CC BY
32
УДК 004.77, 004.9 ВАК 05.12.13, 05.25.05 РИНЦ 50.00.00, 20.00.00
РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ РЕСУРСОВ МОНГОЛЬСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
И. В. Бычков, д.т.н., академик РАН, директор Тел.: (3952) 45-30-00, e-mail: [email protected] Г.М. Ружников, к.т.н., зам. директора по информатизации Тел.: (3952) 45-30-06, e-mail: [email protected] А. Е. Хмельнов, к.т.н., зав. лабораторией Тел.: (3952) 45-30-71, e-mail: [email protected] А. О. Шигаров, к.т.н., старший научный сотрудник Тел.: (3952) 45-31-02, e-mail: [email protected] Р. К. Федоров, к.т.н., ведущий научный сотрудник Тел.: (3952) 45-31-08, e-mail: [email protected] Т. И. Маджара, к.т.н., научный сотрудник Тел.: (3952) 45-31-00, e-mail: [email protected] А. А. Ветров, аспирант Тел.: (3952) 45-31-13, e-mail: [email protected] Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт динамики систем и теории управления Сибирского отделения Российской академии наук
http://idstu. irk.ru
Т. Дорж, д.э.н., академик, Вице президент Монгольской академии наук Тел.: 810 (976) 112-678-27, e-mail: [email protected] Президиум Монгольской академии наук, Институт национального развития Монголии
http://www.mas.ac.mn Б. Нергуй, PhD, ученый секретарь Тел.: 810 (976) 114-536-60, e-mail: [email protected] Институт информатики Монгольской академии наук http://www.informatic.ac.mn
The paper considers issues of development and modernization for the information and telecommunications infrastructure of the Mongolian Academy of Sciences to facilitate researches and integration with others scientific institutes and universities.
В работе рассматриваются вопросы развития и направления модернизации информационнотелекоммуникационной инфраструктуры институтов и центров Монгольской академии наук для поддержки научных исследований и интеграции с другими научно-образовательными учреждениями Монголии.
Ключевые слова: информационные и телекоммуникационные ресурсы научных организаций, корпоративные вычислительные сети, интеграция научных информационных ресурсов.
Keywords: information and telecommunication resources of scientific organizations, corporate computer networks, integration of information resources.
Введение
В научных институтах и центрах Монгольской академии наук (МАН) и университетах Монголии сформированы уникальные проблемно- и предметно-ориентированные информационные ресурсы, относящиеся к различным областям наук, сферам образования и отраслям производства. Для перехода на инновационный уровень развития страны необходимо обеспечить широкую доступность и востребованность созданных информационных ресурсов научнообразовательного комплекса Монголии, а также предоставить воз-
можность активного использования знаний мирового сообщества. Создание интегрированной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры научно-образовательных учреждений Монголии позволит внедрить современные технологии дистанционного обучения и обмена научными знаниями.
В настоящее время реализуется первый этап совместного проекта между Сибирским отделением Российской академии наук (СО РАН) и МАН, направленного на создание интегрированной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры научных учреждений Монголии. На первом этапе этого проекта предусматривается выработка решений для модернизации существующей информационно-телекоммуникационной сети МАН. Сейчас МАН (http://www.mas.ac.mn) включает 22 научных института и центра, в которых проводятся актуальные научные исследования по различным направлениям: геологии, географии, ботанике и биологии, природным ресурсам, истории, археологии, палеонтологии, монгольскому языку и литературе и многим другим. Многие результаты, полученные в институтах и центрах МАН, связаны со спецификой Монголии и не имеют аналогов в мире. В частности, в результате многолетних исследований, проводимых учеными МАН, сформированы уникальные информационные ресурсы [1, 2], например:
1. каталоги насекомых Монголии (7800 записей) и их мест обитания (9000 записей);
2. каталог птиц (4000 записей);
3. гербарии многолетних растений (75000 единиц), сорных растений (10000 единиц), растительности болот (3500 единиц), мхов (10000 единиц), грибов (2500 единиц);
4. коллекции фольклорных песен (600 единиц) и произведений искусства (300 единиц).
Многие информационные ресурсы МАН до сих пор не представлены в электронном виде. Это усложняет их использование в научных исследованиях. Стремление исследователей МАН к открытости и участию в международных научных проектах формирует сегодня запрос на развитие существующих информационных и телекоммуникационных ресурсов МАН. В частности, это развитие предполагает формирование электронного представления информационных ресурсов, предоставление к ним удаленного доступа, создание каталогов описывающих их метаданных.
Анализ существующей сетевой инфраструктуры МАН, как технологического фундамента для интеграции информационных и вычислительных ресурсов, показал, что сеть успешно предоставляет базовые сервисы и удовлетворяет текущим потребностям пользователей. Однако при ее построении не учитывались требования, предъявляемые к корпоративным сетям подобного масштаба, такие как стабильность, избыточность, автономность, масштабируемость и др. Поэтому дальнейшее развитие информационно-телекоммуникационной сети МАН, включая рост числа пользователей сети, реализацию проектов по созданию центров обработки данных, суперкомпьютерных, грид и облачных вычислений, требует ее существенной модернизации.
В работе анализируются направления развития информационно-телекоммуникационных ресурсов МАН. Предлагается решение актуальной задачи — создание интегрированной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры МАН для поддержки научных исследований в институтах и центрах МАН в соответствии с современными стандартами, а также роста открытости и доступности научных информационных ресурсов МАН как внутри Монголии, так и за ее пределами.
1. Информационные ресурсы
В настоящее время из-за локализации и отсутствия удаленного доступа информационные ресурсы МАН не всегда могут использоваться в научных исследованиях, учебном процессе и производстве.
Для повышения открытости и доступности научных информационных ресурсов МАН предлагается их интеграция на основе современных международных стандартов метаданных. Особенностью информационных ресурсов МАН является разнородность сред и форматов представления, разнообразие используемых технологий обработки данных, пространственно-временной характер. Многие ресурсы содержат пространственные данные (геоданные). Каталогизация таких
информационных ресурсов МАН требует, в том числе, использования международных стандартов пространственных метаданных.
На первом этапе проекта реализована система интеграции информационных ресурсов научных учреждений МАН (рис. 1). Данная система реализована на основе свободного программного обеспечения: системы управления каталогом метаданных — GeoNetwork opensource (http://geonetwork-opensource.org), и системы управления пространственными данными — GeoServer (http://geoserver.org). В построенной системе используется каталогизация информационных ресурсов на основе современных международных стандартов метаданных: Dublin Core [3], FGDC-STD-001-1998 [4], ISO 19115/19139 [5, 6]. В информационно-телекоммуникационной инфраструктуре ИДСТУ СО РАН развернут опытный каталог метаданных, доступный по адресу http://geos.icc.ru:8082/geonetwork. В каталоге представлены метаданные о 155 уникальных научных информационных ресурсах институтов и центров МАН, в том числе, метаданные, описывающие карты лесов, почв и растительности Монголии, спутниковые данные Landsat и SPOT, а также базы данных генов.
Созданная система интеграции информационных ресурсов МАН может использоваться при построении научной инфраструктуры пространственных данных (ИПД) [7] МАН как основной компонент формирования и управления пространственными метаданными. Для пространственных данных, описанных в каталоге, уже начато формирование их интерактивных представлений в виде сервисов визуализации и доступа на основе международных стандартов
Open Geospatial Consortium (OGC) OpenGIS Web Map Service (WMS, http://www.opengeospatial.org/standards/wms) и Styled Layer Descriptor (SLD, http://www.opengeospatial.org/standards/sld). Этот процесс включает размещение пространственных данных на сервере геоданных, формирование стилей визуализации и связывание размещенных ресурсов с их метаданными в каталоге.
Кроме того, для формирования ИПД МАН предлагается использовать развиваемый авторами геопортал (доступен по адресу http://geos.icc.ru) и сервис визуализации геоданных — «SMD Server». Данный геопортал основан на открытых международных стандартах OGC OpenGIS и имеет клиент-серверную архитектуру. Его основными задачами являются удаленное управление пространственными данными, метаданными и сервисами геообработки, публикация и визуализация геоданных. Реализованный в составе геопортала файловый менеджер обеспечивает загрузку геоданных на сервер и их размещение в системе хранения данных (СХД) непосредственно в файловой системе или системе управления базами данных PostgreSQL с расширением для пространственной обработки PostGIS. При этом геопортал позволяет определить правила доступа к публикуемым геоданным. Также геопортал включает каталог сервисов геообработки, поддерживающих стандарт Web Processing Service (WPS, http://www.opengeospatial.org/standards/wps). Через геопортал можно получить доступ к зарегистрированным в каталоге сервисам для выполнения геообработки. При этом входные данные могут быть представлены в виде строковых параметров или файлов, а результаты геообработки сохраняются в СХД. Для визуализации геоданных в геопортале используется оригинальный сервис «SMD Server», поддерживающий стандарт WMS. Поэтому для работы с «SMD Server» может использоваться любой WMS клиент. В «SMD Server» используется оригинальный формат представления векторных данных SMD (Static Map Data), который позволяет эффективно (по времени отрисовки) визуализировать большие массивы пространственных данных. В этом формате для эффективного хранения неизменяемой информации используется пространственная индексация, сортировка списков объектов по предельным масштабам и компиляция структур данных. При этом предполагается, что пространственные данные подготавливаются и изменяются с помощью сторонних средств. Для преобразования таких данных в формат SMD разработан ряд конверторов, в том числе, реализован импорт из следующих форматов: SXF/RSC (Панорама), APR/Shape (ArcGIS), WOR/TAB (MapInfo), «ГИС кАмАТ». При этом поддерживается импорт не только метрической и семантической информации, но и способа визуализации. При загрузке геоданных таких форматов через геопортал выполняется их преобразование в формат SMD, после чего они могут визуализироваться с помощью WMS сервиса «SMD Server».
Рис 1. Каталог метаданных по информационным ресурсам МАН
2. Телекоммуникационная сеть
Приведение телекоммуникационной сети учреждений МАН к современным стандартам, применяемым к корпоративным сетям, предполагает ее глубокую модернизацию на всех уровнях модели OSI (Open Systems Interconnection basic reference model — базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем).
Управляемость и масштабируемость. Существующая телекоммуникационная инфраструктура (рис. 2) состоит из двух сегментов, дальнейшее расширение одного из которых в рамках текущей модели «плоской» сети, уже сейчас не представляется возможным, а ведь именно в этом сегменте расположены практически все пользовательские машины. Кроме того, практически все активное сетевое оборудование уровня доступа представлено неуправляемыми коммутаторами 2-го уровня, что делает невозможным корректное сегментирование адресного пространства сети МАН на 3-м уровне OSI. Это, в свою очередь, порождает целый ряд проблем, связанных как с производительностью сети, так и с вопросами мониторинга и информационной безопасности. Таким образом, первым шагом модернизации сети МАН является замена активного оборудования уровня доступа и сегментирование адресного пространства институтов и подразделений в соответствии с их научно-организационной структурой. Для обеспечения дальнейшего расширения целесообразным является запуск на маршрутизаторах одного из протоколов внутренней динамической маршрутизации, например, OSPF (Open Shortest Path First) или EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol).
Автономность. В настоящий момент система доменных имен DNS (Domain Name System), адресация и внешняя маршрутизация сети МАН находится под управлением Интернет-провайдера «MagicNet», являющегося внешней по отношению к МАН организацией. Для обеспечения достаточной степени автономности планируется получение собственного блока IP-адресов и автономной системы BGP (Border Gateway Protocol), зарегистрированных на одно из подразделений МАН, а также оформление собственных прямой и обратной доменных зон в географическом домене «mn» с последующим
размещением первичных файлов этих зон на DNS-серверах сети МАН. После проведения данных мероприятий вся внешняя маршрутизация сетей МАН должна осуществляться с использованием протокола динамической маршрутизации BGPv4.
Вопросы безопасности. Одним из первых шагов по обеспечению информационной безопасности сети является защита от внутренних угроз. Для решения этой проблемы прежде всего предлагается установить в сети 2 системы — обновления операционных систем и обновления антивирусных баз. Корпоративная антивирусная система должна строиться на решениях одного производителя и включать в себя средства мониторинга и составления периодических отчетов. Для обеспечения защиты информации на телематических серверах должна функционировать система аудита пользователей и система журналирования событий (системных, прикладных и т.д.). Интерфейсы управления телекоммуникационным оборудованием и телематическими серверами предполагается присоединить к изолированной на 2-м уровне OSI сети c авторизованным доступом. Должна быть корректно организована работа систем, обеспечивающих защиту от внешних угроз — межсетевых экранов и системы трансляции адресов.
Для обеспечения сохранности конфигурационной информации коммутаторов, маршрутизаторов и телематических серверов в случае аварии или умышленного изменения (уничтожения) предлагается развертывание системы контроля версий конфигурационных файлов сетевых устройств и серверов. Для обеспечения сохранности системного программного обеспечения и конфигурационной информации на телематических серверах также необходима система резервного копирования, обеспечивающая резервное копирование образов рабочих жестких дисков на сторонних носителях, даже в том случае, когда на сервере используется технология RAID (Redundant Array of Independent Disks).
Стабильность. Важную роль в успешном функционировании сети играет такая ее характеристика как стабильность. Исходя из многолетнего опыта работы с различным сетевым оборудованием в интегрированной информационно-вычислительной сети Иркутского научнообразовательного комплекса [8], предполагается использование маршрутизаторов и коммутаторов компании Cisco Systems, в качестве одного из наиболее стабильных и гибких решений. Телематические серверы, обслуживающие Интернет-сегмент: DNS, NAT (Network Address Translation), почтовые серверы, межсетевые экраны, HTTP(S)-прокси серверы, предлагается организовать на RM (Rack Mount) платформах ведущих производителей под управлением операционных систем семейства UNIX (FreeBSD, Linux).
Избыточность предполагает резервирование всех ключевых элементов сети, таких как магистральные кабели связи, магистральные коммутаторы и маршрутизаторы, основные служебные телематические сервисы, инженерные подсистемы центрального узла связи — системы бесперебойного питания и кондиционирования воздуха.
15 Mb/s
Рис 2. Существующая телекоммуникационная сеть МАН
Заключение
В последние годы в Монголии активно развиваются информационно-телекоммуникационные технологии [9]. Частью этого процесса должно стать развитие информационно-телекоммуникационных ресурсов научно-образовательных учреждений Монголии — университетов, институтов и центров МАН. Такое развитие возможно только на базе модернизированной интегрированной информационнотелекоммуникационной инфраструктуры.
Представленная в работе модернизация информационнотелекоммуникационной инфраструктуры МАН открывает перспективы для реализации целого ряда важных проектов, направленных на дальнейшее развитие информационного и телекоммуникационного обеспечения научных исследований, проводимых в институтах и центрах МАН. В частности, предлагаемая модернизация в дальнейшем позволит:
1. сформировать инфраструктуру пространственных данных МАН;
2. создать центр обработки данных МАН, включая систему хранения данных и облачные корпоративные сервисы;
3. построить современные вычислительные ресурсы (суперкомпьютеры и GRID) для коллективного использования исследователями из институтов и центров МАН, а также университетов Монголии;
4. интегрировать информационно-телекоммуникационные сети МАН и университетов Монголии для поддержки совместных научных исследований и образовательного процесса;
5. интегрировать удаленные полевые стационары институтов и центров МАН в единую информационно-телекоммуникационную сеть МАН.
Работа выполнена в рамках совместного проекта между Сибирским отделением Российской академии наук и Монгольской академией наук «Создание единой информационнотелекоммуникационной сети научных учреждений Монголии», 2011-2012 гг.
Литература
1. Nergui B., Bulgan G. Status of e-Science activities in Mongolia // In Proc. International Symposium on Grids and Clouds (ISGC). 2012. Academia Sinica, Taipei, Taiwan.
2. Бычков И.В., Ружников Г.М., Хмельнов А.Е., Шигаров А. О., Маджара Т.И., Ветров А.А., Дорж Т., Цогоо Б., Нергуй Б., Отгонсувд Б., Бат-ОршихМ., Будням Б. Создание единой информационнотелекоммуникационной сети научных учреждений Монголии // Материалы научно-практической конференции по результатам конкурса совместных российско-монгольских научных проектов. 2012. Иркутск. С. 20-21.
3. Dublin Core Metadata Element Set, version 1.1 (http://dublincore.org/documents/dces).
4. FGDC-STD-001-1998 Content Standard for Digital Geospatial Metadata (http://www.fgdc
.gov/metadata/csdgm).
5. ISO 19115:2003 Geographic information - Metadata.
6. ISO 19139:2007 Geographic information - Metadata - XML schema implementation.
7. The SDI Cookbook. Eds: D.D. Nebert. Global Spatial Data Infrastructure (GSDI) Association. 2009. http://www.gsdi.org/gsdicookbookindex
8. И.В. Бычков, Т.И. Маджара, Г.М. Ружников, А.Е.Хмельнов. Интегрированная информационнотелекоммуникационная инфраструктура Иркутского регионального научно-образовательного комплекса. // Открытое образование. 2010. №3 (80), С.68-76.
9. White paper: information and communications technology development of Mongolia. Information and communication technology and postal authority (ICTPA) of Mongolia. 2010. 53 p.
