УДК 004.422.833 А.А. ЛУПАНДИН, В.Н. ВОЛКОВ A.A. LUPANDIN, V.N. VOLKOV

УДК 004.422.833
А.А. ЛУПАНДИН, В.Н. ВОЛКОВ
A.A. LUPANDIN, V.N. VOLKOV
ОБЛАЧНОЕ ХРАНИЛИЩЕ ДАННЫХ ВТОРОГО УРОВНЯ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ
ЭЛЕКТРОННЫХ УСЛУГ НАСЕЛЕНИЮ
THE CLOUD DATA STORAGE OF THE SECOND LEVEL WITH THE
IMPLEMENTATION OF E-SERVICES TO THE PUBLIC
В данной статье показана актуальность темы облачных хранилищ в ближайшее десятилетие,
приводится базовая модель функционирования классического хранилища, демонстрируется концепция
облачного хранилища второго уровня, реализуемого у пользователя на основе провайдеров облачных услуг,
описываются преимущества и перспективы его использования.
Ключевые слова: облачные технологии, хранилища данных, облачные хранилища, концепция, облачные
хранилища второго уровня, электронные услуги.
In given article authors show the relevance of the topic of cloud storage at the next decade, provide the base
model of the classic cloud data storage, demonstrate the concept of cloud storage of the second level, implemented by
the user-based cloud provider, and describe advantages and disadvantages of its use.
Keywords: cloud technology, data storage, cloud data storage, concept, cloud data storage of the second level,
e-services.
Актуальность облачных хранилищ данных
Бесспорно, сейчас наступала цифровая эпоха. Большинство аналоговых носителей и
средств передачи информации уходят в прошлое. Однако, цифровая эпоха не означает отказ
от аналоговых технологий. Человек по своей сути есть аналоговое существо, и информацию
он воспринимает с помощью своих органов чувств. Поэтому такие носители информации,
как книги, рукописи и т. п. сохранятся, не смотря ни на что. Цифровая эпоха в свою очередь
предполагает увеличение объема передаваемой и хранимой информацией. Примером этому
может служить совокупный мировой объем носителей информации. В 1986 году он
составлял 2,6 эксабайта, в 1993 году — уже 15,8, в 2000 году — более 54,5, а в 2007 году он
вырос до внушительных 295 экзабайтов [1, 62 стр.]. Конечно, данная статистика учитывает, в
том числе и аналоговые носители (магнитные ленты, видеокассеты и т.п.), не принимая во
внимание их заполнение и хранение на них идентичных данных. Однако она хорошо
демонстрирует повышение спроса на носители информации. Особенную актуальность это
направление приобретает в рамках реализации электронных услуг населению ЭУН. В [2]
показано, что система управления ЭУН неразрывно связана со специализированными базами
данных, содержащих сведения о типовых, новых и уже реализованных электронных услугах.
Доступ к такой информации в соответствии с принципами, изложенными в [3], может быть
реализован с использованием облачных хранилищ.
В ближайшие годы объемы передаваемой и хранимой информации будут только
увеличиваться, причем в геометрической прогрессии. Согласно данным исследования,
проведенного аналитической фирмой International Data Corporation (IDC) [4],
специализирующейся на исследовании рынка информационных технологий, совместно с
одной из крупнейших в мире корпораций на рынке продуктов, услуг и решений для хранения
и управления информацией EMC Corporation, объемы информации удваиваются каждые два
года. В результате чего объем информации, которая создается или копируется ежегодно,
увеличится с 4,4 зеттабайт в 2013 году до 44 зеттабайт в 2020 году. Это объясняется
несколькими причинами. Во-первых, увеличением числа пользователей сети Интернет и
соответственно увеличением обмена сообщениями между ними. Во-вторых, появлением и
распространением так называемых «интернет вещей». IDC характеризует «интернет вещи»,
как устройства, соединенные с сетью (проводным или беспроводным способом) для
автоматического обеспечения, управления и мониторинга [5]. Примером «интернет вещи»
могут служить умные часы, которые при их использовании собирают информацию о
физиологических параметрах своего владельца для последующего анализа.
В любом случае облачные хранилища данных могут помочь справиться с проблемой
постоянно увеличивающего объема хранимой информации, поскольку в результате
централизованного хранения информации они позволяют уменьшить фактически
используемое пространство носителей и повысить доступность информации из любой точки
мира. Облачное хранилище в базовом случае предоставляет весьма надежный (защищенный
от потери или повреждения данных) способ сохранения важной для человека информации с
возможностью удаленного доступа, поэтому его пользователю нет необходимости во
множественном копировании файлов при переносе или «на всякий случай». Кроме того,
внедрение механизма дедупликации, основанного на хранении одних и тех же данных только
в единственном экземпляре, также способствует выполнению данной задачи.
Описание архитектуры облачного хранилища
В широком смысле под облачными технологиями понимается продукт или сервис, не
имеющей реализации [6, 12 стр.], т.е. его функционирование опускается из рассмотрения в
виду сложности и отсутствия влияния на применение данной технологии. Облачное
хранилище — это сетевое приватное или публичное хранилище информации с
авторизованным доступом через определенные протоколы (например, CIFS, CDMI) и/или
программное обеспечение (веб-сайт, специально разработанное приложение). В общем
случае его функционирование можно представить в виде модели, изображенной на рисунке
1. На ней облачное хранилище изображено в качестве кластера носителей информации,
взаимодействующих со шлюзом доступа, задачей которого является определение
местоположения и предоставление запрошенных пользователем данных. В свою очередь в
пользовательской системе требуется наличие интерфейса взаимодействия, т.е. программного
обеспечения, реализующего протокол или иной способ взаимодействия со шлюзом доступа,
и при этом предоставляющим пользователю хранящиеся данные в интуитивно понятном и
простом в использовании виде. При этом применяемый протокол обычно основывается на
HTTP/HTTPS.
Рисунок 1 — Базовая модель функционирования облачного хранилища
Такая модель показала свою эффективность, но вводит ряд допущений, основанных на
сокрытии реализации облачного хранилища: ограничение скорости, объем предоставляемого
пространства, доверие к добросовестности провайдера облачных услуг (использование им
данных пользователей в своих целях), предоставляемый функционал (версионность,
резервное копирование и т.п.), надежность от потери или повреждения информации, защита
от взлома. Можно постоянно сравнивать и подбирать наиболее подходящее по
предоставленным характеристикам облачное хранилище и его тариф, но из-за закрытости
реализации нет никакой гарантии, что они соблюдаются. Например, оно может хранить
файлы пользователей в неизменном виде, хотя данный провайдер облачных услуг
неоднократно заявлял об их шифровании.
Облачное хранилище второго уровня
Решение проблем скрытой реализации представляется возможным только
единственным путём — предоставлением возможности создания своего персонального
облачного хранилища на основе имеющихся провайдеров облачных услуг. При этом
пользователь сам выбирает его функционал, степень защиты и надежности, источники
доступного пространства и самое главное цель (для достижения максимальной скорости или
максимального объема хранимых данных). Предполагается, что такое хранилище можно
назвать облачным хранилищем второго уровня, поскольку его кластер носителей может
состоять из привычных облачных хранилищ, чьи характеристики уже не будут иметь
весомого значения.
Модель функционирования облачного хранилища второго уровня представлена на
рисунке 2. Для взаимодействия со шлюзом доступа существующих хранилищ требуется
реализации соответствующего протокола обмена данными и информация, требующаяся для
прохождения процесса авторизации. За выполнение данной задачи отвечает
соответствующий модуль взаимодействия. Далее пользовательский шлюз доступа, оперируя
имеющимися модулями и настройками, формирует виртуальное хранилище, доступ к
которому осуществляется с помощью интерфейса взаимодействия, аналогичного
предоставляемым обычным провайдером облачных услуг.
Рисунок 2 — Модель функционирования облачного хранилища второго уровня
Инфраструктура классического облачного хранилища предполагает распределение
носителей информации для повышения надежности системы на случаи поломок
оборудования и ошибок. Однако такая схема не учитывает возможные проблемы соединения
пользователя со шлюзом доступа. В то время как «отсутствие доступа к данным для
конечного пользователя равноценно отсутствию самих данных» [7], потому потеря
соединения пользователя с провайдером облачных услуг менее значительна при
использовании облачного хранилища второго уровня. В некоторых случаях данная проблема
может остаться незамеченной: при наличии дупликации данных между различными
провайдерами. Альтернативным вариантом является резервное копирование всех данных,
имеющихся у пользователя в облачном хранилище, в локальную клиентскую систему. Данная
синхронизация, несомненно, является чрезмерной как с точки зрения занимаемого дискового
пространства, так и с затрачиваемого времени на выполнение данной операции.
Сервис облачного хранения данных позиционируется как STaaS решение, т.е. это
бизнес модель, при которой провайдер предоставляет пространство инфраструктуры
хранения цифровой информации на основе подписки на услугу [8]. Пользователь, оплачивая
доступ к облачному хранилищу, вправе использовать его для хранения любой информации,
т. е. никто не запрещает ему, например, разделить файл на несколько частей или
дополнительно зашифровать его от доступа третьим лицам. При этом формирования
хранилища на основе других хранилищ даёт возможность построения на их основе RAIDмассивов, увеличивающих объем, повышающих скорость или повышающих надежность
конечного хранилища информации.
Заключение
Таким образом, облачные хранилища, реализуемые у пользователей и самими
пользователями, являются перспективным направлением развития облачных технологий, в
том числе в процессе реализации электронных услуг населению. Целесообразность
проведения дальнейших исследований в данной области и развития предложенной
концепции подтверждается наличием высокого спроса на услуги облачного хранения
данных, падением доверия к их провайдерам, расширении сферы применения электронных
услуг.
Исследования проводились в рамках гранта Президента РФ МК-5206.2014.9.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Hibert, M. The World's Technological Capacity to Store, Communicate, and
Compute Information [Text]/ M. Hibert, P. López. // Science. – vol.332 no.6025, 2011. – pp.60-65.
2.
Волков, В.Н. Автоматизация построения регламентов электронных услуг
населению [Текст] / В.Н. Волков, В.И. Загрядцкий, А.И. Фролов // Информационные системы
и технологии, 2012. - №3. – С. 5 – 9.
3.
Константинов, И.С. Анализ и обобщение принципов организации
обслуживания населения с применением технологии удаленного доступа [Текст] /
Константинов И.С., Волков В.Н., Стычук А.А. // Информационные системы и технологии. № 5 (67) 2011. - Орел: Госуниверситет - УНПК, 2011. - С. 78-85.
4.
Executive
Summary
[Электронный
ресурс].
Режим
доступа
–
http://www.emc.com/leadership/digital-universe/2014iview/executive-summary.htm .
5.
The Internet of Things [Электронный ресурс]. Режим доступа –
http://www.emc.com/leadership/digital-universe/2014iview/internet-of-things.htm .
6.
Schulz, G. Cloud and Virtual Data Storage Networking [Текст] / G. Schulz. – CRC
Press, 2011. – 400c.
7.
Лупандин, А.А. Построение взаимодействия пользователя с сервисом
облачного хранения данных [Текст] / А.А. Лупандин // Информационные технологии в науке,
образовании и производстве (ИТНОП). Материалы VI Международной научно-технической
конференции. – 2014. – Орёл: ГУ-УНПК.
8.
Лупандин, А.А. Организация взаимодействия пользователя с сервисом
облачного хранения данных [Текст] / А.А. Лупандин // XXIII Международный научнотехнический семинар «Современные технологии в задачах управления, автоматики и
обработки информации». Сборник трудов. – 2014. – Алушта. – 40 с.
Лупандин Александр Александрович
ФГБОУ ВПО “Госуниверситет – УНПК”, г. Орёл
Аспирант
Тел.: +7 (920) 8097410
E-mail: shurik.lupandin@yandex.ru
Волков Вадим Николаевич
ФГБОУ ВПО “Госуниверситет – УНПК”, г. Орёл
к.т.н., доцент, доцент кафедры «Информационные системы»
Тел.: 8(4862) 43-49-56
E-mail: vadimvolkov@list.ru