ИНФОРМАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ

ИНФОРМАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Рогожина О. В., Маманович К. А.
(ВА ВПВО ВС РФ им. Маршала Советского Союза А.М. Василевского)
Любая сложная вычислительная сеть требует дополнительных
специальных средств управления помимо тех, которые имеются в стандартных
сетевых операционных системах. Это связано с большим количеством
разнообразных элементов сети (систем управления операционной системой
(ОС), систем управления базами данных (СУБД), специализированных
приложений, коммуникационного оборудования), работа которых критична для
выполнения сетью своих основных функций. Распределенный характер сетей
военного назначения делает невозможным поддержание их работы на заданном
уровне без централизованной системы управления, которая в автоматическом
режиме проводила сбор информации о состоянии ресурсов сети. Система
управления должна работать в автоматизированном режиме, выполняя
наиболее простые действия по управлению сетью автоматически, а сложные
решения предоставляя принимать человеку на основе подготовленной
информации.
Взаимообмен данными между перспективными объектами системы
управления (СУ) войсковой ПВО осуществляется посредством совместного
функционирования программного обеспечения объектов АСУ в составе
системы обмена данными.
В настоящее время основой взаимодействия вычислительных систем и
процессов является семиуровневая модель OSI (Open System Interconnection),
которая определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им
стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый
уровень [1, 2].
В существующих и перспективных сетях военного назначения наиболее
широкое применение получили сетевая технология Ethernet и стек
коммуникационных протоколов TCP/IP. Это обусловлено рядом факторов:
экономичность (минимальный набор оборудования); достаточно простые
алгоритмы доступа к среде, адресации и передачи данных; дешевизна; высокая
надежность; хорошая расширяемость.
Состав протоколов обмена данными определяется применяемой в
рабочих станциях операционной системой и типом аппаратуры передачи
данных, используемой для построения системы обмена данными в СУ
войсковой ПВО.
В качестве операционной системы автоматизированных рабочих мест
(АРМ) должностных лиц АСУ военного назначения в настоящее время
широкое распространение получили: ОС МСВС 3.0, ОС РВ Багет 2.0, ОС
“Оливия” (находится в стадии разработки).
Протоколы системы обмена данными, как правило, включают:
протоколы взаимодействия АПД с оконечным оборудованием данных по
абонентским стыкам;
протоколы физического уровня;
протоколы канального и сетевого уровней;
протоколы транспортного и сеансового уровней;
протоколы прикладного уровня.
Модель управления OSI не делает различий между управляемыми
объектами - каналами, сегментами локальных сетей, мостами, коммутаторами и
маршрутизаторами, модемами и мультиплексорами, аппаратным и
программным обеспечением компьютеров, СУБД. Все эти объекты управления
входят в общее понятие «система», и управляемая система взаимодействует с
управляющей системой по открытым протоколам OSI.
Так протокол прикладного уровня SNMP используется для получения от
сетевых устройств, ресурсов информации об их статусе, производительности и
других характеристиках, которые хранятся в базе данных управляющей
информации MIB (Management Information Base).
В системах управления сетями, системами (Network Management Systems
- NMS), (System Management System - SMS), построенных на основе протокола
SNMP, CMIP лежит схема взаимодействия «менеджер - агент» представленная
на рисунке 1.
Рис. 1. Система управления сетями
Сеть, управляемая протоколом SNMP, состоит из трех основных
компонентов: управляемых устройств, агентов и систем управления сетью
(Network Management System —NMS), также называемых менеджерами.
Управляемое устройство представляет собой узел, принадлежащий
управляемой сети, на котором установлен SNMP-агент. Управляемые
устройства собирают, хранят и предоставляют управляющую информацию
SNMP-системам управления сетью.
Агент представляет собой программный модуль для управления сетью,
установленный на управляемом устройстве. Агенту известна локальная
управляющая информация, которую он преобразует в форму, совместимую с
SNMP-протоколом.
Система управления сетью представляет собой приложения,
наблюдающие за устройствами и управляющие ими. В системе сосредоточена
основная часть ресурсов для обработки и хранения информации, требуемых для
управления сетью. В любой управляемой сети, содержащей большое
количество сетевых устройств, обязательно имеется одна или несколько систем
NMS. Менеджеры NMS собирают или получают информацию от сетевых
устройств по протоколу SNMP, хранят ее, генерируют статистику и
предоставляют ее сетевым администраторам.
Взаимоотношения между этими компонентами показаны на рисунке 2.
Рис. 2. Взаимодействие агента, менеджера и управляемого ресурса
На основе этой схемы может быть построены системы практически
любой сложности с большим количеством агентов и менеджеров разного типа.
Агент является посредником между управляемым ресурсом и основной
управляющей программой-менеджером. Чтобы один и тот же менеджер мог
управлять различными реальными ресурсами, создается некоторая модель
управляемого ресурса, которая отражает только те характеристики ресурса,
которые нужны для его контроля и управления.
Менеджер получает от агента только те данные, которые описываются
моделью ресурса. Агент же является некоторым экраном, освобождающим
менеджера от ненужной информации о деталях реализации ресурса. Агент
поставляет менеджеру обработанную и представленную в нормализованном
виде информацию. На основе этой информации менеджер принимает решения
по управлению, а также выполняет дальнейшее обобщение данных о состоянии
управляемого ресурса.
Для получения требуемых данных от объекта, а также для выдачи на него
управляющих воздействий агент взаимодействует с реальным ресурсом
некоторым нестандартным способом. Когда агенты встраиваются в
коммуникационное
оборудование,
то
разработчик
оборудования
предусматривает точки и способы взаимодействия внутренних узлов
устройства с агентом. При разработке агента для операционной системы
разработчик агента пользуется теми интерфейсами, которые существуют в этой
ОС, например интерфейсами ядра, драйверов и приложений. Агент может
снабжаться специальными датчиками для получения информации, например
датчиками релейных контактов или датчиками температуры.
Менеджер и агент должны располагать одной и той же моделью
управляемого ресурса, иначе они не смогут понять друг друга. Однако в
использовании этой модели агентом и менеджером имеется существенное
различие. Агент наполняет модель управляемого ресурса текущими значениями
характеристик данного ресурса, и в связи с этим модель агента называют базой
данных управляющей информации - MIB. Менеджер использует модель, чтобы
знать о том, чем характеризуется ресурс, какие характеристики он может
запросить у агента и какими параметрами можно управлять.
Менеджер взаимодействует с агентами по стандартному протоколу. Этот
протокол должен позволять менеджеру запрашивать значения параметров,
хранящихся в базе MIB, а также передавать агенту управляющую информацию,
на основе которой тот должен управлять устройством. Различают управление
in-hand, то есть по тому же каналу, по которому передаются пользовательские
данные, и управление out-of-band, то есть вне канала, по которому передаются
пользовательские данные. Например, если менеджер взаимодействует с
агентом, встроенным в маршрутизатор, по протоколу SNMP, передаваемому по
той же локальной сети, что и пользовательские данные, то это будет
управление in-band. Если же менеджер контролирует коммутатор первичной
сети, работающий по протоколу взаимодействия АПД с оконечным
оборудованием данных по абонентским стыкам, к которой подключен агент, то
это будет управление out-of-band. Управление по тому же каналу, по которому
работает сеть, более экономично, так как не требует создания отдельной
инфраструктуры передачи управляющих данных. Однако способ out-of-band
более надежен, так как он предоставляет возможность управлять
оборудованием сети и тогда, когда какие-то элементы сети вышли из строя и по
основным каналам оборудование недоступно.
Обычно менеджер работает с несколькими агентами, обрабатывая
получаемые от них данные и выдавая на них управляющие воздействия.
Агенты могут встраиваться в управляемое оборудование, а могут и работать на
отдельном компьютере, связанном с управляемым оборудованием по какомулибо интерфейсу. Менеджер обычно работает на отдельном компьютере,
который выполняет также роль консоли управления для оператора или
администратора системы. Агенты могут отличаться различным уровнем
интеллекта - они могут обладать как самым минимальным интеллектом,
необходимым для подсчета проходящих через оборудование кадров и пакетов,
так и весьма высоким, достаточным для выполнения самостоятельных действий
по выполнению последовательности управляющих действий в аварийных
ситуациях, построению временных зависимостей, фильтрации аварийных
сообщений и т. п.
Серьезные
недостатки
в
современной
теории
исследования
информационных процессов в системах управления на основе технологии
TMN, находящейся по существу в стадии становления и отстающей от
результатов исследований других аспектов создания и исследования сетей и их
элементов, требуют разработки протокольно-независимого подхода к
проектированию и исследованию, основанному на системе моделей, адекватно
описывающих их функционирование.
Существуют лишь отдельные механизмы облегчающие процедуру
организации управления информационным обменом при взаимодействии
приложений конечных пользователей с использованием отечественной СУБД
Линтер (разработка фирмы “Релэкс”). В данной СУБД реализована
одновременная обработка запросов к базе данных, поступающих от
прикладных задач, выполняемых на одной ЭВМ или на разных узлах сети с
использованием технологии – “клиент-сервер” [3, 4]. При этом обеспечивается
выполнение узконаправленных функций по обработке информационных
запросов в распределенных системах.
Внедрение новой технологии управления CORBA, основанной на идее
открытого распределенного управления, позволило лишь более гибко строить
взаимодействие различных систем управления между собой.
Исходя из изложенного следует, что модель OSI описывает только
системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой,
системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не
включает средств оптимизации информационного обмена в АСУ с учетом
специфики решаемых задач системами военного назначения на различных
этапах ведения боевых действий. Отсутствует возможность адаптации
управления информационными процессами к структурным изменениям.
Разработанные МСЭ-Т Рекомендации по Системе Управления
Телекоммуникационными Сетями (TMN) определяют лишь общую идеологию
построения и функционирования систем управления и не позволяют выбирать
эффективные варианты управления информационными процессами как
отдельных систем управления, так и интегрированных телекоммуникациями.
Протоколы обмена CMIP/SNMP стека TCP/IP при этом имеют
возможность сбора информации о текущем состоянии сетевых ресурсов и
управления ими, но методический аппарат, описывающий данную процедуру в
настоящее время отсутствует или нам не известен.
Наличие указанных выше проблем, а также настоятельная потребность в
совершенствовании комплексов средств автоматизации и управления, говорят о
необходимости проведения данных исследований и их актуальности. Поэтому
представляется целесообразным создание комплекса моделей информационных
процессов в перспективных АСУ войсковой ПВО, позволяющих определить
состав и характеристики информационных систем распределенных
вычислительных сетей, аппаратного и программного обеспечения, баз данных и
методы доступа к ним.
Литература
1.
Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии,
протоколы. СПб., Питер, 2000.
2.
Руководство по технологиям объединенных сетей, 4-е издание. Пер. с англ. М.,
Издательский дом «Вильямс», 2005. – 1040 с.
3.
Калиниченко Л. А. Стандарт систем управления объектными базами данных
ODMG-93: краткий обзор и оценка состояния. // СУБД. 1996. № 3.
4.
Меллинг В. П. Корпоративные информационные архитектуры: и все-таки они
меняются. // СУБД. 1995. № 2.