В процессе поиска и отбора материала для рубрики, а также при планировании публикаций мы руководствуемся несколькими критериями, одним из которых является принадлежность организации (компании) к актуальному для нашей страны вертикальному рынку. Данное правило вполне очевидно, так как одна из целей рубрики - познакомить читателей с тем, как их коллеги решают аналогичные задачи. Из этого правила, однако, бывают и исключения, впрочем, ему не противоречащие. Если попытаться обобщить уже упомянутый критерий и ряд других, которыми мы пользуемся, то все они в итоге сводятся к следующему - сделать рубрику действительно интересной для нашей аудитории. С этих позиций время от времени имеет смысл обращаться к опыту организаций и компаний, деятельность которых уникальна и вызывает интерес сама по себе. Как мы надеемся, многим будет любопытно узнать, как организована информационная инфраструктура Центра управления полетами.

ВЕСТИ С ОРБИТЫ

Обеспечивающая функционирование отечественной космической программы инфраструктура очень обширна. Это неудивительно, поскольку она создавалась десятилетиями, причем большую часть времени недостатка в финансирования "космос" не испытывал. Условно составляющие космической инфраструктуры можно разделить на системы обеспечения производства аппаратов, их запуска и контроля за полетами. Последняя составляющая носит глобальный характер, так как объединяет наземные станции слежения и контроля и спутники-ретрансляторы, охватывающие практически все часовые пояса. Многие станции также играют роль управляющих центров, однако всем нам наиболее известен один такой центр: он так и называется Центр управления полетами, ЦУП, без дополнительных пояснений. Такая известность вполне понятна, поскольку ЦУП осуществляет контроль за запуском космических кораблей (не спутников, а именно кораблей). Отсюда в свое время (сейчас космические события носят рутинно-рабочий характер) велись репортажи о запусках, стыковках, выходах в открытый космос, и, возможно, поэтому у всех нас аббревиатура ЦУП вызывает одинаковые ассоциации - большой зал с многочисленными терминалами и огромными - во всю стену - экранами.

Вообще говоря, во время первых космических полетов этого зала еще не существовало - строительство комплекса стартовало в начале 70-х годов. За последующие годы интенсивность работы ЦУПа возрастала, со временем в Центре появился второй большой зал, кроме того, в ЦУПе есть шесть малых операторских залов для выполнения каждодневной работы. Все восемь залов активно эксплуатируются, поскольку, несмотря на относительно небольшую интенсивность полетов на орбиту, производимых в нашей стране, орбитальные проекты носят сегодня чрезвычайно масштабный и глобальный характер, и при их реализации задействуется потенциал большинства "космических держав".

Хотя ЦУП осуществляет контроль (за редким исключением) только за запуском и полетами именно космических кораблей и орбитальных станций, он по праву носит имя Центра с заглавной буквы, так как он консолидирует данные и о других запускаемых и работающих на орбите объектах - спутниках. Продолжая разговор об основном предназначении ЦУПа, заметим, что даже краткий список выполняемых им функций выглядит внушительно - сбор и обработка баллистической и телеметрической информации; координация работы наземных служб, участвующих в управлении полетами; контроль результатов выдачи и исполнения команд и программ; моделирование возникающих на борту космических аппаратов ситуаций (в том числе и нештатных); расчет баллистики различных стадий полета и, с учетом сегодняшних реалий, взаимодействие с аналогичными зарубежными центрами в рамках выполнения совместных космических программ.

Очевидно, что выполнение этих задач требует привлечения значительных вычислительных мощностей и средств передачи данных (учитывая, например, необходимость поддержки двух операторских залов и взаимодействия со "смежниками"). С самого начала работы (еще до появления знаменитого зала) ЦУП оснащался наиболее современными из имевшихся в СССР на текущий момент ЭВМ, и значительную часть его площадей занимали машинные залы с многочисленными БЭСМ, СМ, "Эльбрусами"... Однако все передовое рано или поздно становится устаревшим, к тому же к моральному устареванию добавляется и физический износ, поэтому в первой половине 90-х Центр встал перед необходимостью приступить к модернизации своих вычислительных ресурсов, чтобы сделать их адекватными текущим задачам. Проект модернизации был начат в 1994 году при участии компании-интегратора SCAN.

ЧЕРЕЗ ТЕРНИИ - К ЗВЕЗДАМ

В качестве основной вычислительной платформы были выбраны RISC-серверы компании Hewlett-Packard, как в силу своих характеристик, так и благодаря наличию у HP программ по поддержке заказчиков. В скобках заметим, что, несмотря на сложности с финансированием, замена машинных залов на несколько современных серверов оказалась решением с хорошей экономической отдачей, так как сокращение потребления электроэнергии позволило сэкономить средства, сопоставимые со стоимостью новой техники.

В качестве сетевой платформы были выбраны также продукты Hewlett-Packard - коммутаторы AdvanceStack Switch 2000 и маршрутизаторы серии 650 (cм. Рисунок 1). Выбор в пользу решений HP был сделан не только по принципу "все из одних рук", но и вследствие поддержки компанией технологии 100VG-AnyLAN. Сегодня такой выбор выглядел бы странно, но на тот момент более удачного высокоскоростного сетевого решения для рабочих групп попросту не существовало (впрочем, технические преимущества 100VG перед Fast Ethernet, такие, как отсутствие коллизий, - факт неоспоримый и сегодня). В качестве магистральной технологии была выбрана актуальная на тот момент FDDI.

Основные особенности предстоящей модернизации состояли в том, что она, во-первых, должна была носить весьма радикальный характер, а во-вторых, производиться на объекте критической важности с непрерывным рабочим циклом всех подсистем. В этих условиях проект следовало реализовать с крайней осторожностью. Новые вычислительные ресурсы постепенно выводились на полноценный рабочий режим, а затем функционировали параллельно со старой системой. Процесс ввода нового вычислительного комплекса в эксплуатацию в таком режиме занял достаточно много времени, так как Центр должен был убедиться в отсутствии каких-либо проблем в работе (речь идет не только о новой технике - при переходе на новую платформу пришлось переносить и программное обеспечение). В первый раз новый комплекс взял на себя ведущую роль приблизительно через полтора года после начала реализации проекта, во время вывода на орбиту одного из научных модулей комплекса "Мир" под названием "Природа" (беспилотный запуск был выбран специально, из соображений безопасности). После успешной апробации новой вычислительной системы все операции начали поэтапно переводиться со старого на новый комплекс. В настоящее время этот процесс практически полностью завершен, что, впрочем, не означает, что больше никаких перемен в информационной системе ЦУПа не будет.

Любой корпоративный проект постоянно развивается, проходя в своем развитии некоторые ключевые этапы. К одному их таких этапов подошел и ЦУП, вставший в прошлом году перед необходимостью наращивания мощности магистрального участка сети. К тому моменту в соответствии с договором о стратегическом сотрудничестве с Cisco "тяжелое" сетевое оборудование HP уже не производила. Однако благодаря тому же соглашению проблема поиска нового производителя сетевого оборудования, чьи устройства хорошо бы сочетались с уже имеющейся техникой, сама собой разрешилась, так как одним из пунктов соглашения о партнерстве был обмен технологиями и взаимная поддержка обеими компаниями решений друг друга.

В качестве магистрального оборудования была выбрана популярная связка из коммутатора Catalyst 5500 и маршрутизатора серии 7000 (а именно - 7505). Такое сочетание позволяет организовать виртуальные сети и осуществлять маршрутизацию между ними. На текущий момент конфигурация ядра сети представляет собой так называемую "компактную, или вырожденную, магистраль" (collapsed backbone), в дальнейшем она будет преобразована в сетевую магистраль на базе нескольких коммутаторов АТМ. По мере увеличения мощности магистрали решения Cisco планируется внедрять и на других уровнях, при этом старое оборудование будет выведено на периферию сети. В процессе миграции происходит постепенный отказ от FDDI (эти участки не обозначены на нашей упрощенной схеме), и рабочие группы подключаются к ядру сети по линиям Fast Ethernet.

Внедрение решений Cisco в сети ЦУПа затрагивает не только ядро сети и ее внешние границы. Информационная система ЦУПа не изолирована от мира: в Центр стекаются информационные потоки от станций слежения, кроме того, сеть связана с информационными системами смежных организаций и зарубежных партнеров. К числу "смежников" относятся, например, РКК "Энергия" и Российское космическое агентство. Зарубежными партнерами, с сетями которых имеет связь информационная система ЦУПа, являются, например, NASA и ESA - американское и европейское космические агентства. (С организацией каналов проблем нет, поскольку волоконно-оптическими и спутниковыми линиями связи российская космическая программа была хорошо обеспечена еще с советских времен.) Один из способов взаимодействия ЦУП с внешними информационными системами состоит в организации на своей территории так называемых точек присутствия - образно говоря, выносных участков локальных сетей партнеров - из принадлежащих им серверов и некоторого сетевого оборудования. Выбор оборудования на точках присутствия определяется корпоративными предпочтениями "смежников", а для собственного выхода во внешние сети ЦУП использует маршрутизаторы Сisco 4500, 4700 и 2500.

При таком широком и тесном взаимодействии с информационными системами сторонних (формально и фактически) организаций большое значение приобретает политика разграничения прав доступа к ресурсам (сеть к тому же имеет выход и в Internet).

Система защиты сети ЦУПа имеет несколько уровней. По соображениям конфиденциальности (одно из условий публикации материала), мы не можем детально о ней рассказывать, хотя отобразить ее структуру было бы очень интересно. (Заметим, что многие корпоративные заказчики, с которыми нам приходится общаться при работе над рубрикой, также просят не раскрывать подробностей организации их систем защиты информации.) Однако, избегая конкретных деталей, мы все-таки можем рассказать о некоторых принципах разграничения прав доступа в сети ЦУП.

Переход на оборудование Cisco обусловлен отчасти и реализованными в оборудовании компании средствами организации VLAN. Разделение рабочих групп по виртуальным сетям позволяет сделать рабочие группы и их ресурсы "невидимыми" друг для друга. По мере реализации нового этапа проекта и вытеснения старого сетевого оборудования все дальше на периферию сети, "детализация" виртуальных сетей будет повышаться, т. е. распределение пользователей между VLAN будет более гибким и в то же время более строгим с точки зрения доступа к ресурсам.

Другим средством защиты информации в сети Центра является использование межсетевых экранов не только на границе (т. е. в точках подключения внешних ресурсов) сети, но и внутри нее (расположение этих экранов из соображений конфиденциальности не отображено на схеме). Это означает, что локальная сеть, например, одного отдела будет закрыта с точки зрения получения и предоставления IP-сервисов для других пользователей, вместе с тем сотрудники отдела (пользователи рабочей группы) смогут прозрачно обращаться к общедоступным ресурсам.

Комбинация обоих подходов и варьирование схем "шлюзования" через внутренние межсетевые экраны дают в совокупности достаточно гибкий инструмент защиты информации. В дальнейшем направление защиты информации планируется развивать, в частности путем внедрения средств мониторинга доступа пользователей в сеть и работы в ней.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разумеется, опыт Центра управления полетами сложно непосредственно транслировать на решаемые повседневные задачи обычных организаций. Однако если, отвлекшись от собственно космонавтики, решаемые информационной системой ЦУП задачи рассмотреть на абстрактном уровне, то мы можем видеть, что заметная их часть вполне универсальна. (Собственно, это общее правило, иначе бы каждый выпуск рубрики был рассчитан на весьма незначительную долю наших читателей.) Одна из характерных особенностей сети ЦУП состоит в наличии в ней большого количества выходов в сети других организаций при одновременном чрезвычайно критичном характере информации. Такие обстоятельства вынуждают серьезно продумывать политику информационной безопасности, в частности контроля доступа к ресурсам системы. Характерным в такой ситуации является, например, наличие в сети "внутренних" межсетевых экранов - практика, приобретающая все большую популярность. Наконец, опыт радикального перехода от устаревших систем с полной заменой всего окружения также вполне актуален для нашей действительности.

Александр Авдуевский - редактор LAN. С ним можно связаться по адресу: shura@lanmag.ru.


В двух словах: Центр управления полетами

Факты. Центр управления полетами решает полный комплекс задач по контролю и управлению полетами космических кораблей и орбитальных станций. С технической точки зрения в задачи Центра входят централизованный сбор и обработка телеметрической и баллистической информации, моделирование различных полетных ситуаций, расчет параметров полета. Вычислительный комплекс ЦУП обслуживает восемь операторских залов, а также взаимодействует с информационными системами смежных организаций и зарубежных партнеров.

Задача. ЦУП приходится постоянно развивать свою информационную систему в соответствии с требованиями времени. На практике это означает развитие сетевой инфраструктуры и плавную замену на новую современную технику устаревших компонентов информационной системы (таких, как произведенные 10 лет назад ЭВМ). При большом количестве внешних связей системы и вследствие того, что ЦУП - объект государственной важности, контроль за доступом к ресурсам системы приобретает особое значение.

Решение. В качестве основной вычислительной платформы ЦУП выбрал RISC-серверы Hewlett-Packard. На начальном этапе реализации проекта в качестве сетевого оборудования были взяты продукты HP, но, затем с учетом потребностей Центра и стратегического сотрудничества HP и Cisco, был принят план перехода на решения Cisco как основную сетевую платформу. Такой подход дает возможность использовать для разграничения доступа к ресурсам сети технологии виртуальных локальных сетей компании Cisco. Кроме того, для этих целей применяются и межсетевые экраны как на границах сети ЦУП, так и внутри нее.

Вывод. В последнее время организация VLAN в крупных корпоративных системах, особенно в чрезвычайно важных по своему значению, становится фактическим стандартом. При этом выбор в пользу VLAN объясняется не только эффективностью использования ресурсов сети, но и возможностью строгого разграничения доступа к сетевым ресурсам. Кроме того, популярность приобретает применение внутри крупных сетей межсетевых экранов для разграничения доступа к IP-сервисам.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями