, что требования к разрабатываемой (используемой) вычислительной технике в АСУ следует формулировать, основываясь на требованиях к самим АСУ, а не наоборот.

Для исправления создавшегося положения в области общего программного обеспечения ВС РФ необходимо прежде всего:

  • разработать поэтапную (эволюционную) технологию перехода КСА и АСУ на базовое ОПО;
  • выбрать базовое ОПО для всех КСА и АСУ и единую техническую платформу для КСА и АСУ;
  • определить единые протоколы взаимодействия;
  • обеспечить единый подход к созданию систем защиты информации для всех КСА и АСУ (единые криптографические принципы СЗИ от НСД, работа с информацией, имеющей различные степени безопасности, взаимодействие различных КСА и АСУ с точки зрения СЗИ от НСД, защита баз данных и т.д.).

Поэтапная технология перехода КСА и АСУ на базовое ОПО с обеспечением функционирования действующих КСА и АСУ включает:

  • интеграцию ОС Windows NT и ОС МС ВС, в рамках которой предусматривается широкое использование файловых серверов под Windows NT и МС ВС, взаимодействующих через сетевой сервис SMB;
  • использование технологии Web-серверов для МС ВС с целью создания Intranet-сетей Минобороны;
  • обслуживание протоколов, ориентированных на применение X-Windows;
  • совместное функционирование МС ВС и Windows NT (в качестве технологической ОС сервера приложений), а также эмуляция терминала Windows NT на рабочей станции под МС ВС.

Кроме этого, необходимы функциональное объединение сетей МС ВС и NetWare на базе протокола TCP/IP с последующим переводом вычислительных сетей под МСВС и интеграция ОС ЕС 6,1, ОС ЕС 7, TKS и ОС Linux/8390 (через программу ISX, позволяющую обеспечить совместную работу мэйнфреймов под ОС Linux/8390 и ОС ЕС). Такая технология позволит обеспечить единый подход в использовании ОС и СУБД как для КСА (АСУ) на базе ПЭВМ, так и для КСА (АСУ) с использованием мэйнфреймов, имея в виду ОС МС ВС и Linux/8390, СУБД Линтер-ВС и СУБД ADABAS.

Уже сегодня для обеспечения совместимости существующих и разрабатываемых КСА (АСУ) крайне необходимо определить в качестве базового ОПО на переходный период следующие компоненты:

  • операционные системы на платформе Intel – МС ВС, Windows NT, MS DOS, Novell;
  • операционные системы на платформе IBM S/390 – VM/ESA, ОС EC, CBM, TRS, Ыпих/8390;
  • системы управления базами данных – Линтер-ВС, MS SQL, Clipper, InterBase, ADABAS, Oracle;
  • инструментальные средства разработки СПО – С, C++, Delphi, Лакуна, Basic, TCL/Tk.

Требуется срочно завершить разработку ОС Linux/S390, Интрас, программных средств SMB, ISX, сертифицировать базовое ОПО установленным порядком в системе сертификации и продолжить работы в направлении разработки оптимальных кластерных структур, высоко производительных систем класса суперЭВМ и соответствующего программного обеспечения для них.

Основываясь на собственном опыте руководства созданием сложных информационно-управляющих систем, полагал бы целесообразным следующий порядок перехода на базовые сертифицированные защищенные средства ОПО.

Вновь задаваемые опытно-конструкторские работы (ОКР) по созданию КСА и АСУ должны проводиться только с использованием отечественных сертифицированных защищенных средств ОПО; для ОКР, находящихся на стадии проведения предварительных испытаний (РКД присвоена литера “О”), государственные испытания проводить в два этапа. На первом этапе проверять выполнение опытными образцами КСА (АСУ) задач СПО с использованием имеющегося ОПО, заданного в тактико-техническом задании (ТТЗ), а на втором – после соответствующей доработки опытных образцов и перевода на отечественные сертифицированные защищенные средства ОПО проводить испытания в полном объеме с обработкой закрытой информации; для завершаемых ОКР, не предусмотренных к тиражированию (рабочей конструкторской документации (РКД) присвоена литера “И”), организовать перевод на отечественные сертифицированные защищенные средства ОПО в ходе опытной эксплуатации КСА (АСУ); для завершенных ОКР, предусмотренных к тиражированию (РКД присвоена литера “01”), организовать перевод на отечественные сертифицированные защищенные средства ОПО в ходе подготовки серийного производства КСА (АСУ) с выпуском головного образца опытной партии.

Реализация данных перечисленных мероприятий позволит вплотную подойти к построению перспективной взаимоувязанной автоматизированной системы управления Вооруженными Силами РФ, которая обеспечит совместимость и взаимодействие входящих в нее и взаимодействующих информационных систем (подсистем); возможность обмена информацией, представленной в различных формах (речь, данные, видеоизображение и др.), с вышестоящими, подчиненными и взаимодействующими органами управления; автоматическое обновление баз данных и предоставление из них нужной информации в любой момент времени по запросу при условии разграничения доступа в соответствии с уровнем и категорией пользователей. Таким образом, в перспективной АСУ ВС будет реализовано устойчивое управление ресурсами системы и контроль за ее функционированием, а также защищенность информации в различных условиях, в том числе в условиях информационной войны. При этом обеспечение совместимости систем и подсистем АСУ ВС РФ должно базироваться на нормативных документах, обеспечивающих внедрение единой взаимосогласованной системы протоколов информационного обмена.

Территориально разнесенные подсистемы АСУ ВС РФ и их автоматизированные подсистемы обмена данными должны создаваться в первую очередь для автоматизации процессов управления СЯС и организации боевых действий сил общего назначения, информационной поддержки процессов принятия решений командованием различных уровней управления, а также повседневной деятельности органов управления ВС РФ.