Содержание к диссертации
Введение
1 Система поддержки принятия решений для оценки деятельности администраций муниципальных образований и субъектов РФ методическое и алгоритмическое обеспечение
1.1 Организация деятельности системы органов государственной власти и местного самоуправления Российской Федерации
1.2 Анализ деятельности субъекта РФ как социально- экономической системы
1.3 Анализ существующих методик и показателей, используемых для оценки деятельности субъектов РФ и муниципальных образований
1.4 Постановка проблемы оценки деятельности субъекта РФ и входящих в его состав муниципальных образований
1.5 Организация проведения оценки деятельности субъектов РФ и муниципальных образований
2 Проектирование и разработка СППР для оценки деятельности администраций муниципальных образований и субъектов РФ
2.1 Проектирование СППР 40
2.2 Особенности программной реализации СППР 62
2.3 Обеспечение информационной безопасности 64
3 Исследование СППР для оценки деятельности администраций муниципальных образований и субъектов РФ
3.1 Критерии выбора СУБД 77
3.2 Планирование и реализация экстремальных экспериментов для оценки времени выполнения основных функциональных операций СППР
3.3 Анализ СППР для оценки деятельности субъектов РФ и муниципальных образований
3.4 Последовательность шагов при использовании СППР 106
Заключение 116
Библиографический список использованных источников 118
Приложения 133
- Анализ деятельности субъекта РФ как социально- экономической системы
- Постановка проблемы оценки деятельности субъекта РФ и входящих в его состав муниципальных образований
- Особенности программной реализации СППР
- Планирование и реализация экстремальных экспериментов для оценки времени выполнения основных функциональных операций СППР
Введение к работе
В современных условиях развития российской экономики, одной из основных задач является формирование устойчивой системы федеративных отношений между Российской Федерацией и ее субъектами, а также с органами местного самоуправления. Текущее состояние и эффективное развитие системы органов государственной власти и местного самоуправления определяется тремя факторами.
Первый - развитие экономической базы административно-территориальных субъектов Российской Федерации. Второй - система правовых норм, определяющих правила взаимодействия различных уровней бюджетной системы. И третий фактор, так или иначе оказывающий влияние на первые два, - это эффективная организация совместной деятельности администраций муниципальных образований и субъектов РФ.
Администрации субъектов Российской Федерации осуществляют свою деятельность в соответствии с законами и нормативными актами Российской Федерации. При этом основным звеном системы административного управления, принимающим непосредственное участие в решении повседневных проблем и задач, являются администрации муниципальных образований. Успешность функционирования всей системы государственного управления Российской Федерации во многом зависит от качества и эффективности работы органов государственного управления данного уровня.
В то же время, необходимо подчеркнуть, что субъект РФ как участник экономических отношений не является единой и однородной экономической системой, и, как правило, остается без внимания характер экономических связей возникающих внутри данного объекта. Следовательно, получение своевременной объективной информации о результатах деятельности субъекта
5 РФ, а также реализация средств инструментальных средств анализа глубинных явлений и процессов, приводящих к данным результатам -актуальная задача как для органов государственной власти федерального уровня, так для отдельных граждан, проживающих на его территории.
Степень изученности исследуемой проблемы. Для научного обоснования актуальности исследования рассмотрены работы в области управления деятельностью субъектов РФ и входящих в их состав муниципальных образований, а также оценки данной деятельности следующих российских и зарубежных ученых: С.А. Айвазян, Р.В. Бабун, И.А. Василенко, А.И. Гаврилов, И.А. Герасимова, А.Ф. Денисов, В.Н. Иванов, А.Е. Когут, Н.Н. Лычкина, И.Б. Михайловская, 3.3. Муллагалеева, B.C. Мхитарян, A.M. Натензон, В.И. Патрушев, А.В. Петров, В.Е. Рохчин, А.А. Соградов, B.C. Степанов, Э.А. Уткин, А.И. Филипов, Г.Н. Хубаев, А.Ю. Шевяков, A.M. Шкуркин и др.
В целом, в настоящее время внимание ученых и практиков сконцентрировано на определении оптимального состава показателей, позволяющего наиболее полно описать результаты деятельности административно-территориального субъекта. При этом меньшее внимание уделяется вопросам проведения сравнения полученных результатов, требуют дальнейшего исследования вопросы формирования комплексной, интегральной оценки деятельности субъектов РФ, без внимания остается вопрос взаимосвязи результатов деятельности субъекта РФ и входящих в его состав муниципальных образований. Перечисленные обстоятельства, актуальность и практическая значимость обусловили выбор темы диссертационного исследования, предопределили его цели, задачи и структуру.
Объект исследования. Объектом исследования является экономические регионы: субъекты РФ и муниципальные образования.
Предмет исследования. Предметом исследования являются экономические и информационные процессы, связанные с осуществлением функций управления муниципальными образованиями и субъектами РФ.
Цель диссертационного исследования - теоретическое обоснование подхода к оценке деятельности субъектов РФ и входящих в их состав муниципальных образований, а также в проектировании и исследовании информационной системы для проведения подобного рода оценки.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
выполнить анализ существующих подходов к оценке деятельности субъектов РФ и муниципальных образований как социально-экономических объектов, выявить их достоинства и недостатки, сформулировать перечень требований к эталонным методикам по оценке деятельности органов государственной власти субъектов РФ и местного самоуправления;
провести адаптацию рейтинговой методики1 к оценке деятельности административно-территориальных субъектов;
разработать комплекс информационных моделей системы для оценки деятельности органов государственной власти субъектов РФ и местного самоуправления (в нотациях унифицированного языка моделирования - Unified Modeling Language (UML)), которые позволят отразить структуру и функции информационной системы, снизить затраты на ее разработку, модернизацию и модификацию;
спроектировать (на основе построенных UML-моделей) информационную систему, решающую задачи проведения оценки деятельности администраций административно-территориальных субъектов;
1 Хубаев Г.Н. Критерии и алгоритмы оценки качества работы администрации регионов и муниципальных образований // Труды IX Международной научно-практической конференции «Системный анализ в проектировании и управлении» (СПб., 30 июня - 2 июля 2005г.). - СПб., 2005. - С.134-141.
7 провести оценку созданной информационной системы с использованием методов экстремальных экспериментов2 и экспертных опросов, в том числе оценить влияние на временные характеристики разработанной информационной системы таких параметров как приведенная тактовая частота процессора, объем оперативной памяти, быстродействие файловой системы, размера основных таблиц базы данных с целью обоснования выбора оптимальной конфигурации аппаратного обеспечения вычислительной среды информационной системы, а также выполнения основных функций в автоматическом режиме.
Теоретическую и методологическую основу исследования составили труды отечественных и зарубежных ученых, посвященные вопросам автоматизации управленческой деятельности, методам математической статистики, методам структурного и объектно-ориентированного анализа предметной области, законодательные и нормативные акты Правительства РФ, Министерства финансов РФ, инструктивные материалы, материалы научных конференций и публикаций в периодической печати.
Эмпирической базой исследования явились статистические и отчетно-аналитические материалы Федеральной службы государственной статистики РФ, а также данные, собранные в ходе активных и пассивных экспериментов.
Инструментально-методический аппарат исследования составили методы научного познания - математической статистики, системного анализа, методы формализованного анализа функциональной полноты предметной области, теории баз данных, теории графов, методы планирования экстремальных экспериментов, методы групповых экспертных оценок, унифицированный язык моделирования UML, современное программное обеспечение общего и специального назначения: Microsoft Windows Server 2003
Хубаев Г.Н. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов с информационными системами // ВОПРОСЫ СТАТИСТИКИ. - 1999. - N6. - С.78-83.
8 Standard Edition, СУБД Oracle lOg, Java 2 Software Development Kit 1.5, Java 2 Enterprise Edition, JBoss 4.0, Statistica.
Работа выполнена в рамках паспорта специальности 08.00.13 -«Математические и инструментальные методы в экономике» п.2.3 «Разработка систем принятия решений для рационализации организационных структур и оптимизации управления экономикой на всех уровнях» и п.2.6 «Развитие теоретических основ, методологии и инструментария проектирования, разработки и сопровождения информационных систем субъектов экономической деятельности: методы формализованного представления предметной области, программные средства, базы данных, корпоративные хранилища данных, базы знаний, коммуникационные технологии».
Научная новизна результатов исследования. Элементы новизны содержат следующие результаты:
1. Предложена методика оценки органов государственной власти и
местного самоуправления, позволяющая выделить однородные группы
муниципальных образований и субъектов РФ, схожие по условиям
деятельности.
2. Построены UML-модели и алгоритмы в системе оценки деятельности
муниципальных образований и субъектов Российской Федерации: диаграммы
прецедентов для описания функционального назначения системы, диаграммы
классов для описания объектов предметной области, диаграмма кооперации для
моделирования динамики системы и диаграмма развертывания. Построенные
модели позволяют: визуализировать систему, описать ее компоненты и связи
между ними, проводить модификацию системы с учетом изменяющихся
условий.
3. Разработана система поддержки принятия решений для оценки
деятельности муниципальных образований и субъектов РФ, позволяющая:
осуществлять автоматическую классификацию субъектов РФ и муниципальных образований по любому выбранному пользователем подмножеству классификационных признаков и визуализировать полученные результаты с использованием элементов геоинформационных систем;
рассчитывать рейтинг, выражающий интегральную оценку текущей социально-экономической ситуации в субъекте РФ или муниципальном образовании по любому выбранному подмножеству показателей;
проводить сдвиговый анализ деятельности субъектов РФ, до уровня муниципальных образований;
- модифицировать и расширять систему на основании построенных UML-
моделей.
4. Построены, с использованием методов планирования экстремальных экспериментов, статистически значимые регрессионные модели позволяющие прогнозировать среднее время выполнение основных функциональных операций и осуществлять обоснованный выбор аппаратного обеспечения для вычислительных сред с трехзвенной архитектурой.
Теоретическая и практическая ценность исследования. Использование системы поддержки принятия решений для оценки деятельности субъектов РФ и муниципальных образований позволяет выявить узкие места в процессе принятия решений, проводить сравнительный анализ результатов работы, повысить оперативность принятия управленческих решений. При использовании методического и информационного обеспечения у администраций субъектов РФ и муниципальных образований появляется возможность более рационально распределять имеющиеся ресурсы и объективно оценивать эффективность реализации отдельных альтернатив.
Результаты, полученные в ходе активных экспериментов, могут быть использованы при выборе СУБД для использования в качестве хранилища
10 данных в информационных системах с применением многоуровневой архитектуры.
В диссертации представлены документы, подтверждающие прикладную полезность результатов исследования.
Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих конференциях и симпозиумах: Всероссийская конференция в рамках II Выставки-ярмарки НИР и инноваций (Новочеркасск, 2004 г.), VI Международная конференция «Компьютерное моделирование 2005» (Санкт-Петербург, 2005 г.), VIII Международная научно-практическая конференция (Кисловодск, 2005 г.); «Научный поиск молодых» Научно-практическая конференция, посвященная 75-летию РГЭУ «РИНХ» (Ростов-на-Дону, 2006 г.).
Результаты исследования использованы в типовом прикладном программном обеспечении: «Информационная система для сравнительной оценки качества жизни населения субъектов РФ "Рейтинг субъектов РФ"» (№2008384636, РОСПАТЕНТ); «Информационная система для сравнительной оценки качества жизни населения муниципальных образований "Рейтинг муниципалитетов"» (№2006612384, РОСПАТЕНТ).
Основные результаты диссертационного исследования используются в Ростовском государственном экономическом университете «РИНХ» в учебном процессе в структуре учебньж дисциплин «Прикладная информатика в экономике».
По результатам диссертационного исследования опубликовано шесть печатных работ объемом 1,3 печатных листа.
Структура диссертационного исследования определена целью и задачами данной работы и состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы, 3 приложения, 13 таблиц, 22 рисунка.
Анализ деятельности субъекта РФ как социально- экономической системы
Оценка деятельности субъекта РФ при проведении исследования, должна в первую очередь руководствоваться принципами, закрепленными в статье 7-й Конституции РФ, согласно которым основной целью политики, проводимой органами государственной власти и местного самоуправления является «создание условий, обеспечивающих достойную жизнь и развитие человека», то есть другими словами первоочередной целью провозглашается улучшение качества жизни населения.
Под качеством жизни населения в данном случае понимается комплексная многоаспектная синтетическая категория, всесторонне характеризующая уровень и степень благосостояния, свободы, социального и духовного развития человека, а также его физическое здоровье [45].
Здесь хотелось бы обратить внимание на бросающуюся в глаза парадоксальность ситуации: несмотря на то, что цель повышения качества жизни населения закреплена в Конституции РФ, однако на практике, отдельно взятый гражданин РФ не имеет не юридических, не технических возможностей осуществлять контроль и влиять на качество оказываемых ему услуг со стороны органов государственной власти.
Таким образом, одной из основных целей органов государственной власти является обеспечение необходимых условий для жизнедеятельности населения. Набор важнейших типов потребностей граждан любого государства, которые реализуются в процессе их жизнедеятельности, практически не зависит от отраслевой специализации административно-территориального субъекта. Данный набор включает в себя такие потребности, как питание, жилье, работа, духовное и физическое развитие, воспитание и обучение детей, специальное образование, охрана здоровья, различные материальные блага и услуги, транспортные средства для перемещения, средства связи для передачи и получения информации и т.п. С точки зрения органов управления на данный набор потребностей населения накладывается ряд обязательных требований: 1) Полнота, т.е. охват всех типов рациональных потребностей; 2) Постоянство воспроизводства с качественными изменениями; 3) Комплексность, под которой понимается сбалансированность удовлетворения потребностей, когда низкий уровень удовлетворения одной потребности не может быть компенсирован более высоким уровнем удовлетворения других.
Каждый тип потребностей населения можно представить в виде подсистемы, функцией которой является удовлетворение соответствующей потребности. Диспропорции в развитии данных подсистем приводят к снижению реализуемости главной цели общества. Нехватку продовольствия нельзя заменить избытком одежды. Соответственно, провал в развитии одной из функций воспринимается обществом как неудачное развитие всего общества [91].
Следовательно, чтобы деятельность субъекта РФ можно было признать успешной, она должна отвечать значительному числу самых разнообразных критериев, то есть другими словами, для достижения цели повышения качества жизни населения представители органов государственной власти должны иметь возможность отслеживать все технические, административные и человеческие факторы, влияющие на результаты деятельности субъекта РФ. Реализовать подобную систему контроля возможно только с использованием средств современных информационных технологий. Очевидно, что перед началом использования информационных систем, необходимо четко представлять себе схему взаимодействия с одной стороны органов государственной власти всех уровней, органов местного самоуправления, предприятий и организаций всех форм собственности и, с другой стороны - граждан, проживающих на данной территории.
Необходимо подчеркнуть, что с точки зрения повышения качества жизни населения все предприятия и организации можно разделить на две большие группы по критерию основной цели, которой они руководствуются при осуществлении своей деятельности.
Первая группа - организации, целью деятельности которых является максимизация собственной прибыли. И, хотя устав подобных организаций напрямую не декларирует своей целью повышение уровня жизни или оказание любого рода социальных услуг, в то же самое время, уровень благосостояния (выраженного через величину заработной платы и иного рода вознаграждений) работающих на данных предприятиях напрямую зависит от успешности их функционирования, что, в конечном счете, способствует повышению качества жизни. Но кроме этого данные предприятия опосредованно вносят свой вклад в повышение общего качества через производимые ими налоговые отчисления в бюджеты всех уровней бюджетной системы РФ. Действительно, успешно действующее предприятие с течением времени расширяет свою производственную базу, увеличивает объем сбыта товаров или оказываемых услуг, что в свою очередь ведет к увеличению налоговых платежей и доходной части бюджета соответствующего уровня. Затем, полученные таким образом средства направляются на решение социально-экономических вопросов развития муниципального образования, субъекта РФ и Российской Федерации в целом.
Вторая группа - организации, целью деятельности которых является оказание различного рода услуг социального характера. К услугам социального характера будем относить услуги, оказываемые образовательными учреждениями, органами здравоохранения, учреждениями просвещения культуры и искусства, организациями жилищно-коммунального хозяйства и сферы бытового обслуживания, всеми видами транспорта и связи, и т.д. Сюда также можно отнести и такого рода специфичные общественные функции, выполняемые органами внутренних дел и вооруженными силами РФ. Деятельность подобного рода организаций напрямую оказывает влияние на формирование условий для повышения качества жизни населения.
В свою очередь, граждане, проживающие на территории конкретного субъекта РФ, с одной стороны являются потребителями всех видов социальных услуг, а с другой - принимают непосредственное участие в производстве подобного рода социальной продукции.
Необходимо подчеркнуть, что органы государственного управления и местного самоуправления, сами по себе, фактически лишены возможности напрямую влиять на качество жизни населения, они реализуют свои функции через формирование социального заказа и его последующую реализацию через деятельность различного рода хозяйствующих субъектов.
Постановка проблемы оценки деятельности субъекта РФ и входящих в его состав муниципальных образований
В связи с переносом центра тяжести по решению многих экономических и социальных проблем на региональный или даже местный уровень проведение оценки деятельности субъектов РФ является необходимым условием организации деятельности системы органов государственной власти.
В процессе проведения исследования выделены основные критерии, которым должна удовлетворять методика оценки деятельности субъекта РФ. 1. Оценка должна быть комплексной. Т.е. методика должна содержать достаточное количество показателей, которые в полной мере позволили бы описать деятельность субъекта РФ. Количество показателей должно быть не менее 50, причем лучше, если набор данных показателей будет носить явно избыточный характер, что позволит исследователю, при проведении анализа гибко осуществлять планирование проведения экспериментов. Причем состав показателей не должен носить жестко заданный предопределенный характер и по необходимости должна иметься возможность его расширения.
2. Сложность сбора и первичная обработка информации для проведения оценки должна быть минимальной. Чем больше показателей будет использоваться в методике, тем больший объем информации будет необходим для расчета этих показателей. В связи с этим необходимо стремится к тому, чтобы первичные процедуры сбора и подготовки информации были максимально упрощены.
Лучшим вариантом при организации проведения оценки представляется использование официальных данных Государственного комитета статистики, в частности, для оценки деятельности муниципальных образований, входящих в состав субъекта РФ имеет смысл ориентировать на показатели, указанные в [68].
Действительно в настоящее время органами государственной статистики собирается значительный объем информации, дающий всестороннюю оценку деятельности как групп хозяйствующих субъектов, осуществляющих независимую хозяйственную деятельность, так и органов государственной власти и местного самоуправления. Основной проблемой в данном случае становится обработка полученных данных с целью принятия на их основе обоснованных управленческих решений. Необходимо отметить, что реализация данного принципа не должна ограничивать исследователя в возможности определения и выбора собственных показателей оценки. В этом случае задача содержательного обоснования и информационного наполнения указанных показателей возлагается на исследователя.
Представляется, что определяемые пользователем показатели должны отвечать следующим основным требованиям: а) представительности - каждый следующий выбираемый показатель должен дополнять используемые показатели в данной синтетической категории; б) информационной доступности - указанные показатели должны быть, по меньшей мере, доступны для статистической регистрации; в) информационной достоверности - используемые статистические данные должны адекватно отражать состояние анализируемого объекта [111]. 3. Открытость и доступность. Информация, на основе которой рассчитываются показатели должна быть легко контролируемой и проверяемой, причем не только со стороны уполномоченных на то структур органов государственной власти, но и со стороны всех заинтересованных лиц и организаций. Представляется возможным реализовать данное требование посредством предоставления доступа к информационной системе, реализующее данную методику, с использованием сети Internet.
Простота расчета показателей. Алгоритм расчета должен с одной стороны адекватно отражать через построенный интегральный показатель оценки, достигнутый уровень социально-экономического развития субъекта РФ и его динамику, но, в то же самое время не должен быть очень громоздким. Лучшим вариантом представляется ситуация, когда отдельные показатели интегрального рейтинга могут быть перепроверены конечным пользователем без использования средств электронно-вычислительной техники.
Кроме рассмотренных выше требований, необходимо обратить внимание на тот факт, что, как правило, при проведении исследований по оценке деятельности субъекта РФ, он рассматривается как единый объект исследования, при этом остается без внимания характер экономических связей между муниципальными образованиями, входящими в его состав и оказывающими существенное влияние на результаты его деятельности. Действительно, ведь конечный результат деятельности региона возникает не в неких виртуальных центрах экономической деятельности, а является результатом работы многих взаимосвязанных между собой предприятий и организаций, ведущих хозяйственную деятельность на территории входящих в состав региона муниципальных образований.
Таким образом, можно сделать вывод, что оценка деятельности субъекта РФ не может быть объективной без оценки деятельности входящих в его состав муниципальных образований. При этом отдельно взятое муниципальное образование рассматривается как замкнутая социально-экономическая система с входными и выходными характеристиками, функциями, обеспечивающими его жизнедеятельность. Также, как необходимое условие применения методики необходимо отметить использование информационных технологий.
Особенности программной реализации СППР
Программная реализация информационной системы выполнена в среде Java на базе технологии Java 2 Enterprise Edition (J2EE) и представляет собой Internet (іпггапеі)-сайт. Использование технологии J2EE подразумевает применении трехуровневой архитектуры, представляющих информационную систему в виде совокупности трех компонент: 1. Сервер базы данных; 2. Сервер приложений, отвечающих за реализацию алгоритмов обработки данных (т.н. бизнес-логики); 3. Клиентское приложение. Основным преимуществом выделения алгоритмов анализа и обработки исходных данных в отдельную составляющую является возможность повторного использования кода программы, повышение производительности системы в целом и скорости обработки данных, возможность легкого масштабирования системы и относительная независимость от конкретного поставщика системы управления базами данных.
С помощью разработанной системы осуществляется управление справочной информацией, ввод, расчет и вывод исходных, оценочных и конечных показателей рейтинга. Также реализованы описанные выше методы автоматической классификации (кластерного анализа) субъектов РФ и муниципальных образований по выбранному подмножеству признаков. Система описывает непротиворечивость и целостность информации как на уровне клиента, так и на уровне сервера приложений, которой реализует объектно-ориентированный механизм доступа к данным. Выбранный набор программных средств отвечает следующим требованиям: 1. Высокая скорость доступа к данным в многопользовательском режиме, достигнутая за счет применения трехзвенной архитектуры (балансировка нагрузки, кэширование данных). 2. Помимо этого, трехзвенная архитектура позволяет применить сложные алгоритмы масштабирования, для удовлетворения практически произвольной нагрузки, в том числе горизонтальную схему, когда несколько серверов объединяются в отказоустойчивый вычислительный кластер. 3. Информационная система предоставляет интерфейс доступа к данным на основе протокола HTTP, что позволяет получать доступ к данным с помощью web-браузера, входящего в состав любой современной операционной системы. Данный подход позволяет отказаться от использования специально разработанных клиентских приложений. Кроме того, серверная часть, которая обеспечивает централизованное хранение и обработку информации также независима от платформы. 4. Выбранная архитектура и средства реализации информационной системы делают ее мало зависимыми от компонентов, которые она использует (СУБД, сервер приложений, web-сервер), что позволяет конечному потребителю самостоятельно сбалансировать параметры цена / производительность I надежность, применяя в качестве компонентов архитектуры различные программные продукты (в том числе и условно бесплатные). 5. Система безопасности использует криптографические методы защиты информации, авторизацию (сопоставление определенных прав доступа к объектам системы конкретному пользователю) и аутентификацию (процесс подтверждения пользователя системы), протокол SSL с целью обеспечения безопасности передаваемых по сети данных, который основан на принципах криптографии с открытым ключом (алгоритм RSA) и использовании поточных шифров высокой стойкости (RC4).
Структура базы данных разработана в соответствии с UML-диаграммой классов. Реализованная структура БД и выбранные информационные технологии в комплексе позволили в условиях интерактивности обеспечить быстрый доступ к используемым данным.
В дальнейшем информационная система может быть усовершенствована за счет расширения использования возможностей геоинформационных систем, совершенствования аппарата визуального представления данных, добавления процедур ведения журналов и аудита производимых пользователем действий.
В условиях территориальной удаленности пользователей системы, становится доминирующей тенденция к построению и использованию баз данных федерального доступа. Такой подход представляется оправданным, так как в этом случае значительно снижается совокупная стоимость разработки, внедрения и эксплуатации программного продукта. В то же время использование распределенного доступа предъявляет принципиально иные требования к обеспечению безопасности передаваемой, хранимой и обрабатываемой информации.
Так как система поддержки принятия решений для оценки деятельности субъектов РФ создана для эксплуатации с использованием сети передачи данных Internet, встает проблема надежной и эффективной защиты обрабатываемых и передаваемых данных. Разработанная и используемая в информационной системе модель безопасности и защиты информации подразумевает: 1. Обеспечение целостности хранимых и обрабатываемых данных; 2. Использование методов разделения доступа (авторизация и аутентификация); 3. Отделение методов обработки информации от самой информации; 4. Использование криптографических методов защиты информации; 5. Аудит действий пользователя. Ряд представленных требований являются встроенными механизмами платформы J2EE и реализуются автоматически. Связь между сервером приложений и сервером базы данных осуществляется посредством использования технологии JDBC (Java Database Connectivity). Так как данная связь осуществляется в зоне, которая может быть защищена межсетевым экраном, то организации защиты на данном уровне информационной системы не требуется.
Очевидно, что наиболее уязвимым местом является участок связи между сервером приложений и клиентом (браузером). Так как данная связь осуществляется посредством использования протокола HTTP, не предусматривающего никакого шифрования, то передаваемая информация может быть легко получена злоумышленником. При реализации информационной системы, для обеспечения безопасности передаваемых данных предусмотрены: 1. Методы разделения доступа (аутентификации и авторизации), реализованные посредством использования технологии Java Authentication and Authorization Services (JAAS); 2. Использование криптографических методов передаваемых по сети данных с использованием протокола SSL, который основан на принципах криптографии с открытым ключом (алгоритм RSA) и использованием поточных шифров высокой стойкости (RC4). Проверка целостности данных также является важной частью комплекса системы защиты. Здесь под целостностью будем понимать проверку правильности и непротиворечивости хранимых и обрабатываемых данных. В системе реализована двухуровневая система обеспечения целостности данных: 1. На стороне клиента используются скрипты, написанные на языке JavaScript для проверки правильности введенных данных. Достоинством данного метода является то, что программа, написанная на языке JavaScript, выполняется на стороне клиента, что в целом обеспечивает снижение вычислительной нагрузки на сервер приложений.
Планирование и реализация экстремальных экспериментов для оценки времени выполнения основных функциональных операций СППР
При разработке информационной системы важное значение имеет время выполнения заданного набора функциональных операций. Это объясняется тем, что при прочих равных условиях себестоимость единицы работы прямо пропорциональна времени ее выполнения. В связи с этим необходимо определить влияние отдельных факторов на время выполнения стандартных операций информационной системы.
В опыте в качестве выходного параметра Y использовалось время выполнения функциональной операции - время от запроса пользователя до получения результата в виде html-страницы с запрашиваемой информацией. То есть учитывалось время передачи запроса по протоколу HTTP, его обработка, формулирование и передача запроса к базе данных, обработка его результатов по определенному алгоритму, формирование ответа в виде html-страницы и передача ее пользователю. Варьируемые параметры: 1. приведенная тактовая частота процессора, ГГц - хг; 2. объем оперативной памяти, Гб - х2; 3. быстродействие дисковой системы, Мб/с - х3; 4. объем базы данных, млн. строк - х4. Следует отметить, что существует проблема численного выражения значений некоторых из перечисленных параметров
Например, для оценки скорости процессора недостаточно учитывать только частоту, на которой он работает. Также необходимо принимать во внимание архитектуру процессора, набор реализуемых им инструкций, размер и наличие кэша и т.д. Производительность памяти также зависит не только от объема, но и от частоты, на которой она работает. Кроме того, существенное влияние в данном случае могут оказывать такие параметры как: способ доступа к оперативной памяти (работает ли модуль памяти один или в паре с другим), качество изготовления, совместимость с материнской платой (комплектующие одного производителя потенциально более совместимы) и т.д. При оценке скорости работы файловой системы существуют такие сложно оцениваемые и практически неподдающиеся контролю парметры как фрагментированность файловой системы и ее тип, размер кэша подсистемы хранения данных, особенности реализации контролера привода жесткого диска, наличие в системе работающих антивирусных программ и т.д.
При оценке производительности количество строк базы данных определялось исходя из необходимости хранения 100 показателей для 2500 субъектов РФ и муниципальных образований в течение 20 лет. Принимая во внимание указанные проблемы, для оценки производительности процессора сервера, файловой системы и пропускной способности памяти использовался индекс производительности, полученный при тестировании с помощью утилиты SiSoftware Sandra Pro 2007. В таблице 2 представлены основные уровни факторов и интервалы варьирования для экспериментов, проводившихся с разработанной информационной системой. Таблица 2 - Основные уровни факторов и интервалы варьирования для экспериментов Производительность процессора х-у Объемоперативнойпамяти х2 Быстродействиедисковойсистемы Хз Объем базыданных (тыс.строк) х4 Основной уровень 9 3 6 5 Интервал варьирования 3 1 2 2,5 Верхний уровень 12 4 8 7,5 Нижний уровень 6 2 4 2,5 Кодированные значения факторов х,- 1 2 х3 Хд
Для осуществления активных экспериментов с реализованной информационной системой использовалась программа Apache JMeter (http://jakarta.apache.org/jmeter). Основным назначением данной программы является нагрузочное тестирование web-приложений. Также она может быть использована при тестировании характеристик как статических, так и динамических ресурсов (файлов, java-сервлетов, perl-скриптов, баз данных, ftp-серверов и т.д.), а также для моделирования различных типов и уровней нагрузки на сервер или сеть с целью проверки их пропускной способности [120]. Полученные результаты экспериментов могут быть представлены в графическом виде, автоматически рассчитываются основные статистические показатели результатов опытов.
Опыты повторялись сериями: тридцать две серии (наблюдения) из двух групп по четыре измерения в каждой группе. В качестве времени выполнения функциональной операции использовалось среднее время последних четырех измерений серии. Здесь необходимо принять во внимание, что при первом вызове jsp-страниц выполняется компиляция в байт-код; кроме того, в этот момент сервер приложений выполняет необходимое кэширование данных, а сервер баз данных анализирует план выполнения запросов. В связи с этим, в первой группе опытов внутри серии присутствовали резкие скачки времени выполнения функциональных операций, и результаты первых четырех измерений не использовались.
С этим критерием связаны числа степеней свободы v, = п -1 и v2 = N. В нашем случае число степеней свободы v, =31 (так как число параллельных опытов постоянно и равно тридцати двум), v2=16 (число опытов в матрице эксперимента). Гипотеза об однородности дисперсий подтверждается, если экспериментальное значение критерия не превышает табличного значения. В этом случае можно усреднять дисперсии и подсчитывать параметр оптимизации или дисперсию воспроизводимости эксперимента (при условии, что число повторных опытов одинаково во всей матрице) [24].
Коэффициенты при независимых переменных указывают на силу влияния факторов. Чем больше численная величина коэффициента, тем большее влияние оказывает фактор. Если коэффициент имеет знак плюс, то с увеличением значения фактора параметр оптимизации увеличивается, а если минус, то уменьшается. Величина коэффициента соответствует вкладу данного фактора в величину параметра оптимизации при переходе фактора с нулевого уровня на верхний или нижний.
В свою очередь, объем оперативной памяти также оказывает значительное влияние на скорость выполнения основных функциональных операций информационной системы и для эффективного функционирования информационной системы необходимо проводить регулярный мониторинг объема доступной оперативной памяти и в том случае, если нагрузка на вычислительный комплекс регулярно достигает пиковых значений, принимать решение об ее увеличении.
2. Производительность дисковой подсистемы оказалась существенно значимой только в операциях обновления (записи) исходных данных и промежуточных результатов расчета. В функциональных операциях связанных с проведением кластерного анализа и расчета рейтинга административно 96 территориального субъекта существенно более важную роль, чем производительность дисковой подсистемы играл объем оперативной памяти и производительность процессора.
3. Объем базы данных определенный для проведения активных экспериментов в целом оказался незначимым фактором, не влияющим на общую производительность информационной системы. Анализ совокупного влияния различных факторов на производительность программного комплекса не позволил выявить каких-либо устойчивых тенденций.
Таким образом, в результате реализации активных экспериментов получены статистически значимые регрессионные модели для прогнозирования средних затрат времени на выполнение основных функциональных операций спроектированной СППР в зависимости производительности отдельных частей аппаратного обеспечения вычислительного комплекса и объема базы данных.
