Работа посвящена вопросам создания и безопасности информационных ресурсов, создания "Электронной библиотеки Сибирского отделения РАН" и развития распределенных информационных и геоинформационных технологий в Сибирском отделении. Содержание работы докладывалось на Международной конференции ИНТЕРКАРТО-4 "ГИС для оптимизации природопользования в целях устойчивого развития территорий" (Барнаул, Россия 1-4 июля 1998г.) и на научных мероприятиях "Вычислительные технологии-98". В сокращенном варианте работа будет опубликована в журнале "Вычислительные технологии" (том 3, выпуск 5).
В условиях современного динамического развития общества и усложнения технической и социальной инфраструктуры информация становится таким же стратегическим ресурсом, как традиционные материальные и энергетические ресурсы. Современные информационные технологии, позволяющие создавать, хранить, перерабатывать и обеспечивать эффективные способы представления информационных ресурсов потребителю, стали важным фактором жизни общества и средством повышения эффективности управления всеми сферами общественной деятельности. Уровень использования информации становится одним из существенных факторов успешного экономического развития и конкурентоспособности региона как на внутреннем, так и на внешнем рынке.
Осознание мировым сообществом роли информации как стратегического ресурса стимулировало разработки новых информационных технологий для получения и переработки больших объемов информации и ее хранения и предоставления пользователям. Первое место среди новых технологий занимают сетевые информационные технологии.
Информация является важнейшим стратегическим ресурсом, и наибольший экономический и социальный успех сегодня сопутствует тем странам, которые активно используют современные средства компьютерных коммуникаций и сетей, информационных технологий и систем управления информационными ресурсами. Перенесенные на электронные носители информационные ресурсы приобретают качественно новое состояние и становятся активными. Доступная для оперативного воспроизводства средствами компьютерной обработки информация является важнейшим фактором социального развития общества.
В настоящее время наиболее развитые страны мира находятся на завершающей стадии индустриального этапа развития общества и перехода к следующему, информационному, этапу развития и построения "Информационного общества" (ИО). Широкое использование информационных технологий и современных средств доступа к информации открыло принципиально иные возможности построения более сбалансированного общества, с существенно большей реализацией индивидуальных возможностей его членов. "Информационное общество" несет в себе огромный потенциал для улучшения жизни граждан и повышения эффективности социального и экономического устройства государства. Стоящий перед Россией как и перед всем миром выбор прост: либо использовать преимущества зарождающегося ИО, сводя при этом к минимуму возможные потери, либо отдаться во власть революционной стихии, вызванной информационным кризисом.
Использование Internet/Intranet технологий при создании информационных ресурсов и построении информационных систем различного назначения в ближайшее время станет доминирующим в мировом информационном пространстве по следующим причинам. Эти технологии [1]:
Основой построения информационных систем с использованием Intranet технологии является организация системы доступа к информации через WWW сервис Internet. Internet технология позволяет оперативно управлять и актуализировать информацию, хранящуюся в базах данных через просмотрщик (браузер) WWW страниц (рис.1).
Основной принцип, заложенный в Intranet технологию создания информационных ресурсов и построения информационных систем, заключается в разделении вычислительных ресурсов как между многочисленными серверами, расположенными в различных концах сети, так и между серверами и клиентами (компьютер на котором работает конечный пользователь). Реализация этого принципа основана на использовании либо HTTP-SQL (формирование SQL запросов к БД с WWW сервера), либо API (организация динамических приложений на стороне сервера), либо Java (JDBC - организация динамических приложений на стороне клиента) интерфейсов для формирования запросов пользователя к базам данных или к другим информационным источникам на получение и обработку информации.
Internet технология позволяет удачно сочетать возможности гипертекстового оформления информации c использованием возможностей современных СУБД. Причем со стороны клиента полностью унифицируются запросы на поиск и представление информации, а также получение аналитических справок и данных из информационных систем.
Вместе с тем рассматриваемые технологии позволяют использовать в сетевом режиме уже имеющиеся базы данных, не затрачивая при этом средства на их унификацию и приведение к единому стандарту. Основные затраты здесь направлены только на соответствующие описания баз данных и запросов для HTTP-SQL интерфейса или для сервера обработки транзакций, при этом базы данных могут находится на различных машинах, расположенных на произвольном расстоянии друг от друга. Использование данной технологии позволяет решать весь спектр задач, присущий информационной системе, включая удаленный ввод и редактирование данных.
Математическое обеспечение для организации HTTP-SQL интерфейса является свободно распространяемым как для MS Windows NT систем, так и для некоммерческих UNIX платформ. СУБД можно использовать либо имеющиеся в наличии, либо приобретать сетевые (например, Informix, Oracle, MS SQL).
Любая информационная система, построенная на основе клиент-серверных Интернет технологий, должна содержать следующие серверные компоненты:
Взаимодействие WWW сервера с базами данных может быть организовано двумя способами:
Использование коммерческих серверов транзакций, подразумевает организацию более менее стандартного интерфейса, а использование API приложений дает полную волю разработчикам.
Организация взаимодействия с базами данных, использованием API, возможна по одной из приведенных на рис.3,4 схеме:
Рис 4. Использование использование сервера приложений и API интерфейса WWW сервера.
На рис.3 представлена стандартная схема формирования информационной системы, основанная как на использовании активных программ на сервере и стандартных средств доступа к БД как, например, Windows-NT ODBC интерфейс доступа к БД со стороны сервера и JDBC Java интерфейс доступа к БД со стороны клиента. Схема, изображенная на рис.4, соответствует информационной системе использующей сервер приложений.
В случае размещения базы данных на разных машинах, находящихся в различных локальных сетях, необходимо строить доверительные базы с обязательным применением шлюзов для обеспечения прав доступа (см. рис.5).
Данная технология была использована при построении Информационной системы СО РАН, направленной на:
Основой информационной системы Сибирского отделения РАН является "Информационный WWW сервер Сибирского Отделения РАН" (http://www-sbras.nsc.ru/). Сервер создан в рамках программы работ СО РАН, связанных с развитием сети Интернет.
Информационный WWW сервер Сибирского Отделения РАН содержит разнообразную информацию о деятельности Сибирского Отделения: научно-исследовательские и конструкторско-технологические институты; основные результаты исследований; интеллектуальный (научный) потенциал Сибири и СО РАН; конференции СО РАН; поддержка исследований в области математики; важнейшие разработки Институтов СО РАН; "Сеть Internet Новосибирского научного центра", а также справочные материалы по информационным ресурсам, правовой базе науки, информатизации и др.
База Данных по интеллектуальному потенциалу Сибирского отделения РАН является составной частью Информационной системы "Интеллектуальный потенциал Сибири". Информационная система "Интеллектуальный потенциал Сибири" является наиболее важной в системе информационных ресурсов Сибирского Отделения РАН, Новосибирска и Новосибирской области. Для Новосибирска и Новосибирской области в силу географического, социального и экономического положения в Сибирском регионе и России, относительной бедности территории природными ресурсами, а также ряда других факторов, информационные ресурсы и информационная отрасль являются одной из ключевых, жизненно важных сфер, определяющих долгосрочные перспективы развития области и прилегающих к ней территорий. Информационная система "Интеллектуальный потенциал Сибири" состоит из двух связанных между собой баз данных: база данных по научно-исследовательским организациям и база данных по персонам. Доступ к базам данных осуществляется через сеть Internet с помощью стандартных средств просмотра WWW страниц. База данных по персонам создается как интерактивная самоподдерживающаяся информационная система о ведущих специалистах как Сибирского отделения (на первом этапе), так и всего региона в целом. Создание БД ведется на основе WWW технологии. Базы данных могут вестись как централизовано (администратором баз данных), так и самими персонами, о ком информация присутствует в БД или, кто хочет, что бы о нем эта информация присутствовала. Базы данных наполняются в режиме интерактивного общения с пользователем (on-line) через WWW регистрационную форму.
Дальнейшее развитие информационного сервера отделения предполагает создание развитой "Информационной системы СО РАН", которая будет включать:
В 1998 году в СО РАН сформирована программа поддержки и развития информационных ресурсов отделения, состоящая из пакета проектов под общим названием "ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН", в которую в настоящий момент включены следующие проекты (cм. http://www-sbras.nsc.ru/win/elbib):
Данные проекты находятся в различных стадиях реализации, но всех их объединяет одна задача: поддержка, создание и накопление информационных ресурсов Отделения. Программа открыта для включения в нее новых проектов, способствующих накоплению информационных ресурсов.
Другая часть работ СО РАН, непосредственно связанная с информационными ресурсами, посвящена созданию информационной инфраструктуры отделения (см. Вопросы создания концепции информатизации Сибирского отделения РАН). К настоящему моменту сформирован нулевой вариант проекта Концепции развития информационной инфраструктуры СО РАН.
Использование технологий Internet позволяет объединять в единую информационную систему данные, расположенные в самых различных местах сети Internet. Для пользователя, который получает доступ в Internet, не имеет значения, где расположены эти источники информации. Осуществляя навигацию по карте он может легко переходить от карты одного района к карте другого, не подозревая, что данные могут быть расположены на разных серверах сети.
Internet технологии предоставляют следующие возможности для создание распределенных ГИС, объединяющих данные, расположенные на различных серверах сети Internet:
Принципы построения ГИС ориентированных информационных систем в Internet можно классифицировать по трем основным способам хранения и передачи пространственных данных:
Последний подход имеет ряд преимуществ, поскольку обеспечивает все достоинства векторных карт и приемлемое время доступа к пространственным данным при интерактивной работе с электронной картой в условиях низкой пропускной способности каналов связи, при этом позволяет осуществить избирательный принцип защиты информации (ограничения доступа) на уровне отдельных картографических слоев.
При отображении электронной карты на клиентском месте можно использовать отдельные слои карты и связанные с картой атрибутивные данные, которые находятся в различных базах данных, расположенных разных серверах сети Internet. Это позволяет держателям картографической информации хранить собственные материалы на своих серверах и предоставлять к ним доступ определенным группам пользователей.
Преимущества векторного формата данных наиболее ощутимы при работе в сети со слабой пропускной способностью по следующим причинам:
Однако при работе в среде Intranet (в локальной сети) или в сети с хорошими каналами связи (как, например, в сети Интернет Новосибирского научного центра) более выгодно переложить работу с клиента на сервер и в этой ситуации становится более выгоден второй подход.
Отметим, что основное внимание в "Электронной библиотеке СО РАН", а так же при создании информационных ресурсов и электронных коллекций в области геоинформационных технологий должно уделятся проектам, направленным на последовательное создание тематических баз данных (в том числе и пространственных) в различных областях науки, например, описание коллекции золотых самородков Якутского геологического института, создания баз данных и карт растительности, ареалов распространения видов, (см. проект "Биоразнообразие растительного и животного мира Сибири"). археологических памятников и др.
Непременным условием включения какого-либо проекта в программу создания информационных ресурсов СО РАН является создание коллекции на полностью некоммерческой основе: предоставление полной внешней спецификации на создаваемую базу данных, ее интероперабельность, открытость по доступу в среде Internet для сотрудников всего Сибирского Отделения, а также возможность распространения информационных ресурсов на компакт-дисках (и других носителях), или создание коллекции на основе принципов самоокупаемости, как, например, Схемы автомобильных дорог Новосибирской области.
Работы Сибирского Отделения РАН в области геоинформационных технологий ведутся уже достаточно продолжительное время и можно отметить, что они уже вышли из состояния начального развития и сотрудниками Отделения получены заметные результаты в области разработки и использования ГИС технологий для решения разнообразных научных и практических задач. В течение последних трех лет в Отделении был создан ряд региональных ГИС центров, выделялись целевые средства СО РАН на централизованную закупку цифровых топографических карт масштаба 1:1000000 на территорию Сибири и на закупку инструментального математического и программного обеспечения ГИС для региональных центров СО РАН.
В настоящее время наступил этап, когда необходимо резко повысить эффективность использования накопленного в Отделении потенциала в области геоинформационных ресурсов и технологий и привести в действие реальные механизмы интеграции и координации усилий специалистов как в области геоинформационных технологий, так и в предметных областях.
5.1. Направления работ
Работы, в основе которых лежит использование геоинформационных технологий: от создания предметно-ориентированных баз данных до разработки различных кадастровых систем и систем мониторинга (в области ГИС), в Сибирском отделении РАН ведутся в региональных центрах геоинформационных технологий СО РАН (см. Отчеты региональных ГИС центров), созданных в течении 1995-1997 годов в Новосибирском, Томском, Красноярском, Иркутском и Якутском научных центрах СО РАН, а также в ряде институтов в Кемерово, Барнауле, Омске, Улан-Уде и Новосибирске по следующим направлениям:
5.2. Цифровые карты
В течении 1996--1997 года Сибирским отделением были централизовано приобретены цифровые картографические материалы и базы данных общего назначения (цифровые карты формата F1M масштаба 1:1000000). Однако их использование в современных инструментальных средства ГИС невозможно без предварительного конвертирования и сборки. Эту работу каждый из участников работ проводил самостоятельно, например:
Вместе с тем здесь возможно объединение усилий, т.е. выполнение сборки цифровой основы для всех организаций СО РАН, при оговоренных условиях предоставления организациям СО РАН подготовленных карт. Это достаточно большая и дорогая техническая работа.
5.3. Технологии
Во всех научных центрах СО РАН работы ведутся с использованием новых технологий, как в области построения геоинформационных технологий, так и в области построения сетевых информационных систем на основе Internet технологий. Практически все сталкиваются с решениями одинаковых задач в этой области, связанных с построением запросов к SQL базам данных и использования WWW сервиса Internet для построения активных клиент-серверных приложений: это освоение технологий CGI приложений, скриптов и других активных приложений, доступ к картографическим БД, формирование SQL запросов, организация интерфейса с клиентом.
Если исключить специфические работы, связанные с созданием географических карт, которые ведутся, например, в ОИГГиМ СО РАН и ряде других институтов, то большинство работ в СО РАН направлено на создание пользовательских информационных систем, а также систем доступа и управления (в том числе дистанционного) информационными ресурсами в области природопользования. С точки зрения технологии работ, практически все решают одну и туже задачу, при этом по своему преодолевая возникающие одинаковые трудности.
При этом основные трудности связаны не с использованием инструментальных средств, а со сбором, накоплением, актуализацией и организацией доступа к фактографическим данным, которые потом привязываются к картографической основе.
В Отделении, кае и в России в целом, практически не ведутся исследования, в том числе и фундаментальные, в области изучения и управления информационными ресурсами, поэтому возникающие задачи каждый решает "кустарным образом" (как умеет). Объединить усилия отдельных разработчиков информационных систем по видимому невозможно по причинам того, что каждый старается захватить определенную предметную область с целью обеспечения финансирования работ у себя в регионе, демонстрируя возможности, которых нет у других.
Разработка ГИС -- только небольшая область применения информационных ресурсов и в основном только это находит поддержку в органах управления и администрации, что соответственно позволяет получать финансирование на эти работы. В остальных же областях зачастую наблюдается картина, что информация добытая иногда с большим трудом просто гибнет не превращаясь в информационный ресурс или в лучшем случае уплывает за границу.
Информация становится ресурсом в том случае, если она занесена на магнитные носители и хранится под управлением СУБД и к ней организован доступ через понятный пользовательский интерфейс, который не требует установки на машину клиента специализированного программного обеспечения. Именно такую технологию организации информационных систем предлагает Интернет, и именно здесь нужно в ближайшее время сосредоточить наши усилия.
6.1. Цели программы
В 1998 году в Сибирском отделении РАН была сформирована специальная программа исследований по геоинформационным технологиям.
Создание этой программы преследовало следующие цели:
6.2. Основные направления работ по программе
Основное внимание в определении приоритетов Отделения в области геоинформационных технологий и следует уделить проектам, направленным на последовательное создание цифровых тематических баз пространственных данных в различных областях науки (например, описания коллекции золотых самородков Якутского геологического института, создания баз данных карт растительности, ареалов распространения видов, археологических памятников и др.). При этом, непременным условием получения централизованного финансирования за счет средств Отделения должно быть предоставление полной внешней спецификации на создаваемую базу данных, ее интероперабельность, открытость по доступу в среде Internet для сотрудников всего Сибирского Отделения, т.е. создание коллекции на полностью некоммерческой для Отделения основе.
Особое внимание следует уделить организации единой системы получения и архивирования оперативных, средне- и долгосрочных спутниковых данных, как основного источника информации для решения природно-ресурсных задач, задач экологического и другого мониторинга, задач территориального управления и т.д. В настоящее время в Сибирском Отделении создана сеть приема данных со спутников NOAA, в совокупности позволяющая полностью покрыть территорию Сибири. Создается сеть приемных станций, позволяющих принимать информацию со спутников серии "Ресурс". Работы в данном направлении необходимо продолжить, обратив при этом особое внимание на создание системы передачи принимаемых данных и доступа к ним всех организаций Сибирского Отделения.
Необходимо использовать геоинформационные технологии как средство интеграции междисциплинарных проектов, в частности в рамках интеграционных проектов СО РАН.
Необходимо создать базы метаданных о реализованных и реализуемых в Отделении тематических базах пространственных данных с целью инвентаризации геоинформационных ресурсов Отделения и оптимизации информационного обеспечения научно-исследовательских работ СО РАН.
Следует также разработать рекомендации по принятию единых стандартов в области создания тематических баз данных, использующих картографическую и некартографическую пространственную информацию. Особое внимание здесь необходимо обратить на интероперабельность создаваемых баз пространственных данных и геоинформационных систем.
Особое внимание должно быть уделено организации обеспечения доступа к геоинформационным ресурсам Отделения для всех заинтересованных сотрудников СО РАН, в том числе средствами Internet. При этом, необходимо учитывать совокупную текущую аппаратно-программную оснащенность Отделения и современный технологический уровень решения данной проблемы. В частности, необходимо рассмотреть возможность использования таких программных продуктов как Spatial Data Option (Spatial Data Cartridge), Spatial Data Engine, SpatialWare, DataBlade, geoManager, Spatial Query Server и др., а также Internet Map Server (ESRI) и ProServer (MapInfo).
Необходимо также разработать рекомендации по принятию единого ведомственного обменного стандарта пространственных данных с учетом международных и российских требований.
Необходимо обеспечить координацию усилий в разработке проблемно-ориентированных информационных систем для решения природно-ресурсных задач, задач экологического и др. мониторинга, задач территориального управления и т.д. Кроме того создать систему обмена информацией о проектах, ведущихся на уровне регионов, с целью обеспечения преемственности технологических, алгоритмических и др. решений.
Здесь необходимо организовать серию курсов для сотрудников Отделения в области использования геоинформационных технологий с применением современных телекоммуникационных средств. При этом особое внимание следует уделить подготовке и переподготовке предметных специалистов, по роду своей деятельности, так или иначе использующих пространственно привязанную информацию. Необходимо также открыть серию постоянно-действующих учебно-информационных курсов и семинаров на базе региональных ГИС Центров (в том числе, средствами Интернет). В научных центрах, имеющих традиционные связи с ВУЗами, должна быть обеспечена интеграция учебного и научно-исследовательского процессов путем более тесного взаимодействия с соответствующими факультетами и кафедрами. Хорошим поводом для такой работы может служить участие в Федеральной программе интеграции науки и высшего образования. Непосредственно для целей в СО РАН необходимо создать банк учебных данных, пособий и технологий.
Создать на WWW сервере СО РАН информационно-справочные системы, работающие в режиме телеконференции с системой поиска информации по направлениям с целью инвентаризации работ по геоинформационным технологиям:
Разработать механизмы обмена геоинформационными технологиями внутри СО РАН и взаимодействия ГИС центров Отделения на основе опубликования информации о реализуемых и планируемых проектах на WWW серверах Отделения, институтов и ГИС центров СО РАН.
Создать электронный информационный бюллетень по геоинформационным технологиям в СО РАН для обсуждения опыта реализации проектов Отделения и обеспечения информацией о ведущихся работах в России и за рубежом (условно первый номер, которого уже вышел по результатам Рабочего совещания СО РАН в Красноярске.
Организовать постоянно действующий Координационный совет СО РАН по ГИС, в обязанности которого войдут анализ состояния дел в области геоинформационных технологий и дистанционного зондирования в различных научных центрах Отделения, выработка рекомендаций по использованию стандартов в работах Отделения, имеющих общенаучную значимость, и др. С учетом развития современных телекоммуникационных технологий Координационный совет может работать в режиме телеконференции, собираясь вместе один раз в год.
Обеспечить открытое обсуждение и экспертизу работ, проводимых при полной или частичной финансовой поддержке со стороны СО РАН. Любой проект (если он не является коммерческим), связанный с использованием геоинформационных технологий, должен быть обнародован в электронном виде на WWW сервере не позднее, чем за месяц до написания заявки.
Проводить регулярные международные конференции по проблемам геоинформационных технологий и дистанционного зондирования.
С вхождением России в мировое информационное пространство через информационные сети общего пользования, каковой является сеть Интернет, возникла проблема обеспечения безопасности различных информационных систем и создаваемых информационных ресурсов, а также организации управления информационными ресурсами и их содержанием.
Определяющим фактором интеграции в единое информационное пространство различных информационных систем и ресурсов является обеспечение должного уровня информационной безопасности, которая включает следующий комплекс мероприятий и технических решений по защите информации:
Информационная безопасность Internet определяется особенностями базовых коммуникационной (TCP/IP) и операционной (UNIX) платформ. TCP/IP обладает высокой совместимостью как с различными по физической природе и скоростным характеристикам каналами, так и с широким кругом аппаратных платформ; кроме того, этот протокол в равной мере эффективно работает как в локальных сетях, так и в региональных и глобальных сетях; совокупность этих характеристик делает протокол TCP/IP уникальным средством для интеграции больших распределенных гетерогенных информационных систем.
Второй аспект защиты, связан с принятием чисто организационно- технологических мер построения сетей и информационных систем.
Реализация систем безопасности может быть обеспечена:
Таким образом, реализация системы защиты информации и информационных ресурсов распадается на три независимые задачи:
Для обеспечения конфиденциальности передаваемой по сети информации используются различные способы кодирования (шифрования) информации, как на уровне приложений, так и на уровне пакетов.
Использование шифрования на уровне приложений определяется конкретным пользователем, в то же время Интернет технологии позволяют организовать шифрование сообщений не зависимо от приложений на уровне IP пакетов.
Протокол, управляющий шифрованием трафика IP пакетов SKIP (Simple Key mamagement for Internet Protocol -- Простой протокол управления криптоключами в Интернет), разработан компанией Sun Microsystems и предложен в качестве стандарта Internet.
В основе протокола SKIP лежит криптография открытых ключей и этот протокол имеет по сравнению с существующими системами шифрования трафика ряд уникальных особенностей:
 Ваши коментарии Обратная связь |
|
![[SBRAS]](http://www-sbras.nsc.ru/gif/s_sigma1.gif)
SBRAS Home Page Головная страница СО РАН |
