美军信息体体系架构研究资料下载.pdf
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运用国防部体系结构框架()方法,构建了个体系结构产品,描述了联合信息环境(,)的构想、使命任务、活动、功能、能力等,为从事作战指挥、规划计划、建设管理、系统设计、技术研发和系统维护等各类人员提供了统一规范的描述。
对我军信息服务体系建设具有重要的参考作用。
美军信息体系架构提出的背景经过多年网络中心信息系统建设和实践,美军感到目前的信息系统还是由大量的“烟囱”组成,现在的建设方式主要是将原有的“烟囱”系统拼凑在一起,国防部信息系统成为全球最大的异构、分布式的复杂系统。
目前美国防部的用户包括:
万现役人员;
万美国本土雇员;
万国家安防和预备役人员;
万以上的家庭成员和部队退休人员;
分布在超过个国家、个以上的办公地点,万栋以上的建筑。
各种系统包括:
超过万种系统(其中的系统和关键任务相关);
约个数据中心;
约台服务器;
万台以上的计算机和设备;
数以千计的网络;
数千台邮件服务器、防火墙、代理服务器等;
移动设备包括万台黑莓手机、万部苹果设备、部安卓设备等。
可以看出,美军面临着艰巨的挑战:
一是如何使得规模巨大的信息系统高效、安全、可靠运行;
二是如何使得数量繁多的异构系统之间实现快捷的信息交换与共享。
为此,美军在年提出了建设一个高效的、安全的、一体化的联合信息环境计划。
联合信息环境是一个由共享的信息技术基础设施、体系服务和一体化的安全架构组成的安全环境,以达成全维优势,改善军事行动效果,增强系统安全,提高信息技术利用率。
其目标是减少数据中心的数量,增强系统之间的互操作性,加快作战人员获取信息的速度,降低终端用户使用的复杂性,增强信息系统的安全性,加快新技术在作战中的应用。
主要特点有:
)从以网络为中心转向以数据为中心;
)从只着重信息本身的共享转向信息和基础设施戴剑伟,等:
美军信息体体系架构研究第卷的共享;
)快速交付和使用集成的云计算服务,各类用户可以在任何地方使用各种方法访问;
)信息服务保障重点从固定指挥所转向保障战场前沿作战人员。
为了扎实推进联合信息环境建设,美军提出了联合信息环境建设路线图,联合信息环境按照初始阶段、常态化阶段、优化阶段、维持阶段个步骤进行建设,在财年基本达到预期目标,如图所示。
图联合信息环境建设路线图美军信息体体系架构主要内容为了指导联合信息环境的建设,统一各种概念和术语,美国防部首席信息官办公室运用国防部体系结构框架()的方法,提出了信息体体系架构(,)。
对信息体联合信息环境的构成、以及各个要素之间如何协同工作来实现有效的信息和服务共享,提供了一个清晰、准确的描述。
通俗地讲,通过回答如下的问题。
信息体系联合信息环境最终是什么样子?
评价联合信息环境建设进展的标准是什么?
信息体系联合信息环境给最终用户提供什么样的能力?
如何应用信息体系框架进行联合信息环境架构设计?
需要什么样的手段和方法来防护、运行维护,管理信息体系联合信息环境?
信息体系联合信息环境支撑每种能力相应的活动、规则、功能和服务是什么?
如何管理和维护信息体系联合信息环境,确保信息体系联合信息环境处于正常运行状态?
如何确保通信和计算基础设施足够支撑全球网络中心作战?
如何确保联合信息环境在整个国防部网络环境内是安全、可信、可访问的?
国防部在网络中心环境中如何创建和部署数据、信息和服务?
信息体系框架设计的基本思路是由抽象到具体。
首先描述信息体系联合信息环境的构想和相关概念,然后描述信息体系联合信息环境的使命任务,再描述完成使命任务所需的活动、服务和规则,最后给出了主要的参考体系结构,对核心数据中心、活动目录优化、统一通信、网络访问和协作等关键领域的使命任务、技术路线进行详细的阐述。
美军信息体体系架构的视图产品谱系如表所示。
表美军信息体体架构构视图产品组成编号视图产品说明概述和摘要信息描述的目的、范围、目标、设想和约束综合词典描述视图产品中使用的术语构想描述整体能力的构想能力分类描述能力的层次说明能力与作战活动映射能力与实现能力的活动之间的映射能力与服务映射能力与实现能力的服务之间的映射作战概念图对高层次概念的图形描述和文本说明活动分解树活动的层次描述作战规则模型描述业务规则服务描述对服务的说明服务功能描述描述服务的功能及层次关系标准简介描述采用或遵循的技术标准列表标准预测描述即将制订的相关标准总体构想信息体系联合信息环境的总体构想是为各级指挥人员决策和各类作战人员完成任务提供所需的信息和知识。
因此要求信息体系联合信息环境是一个无缝的、稳定可靠的信息共享环境,一方面确保数据和服务在整个联合信息环境中是可见、可访问、可理解和可信的,另一方面通过使用动态和互操作的通信和计算资源,满足基于信息的作战需要。
如图所示。
信息体系联合信息环境的具体要求包括:
)为联合作战、日常业务和情报等业务提供统一、最优的信息服务环境,以便实现各种力量的整合;
)为进行各种作战行动提供必需的信息;
)确保随时随地安全访问所需信息,缩短决策周期;
)确保信息体系联合信息环境的灵活性和功能的完备性,确保作战进入和兵力协同。
使命任务围绕实现各类人员和系统能在任何设备、任何地点、任何时间,安全获取完成任务所需信息的目标,美军提出了信息体系联合信息环境的使命任务。
主要包括:
)统一的身份认证、访问控制和目录服务;
)信息和服务前沿化;
)联合基础设施;
)通用的政策和标准;
)统一指挥。
第期指挥控制与仿真图信息体系联合信息环境构想)统一的身份认证、访问控制和目录服务目前,由于缺乏公共的安全架构,各个机构都有各自的身份验证、信息访问控制机制,各个机构的人员或系统只能访问本机构的信息,要跨机构访问信息,需要解决复杂的访问控制权限的问题,导致延误战机。
信息体系联合信息环境要达到的目标有个。
图统一的身份认证、访问控制和目录服务所有授权的实体只有一个能被所有信息和服务产品识别的通用的身份证书;
所有授权的实体能实时访问信息体系联合信息环境中任何地方的关键数据、服务和应用;
戴剑伟,等:
美军信息体体系架构研究第卷企业级的目录服务保证在满足信息传输性能的基础上,实现跨领域的安全。
)信息和服务前沿化目前,美军重点开发支撑美国本土或固定场所处理业务所需的服务,却忽视对作战前沿战术级用户的支撑,常常通过对已有服务的修改再推送到战术级用户,由于低劣的网络性能,导致这些服务不能正常运行。
信息体系联合信息环境要达到的目标是:
任何作战保障活动和程序开发首先要满足作战前沿战术级用户的需求;
数据要被标记并快速灵敏地推送到作战前沿战术级用户;
作战前沿战术用户具有将自身的数据、信息和知识共享给其他用户的能力。
)联合基础设施在目前的信息体系信息环境中,存在许多独立的通信网络、计算处理和存储基础设施,这种混合的环境阻碍了机构内部之间、内部与外部之间的协同。
整合基础设施,实现无缝的信息共享,以加快行动速度;
从以业务服务为中心的网络结构向联合的、运维管理为中心的网络结构改变;
计算基础设施具备自我管理能力,减少人工干预,确保计算基础设施资源最优化。
图信息和服务边缘化图联合基础设施第期指挥控制与仿真)通用的政策和标准现在由于缺乏通用的政策和标准,基础设施不能贯通,各种系统基于不同的标准建设,各种处理基于不同的配置,导致大量孤立的系统、服务和应用,很难形成无缝的、集成的作战力量。
信息体系联合信息环境达到的目标是:
采用高效的体系规范来管理信息环境和集成设施;
通用的政策和标准作为实现互操作的基础;
尽量减少用户和运维人员的培训需求。
)统一指挥现在的情况是,由于不同的信息技术标准、不同的网络和不同的风险管理过程,联合指挥官担负着网络集成者的角色,常常是被动的、不是主动的整合兵力来保障作战任务,导致网络资源不能得到充分利用。
确保系统和网络可用,信息被有效保护,信息提供者能提供正确的信息给战术前沿用户;
通过无缝的信息环境的态势感知,有效指挥和控制信息体系联合信息环境;
通过统一的培训手段,形成更加灵活的、集成的作战兵力。
图通用的基础和标准图统一指挥戴剑伟,等:
美军信息体体系架构研究第卷能力视图信息体系联合信息环境需要具备的能力主要包括两大类:
信息体系联合信息环境对各类用户提供数据和服务的能力和保证信息体系自身正常运行的支撑能力,如图所示。
图信息体系联合信息环境能力视图)数据和服务能力信息体系联合信息环境要具备向各类终端用户提供连接、访问、共享信息和服务能力,具体包括:
国防部人员和任务合作伙伴可以使用各种终端设备在任何时候、任何地点连接到网络;
国防部人员和任务合作伙伴可以使用各种终端设备在需要的时候访问信息、服务和其他的信息资源。
通过信息体系联合信息环境实现信息和服务共享,并确保信息、服务和其他的信息资源是全球可见、可利用的。
)支撑能力信息体系联合信息环境除了能向用户提供服务外,还要具备保证自身稳定、可靠运行的支撑能力,包括配置、防护和管理能力,具体包括:
有效管理网络的性能和动态分配计算处理、存储等资源;
对所有的用户和设备实施通用的访问控制;
具备跨域安全和主动的网络防护能力;
通用的政策、标准和管理流程;
有效开发和运用基础设施。
作战视图作战概念图作战概念图用图形描述了联合信息环境中重要的概念、活动、组件及其关系。
从联合信息环境用户的角度来看,为完成任务的需要,用户使用各种终端设备访问网络,产生和消费信息、服务;
从联合信息环境来看,联合信息环境用户的这些能力来源于信息体系联合信息环境提供的服务,如图所示。
)服务层通信服务:
是一个稳定的、动态的、逻辑的通信基础设施,用于将所有需要的信息和服务传输给所有授权的用户。
计算和存储服务:
是一系列整合的、物理逻辑互联的核心数据中心、区域和本地战术数据处理节点的集合,为所有用户和设备提供基于云计算、按需的计算处理、存储服务。
业务应用服务:
针对作战、日常事务、情报业务领域所提供的专门应用,这些服务是可发现的,能被授权的业务领域用户访问。
应用和数据服务:
是整个国防部各类用户使用第期指挥控制与仿真的通用的、核心服务。
这些服务能被发现,并能被所有国防部用户访问。
用户接入设施:
确保用户通过各种设备访问所需的各种信息和服务。
图信息体系联合信息环境作战概念图)保障层保障层提供的功能包括网络运行维护、信息安全和信息管理。
网络运行维护是整个国防部对信息体系联合信息环境操作和防护能力,以确保联合信息环境稳定可靠运行。
监控联合信息环境运行状态,优化联合信息环境运行,能按照用户需要动态配置各种资源。
信息安全是确保信息及信息系统的可用性、完整性、可信性、机密性、不可抵赖性,确保信息整个生命周期的安全,确保信息被授权的用户访问。
信息管理是通过对信息资源的有效管理,使各种信息资源能被一个或多个不同的系统、个人、机构按照权限正确访问,同时确保数据和信息在整个生命周期,对所有授权用户来说是可见、可访问、可信和、可理解的。
作战活动模型作战活动模型描述了信息体系联合信息环境在完成其业务能力过程中所执行的各种作战活动。
信息体系联合信息环境的活动主要包括运用、监管、防护、运维和供给,如图所示。
图信息体系联合信息环境活动模型戴剑伟,等:
美军信息体体系架构研究第卷)运用。
运用是指各类联合作战、日常业务、情报人员运用信息体系联合信息环境获取完成任务所需的信息服务,也为信息体系联合信息环境规划提供需求。
)监管。
对各类用户需求进行描述、分析,制订信息体系联合信息环境相关政策、规范、指南、标准和架构。
)防护。
根据政策、规范、指南、标准和架构,保护信息体系联合信息环境免受内部和外部的威胁。
一方面提供授权访问机制和流程,确保合法用户按照其权限访问信息,另一方面是阻止非法用户操作和利用信息体系联合信息环境。
)运维。
根据政策、规范、指南、标准和架构,通过高效的运维,保证服务体系运行可靠,并满足快速持续变化的用户需求。
一方面,对信息体系联合信息环境资源的状态、服务质量进行监控,并调节基础设施,使之尽可能为用户提供最优的服务。
另一方面,当信息和服务需求发生在线变化时,能进行动态和主动的资源分配和配置,确保信息体系联合信息环境持续地、最优地运行。
)供给。
为各类用户成功完成任务,按照信息防护活动所允许的权限,提供访问和使用信息和服务的手段,为所有用户提供基本的通信和计算处理基础设施。
一方面为防护活动提供威胁事件报告,接受防护活动提供的安全参数保护基础设施。
另一方面,它接受运维活动的控制,确保提供有效的信息和服务,又向运维活动提供资源运行状态、故障事件、服务质量等信息,动态调整和配置信息基础设施资源,满足用户需求的快速变化。
作战规则模型信息体系作战规则模型描述了实现信息体系联合信息环境规划、建设、运行需要遵循的规则,促进实现的信息体系联合信息环境满足作战的需要。
从总体、数据和服务、可靠性、基础设施、运行维护、通用政策及标准等方面提出了条规则。
主要的规则包括:
)总体规则互操作性是各种解决方案的战略目标。
全球信息栅格()中的所有组成部分必须具备互操作能力。
信息的互操作通过遵循网络中心数据和服务共享策略来实现。
基础设施的互操作通过定义和实施各种标准、接口描述、实现指南来实现。
上所有的数据资源、服务和应用对授权用户(包括不可预期用户)是可见、可访问、可理解、可信的。
为国防部的任务合作伙伴间信息资源(信息、服务、政策)的共享和业务协同提供一个安全环境,这些任务伙伴包括联邦各部和利益共同体(例如国土安全部,情报委员会)、州和地方政府、非政府组织,以及学术、研究和商业伙伴。
信息体系联合信息环境具有全球使用和访问的能力,可以从全球任意一个电脑连接人员和访问信息资源。
服务的开发应当尽可能为全球使用。
)数据和服务规则数据、服务和应用是战略资产,对于需要利用这些信息进行决策的人不能拒绝访问。
数据、服务和应用彼此之间的关系是松耦合的。
一个机构提供的业务服务接口应当与具体实现无关。
数据尽可能被更多的应用可见、可访问、可理解,不是只限制于某个特定应用。
信息只处理一次(原则)。
已存在的信息应当重复利用而不要重复建设。
信息共享应当基于利益共同体来实现,确保信息的语义和语法在利益共同体是一致的。
数据、服务和应用应当尽可能地考虑不可预见的应用需求,即数据、服务和应用对不可预见用户来说是可见、可访问、可理解和可信的。
所有数据生产者和功能提供者需要对数据和功能进行描述,并且以服务的方式在中发布。
所有数据和功能都能被搜索引擎搜索到。
所有的数据要按照国防部发现元数据规范进行描述。
所有专门或通用的应用功能都要以基于网络的服务方式发布,并具有完整的接口定义。
所有的服务都要注册到服务注册库。
所有名词、术语都要使用通用核心模型()或国家信息交换模型(,)定义的语义,并且注册,以便被发现、重用和理解。
)基础设施规则基础设施必须是可扩展的、冗余的,具有强大的生存能力,从而保证连续运行,并且在攻击、故障、事故、人为或自然灾难的情况下可以恢复。
基础设施能针对不可见用户需求,可以扩展、变化、部署和快速管理。
基础设施资源应当是可见和可用的,既满足任务的动态需求,又可以被监控和管理。
计算基础设施必须支持所有的国防部业务,并且为各个业务领域共享空间和信息资源,提供高效的、实时的、可用的、安全的访问。
计算基础设施能提供安全的、动态的、计算平台第期指挥控制与仿真和位置无关的数据存储功能。
计算基础设施能满足临时连接或网络带宽有限的边缘环境用户的需求。
为用户提供访问计算资源的透明接口,并对性能的影响尽可能最小化。
计算基础设施必须对不断增加的计算、数据存储和共享空间需求具备快速响应的能力。
所有计算基础设施必须被国防部委托机构认证、核准。
对未来信息体系信建设的启示从信息体体系架构的主要内容可以看出,美军深刻认识到联合信息环境建设是谋求信息优势、决策优势和行动优势的关键环节。
因此美军紧紧围绕信息以及基础设施共享目标开展联合信息环境建设,不断提高其基于网络中心化的作战能力。
美军信息体系架构为未来信息服务体系建设提供了有益的启示。
强化信息服务体系顶层设计美军运用体系结构方法,对联合信息环境的总体构想、使命任务、功能划分、运用方式、关键技术路线、发展路线图进行了详细规划和设计,为美军联合信息环境的建设指明了方向。
信息服务体系建设是复杂的系统工程,需要采用自上而下的系统工程方法,从全局和总体的高度,综合考虑联合作战对信息服务体系发展的要求,技术发展水平、国家经济实力等因素对信息服务体系发展的约束,针对影响信息服务体系建设发展整体效能的关键问题,制定信息服务体系的发展战略和总体规划。
一是坚持“共享”的原则,信息服务体系建设始终围绕信息便捷共享、业务灵活协同的目标,为各类作战要素高效联合提供有力支撑;
二是坚持“体系”原则,从体系的角度,全盘考虑,综合设计,使得信息服务体系天生具有集成性,避免在信息服务体系运用时,还需要进行大量的综合集成工作;
三是坚持“集约化”的原则,基础设施尽可能地向所有用户共享,开发尽可能多的通用服务,避免重复建设,形成新的“烟囱”和“信息孤岛”。
构建一体化的信息服务环境从信息体系架构看出,美军联合信息环境建设的重点是信息服务能力建设,为各类人员和系统提供一个安全可靠、扩展性强、即插即用的网络中心信息服务环境,并通过信息服务环境将各类系统连接形成一个有机整体。
当前许多国家的现状与美军世纪年代遇到的情况很类似,缺乏信息发布、检索、访问的手段,导致出现“有系统,无数据;
有数据,难共享”现象,各类信息很难在各军兵种信息系统无缝流动和共享,不能满足基于信息系统体系作战的需要,因此,构建一体化的信息服务环境成为未来信息化建设中迫切需要解决的问题。
借鉴美军联合信息环境建设的经验和教训,当前一体化信息服务环境建设任需要从以下几个方面加强顶层设计,避免走美军的弯路,发挥后发优势。
一是按照基于信息系统体系作战的需求,完成基于的信息服务环境顶层设计,明确系统的总体架构、功能组成、关键技术路线。
二是明确信息服务环境的建设原则、实施步骤、运行保障的措施和管理机制,确保顶层设计可实施和可持续发展。
三是统一开发通用功能服务组件,构建逻辑集中、实时高效、共建共享的信息目录和交换体系。
四是构建一体化的信息服务安全保障体系。
通过建设统一的信息安全基础设施,综合运用安全技术手段,制定全方位安全保障制度和标准,为信息服务提供安全保障。
优化信息服务体系布局借鉴美军按照核心数据中心、地区数据处理节点、战术移动数据处理节点、专业数据处理节点,重新对现有的数据中心进行归类和整合的经验,在未来信息服务体系建设中,一是要科学规划信息服务中心和数据中心的地理布局和数量,避免走以往重复建设、各自为政的老路。
二是加强战术移动数据中心的建设,满足作战前沿战术级用户的作战的需要。
三是充分运用云计算、节能环保等先进技术,构建信息服务中心和数据中心,提高计算和存储资源的利用率,降低能源消耗。
四是充分利用大数据技术,提高半结构化、非结构化数据的处理、分析和管理能力。
参考文献:
,():
(下转第页)欧阳中辉,等:
基于矢量运算的舰空弹对抗反舰弹脱靶量分析第卷范围大一些。
图有干扰时目标做蛇形机动的脱靶量结束语本文仿真结果说明舰空导弹拦截矢量模型、反舰导弹机动矢量模型和矢量运算脱靶量模型的正确性和可行性。
该模型提供了一种基于矢量运算的分析目标机动、噪声干扰和过载限制等因素对制导盲区脱靶量影响的方法。
在一定的噪声干扰强度下,由于末端机动反舰导弹和舰空导弹之间的距离相对较小,所以引起视线角速率误差较大,机动过载引起的脱靶量对舰空导弹拦截效能的影响不容忽视。
为了保证拦截概率,需要对末端防御舰空导弹的制导精度和可用过载提出更高的要求。
欧军瑜,李刚,高忠长基于的防空导弹三维弹道仿真火力与指挥控制,():
董银文,石章松,李云舰空导弹协同制导杀伤区建立研究指挥控制与仿真,():
斗计华,陆永红,杨兴宝舰空导弹对蛇行机动反舰导弹抗击脱靶量分析弹箭与制导学报,():
丁赤飙,毛士艺采用修正比例导引的雷达寻的导弹脱靶量研究北京航空航天大学学报,():
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徐国亮,张逊,王勇高速机动反舰导弹防御技术指挥控制与仿真,():
刘家祺,欧阳中辉,孟蕾,等舰空导弹拦截机动目标弹道仿真兵工自动化,():
赵善友防空导弹武器寻的制导控制系统设计北京:
宇航出版社,(上接第页),():
美军信息体体系架构研究美军信息体体系架构研究作者:
戴剑伟,张育军,王强,DAIJianwei,ZHANGYujun,WANGQiang作者单位:
戴剑伟,王强,DAIJianwei,WANGQiang(国防信息学院,湖北武汉,430010),张育军,ZHANGYujun(解放军73683部队,福建三明,353304)刊名:
指挥控制与仿真英文刊名:
CommandControl&
Simulation年,卷(期):
2014(6)引用本文格式:
戴剑伟.张育军.王强.DAIJianwei.ZHANGYujun.WANGQiang美军信息体体系架构研究期刊论文-指挥控制与仿真2014(6)
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