Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур

Розглянуто особливості створення та властивості розподілених комп'ютерних систем. Обгрунтовано необхідність інтегрування механізмів підвищення живучості розподілених комп'ютерних систем у разі їх включення в інформаційні інфраструктури. Рассмотрены особенности создания и свойства распредел...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Реєстрація, зберігання і обробка даних
Date:2008
Main Authors: Горбулін, В.П., Додонов, О.Г., Горбачик, О.С., Кузнєцова, М.Г.
Format: Article
Language:Ukrainian
Published: Інститут проблем реєстрації інформації НАН України 2008
Subjects:
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7603
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Розподілені комп'ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур / В.П. Горбулін, О.Г. Додонов, О.С. Горбачик, М.Г. Кузнєцова // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2008. — Т. 10, № 4. — С. 19-24. — Бібліогр.: 9 назв. — укp.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859857368310874112
author Горбулін, В.П.
Додонов, О.Г.
Горбачик, О.С.
Кузнєцова, М.Г.
author_facet Горбулін, В.П.
Додонов, О.Г.
Горбачик, О.С.
Кузнєцова, М.Г.
citation_txt Розподілені комп'ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур / В.П. Горбулін, О.Г. Додонов, О.С. Горбачик, М.Г. Кузнєцова // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2008. — Т. 10, № 4. — С. 19-24. — Бібліогр.: 9 назв. — укp.
collection DSpace DC
container_title Реєстрація, зберігання і обробка даних
description Розглянуто особливості створення та властивості розподілених комп'ютерних систем. Обгрунтовано необхідність інтегрування механізмів підвищення живучості розподілених комп'ютерних систем у разі їх включення в інформаційні інфраструктури. Рассмотрены особенности создания и свойства распределенных компьютерных систем. Обоснована необходимость интеграции механизмов повышения живучести распределенных компьютерных систем при их включении в информационные инфраструктуры. Creation features and distributed computer system characteristics are considered. The necessity of survivability mechanisms integration for distributed computer systems, included in the information infrastructures, is substantiated.
first_indexed 2025-12-07T15:44:17Z
format Article
fulltext Інформаційно-аналітичні системи обробки даних ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2008, Т. 10, № 4 19 УДК 004.5 В. П. Горбулін1, О. Г. Додонов2, О. С. Горбачик2, М. Г. Кузнєцова2 1Інститут проблем національної безпеки Чоколівський бульвар, 13, 03186 Київ, Україна 2Інститут проблем реєстрації інформації НАН України вул. М. Шпака, 2, 03113 Київ, Україна Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур Розглянуто особливості створення та властивості розподілених комп’ютерних систем. Обґрунтовано необхідність інтегрування ме- ханізмів підвищення живучості розподілених комп’ютерних систем при їхньому включенні в інформаційні інфраструктури. Ключові слова: розподілена комп’ютерна система, інформація, інфо- рмаційна інфраструктура, живучість. В існуючому діловому середовищі чітко простежується тенденція зростання значущості інформаційної складової у різноманітних бізнес-процесах. Інформа- ційне забезпечення стає одним із центрових понять сучасного світу. Своєчасно отримана інформація дозволяє адекватно зрозуміти поточну ситуацію, передбачи- ти подальший розвиток, проаналізувати події і прийняти необхідні обґрунтовані рішення [1]. Комп’ютерні системи (КС), де створюються, обробляються та збері- гаються інформаційні ресурси, стали невід’ємними складовими різноманітних си- стем керування, компонентами складних технічних, адміністративних, економіч- них та інших систем, що забезпечують життєдіяльність суспільства. Більшість із таких КС є територіально-розподіленими системами зі складною організаційною структурою, з високою інтенсивністю процесів інформаційної взаємодії. Цінність інформаційних ресурсів, результативність їхнього опрацювання, продуктивність інформаційної взаємодії залежать від вирішення питань організа- ції доступу до інформаційних ресурсів, захисту інформації і авторських прав, сис- тематизації різноманітної інформації і документів, узгодженості управління та представлення структурованих даних і неструктурованого «контенту» [2]. Інфор- мація може розглядатись як кількісна характеристика інтерпретації сприйнятих сигналів (даних, текстів та ін.). Інформація — загальнонаукова категорія, що є за- гальною мірою будь-якої інтерпретації, яка виконується суб’єктом по відношен- ню до будь-якого сприйнятого сигналу як із зовнішнього, так і з внутрішнього се- © В. П. Горбулін, О. Г. Додонов, О. С. Горбачик, М. Г. Кузнєцова В. П. Горбулін, О. Г. Додонов, О. С. Горбачик, М. Г. Кузнєцова 20 редовища [3, 4]. У сучасній інформатиці існують, як мінімум, 5 підходів до виміру інформації: — ентропійний підхід, який дозволяє відповісти на питання: «Скільки інфор- мації містить об’єкт Y відносно об’єкта X»; — алгоритмічний підхід, орієнтований на питання: «Скільки потрібно інфор- мації, щоб відтворити (описати) об’єкт X»; — комбінаторний (алгебраїчний) підхід, при якому кількість інформації, яка міститься в слові (послідовності нулів та одиниць) по суті вимірюється мінімаль- ною довжиною програми, необхідної для відтворення цього слова (послідовності); — семантичний підхід, який розкриває змістовну сутність кожного повідом- лення, його семантику; — прагматичний підхід, у якому кількість інформації, одержаної приймаль- ником, пропонується оцінювати за ступенем її корисності для досягнення визна- ченої цілі. В інформатиці розрізняють процесуальну та структурну складові інформації. Структура розглядається як статична організація інформації, певний результат (база даних, база знань), тоді як процес аналізується в динаміці: отримання, пере- творення, представлення, збереження, відтворення інформації, інформаційна вза- ємодія [4]. При опрацюванні інформації однаково важливі як структурна, так і процесуа- льна складова. Деякі структури утворюються під час обробки інформації, а проце- си деяким чином керовані структурами. Оскільки структура та процес взаємо- пов’язані, не завжди можна розділити їхні функції, а при остаточному аналізі процеси та структури мають бути поєднані в єдиній інформаційній системі. Це поєднання відбувається в комп’ютерних системах обробки інформації. Розподілені комп’ютерні системи (РКС) є системоутворюючою складовою сучасних інформаційних інфраструктур. Комп’ютерні технології забезпечують інформаційну інтегрованість при наявній географічній розподіленості. Характери- зуючи РКС, як правило, визначають такі особливості як відкритість, паралель- ність, масштабованість, відмовостійкість, прозорість, спільність використання ре- сурсів, що надають певні переваги при розв’язанні низки задач. Завдяки відкрито- сті РКС легко виконувати розширення системи, додаючи нові ресурси. Паралель- ність передбачає можливість одночасного виконання декількох процесів на різних комп’ютерах у РКС, які можуть взаємодіяти під час їхнього виконання; масшта- бованість — можливість додавання нових властивостей і методів. Відмовостій- кість РКС — це здатність системи забезпечити стійкість до деяких апаратних чи програмних відмов, підтримати часткову функціональність системи за рахунок наявної надмірності. Завдяки спільності використання дорогих периферійних пристроїв можна ви- рішити задачу підвищення економічності (набагато дешевше дозволити спільну роботу з принтером декільком користувачам, ніж купувати й обслуговувати окре- мий принтер для кожного користувача), забезпечити можливість гнучкого розпо- ділу робіт з дорогими ресурсами, такими як суперкомп’ютери або високопродук- тивні сховища даних. Завдяки прозорості приховується різниця в представленні даних і способах доступу користувачів до ресурсів (можуть використовуватися робочі станції з різ- Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2008, Т. 10, № 4 21 ними процесорами, операційними та файловими системами); місце фізичного роз- ташування ресурсів; факти переміщення ресурсів; факт існування декількох копій ресурсу, що створюються для підвищення продуктивності (прозорість репліка- цій); факт доступу кількох користувачів до одного ресурсу; факти виникнення відмов у системі та відновлення ресурсу тощо. Крім зазначених вище особливостей для РКС властиві також складність, не- передбачуваність реакції системи на деякі події, що пов’язано з неможливістю надання повного та вичерпного опису всіх їхніх складових, з виникненням сине- ргетичних ефектів при поєднанні різнорідних компонентів. Розробка програмного забезпечення для РКС принципово відрізняється від програмування для централізованих систем. Мережева операційна система, вико- нуючи завдання керування локальними ресурсами комп’ютера, має також вирі- шувати численні задачі з надання мережевих послуг. Розробка мережевих засто- сувань ускладнюється через необхідність організувати спільну роботу їхніх час- тин, що виконуються на різних машинах. Відсутність усталених стандартів поро- джує питання забезпечення сумісності програмного забезпечення. Продуктивність РКС залежить не тільки і не стільки від швидкодії окремих процесорів-комп’ютерів, скільки від швидкості та якості роботи розподіленої ме- режі, від вирішення питань організації зв’язку за бездротовими лініями зі значною кількістю мобільних пристроїв. Проблемою стає забезпечення безпеки складових КРС, а також захисту інфо- рмації, яка надходить каналами зв’язку чи зберігається у розподілених ресурсах, сталості процесів інформаційної взаємодії між складовими. Підтримка безпечного функціонування РКС у порівнянні з централізованою системою значно ускладню- ється [5]. Зазначеними особливостями РКС пояснюються випадки, коли іноді без явно зрозумілих причин порушується функціонування системи, і не завжди зрозуміло, що необхідно зробити для відновлення її працездатності. Ступінь довіри до РКС, тобто впевненість у тому, що РКС буде функціонувати так, як очікується, і пору- шень у роботі не буде (зокрема, не будуть порушуватися достовірність, цілісність і конфіденційність даних), можна визначати через відповідні вимоги до характе- ристик РКС, таких як: працездатність (властивість системи виконувати свої функ- ції у будь-який час експлуатації); безвідмовність (властивість системи коректно (так, як очікує користувач) функціонувати увесь період експлуатації); безпечність (властивість системи щодо безпеки її функціонування для людей і навколишнього середовища); захищеність (властивість системи протистояти випадковим або на- вмисним вторгненням у процес її функціонування) [6, 7]. Працездатність і безвідмовність є показниками імовірнісного характеру й можуть бути визначені кількісно. Безпечність і захищеність, як правило, не пода- ються у числових показниках, але їх порівнюють за відносною шкалою показни- ків. Працездатність, безвідмовність, безпечність і захищеність є основними скла- довими інтегрованої характеристики РКС — живучості, що визначається як влас- тивість складної системи адаптуватися до непередбачених ситуацій, протистояти небажаним впливам і виконувати загальносистемну ціль функціонування за раху- нок зміни поведінки і структури [8]. Поняттям «небажані впливи» визначають рі- В. П. Горбулін, О. Г. Додонов, О. С. Горбачик, М. Г. Кузнєцова 22 зноманітні атаки на систему, можливі відмови, збої і порушення в роботі техніч- ного та програмного забезпечення, катастрофічні впливи природного чи техно- генного походження, але важлива не природа впливів, а їхні наслідки для системи [9]. Наявність властивості живучості дозволяє системі функціонувати не тільки за наявності небажаних впливів, але й при їхньому накопиченні, зберігатися як ці- лому в екстремальних для неї умовах. Сучасним РКС притаманна властивість живучості — відмова окремих елеме- нтів не призводить до виходу з ладу всієї системи, усунення несправності часто проводиться автоматично, поведінка системи може змінюватися залежно від па- раметрів зовнішнього середовища. РКС підвищеної живучості мають спеціальні механізми забезпечення живу- чості та здатні обирати оптимальний режим функціонування за рахунок власних внутрішніх ресурсів, перебудови структури, зміни функцій і поведінки окремих підсистем. Вибір поведінки системи виконується відповідно до змін зовнішнього середовища та функціонального інваріанту системи, який можна назвати внутрі- шньою метою її функціонування [8], що передбачає наявність деякої множини можливих різних наслідків, об’єднаних загальною властивістю відповідності од- ній зовнішній причині в даних умовах. Отже, змінювати поведінку можуть тільки системи, які в принципі виключають жорсткий зв’язок зовнішньої причини вибо- ру з фактичною поведінкою системи в результаті вибору (зовнішні причини ви- кликають наслідки, які не можуть бути передбачені однозначно). РКС у складі інформаційних інфраструктур, як правило, орієнтовані на опра- цювання інформації та надання користувачам різноманітних інформаційних по- слуг. У процесах створення й обробки інформації в РКС, процесах інформаційної взаємодії приймає участь людина, тому РКС слід віднести до, так званих, нереф- лексних систем, реакція яких на керуючий вплив, переданий каналом зворотного зв’язку, має складний, не завжди передбачуваний характер, і відповідно, управ- ління системою може не бути функціонально залежним від їхньої поведінки. Сучасна методологія розробки РКС передбачає: аналіз прикладної області, визначення та формалізацію вимог до розподіленого середовища РКС; вибір мо- делей інформаційної взаємодії компонентів РКС та інформаційного обслугову- вання користувачів (моделей інформаційних служб, мережевої ОС, необхідних застосувань); вибір архітектури системи та визначення принципів інтеграції; ви- значення принципових рішень, методів організації і комплексу засобів захисту інформації у РКС і відповідно в інформаційній інфраструктурі, що базується на РКС. Участь людини в процесах опрацювання інформації ще більше підсилює при- родну невизначеність умов функціонування РКС, породжує функціональну неод- нозначність, непостійність множини функцій. Значно розширює множину ризиків. Отже, умови функціонування РКС у складі інформаційних інфраструктур можна визначити як такі, що характеризуються багатьма видами невизначеності, а в не- передбачуваних умовах суттєвою стає властивість живучості. Це має враховува- тися методологією розробки та впровадження РКС. Методологія проектування та розробки таких систем має бути розвинута в напрямку розробки методик інтегра- ції та застосування механізмів підвищення живучості РКС і відповідно забезпе- чення функціональної сталості інформаційних інфраструктур. Парадигма ство- Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2008, Т. 10, № 4 23 рення живучих РКС передбачає інтеграцію наявних засобів підвищення надійнос- ті, відмовостійкості, компенсації та адаптивності в механізми забезпечення та під- вищення живучості, зокрема, механізми: — розпізнавання — механізм виявлення атак, успішних вторгнень, підвищен- ня ризику виходу з ладу життєво-важливих (критичних) компонентів РКС, ризи- ків втрати чи викривлення інформації; — протидії — механізм підтримки визначених умов функціонування і міні- мізації збитків, які пов’язані з переходом РКС у нештатний режим функціонуван- ня; — відновлення — механізм відновлення функціональності та працездатності компонентів РКС і системи в цілому при небажаних впливах, а також після при- пинення впливів; — адаптації — механізм цілеспрямованої зміни параметрів і структури сис- теми на основі інформації про зміни в умовах функціонування, виникнення непе- редбачених ситуацій, про наслідки щодо порушення захищеності інформаційного ресурсу; — реорганізації — механізм перерозподілу функцій компонентів РКC, які вийшли з ладу, між працездатними компонентами або, у разі неможливості пере- розподілу, — перехід системи до нової цілі функціонування; — реконфігурації — механізм автоматичної перебудови структури мережі обміну інформацією для досягнення найбільшої ефективності виконання цілі фу- нкціонування на наявних працездатних ресурсах РКC; — реконструкції — механізм редукції цілі функціонування та ресурсів РКС до визначених базових рівнів, коли система може виконувати чітко окреслену множину функцій або забезпечити плавність деградації визначених параметрів. Перехід до ідеології проектування та розробки живучих РКС дозволяє інакше вирішувати традиційні задачі, які виникають при їхній експлуатації, а саме: — забезпечити досягнення загальносистемної цілі функціонування у заздале- гідь непередбачуваних умовах функціонування; — забезпечити адаптивне керування безпекою РКС; — будувати систему захисту інформації на схемах «що, якщо», а не на класи- чних схемах «захисту від», які неефективні в розподіленій відкритій інформацій- ній інфраструктурі опрацювання та зберігання даних; — вирішувати задачу підтримки цілісності й конфіденційності змістовної ча- стини інформаційного забезпечення не як задачу обмеження доступу, а як задачу прогнозування критичних ситуацій. Забезпечення сталого функціонування інформаційної інфраструктури, скла- довими якої є РКС, можна розглядати як розв’язання проблеми підтримки якісно- го виконання важливих функцій державного управління, національної безпеки, управління екологічно небезпечними виробництвами тощо, оскільки в умовах глобалізації будь-яка важлива для економіки та суспільства функція потребує на- явності безпечної та надійної інфраструктури (енергетичної, телекомунікаційної, транспортної, фінансової, інформаційної та ін.) [1]. Зростає взаємозалежність ін- фраструктур, жорсткішають вимоги до якості їхнього функціонування, але не зникає ймовірність розвитку каскадних відмов із катастрофічними наслідками при пошкодженні окремих елементів загальної інфраструктури. Живучість загальної В. П. Горбулін, О. Г. Додонов, О. С. Горбачик, М. Г. Кузнєцова 24 інфраструктури сьогодні є необхідною умовою сталого існування та розвитку су- часного суспільства. 1. Горбулін В.П. Системно-концептуальні засади стратегії національної безпеки України / В.П. Горбулін, А.Б. Качинський. — К.: ДП «НВЦ «Євроатлантикінформ», 2007. — 592 с. 2. Горбачик О.С. Організація корпоративної аналітичної діяльності та сучасні технології її підтримки / О.С. Горбачик // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2006. — Т. 8, № 3. — С. 32– 39. 3. Воройский Ф.С. Информатика. Новый систематизированный толковый словарь- справочник / Ф.С. Воройский. — М.: Физматлит, 2003. — 760 с. 4. Кузнецов Н.А. Фундаментальное значение информатики в современной научной картине мира / Н.А. Кузнецов, О.Е. Баксанский, Н.А. Гречишкина // Информационные процессы. — 2006. — Т. 6, № 2. — С. 81–109. 5. Кузнєцова М.Г. Застосування механізмів підвищення живучості для забезпечення захище- ності інформаційного ресурсу у розподілених системах / М.Г. Кузнєцова // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2006. — Т. 8, № 3. — С. 40–47. 6. Додонов А.Г. Живучесть и надежность сложных систем. Методическое пособие / А.Г. Додонов, М.Г. Кузнецова, Е.С. Горбачик. — Международный научно-учебный центр ЮНЕСКО/МПИ информационных технологий и систем, 2001. — 163 c. 7. Соммервил И. Инженерия программного обеспечения / И. Соммервил. — М.: Издательс- кий дом «Вильямс», 2002. — 624 с. 8. Додонов А.Г. Введение в теорию живучести вычислительных систем / А.Г. Додонов, М.Г. Кузнєцова, Е.С. Горбачик. — К.: Наук. думка, 1990. — 184 с. 9. Додонов О.Г. Живучість інформаційно-аналітичних систем: понятійний апарат, моделі аналізу та оцінки / О.Г. Додонов, О.С. Горбачик, М.Г. Кузнєцова // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2007. — Т. 9, № 3. — С. 61–72. Надійшла до редакції 28.11.2008
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7603
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1560-9189
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-07T15:44:17Z
publishDate 2008
publisher Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
record_format dspace
spelling Горбулін, В.П.
Додонов, О.Г.
Горбачик, О.С.
Кузнєцова, М.Г.
2010-04-02T14:33:51Z
2010-04-02T14:33:51Z
2008
Розподілені комп'ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур / В.П. Горбулін, О.Г. Додонов, О.С. Горбачик, М.Г. Кузнєцова // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2008. — Т. 10, № 4. — С. 19-24. — Бібліогр.: 9 назв. — укp.
1560-9189
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7603
004.5
Розглянуто особливості створення та властивості розподілених комп'ютерних систем. Обгрунтовано необхідність інтегрування механізмів підвищення живучості розподілених комп'ютерних систем у разі їх включення в інформаційні інфраструктури.
Рассмотрены особенности создания и свойства распределенных компьютерных систем. Обоснована необходимость интеграции механизмов повышения живучести распределенных компьютерных систем при их включении в информационные инфраструктуры.
Creation features and distributed computer system characteristics are considered. The necessity of survivability mechanisms integration for distributed computer systems, included in the information infrastructures, is substantiated.
uk
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
Реєстрація, зберігання і обробка даних
Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур
Распределенные компьютерные системы как составляющая информационных инфраструктур
Distributed Computer Systems as Components of Information Infrastructures
Article
published earlier
spellingShingle Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур
Горбулін, В.П.
Додонов, О.Г.
Горбачик, О.С.
Кузнєцова, М.Г.
Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
title Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур
title_alt Распределенные компьютерные системы как составляющая информационных инфраструктур
Distributed Computer Systems as Components of Information Infrastructures
title_full Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур
title_fullStr Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур
title_full_unstemmed Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур
title_short Розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур
title_sort розподілені комп’ютерні системи як складові інформаційних інфраструктур
topic Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
topic_facet Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7603
work_keys_str_mv AT gorbulínvp rozpodíleníkompûternísistemiâkskladovíínformacíinihínfrastruktur
AT dodonovog rozpodíleníkompûternísistemiâkskladovíínformacíinihínfrastruktur
AT gorbačikos rozpodíleníkompûternísistemiâkskladovíínformacíinihínfrastruktur
AT kuznêcovamg rozpodíleníkompûternísistemiâkskladovíínformacíinihínfrastruktur
AT gorbulínvp raspredelennyekompʹûternyesistemykaksostavlâûŝaâinformacionnyhinfrastruktur
AT dodonovog raspredelennyekompʹûternyesistemykaksostavlâûŝaâinformacionnyhinfrastruktur
AT gorbačikos raspredelennyekompʹûternyesistemykaksostavlâûŝaâinformacionnyhinfrastruktur
AT kuznêcovamg raspredelennyekompʹûternyesistemykaksostavlâûŝaâinformacionnyhinfrastruktur
AT gorbulínvp distributedcomputersystemsascomponentsofinformationinfrastructures
AT dodonovog distributedcomputersystemsascomponentsofinformationinfrastructures
AT gorbačikos distributedcomputersystemsascomponentsofinformationinfrastructures
AT kuznêcovamg distributedcomputersystemsascomponentsofinformationinfrastructures