На начальном этапе существования компьютерных информационных систем их разработка велась на традиционных языках программирования. Однако по мере возрастания сложности разрабатываемых систем и запросов пользователей (чему в значительной степени способствовал прогресс в области вычислительной техники, а также появление удобного графического интерфейса пользователя в системном программном обеспечении) требовались новые средства, обеспечивающие значительное сокращение сроков разработки. Это послужило предпосылкой к созданию целого направления в области программного обеспечения -- инструментальных средств для быстрой разработки приложений. Развитие этого направления привело к появлению на рынке программного обеспечения средств автоматизации практически всех этапов жизненного цикла информационных систем.

Основные особенности методологии RAD

Методология создания информационных систем, основанная на использовании средств быстрой разработки приложений, получила в последнее время широкое распространение и приобрела название методологии быстрой разработки приложений (Rapid Application Development, RAD). Данная методология охватывает все этапы жизненного цикла современных информационных систем.

Методология RAD -- это комплекс специальных инструментальных средств, позволяющих оперировать с определенным набором графических объектов, функционально отображающих отдельные информационные компоненты приложений.

Под методологией быстрой разработки приложений обычно понимается процесс разработки информационных систем, основанный на трех основных элементах:

§ небольшой команде программистов (обычно от 2 до 10 человек);

§ тщательно проработанном производственном графике работ, рассчитанном на сравнительно короткий срок разработки (от 2 до 6 мес.);

§ итерационной модели разработки, основанной на тесном взаимодействии с заказчиком -- по мере выполнения проекта разработчики уточняют и реализуют в продукте требования, выдвигаемые заказчиком.

Основные принципы методологии RAD можно свести к следующим:

§ используется итерационная (спиральная) модель разработки;

§ полное завершение работ на каждом из этапов жизненного цикла не обязательно;

§ в процессе разработки информационной системы обеспечивается тесное взаимодействие с заказчиком и будущими пользователями;

§ применяются CASE-средства и средства быстрой разработки приложений;

§ применяются средства управления конфигурацией, облегчающие внесение изменений в проект и сопровождение готовой системы;

§ используются прототипы, позволяющие полнее выяснить и реализовать потребности конечного пользователя;

§ тестирование и развитие проекта осуществляются одновременно с разработкой;

§ разработка ведется немногочисленной и хорошо управляемой командой профессионалов;

§ обеспечиваются грамотное руководство разработкой системы, четкое планирование и контроль выполнения работ.

Объектно-ориентированный подход

Средства RAD позволили реализовать совершенно иную по сравнению с традиционной технологию создания приложений: информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирование согласуется с пользователем, а затем разработчик может переходить непосредственно к формированию законченных приложений, не теряя из виду общей картины проектируемой системы.

Возможность использования подобного подхода в значительной степени является результатом применения принципов объектно-ориентированного проектирования. Эти принципы позволяют преодолеть одну из главных трудностей, возникающих при разработке сложных систем, -- колоссальный разрыв между реальным миром (предметной областью) и имитирующей средой.

Использование объектно-ориентированных принципов позволяет создать описание (модель) предметной области в виде совокупности объектов -- сущностей, объединяющих данные и методы обработки этих данных (процедуры). Каждый объект обладает собственным поведением и моделирует некоторый объект реального мира. С этой точки зрения объект является вполне осязаемым и демонстрирует определенное поведение.

В объектном подходе акцент переносится на конкретные характеристики физической или абстрактной системы, являющейся предметом программного моделирования. Объекты обладают целостностью, которая не может быть нарушена. Таким образом, свойства, характеризующие объект и его поведение, остаются неизменными. Объект может только менять состояние, управляться или становиться в определенное отношение к другим объектам.

Широкое распространение объектно-ориентированное программирование (ОПП) получило с появлением средств визуального программирования, которые обеспечивают слияние (инкапсуляцию) данных с процедурами, описывающими поведение реальных объектов, в объекты программ, которые могут быть отображены определенным образом в графической пользовательской среде. Это позволило приступить к созданию программных систем, максимально похожих на реальные, и добиваться наивысшего уровня абстракции.

При разработке приложений с помощью инструментов RAD используются множество готовых объектов, сохраняемых в общедоступном хранилище. Однако имеется также возможность разработки новых объектов. При этом новые объекты могут разрабатываться как на основе существующих, так и «с нуля».

Инструментальные средства RAD обладают удобным графическим интерфейсом пользователя и позволяют на основе стандартных объектов формировать простые приложения без написания кода программы. Это является большим преимуществом RAD, так как в значительной степени сокращает рутинную работу по разработке интерфейсов пользователя (при использовании обычных средств разработка интерфейсов представляет собой достаточно трудоемкую задачу, решение которой отнимает много времени). Высокая скорость разработки интерфейсной части приложений позволяет быстро создавать прототипы и упрощает взаимодействие с конечными пользователями.

Таким образом, инструменты RAD позволяют разработчикам сконцентрировать усилия на сущности реальных бизнес-процессов предприятия, для которого создается информационная система. В итоге это приводит к повышению качества разрабатываемой системы.

Визуальное программирование

Применение принципов объектно-ориентированного программирования позволило создать принципиально новые средства проектирования приложений, называемые средствами визуального программирования. Визуальные инструменты RAD позволяют создавать сложные графические интерфейсы пользователя вообще без написания кода программы. При этом разработчик может на любом этапе наблюдать то, что закладывается в основу принимаемых решений.

Визуальные средства разработки оперируют, в первую очередь, со стандартными интерфейсными объектами -- окнами, списками, текстами, которые легко можно связать с данными из базы данных и отобразить на экране монитора. Другая группа объектов представляет собой стандартные элементы управления -- кнопки, переключатели, флажки, меню и т. п., с помощью которых осуществляется управление отображаемыми данными. Все эти объекты могут быть стандартным образом описаны средствами языка, а сами описания сохранены для многократного использования в будущем.

В настоящее время существует довольно много различных визуальных средств разработки приложений, но все они могут быть разделены на две группы -- универсальные и специализированные.

Среди универсальных систем визуального программирования сейчас наиболее распространены такие, как Borland Delphi и Visual Basic. Универсальными мы их называем потому, что они не ориентированы исключительно на разработку приложений баз данных -- с их помощью могут быть разработаны приложения почти любого типа, в том числе и информационные приложения. Причем программы, разрабатываемые с помощью универсальных систем, могут взаимодействовать практически с любыми системами управления базами данных.

Специализированные средства разработки ориентированы только на создание приложений баз данных. Причем, как правило, они привязаны к вполне определенным системам управления базами данных. В качестве примера таких систем можно привести системы Power Builder фирмы Sybase (естественно, предназначенную для работы с СУБД Sybase Anywhere Server) и Visual FoxPro фирмы Microsoft.

Поскольку задачи создания прототипов и разработки пользовательского интерфейса, по существу, слились, программист получил непрерывную обратную связь с конечными пользователями, которые могут не только наблюдать за созданием приложения, но и активно участвовать в нем, корректировать результаты и свои требования. Это также способствует сокращению сроков разработки и является важным психологическим аспектом, который привлекает к RAD все большее число разработчиков.

Событийное программирование

Логика приложения, построенного средствами RAD, является событийно-ориентированной. Это означает, что каждый объект, входящий в состав приложения, может генерировать события и реагировать на события, генерируемые другими объектами. Примерами событий могут быть открытие и закрытие окон, щелчок на кнопке, нажатие клавиши клавиатуры, движение мыши, изменение данных в базе данных и т. п.

Разработчик реализует логику приложения путем определения обработчика каждого события -- процедуры, выполняемой объектом при наступлении соответствующего события. Например, обработчик события «щелчок на кнопке» может открыть диалоговое окно. Таким образом, управление объектами осуществляется с помощью событий.

Фазы жизненного цикла в рамках методологии RAD

При использовании методологии быстрой разработки приложений жизненный цикл информационной системы состоит из четырех фаз:

§ анализа и планирования требований;

§ проектирования;

§ построения;

§ внедрения.

Рассмотрим каждую из них более подробно.

Фаза анализа и планирования требований

На фазе анализа и планирования требований определяются:

§ функции, которые должна выполнять разрабатываемая информационная система;

§ наиболее приоритетные функции, требующие разработки в первую очередь; Q информационные потребности;

§ масштаб проекта;

§ временные рамки для каждой из последующих фаз;

§ сама возможность реализации данного проекта в установленных рамках финансирования на имеющихся аппаратных и программных средствах.

Если реализация проекта принципиально возможна, то результатом фазы анализа и планирования требований будет список функций разрабатываемой информационной системы с указанием их приоритетов, а также предварительные функциональные и информационные модели системы.

Фаза проектирования

На фазе проектирования необходимым инструментом являются CASE-средства, используемые для быстрого получения работающих прототипов приложений.

Прототипы, созданные с помощью CASE-средств, анализируются пользователями, которые уточняют и дополняют те требования к системе, которые не были выявлены на предыдущей фазе. Таким образом, на данной фазе также необходимо участие будущих пользователей в техническом проектировании системы.

Далее на этой фазе проводится анализ и, если требуется, корректировка функциональной модели системы. Детально рассматривается каждый процесс системы. При необходимости для каждого элементарного процесса создается частичный прототип: экран, диалоговое окно или отчет (это позволяет устранить неясности или неоднозначности). Затем определяются требования разграничения доступа к данным.

После детального рассмотрения процессов определяется количество функциональных элементов разрабатываемой системы. Это позволяет разделить информационную систему на ряд подсистем, каждая из которых реализуется одной командой разработчиков за приемлемое для RAD-проектов время (порядка полутора месяцев). С использованием CASE-средств проект распределяется между различными командами -- делится функциональная модель.

На этой же фазе происходит определение набора необходимой документации.

Результатами данной фазы являются:

§ общая информационная модель системы;

§ функциональные модели системы в целом и подсистем, реализуемых отдельными командами разработчиков;

§ точно определенные с помощью CASE-средства интерфейсы между автономно разрабатываемыми подсистемами;

§ построенные прототипы экранов, диалоговых окон и отчетов.

Фаза построения

На фазе построения выполняется собственно быстрая разработка приложения. На данной фазе разработчики производят итеративное построение реальной системы на основе полученных ранее моделей, а также требований нефункционального характера. Разработка приложения ведется средствами визуального программирования. Формирование программного кода частично выполняется с помощью автоматических генераторов кода, входящих в состав CASE-средств. Код генерируется на основе разработанных моделей.

На фазе построения также требуется участие пользователей системы, которые оценивают получаемые результаты и вносят коррективы, если в процессе разработки система перестает удовлетворять определенным ранее требованиям. Тестирование системы осуществляется непосредственно в процессе разработки. После окончания работ каждой отдельной команды разработчиков производится постепенная интеграция данной части системы с остальными, формируется полный программный код, выполняется тестирование совместной работы данной части приложения с остальными, а затем тестирование системы в целом.

Завершается физическое проектирование системы, а именно:

§ определяется необходимость распределения данных;

§ производится анализ использования данных;

§ производится физическое проектирование базы данных;

§ определяются требования к аппаратным ресурсам;

§ определяются способы повышения производительности;

§ завершается разработка документации проекта.

Результатом реализации данной фазы является готовая информационная система, удовлетворяющая всем требованиям пользователей.

Фаза внедрения

Фаза внедрения в основном сводится к обучению пользователей разработанной информационной системы.

Так как фаза построения достаточно непродолжительна, планирование и подготовка к внедрению должны начинаться заранее, еще на этапе проектирования системы.

Ограничения методологии RAD

Несмотря на все свои достоинства, методология RAD (как, впрочем, и любая другая методология) не может претендовать на универсальность. Ее применение наиболее эффективно при создании сравнительно небольших систем, разрабатываемых для конкретного заказчика.

При разработке типовых систем, не являющихся законченным продуктом, а представляющих собой совокупность типовых элементов информационной системы, большое значение имеют такие показатели проекта, как управляемость и качество, которые могут войти в противоречие с простотой и скоростью разработки. Это связано с тем, что типовые системы обычно централизованно сопровождаются и могут адаптироваться к различным программно-аппаратным платформам, системам управления базами данных, коммуникационным средствам, а также интегрироваться с существующими разработками. Поэтому для такого рода проектов необходимы высокий уровень планирования и жесткая дисциплина проектирования, строгое следование заранее разработанным протоколам и интерфейсам, что снижает скорость разработки.

Методология RAD не подходит для создания не только типовых информационных систем, но и сложных расчетных программ, операционных систем и программ управления сложными инженерно-техническими объектами, то есть программ, требующих написания большого объема уникального кода.

Методология RAD не может быть использована для разработки приложений, в которых интерфейс пользователя является вторичным, то есть отсутствует наглядное определение логики работы системы. Примерами таких приложений могут служить приложения реального времени, драйверы или службы.

Совершенно неприемлема методология RAD для разработки систем, от которых зависит безопасность людей, например систем управления транспортом или атомными электростанциями. Это обусловлено тем, что итеративный подход, являющийся одной из основ RAD, предполагает, что первые версии системы не будут полностью работоспособными, что в данном случае может привести к серьезнейшим катастрофам.

Лекция №5

Методология и технология разработки информационных систем

Профили открытых информационных систем

Создание, сопровождение и развитие современных сложных информационных систем базируется на методологии построения таких систем как открытых. Открытые информационные системы создаются в процессе информатизации всех основных сфер современного общества: органов государственного управления, финансово-кредитной сферы, информационного обслуживания предпринимательской деятельности, производственной сферы, науки, образования. Развитие и использование открытых информационных систем неразрывно связаны с применением стандартов на основе методологии функциональной стандартизации информационных технологий.

Понятие профиля информационной системы

При создании и развитии сложных, распределенных, тиражируемых информационных систем требуются гибкое формирование и применение гармонизированных совокупностей базовых стандартов и нормативных документов разного уровня, выделение в них требований и рекомендаций, необходимых для реализации заданных функций системы. Для унификации и регламентирования такие совокупности базовых стандартов должны адаптироваться и конкретизироваться применительно к определенным классам проектов, функций, процессов и компонентов системы. В связи с этим выделилось и сформировалось понятие профиля информационной системы как основного инструмента функциональной стандартизации.

Профиль -- это совокупность нескольких (или подмножество одного) базовых стандартов с четко определенными и гармонизированными подмножествами обязательных и факультативных возможностей, предназначенная для реализации заданной функции или группы функций.

Профиль формируется исходя из функциональных характеристик объекта стандартизации. В профиле выделяются и устанавливаются допустимые возможности и значения параметров каждого базового стандарта и/или нормативного документа, входящего в профиль.

Профиль не должен противоречить входящим в него базовым стандартам и нормативным документам. Применяемые в соответствии с профилем необязательные возможности и значения параметров, выбранные из альтернативных вариантов, должны оставаться в допустимых пределах.

На базе одной совокупности базовых стандартов могут формироваться и утверждаться различные профили для разных проектов информационных систем. Ограничения базовых документов профиля и их согласованность, контролируемая разработчиками профиля, должны обеспечивать качество, совместимость и корректное взаимодействие отдельных компонентов системы, соответствующих профилю, в заданной области его применения.

Базовые стандарты и профили в зависимости от проблемно-ориентированной области применения информационных систем могут использоваться как непосредственные директивные, руководящие или рекомендательные документы, а также как нормативная база, необходимая при выборе или разработке средств автоматизации технологических этапов или процессов создания, сопровождения и развития информационных систем.

Обычно рассматривают две группы профилей, регламентирующих:

§ архитектуру и структуру информационной системы;

§ процессы проектирования, разработки, применения, сопровождения и развития системы.

В зависимости от области применения профили могут иметь разные категории и, соответственно, разные статусы утверждения:

§ профили конкретной информационной системы, определяющие стандартизованные проектные решения в пределах данного проекта;

§ профили информационной системы, предназначенные для решения некоторого класса прикладных задач.

Профили информационных систем унифицируют и регламентируют только часть требований, характеристик, показателей качества объектов и процессов, выделенных и формализованных на базе стандартов и нормативных документов. Другая часть функциональных и технических характеристик системы определяется заказчиками и разработчиками творчески, без учета положений нормативных документов.

Принципы формирования профиля информационной системы

Профили информационных систем призваны решить следующие задачи:

§ снижение трудоемкости проектов;

§ повышение качества компонентов информационных систем;

§ обеспечение расширяемости и масштабируемости разрабатываемых систем;

§ обеспечение возможности функциональной интеграции в информационную систему задач, которые раньше решались раздельно;

§ обеспечение переносимости прикладного программного обеспечения.

§ зависимости от того, какие из указанных задач являются наиболее приоритетными, производится выбор стандартов и документов для формирования профиля.

Актуальность использования профилей информационных систем обусловлена современным состоянием стандартизации информационных технологий, которое характеризуется следующими особенностями:

§ существует множество международных и национальных стандартов, которые не полностью и неравномерно удовлетворяют потребностям в стандартизации объектов и процессов создания и применения сложных информационных систем;

§ длительные сроки разработки, согласования и утверждения международных и национальных стандартов приводят к их консерватизму и хроническому отставанию от современных информационных технологий;

§ функциональными стандартами поддержаны и регламентированы только самые простые объекты и рутинные, массовые процессы (телекоммуникации, программирование, документирование программ и данных), а наиболее сложные и творческие процессы создания и развития крупных распределенных информационных систем (системный анализ и проектирование, интеграция компонентов и систем, испытания и сертификация) почти не поддержаны требованиями и рекомендациями стандартов из-за трудности их формализации и унификации;

§ совершенствование и согласование нормативных и методических документов в ряде случаев позволяют создать на их основе национальные и международные стандарты.

Подходы к формированию профилей информационных систем могут быть различными. В международной функциональной стандартизации информационных технологий принято довольно жесткое понятие профиля. Считается, что его основой могут быть только утвержденные международные и национальные стандарты. Использование стандартов де-факто и нормативных фирменных документов не допускается. При таком подходе затруднены унификация, регламентирование и параметризация множества конкретных функций и характеристик сложных объектов архитектуры и структуры современных информационных систем.

Другой подход к разработке и применению профилей информационных систем состоит в использовании совокупности адаптированных и параметризованных базовых международных и национальных стандартов и открытых спецификаций, отвечающих стандартам де-факто и рекомендациям международных консорциумов.

Эталонная модель среды открытых систем определяет разделение любой информационной системы на две составляющие: приложения (прикладные программы и программные комплексы) и среду, в которой эти приложения функционируют.

Между приложениями и средой определяются стандартизованные прикладные программные интерфейсы (Application Programming Interface, API), которые являются необходимой частью профилей любой открытой системы. Кроме того, в профилях могут быть определены унифицированные интерфейсы взаимодействия функциональных частей друг с другом и интерфейсы взаимодействия между компонентами среды системы. Спецификации выполняемых функций и интерфейсов взаимодействия могут быть оформлены в виде профилей компонентов системы. Таким образом, профили информационной системы с иерархической структурой могут включать в себя:

§ стандартизованные описания функций, выполняемых данной системой;

§ функции взаимодействия системы с внешней для нее средой;

§ стандартизованные интерфейсы между приложениями и средой информационной системы;

§ профили отдельных функциональных компонентов, входящих в систему. Для эффективного использования конкретного профиля необходимо:

§ выделить объединенные логической связью проблемно-ориентированные области функционирования, где могут применяться стандарты, общие для одной организации или группы организаций;

§ идентифицировать стандарты и нормативные документы, варианты их использования и параметры, которые необходимо включить в профиль;

§ документально зафиксировать части конкретного профиля, в которых требуется создание новых стандартов или нормативных документов, и идентифицировать характеристики, которые могут оказаться важными для разработки недостающих стандартов и нормативных документов этого профиля;

§ формализовать профиль в соответствии с его категорией, включая стандарты, различные варианты нормативных документов и дополнительные параметры, которые непосредственно связаны с профилем;

§ опубликовать профиль и/или продвигать его по формальным инстанциям для дальнейшего распространения.

Использование профилей способствует унификации при разработке тестов, проверяющих качество и взаимодействие компонентов проектируемой информационной системы. Профили должны определяться таким образом, чтобы тестирование их реализации можно было проводить в максимальной степени по стандартизованной методике. При этом возможно применение ранее разработанных методик, так как международные стандарты и профили являются основой для создания общепризнанных аттестационных тестов.

Структура профилей информационных систем

Разработка и применение профилей являются органической частью процессов проектирования, разработки и сопровождения информационных систем. Профили характеризуют каждую конкретную информационную систему на всех стадиях ее жизненного цикла, задавая согласованный набор базовых стандартов, которым должны соответствовать система и ее компоненты.

Стандарты, важные с точки зрения заказчика, должны задаваться в техническом задании на проектирование системы и составлять ее первичный профиль. То, что не задано в техническом задании, первоначально остается на усмотрение разработчика системы, который, руководствуясь требованиями технического задания, может дополнять и развивать профили системы и впоследствии согласовывать их с заказчиком. Таким образом, профиль конкретной системы не является статичным, он развивается и конкретизируется в процессе проектирования информационной системы и оформляется в составе документации проекта системы.

В профиль конкретной системы включаются спецификации компонентов, разработанных в составе данного проекта, и спецификации использованных готовых программных и аппаратных средств, если эти средства не специфицированы соответствующими стандартами. После завершения проектирования и испытаний системы, в ходе которых проверяется ее соответствие профилю, профиль применяется как основной инструмент сопровождения системы при эксплуатации, модернизации и развитии.

Формирование и применение профилей конкретных информационных систем реализуется на основе международных и национальных стандартов, ведомственных нормативных документов, а также стандартов де-факто при условии доступности соответствующих им спецификаций. Для обеспечения корректного применения профилей их описания должны содержать:

§ определение целей использования профиля;

§ точное перечисление функций объекта или процесса стандартизации, определяемого профилем;

§ формализованные сценарии применения базовых стандартов и спецификаций, включенных в профиль;

§ сводку требований к информационной системе или к ее компонентам, определяющих их соответствие профилю, и требований к методам тестирования соответствия;

§ нормативные ссылки на конкретный набор стандартов и других нормативных документов, составляющих профиль, с точным указанием применяемых редакций и ограничений, способных повлиять на достижение корректного взаимодействия объектов стандартизации при использовании профиля;

§ информационные ссылки на все исходные документы.

На стадиях жизненного цикла информационной системы выбираются и затем применяются следующие основные функциональные профили:

§ прикладного программного обеспечения;

§ среды информационной системы;

§ защиты информации в информационной системе;

§ инструментальных средств, встроенных в информационную систему.

Профиль прикладного программного обеспечения

Прикладное программное обеспечение всегда является проблемно-ориентированным и определяет основные функции информационной системы. Функциональные профили системы должны включать в себя согласованные базовые стандарты. При использовании функциональных профилей информационных систем следует еще иметь в виду согласование этих профилей между собой. При согласовании функциональных профилей возможны также уточнения профиля среды системы и профиля встраиваемых инструментальных средств создания, сопровождения и развития прикладного программного обеспечения.

Профиль среды информационной системы

Профиль среды информационной системы должен определять ее архитектуру в соответствии с выбранной моделью обработки данных.

Стандарты интерфейсов приложений со средой (API) должны быть определены по функциональным областям профилей информационной системы. Декомпозиция структуры среды функционирования системы на составные части, выполняемая на стадии эскизного проектирования, позволяет детализировать профиль среды информационной системы по следующим функциональным областям эталонной модели OSE/RM:

§ графического пользовательского интерфейса;

§ реляционных или объектно-ориентированных СУБД (например, стандарта языка SQL-92 и спецификации доступа к разным базам данных);

§ операционных систем с учетом сетевых функций, выполняемых на уровне операционной системы;

§ телекоммуникационной среды в части услуг и служб прикладного уровня (электронной почты, доступа к удаленным базам данных, передачи файлов, доступа к файлам и управления файлами).

Выбор аппаратных платформ информационной системы связан с определением их параметров: вычислительной мощности серверов и рабочих станций в соответствии с проектными решениями по разделению функций между клиентами и серверами; степени масштабируемости аппаратных платформ; надежности. Профиль среды должен содержать стандарты, определяющие параметры технических средств и способы их измерения (например, стандартные тесты измерения производительности).

Профиль защиты информации

Профиль защиты информации должен обеспечивать реализацию политики информационной безопасности, разрабатываемой в соответствии с требуемой категорией безопасности и критериями безопасности, заданными в техническом задании на систему. Построение профиля защиты информации в распределенных системах клиент-сервер методически связано с точным определением компонентов системы, ответственных за те или иные функции, службы и услуги, и средств защиты информации, встроенных в эти компоненты. Функциональная область защиты информации включает в себя следующие функции, реализуемые разными компонентами системы:

§ функции, реализуемые операционной системой;

§ функции защиты от несанкционированного доступа, реализуемые на уровне программного обеспечения промежуточного слоя;

§ функции управления данными, реализуемые СУБД;

§ функции защиты программных средств, включая средства защиты от вирусов;

§ функции защиты информации при обмене данными в распределенных системах, включая криптографические функции;

§ функции администрирования средств безопасности.

Профиль защиты информации должен включать указания на методы и средства обнаружения в применяемых аппаратных и программных средствах недекларированных возможностей. Профиль должен также включать указания на методы и средства резервного копирования информации и восстановления информации при отказах и сбоях аппаратуры системы.

Профиль инструментальных средств

Профиль инструментальных средств, встроенных в информационную систему, должен отражать решения по выбору методологии и технологии создания, сопровождения и развития информационной системы. В этом профиле должны содержаться ссылки на описание выбранных методологии и технологии, выполненное на стадии эскизного проектирования системы.

Состав инструментальных средств определяется на основании решений и нормативных документов об организации сопровождения и развития информационной системы. Функциональная область профиля инструментальных средств, встроенных в систему, охватывает функции централизованного управления и администрирования, связанные с:

§ контролем производительности и корректности функционирования системы в целом;

§ конфигурированием прикладного программного обеспечения, тиражированием версий;

§ управлением доступом пользователей к ресурсам системы и конфигурированием ресурсов;

§ перенастройкой приложений в связи с изменениями прикладных функций информационной системы;

§ настройкой пользовательских интерфейсов (экранных форм и отчетов);

§ ведением баз данных системы;

§ восстановлением работоспособности системы после сбоев и аварий.

Дополнительные ресурсы, необходимые для функционирования встроенных инструментальных средств, такие как минимальный и рекомендуемый объемы оперативной памяти, размеры требуемого дискового пространства и т.п., должны быть учтены в разделе проекта, относящемся к среде информационной системы.

Выбор инструментальных средств, встроенных в систему, должен производиться в соответствии с требованиями профиля среды. Ссылки на соответствующие стандарты, входящие в профиль среды, должны содержаться и в профиле инструментальных средств.

В этом профиле должны также содержаться ссылки на требования к средствам тестирования, которые необходимы для сопровождения и развития системы и должны быть в нее встроены. В число встроенных в информационную систему средств тестирования должны входить средства функционального тестирования приложений, тестирования интерфейсов, системного тестирования и тестирования серверов/клиентов при максимальной нагрузке.

Лекция №6

Методология и технология разработки информационных систем

Стандарты и методики

Одним из важных условий эффективного использования информационных технологий является внедрение корпоративных стандартов. Корпоративные стандарты представляют собой соглашение о единых правилах организации технологии или управления. При этом за основу корпоративных стандартов могут приниматься отраслевые, национальные и даже международные стандарты.

Однако динамика развития информационных технологий приводит к быстрому устареванию существующих стандартов и методик разработки информационных систем. Так, в связи со значительным прогрессом в области программного обеспечения и средств вычислительной техники наблюдается рост размеров и сложности информационных систем. При этом существенно меняются требования как к основным функциям и сервисным возможностям систем, так и к динамике изменения этих функций. В этих условиях применение классических способов разработки и обеспечения качества информационных систем становится малоэффективным и не приводит к уровню качества, адекватному реальным требованиям.

Полезны в этом отношении стандарты открытых систем (в первую очередь, стандарты на интерфейсы различных видов, включая лингвистические, и на протоколы взаимодействия). Однако разработка систем в новых условиях требует также новых методов проектирования и новой организации проектных работ. Проектирование и методическая поддержка разработки информационных систем, включая программное обеспечение и базы данных, традиционно поддерживаются многими стандартами и фирменными методиками. Вместе с тем известно, что требуется адаптивное планирование разработки, в том числе в динамике процесса ее выполнения. Одним из способов адаптивного проектирования является разработка и применение профилей жизненного цикла информационных систем и программного обеспечения. Корпоративные стандарты образуют целостную систему, которая включает три вида стандартов:

§ на продукты и услуги;

§ на процессы и технологии;

§ на формы коллективной деятельности, или управленческие стандарты.

Виды стандартов

Существующие на сегодняшний день стандарты можно условно разделить на несколько групп.

§ По предмету стандартизации. К этой группе можно отнести функциональные стандарты (стандарты на языки программирования, интерфейсы, протоколы) и стандарты на организацию жизненного цикла создания и использования информационных систем (ИС) и программного обеспечения (ПО).

§ По утверждающей организации. Здесь можно выделить официальные международные, официальные национальные или ведомственные национальные стандарты (например, ГОСТ, ANSI, IDEFO/1), стандарты международных консорциумов и комитетов по стандартизации (например, OMG), стандарты де-факто -- официально никем не утвержденные, но фактически действующие (например, стандартом де-факто долгое время были язык взаимодействия с реляционными базами данных SQL и язык программирования С), фирменные стандарты (например, Microsoft ODBC).

§ По методическому источнику. К этой группе относятся различного рода методические материалы ведущих фирм-разработчиков программного обеспечения, фирм-консультантов, научных центров, консорциумов по стандартизации.

Вкратце рассмотрим методику CDM (Custom Development Method) фирмы Oracle по разработке прикладных ИС под заказ и Международный стандарт ISO/IEC 12207:1995-08-01 01 на организацию жизненного цикла продуктов программного обеспечения.

Методика CDM фирмы Oracle

Одним из уже сложившихся направлений деятельности фирмы Oracle стали разработка методологических основ и производство инструментальных средств для автоматизации процессов разработки сложных прикладных систем, ориентированных на интенсивное использование баз данных. Методика CDM является развитием давно разработанной методики CASE-Method фирмы Oracle, применяемой в CASE-средстве Oracle CASE (в новых версиях -- Designer/2000).

Перечислим основные составляющие CASE-технологии и инструментальной среды фирмы Oracle.

§ Методология структурного нисходящего проектирования, при которой разработка прикладной системы представляется в виде последовательности четко определенных этапов.

§ Поддержка всех этапов жизненного цикла прикладной системы, начиная с самых общих описаний предметной области до получения и сопровождения готового программного продукта.

§ Ориентация на реализацию приложений в архитектуре клиент-сервер с использованием всех особенностей современных серверов баз данных, включая декларативные ограничения целостности, хранимые процедуры, триггеры баз данных, с поддержкой в клиентской части всех современных стандартов и требований к графическому интерфейсу конечного пользователя.

§ Наличие централизованной базы данных -- репозитария. Репозитарий предназначен для хранения спецификаций проекта прикладной системы на всех этапах ее разработки. Он представляет собой базу данных специальной структуры, работающую под управлением СУБД Oracle.

§ Возможность одновременной работы с репозитарием многих пользователей. Такой многопользовательский режим почти автоматически обеспечивается стандартными средствами СУБД Oracle. Централизованное хранение проекта системы и управление одновременным доступом к нему всех участников разработки поддерживают согласованность действий разработчиков и не допускают ситуаций, в которых каждый проектировщик или программист работает со своей версией проекта и модифицирует ее независимо от других.

§ Автоматизация последовательного перехода от одного этапа разработки к следующему. Для этого предусмотрены специальные утилиты, с помощью которых можно по спецификациям концептуального уровня (модели предметной области) автоматически получать первоначальный вариант спецификации уровня проектирования (описание структуры базы данных и состава программных модулей), чтобы на его основе после всех необходимых уточнений и дополнений автоматически генерировать готовые к выполнению программы.

§ Автоматизация различных стандартных действий по проектированию и разработке приложения. Предусматривается генерация многочисленных отчетов по содержимому репозитария, обеспечивающих полное документирование текущей версии системы на всех этапах ее разработки; с помощью специальных процедур предоставляется возможность проверки спецификаций на полноту и непротиворечивость.

Общая структура

Жизненный цикл формируется из определенных этапов (фаз) проекта и процессов, каждый из которых выполняется в течение нескольких этапов.

Методика CDM определяет следующие фазы ЖЦ ИС:

стратегию;

§ анализ (формулирование детальных требований к прикладной системе);

§ проектирование (преобразование требований в детальные спецификации системы);

§ реализацию (написание и тестирование приложений);

§ внедрение (установка новой прикладной системы, подготовка к началу эксплуатации);

§ эксплуатацию (поддержка и сопровождение приложения, планирование будущих функциональных расширений).

Первый этап связан с моделированием и анализом процессов, описывающих деятельность организации, технологические особенности работы. Целью является построение моделей существующих процессов, выявление их недостатков и возможных источников совершенствования. Этот этап не является обязательным в случае, когда существующие технология и организационные структуры четко определены, хорошо понятны и не требуют дополнительного изучения и реорганизации.

На втором этапе разрабатываются детальные концептуальные модели предметной области, описывающие информационные потребности организации, особенности функционирования и т.п. Результатом являются модели двух типов:

§ информационные, отражающие структуру и общие закономерности предметной области;

§ функциональные, описывающие особенности решаемых задач.

На третьей стадии (этапе проектирования) на основании концептуальных моделей вырабатываются технические спецификации будущей прикладной системы - определяются структура и состав базы данных, специфицируется набор программных модулей. Первоначальный вариант проектных спецификаций может быть получен автоматически с помощью специальных утилит на основании данных концептуальных моделей.

На этапе реализации создаются программы, отвечающие всем требованиям проектных спецификаций.

Методика СDМ выделяет следующие процессы, протекающие на протяжении ЖЦ ИС:

§ определение производственных требований;

§ исследование существующих систем;

§ определение технической архитектуры;

§ проектирование и построение базы данных;

§ проектирование и реализацию модулей;

§ конвертирование данных;

§ документирование;

§ тестирование;

§ обучение;

§ переход к новой системе;

§ поддержку и сопровождение.

Особенности методики СDМ

Отметим основные особенности методики CDM, определяющие область ее применения и присущие ей ограничения.

§ Степень адаптивности CDM ограничивается тремя моделями жизненного цикла:

· классическая модель предусматривает все этапы;

· быстрая разработка ориентирована на использование инструментов моделирования и программирования Oracle;

· облегченный подход рекомендуется в случае малых проектов и возможности быстро прототипировать приложения.

§ Методика не предусматривает включение дополнительных задач, которые не оговорены в CDM, и их привязку к остальным. Также исключено удаление задачи (и порождаемых ею документов), не предусмотренное ни одной из трех моделей жизненного цикла, и изменение предложенной последовательности выполнения задач.