Дополнительная информация. Пример.

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Л.Р.№1. Формальные модели представления телекоммуникационных систем (ТКС)..................... 9

2. Л.Р.№2. Основы UML – диаграмма вариантов использования…………………..………………………...…….....17

3. Л.Р.№3. Использование диаграммы классов UML для описания телекоммуникационной системы……………………..39

4. Л.Р.№4.Использование диаграммы последовательности UML для описания телекоммуникационной системы……………….. 63

Лабораторная работа №1.

Формальные модели представления телекоммуникационных систем (ТКС).

1. Цель работы:

На примере представленных классификаций ТКС и формального подхода в проектировании ТКС, получить навыки рассмотрения ТКС с различных точек зрения.

Для этого в результате работы предлагается составить формальную модель ТКС и классификацию для нее по некоторым из признаков: набору функциональных элементов, иерархиям задач управления системой, функциональным подсистемам ТКС и т.д. (см. варианты задания).

 

Основные положения

В соответствии с определением телекоммуникационной системы ее состав в общем случае образуют следующие функциональные элементы.

1. Рабочие места (абоненты) - могут быть сосредоточенными или располагаться в рамках одного здания, а также распределенными или рассредоточенными на некоторой, в общем случае неограниченно большой территории.

2. Информационные серверы - предназначены для хранения и обработки информационных массивов (банков и баз данных) различного функционального назначения; также могут быть сосредоточены или распределены на большой территории.

3. Средства телекоммуникации - обеспечивают взаимодействие рабочих станций между собою и с информационном сервером. Средства телекоммуникации в рамках предприятия могут быть выделенными (либо арендованными), являющимися принадлежностью предприятия и общего назначения (существующие вне предприятия сети связи, средства которых используются предприятием). Это, как правило, средства существующих сетей общего пользования.

4. Средства обеспечения телеслужбами - в пределах предприятия информационное воздействие может быть реализовано в рамках одной (телефония, телетекст, видеотекст, телефакс) либо нескольких служб (интеграция служб), что должно обеспечиваться соответствующими средствами телекоммуникации и абонентских окончаний.

5. Система управления эффективностью функционирования ТКС - в зависимости от реализуемого в системе набора телеслужб (возможной интеграции) в ТКС должны использоваться свои средства управления сетью, в частности средства маршрутизации и коммутации, средства администрирования, реализуемые с целью эффективного использования сетевых ресурсов. По возможности управления элементами ТКС можно выделить управляемые в рамках предприятия функциональные элемен­ты (это собственные или дополнительно вводимые в рамках ТКС средст­ва) и неуправляемые в рамках предприятия функциональные элементы (в частности, маршрутизаторы и коммутаторы), являющиеся принад­лежностью используемых предприятием подсетей общего назначения.

6. Система управления безопасностью функционирования ТКС - в телекоммуникационной системе должны быть реализованы необходи­мые сетевые службы безопасности.

7. Система обеспечения живучести ТКС - должны быть предусмот­рены средства обеспечения работоспособности всей сети либо ее фрагментов при отказах элементов сети.

8. Система диагностики и контроля - в рамках ТКС должны быть предусмотрены средства контроля работоспособности отдельных функ­циональных элементов, система сбора информации об отказах и сбоях и предоставления ее системам обеспечения живучести (управления эф­фективностью функционирования; управления безопасностью). Для ТКС должны быть разработаны средства диагностики, реализуемые как в процессе функционирования сети, так и профилактически.

9. Система эксплуатации - кроме перечисленных функциональных элементов, ТКС должны иметь план (гипотезу) процесса развития, в большой мере, определяющий закладываемые в нее функциональные возможности, в частности на уровне протоколов взаимодействия сете­вых компонент и возможности их интеграции.

Обобщая классификационные признаки ТКС, получим возможную их классификацию. В основу такой классификации положены следующие наиболее характерные функциональные, информационные и структурные признаки.

По степени территориальной рассредоточенности элементов сети (абонентских систем, узлов связи) различают глобальные, региональные и локальные сети (ГС, PC и ЛС).

По набору функциональных элементов (рис. 1.1).

По характеру реализуемых функций сети делятся на вычислитель­ные (основные функции таких сетей - обработка информации), информа­ционные (для получения справочных данных по запросам пользователей), управляющие, информационно-вычислительные, или смешанные, в кото­рых в определенном, непостоянном соотношении выполняются вычисли­тельные, управляющие и информационные функции. По характеру реали­зуемых функций ТКС можно отнести к сетям смешанного типа, так как они несут на себе не только информационные или управляющие функции, но в них могут выполняться также вычислительные функции.

 

 

Рис. 1.1. Классификация ТКС по набору функциональных элементов.

 

Рис. 1.2. Классификация ТКС по иерархии задач управления.

 

По иерархии управления (рис. 1.2). На рисунке под локальной подсис­темой понимается некоторая функциональная подсистема, классификация которых для системы управления безопасностью приведена на рис. 1.3.

 

Рис. 1.3. Классификация функциональных подсистем.

 

По способу управления различают сети с централизованным (в сети имеется один или несколько управляющих органов), децентрализо­ванным (каждый узел имеет средства для управления сетью) и смешанным управлением, в которых в определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления (например, под централизованным управлением решаются только задачи с высшим приоритетом, связанные с обработкой больших объемов информации). В зависимости от выполняемых задач ТКС могут быть спро­ектированы с любым из вышеперечисленных способов управления.

По организации передачи информации сети делятся на сети с се­лекцией информации и маршрутизацией информации. В сетях с селек­цией информации, строящихся на основе моноканала, взаимодействие узлов производится выбором (селекцией) адресованных им блоков дан­ных (кадров): всем узлам сети доступны все передаваемые в сети кадры, но копию кадра снимают только те, которым они предназначены. В сетях с маршрутизацией информации для передачи кадров от отправите­ля к получателю может использоваться несколько маршрутов. Поэтому с помощью коммуникационных систем сети решается задача выбора оптимального (например, кратчайшего по времени доставки кадра адре­сату) маршрута. У каждого из этих видов есть свои достоинства и не­достатки, поэтому, в зависимости от выполняемых задач, ТКС могут быть как с селекцией, так и с маршрутизацией информации.

По типу организации передачи данных сети с маршрутизацией ин­формации делятся на сети с коммутацией цепей (каналов), коммутацией сообщений и коммутацией пакетов. В эксплуатации также находятся сети, в которых используются смешанные системы передачи данных. Сети с коммутацией сообщений в чистом виде практически не сущест­вуют. Они явились прототипом для сетей с коммутацией пакетов. Исключение составляют небольшие ТКС с ограниченным набором переда­ваемых по сети сообщений. Если задачи, возлагаемые на сеть, позволя­ют обмениваться между узлами сети короткими сообщениями, то нет смысла делить сообщение на пакеты, и по сети передаются целые сооб­щения. Получается ТКС с коммутацией сообщений. В основном же при­меняются ТКС с коммутацией пакетов. В некоторых случаях при по­строении сложных ТКС применяют смешанные типы передачи данных.

По набору (типу и числу) объединяемых в рамках ТКС подсетей общего пользования и телеслужб.

По топологии, т.е. конфигурации элементов в системе, сети делят­ся на два класса: широковещательные и последовательные.

В широковещательных конфигурациях в любой момент времени на передачу кадра может работать только одна рабочая станция. Остальные станции сети могут принимать этот кадр, т.е. такие конфигурации характерны для сетей с селекцией информации. Основными типами ши­роковещательной конфигурации являются общая шина, дерево, звезда с пассивным центром. Главные достоинства сетей с общей шиной — про­стота расширения сети, а также используемых методов управления, от­сутствие необходимости в централизованном управлении, минималь­ный расход кабеля. Сеть с топологией типа «дерево» - это более разви­тый вариант сети с шинной топологией. Дерево образуется путем со­единения нескольких шин активными повторителями или пассивными размножителями («хабами»), каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя осталь­ных. В сетях с топологией типа «звезда» в центре находится пассивный соединитель или активный повторитель - достаточно надежные устрой­ства. Для защиты от нарушений в кабеле используется центральное ре­ле, которое отключает вышедшие из строя кабельные лучи.

В последовательных конфигурациях, характерных для сетей с маршрутизацией информации, передача данных осуществляется после­довательно от одной рабочей станции к соседней, причем на различных участках сети могут использоваться разные виды физической передаю­щей среды. К последовательным конфигурациям относятся: произволь­ная (ячеистая), иерархическая, кольцо, цепочка, звезда с интеллектуаль­ным центром, снежинка.

При большом объеме информации и задач управления, их неодно­родности из-за многочисленности направлений деятельности, распределенности структуры и сложности административной организации задача проектирования ТКС теряет свою тривиальность. Кроме того, режимы работы накладывают ряд требований – K_q, к свойствам и параметрам ТКС, связанных с характером деятельности, внутренним устройством, системой управления, целями и задачами системы, принятыми протоколами работы с документами и информацией, вопросами безопасности и т.д.

Поэтому важно на всех этапах жизненного цикла системы, особен­но во время проектирования, обеспечить глобальный подход к обеспе­чению безопасности - использовать общее представление о системе, складываемое из проекций, получаемых в результате ее рассмотрения с различных точек зрения.

В этом случае архитектура ТКС может быть такая:

1. сети (активные элементы сети - маршрутизаторы, коммутаторы, концентраторы, коммутируемые разветвйтели, программное обеспече­ние активных компонентов, узлы сети - серверы и клиентские места, люди, обслуживающие элементы и узлы сети);

2. системы (операционные системы, базы данных, промежуточное программное обеспечение, бизнес-приложения);

3. сервис телекоммуникационных технологий, ориентированный не на обслуживающий персонала, а на потребителей информационного сер­виса в контексте основных бизнес-процессов системы.

Последний включает в себя решение вопросов, связанных с диало­гом пользователей и системы, запуском необходимых механизмов, оценкой качества работы модулей системы, управлением ее конфигура­цией и анализом меняющихся условий.

Существуют разделения ТКС:

- по уровням;

- по функциям программных компонентов (уровень представления, прикладной уровень, уровень доступа к информационным ресурсам);

- по прикладной функциональности (организационная структура, бизнес-функции, объекты управления, учет и анализ);

- по элементам сети и сетевого управления (интерфейс, репозитарий общих объектов, управляющие менеджеры, агенты).

Описанные выше представления архитектуры ТКС, со­ответствуют действительности и используются разработчиками на соот­ветствующих стадиях решения различных задач ТКС.

Таким образом, ТКС может быть представлена в виде

, (1.1)

где уровень представления - некоторая функция учитываемых при проектировании факторов, ; К – число рассматриваемых уровней.

Из-за того, что структуры уровней представления (сфер функционирования) – ни что иное, как проекции единой структуры системы, добиться полной независимости при их проектировании невозможно. Поэтому в процессе проектирования, независимо от уровня рассмотрения системы, должно контролироваться качество всей создаваемой системы:

, (1.2)

где , - качество проектирования отдельного уровня представления U _к.

Набор используемых уровней представления (сфер функциониро­вания) должен обеспечивать глобальный подход, т.е. отражать все аспекты, которые необходимо учитывать при создании системы.

С учетом (1.1)-(1.2) можно выделить следующие уровни представления (сферы функционирования (Sf_k, к = 1,2,3)) ТКС:

- функциональный уровень U₁ (система как совокупность элементов управления в рамках существующих реально административных отношений);

- уровень безопасности U₂ (система как совокупность необходимых функций защиты и их расположение относительно потоков информации в рассматриваемой сети);

- уровень обеспечения живучести U₃ (система как некоторая физическая среда передачи данных, обеспечивающая работоспособность при наличии неисправностей или при целенаправленном воздействии на узлы и элементы ТКС).

Выделение именно таких уровней позволяет не только вести проектирование ТКС, но и ориентирует этот процесс на учет целей, стоящих перед системой. Все другие представления ТКС могут быть сведены к совокупности перечисленных уровней.

 

Задание на выполнение

 

Используя, описание единой информационно-телекоммуникационной системы органов внутренних дел и информацию теоретической части, выполнить формализацию ЕИТКС ОВД по заданным признакам.

 

Дополнительная информация. Пример.

 

Единая информационно-телекоммуникационная система органов внутренних дел (ЕИТКС ОВД) — информационно-телекоммуникационная система, основанная на интегрированной транспортной среде органов внутренних дел, обеспечивающей взаимодействие с телекоммуникационной системой внутренних войск МВД России, телекоммуникационными системами органов государственной власти, включая правоохранительные органы, а также доступ сотрудников внутренних дел к услугам публичных (т.е. тех, которыми могут пользоваться и граждане РФ) и специальных федеральных информационно-телекоммуникационных систем и состоящая из автоматизированных банков данных общего (для ОВД) пользования на базе унифицированных программно-технических комплексов информационно-аналитических и экспертно-криминалистических центров органов внутренних дел.

В ЕИТКС включаются региональные ИМТС (интегрированные мультисервисные телекоммуникационные системы). ИМТС соединяются друг с другом и включаются в ЕИТКС по протоколу TCP/IP по собственным или арендованным каналам связи.

В качестве автоматизированных банков данных

Типовая ИМТС состоит из следующих компонент:

- телекоммуникационное оборудование;

- офисные АТС (учережденческие АТС);

- система маршрутизации данных;

- стык с местными операторами связи (сотовые, WiMax, проводные телефонные и телекоммуникационные);

- ЛВС;

- система мультиплексирования – в случае, если узел стыкуется с нижестоящими подразделениями;

- инженерные компоненты (системы электропитания, системы безопасности).

Комплексное решение задачи обеспечения гарантированного уровня информационной безопасности при информационно-телекоммуникационной поддержке деятельности органов внутренних дел, включая обеспечение выполнения следующих функций по защите информации:- идентификация и аутентификация пользователей;- разграничение доступа к информационным и техническим ресурсам;- межсетевое экранирование;- криптографическая защита информационного обмена;- антивирусная защита;- предотвращение утечки информации за счет побочных электромагнитных излучений и наводок.В рамках данного направления решается задача внедрения аппаратно-программных средств электронной цифровой подписи в системе ОВД.

АБД имеют в своем составе следующие БД.

1. Дактилоскопическую.

2. Экспертно-криминалистическую.

3. Оперативно-справочную.

4. Оперативно-розыскную.

5. Криминалистическую.

6. Розыскную.

Для примера рассмотрим, как по определению ЕИТКС ОВД можно формализовать ее по набору функциональных элементов. Из определения можно увидеть, что ЕИТКС ОВД объединяет в себе такие элементы как:

- ТКС внутренних войск МВД РФ;

- ТКС органов гос. власти (правоохранительные органы);

- федеральные информационно-телекоммуникационные системы, которые разделяются на публичные и специальные и включают в себя автоматизированные банки данных (АБД) информационно-аналитических и экспертно-криминалистических центров органов внутренних дел.

От сюда следует, что формализованная схема ЕИТКС ОВД по набору функциональных элементов выглядит следующим образом:

 

 

Рис.1.4. – Формализация ЕИТКС ОВД

 

Вариант №	Объект формализации ТКС	Признак формализации
	ЛВС отдела милиции (как часть ЕИТКС ОВД)	Классификация по набору функциональных элементов.
	ЕИТКС ОВД	Классификация ТКС по типу объединяемых в рамках ТКС подсетей общего пользования ителеслужб.
	Система безопасности ЕИТКС ОВД	Классификация ТКС по иерархии задач управления.
	ЕИТКС ОВД	Классификация ТКС по характеру реализуемых функций.
	ЕИТКС ОВД	Классификация ТКС по набору функциональных элементов (структура) и указать степень территориальной рассредоточенности этих элементов.
	Стык с местными операторами связи (с проводными и беспроводными операторами связи) ЕИТКС ОВД	Классификация ТКС по набору функциональных элементов.

 

 

Состав отчета

В отчете необходимо привести:

- формулировку цели и задания на выполнение работы;

- краткие теоретические выкладки, необходимые для выполнения задания;

- графическое представление классификации, с описанием, ТКС, в соответствии с заданием.

 

6. Контрольные вопросы

1. Каков типовой состав ТКС?

2. Что включается в средства телекоммуникаций?

3. Какие системы управления есть в ТКС?

4. Какими системами обеспечивается стабильность работы ТКС?

5. Перечислите классификационные признаки ТКС.

6. Приведите классификацию по набору функциональных элементов системы обеспечения и управления ТКС.

7. Приведите классификацию ТКС по иерархии задач управления.

8. Приведите классификацию подсистемы эффективности по иерархии задач управления.

9. Какие типы систем есть по типу организации передачи данных?

10. Какие топологии ТКС есть?

 

Лабораторная работа № 2

Основы UML – диаграмма вариантов использования.

 

Цель работы

Получение навыков работы с инструментальными средствами языка Unified Modeling Language (UML), на примере свободно распространяемого программного обеспечения (ПО) - StarUML.

Изучение приемов описания защищенных телекоммуникационных систем или их элементов с помощью диаграммы вариантов использования (use case diagram) унифицированного языка моделирования - UML.