美军信息系统技术参考模型浅析

摘　要：通过分析美军信息系统的各类技术参考模型，研究其技术参考模型的演进和发展，结合网络技术的发展以及当前以网络为中心的全新作战理念，得出了未来军事信息系统技术参考模型的发展方向和特征。

关键词：军用信息系统；技术参考模型；以网络为中心；面向服务
引言
  参考模型（RM, Reference Model）是从特定角度对某些关注对象的抽象化描述，展示或突出所关注对象的某些特征而同时淡化或忽略关注对象的其它特征，实际上“Reference”也有“基准”或“标准”的含义，但目前人们习惯于将其译作参考模型。
  技术参考模型没有一个统一的定义，比较具有代表性有：
* 当两个或多个系统或构件需要互操作或交换信息时，为保证所传递和交换信息的完整性，需要定义一系列公共、一致的服务和接口。将这一系列的定义综合到一个框架中或进行抽象则称为一个技术参考模型。
* 美国网络中心战工业协会将技术参考模型定义为：理解某些环境中实体之间重要关系以及制定支持该环境的相互一致的标准或规范的框架。
  虽然技术参考模型的定义不统一，但其目标都是以一致、通用的方式来描述系统互操作需求和跨系统的共性。技术参考模型可以有利于规范系统体系结构的一致性，使标准便于分组描述。
  随着信息技术的迅速发展及其在军事领域的广泛应用，军用信息系统的建设成为各国军队的重点内容之一。技术参考模型（TRM, Technical Reference Model）定义一系列的公共服务和接口及其之间的关系，其主要作用是推进军用信息系统之间的互操作性，增强系统的可移植性和可伸缩性，促进产品的独立性和软件的重用。技术参考模型也为制定标准和规范规定了一个框架。
  美军在建设信息系统方面非常重视，开发了全军统一的技术参考模型。随着网络技术发展，一些以信息网络为中心的全新作战理念和作战模式应运而生，如美军大力倡导的网络中心战（NCW, Network Centric Warfare）等
　　美军TRM的目前有效版本是2001年颁布的DoD TRM 2.0，该版本与1999年颁布的DoD TRM 1.0的内容基本上是一致的，均为多（双）视图的技术参考模型。其中包括服务视图和接口视图，不仅适用于一般的信息系统，也适用于实时性要求较高的武器系统。DoD TRM1.0/2.0的前身是TAFIM TRM。美军目前正在制定新版本的TRM用以代替目前的DoD TRM 2.0。
　　DoD正在开发类似FEA RM的企业体系结构参考模型来促进向以网络为中心的转变，DoD EA TRM是DoD EA RMs五大参考模型之一， DoD EA TRM采用FEA TRM基本体系，主要描述标准、规范和技术，以支持DoD基于组件或面向服务的体系结构（SOA）。DoD EA TRM目前的版本是0.04，还未正式颁布实施，目前DoD EA TRM由DoD EA实施协调委员会开发和推动实施。
　　NCOW RM TTV( Target Technical View )是NCOW RM的技术视图组件。它提供了与最新标准和技术相关的信息与指导，主要关注于那些在网络为中心方面更有潜力的信息技术。TTV更强调支持网络为中心的研发活动而不是信息技术标准化过程。NCOW RM目前的版本是2004年11月产生的 V1.1草案。
　　JTA的标准体系框架是按照DoD TRM的结构制定，在以平台为中心向以网络为中心的转变中，DISR替代了JTA，它主要围绕企业核心服务的结构来进行组织，它指定了当前和近期可预测的信息技术标准，而NCOW RM TTV主要关注在网络为中心方面更有潜力的信息技术，因而它是DISR的一个完善。
2  美军主要技术参考模型分析
2.1 美国防部技术参考模型（DoD TRM）
  DoD TRM 是描述服务、接口及其相互关系的基础模型，它可用于所有的系统，包括多平台、网络化和分布式的应用。美国国防部鼓励各部队和各部门应用此模型，以支持系统的互操作性、可移植性、开放系统、促进重用和减少生命期的费用。
  DoD TRM使用服务视图和接口视图来描述模型中的服务和接口。
  （1）服务视图
  DoD TRM的服务视图由一系列最基本的服务集（即高级或主服务域）组成，并对基本服务集作了进一步的分解，描述了各级服务集的详细构成（即领域特有的）。可以对这些详细的低级服务进行剪裁，形成适合各自需求的服务视图。DoD TRM的服务视图如图1所示。

图1 DoD TRM服务视图
  DoD TRM包括三类实体和两类接口：应用软件实体、应用程序编程接口（API）、 应用平台实体、外部环境接口（EEI）、外部环境实体。
  应用软件分为用户应用程序（或使命域应用程序）和应用支撑程序。用户应用程序实现最终用户的特定需求；应用支撑程序是公共的应用软件，可以跨越单独的或多个用户域而被标准化，其提供的服务可以用来开发用户域专用的应用程序，也可以供最终用户使用。
  应用平台是应用支撑软件所需服务资源的集合。应用平台应尽可能地以接口的形式来提供这些服务，这些接口使得平台具体特征的实现对于应用软件是透明的。为保证系统的完整性和一致性，参与竞争应用平台资源的应用软件实体必须通过API提出服务请求来访问所有的资源。
  外部环境实体是应用平台用来交换信息的外部实体，包括：设备、通信基础设施、系统/模块和用户（物理域的或认知域的）等。
  应用程序编程接口（API）是应用软件实体和应用平台之间的接口，它们构成一组基于标准的接口。
  外部环境接口（EEI）是应用平台和外部环境之间的接口，主要是支持系统和应用软件的互操作性。用户和数据的移植性直接由EEI支持，提供应用平台实体和外部环境之间的接口。
  （2）接口视图
  DoD TRM的接口视图主要关注接口类型和构件的互连关系。接口是模型中实体间的“连接链路”。DoD TRM 引用两个GOA框架接口类：直接接口和逻辑接口，接口视图如图2所示。

图2 DoD TRM接口视图
  逻辑接口建立模型中相同层次中的构件间的对等实体关系，如图中水平方向的接口。对于逻辑接口实体，信息寻径是透明的。
  直接接口是构件之间的通信通道，如图中垂直方向的接口。信息内容通常与该信息的路由无关。
2.2 美国防部企业体系结构技术参考模型（DoD EA TRM）
  美国的国防部企业体系结构技术参考模型（DoD EA TRM），采用了FEA TRM的基本体系，对标准、规范和技术进行了描述，这些标准、规范和技术结合起来就可以支持业务和服务组件的可靠交付、交换和构建，而这些组件可以直接或经修改拿来使用，支持DoD向基于组件或面向服务的体系结构（SOA）的电子政府（e-Gov）的转型。DoD EA TRM专注于SOA，其主要目标是促进DoD向网络中心化的转型，同时也有助于识别和集成那些遗留的烟囱式应用程序。

图3 DoD EA TRM
  DoD EA TRM由四个核心服务区组织而成，每个核心服务区均支持服务分类，而每个服务类别均支持标准，如图3所示。这与FEA TRM的组织结构很相似。DoD EA TRM与FEA TRM有很强的对应关系，但DoD EA TRM加入了一些额外的类别。每个服务区将标准、规范和技术聚合并分组成低一级的功能区。DoD EA TRM的四个服务区是：
* 服务访问和分发 － 是指标准和规范的汇集，可以支持外部访问、交换和服务组件或能力的分发。该区也包括立法上的和规章上的需求来控制特定服务组件的访问和使用。
* 服务平台和基础设施 － 是指分发和访问平台、基础设施能力及硬件需求的汇集，可以支持服务组件或能力的构建、维护和可用性。
* 组件框架 － 是指最基本的基础、技术、标准和规范，据此可以在面向服务的体系结构中建立、交换和部署服务组件。
* 服务接口与集成 － 是指技术、方法论、标准和规范的汇集，可以管理各个机构如何与一个服务组件进行接口（内部地和外部地）。该区也定义了组件与后勤部门/遗留资产进行接口和集成的方法。
2.3 网络中心战目标技术视图（NCOW RM TTV）
  NCOW RM TTV是NCOW RM的技术视图组件，提供了与最新标准和技术相关的信息与指导，这些信息可以辅助项目经理来评估单独的技术在支持目标企业信息环境(EIE)方面的价值。TTV给出了支持新出现技术的成熟度预测的方法学的基础。
  TTV信息技术类别由商业的、学术的、国防部标准和技术研究机构的活动所驱动，开发或影响以网络为中心的信息技术，关注的重点在于长期的预测和构架集成的技术开发与支持。TTV进一步完善了DISR。DISR指定了当前国防部企业体系结构的信息技术强制标准。DISR也指定了近期出现的EA预测与转变计划所考虑的信息技术标准。TTV比DISR有更广泛的关注视野。它的关注点在于为信息技术的网络中心概念评估提供支持。
  TTV的结构如图4所示。

图4  TTV分类结构
  如图4所示，描述了TTV的信息技术集合类别。在各个类别中它们都是与网络中心有关的信息技术。在将TTV组织成一个分层的信息技术类别时，TTV类似于ISO的OSI参考模型。TTV辅助出现的信息技术间的、信息技术与系统服务、信息技术及依赖于信息技术的作战能力之间的关系的分析。在TTV的分层模型的使用时，一些技术是横跨几个层。如，人工智能技术可能与某些层很紧密耦合，但与其他的人工智能技术结合的很松散。TTV的一个设计目的是最小化技术类别的顶层分解。面向服务的计算、网格计算、自主计算、协同计算隶属于分布式计算。这些类别都有通用的分布式计算的元素，并都考虑了通用的互操作性。全球信息栅格体系结构、工程及能力开发的执行属计算基础设施技术。TTV目的在于说明所有的与网络中心有关的潜在的信息技术，所以当与GIG体系结构有关的技术、标准更新时，IT类别也要被更新。
  TTV结构的特点是：隔离复杂关系及类别内的属性；促进详细的信息技术预测；类别间的接口不是关注的重点。
  TTV的内容也包括在目标企业信息环境(EIE)中新出现的技术，这些信息技术的数据收集是一个不断演进的过程。
3  结束语
  从外军的各类技术参考模型的分析可以看出，技术参考模型的主要用途是为识别和解决标准问题提供一个基本的概念集和一个概念框架，美军使用DoD TRM来指导JTA文件的制定，而北约的NATO TRM用于把NATO通用标准概况（NCSP）中的列出的标准结构化。DoD EA TRM基于FEA TRM开发的以网络为中心、面向服务的参考，这样可以与FEA的技术体系达成一致，在跨机构之间更好地进行协作。
  在新的网络化环境下，原有的以平台为中心的参考模型已不再适用于由不断涌现的新技术构成的网络系统，因此以网络为中心的参考模型是技术参考模型的发展趋势，其作用仍然是指导标准体系框架的建立。
  DoD EA TRM将来极有可能替代DoD TRM，EA TRM由于从FEA的基本体系发展而来，其架构有跨机构的广泛适用性，而NCOW RM TTV会作为补充的角色存在，主要关注未来的新技术。DoD EA TRM和NCOW RM TTV一起指导未来国防部企业技术体系结构的建立。
  总的来说，美军技术参考模型发展的对我军信息系统技术参考模型的发展有以下几点启示：
  （1）面向企业级以及大范围的跨机构之间的协作。未来的战争任务将不仅局限于由国防部独立承担，国防部以外的其他国家机构也在扮演重要的角色，这种协作要求建立一个更广阔范围内的标准体系。
  （2）建立以网络为中心的目标信息环境。未来的网络环境将以网络为中心的企业服务策略、数据策略和信息保障策略为主导，逐渐从当前的环境进行演变。
  （3）不断吸纳先进的新技术。一些新技术在商业环境中得到了应用，特别是信息网络技术经过一定的安全改造后，完全可以应用在军事系统中，促进网络中心化的实现。
  源于分布式网络化作战的新理念及新技术发展的推动，各国军队的信息系统建设正处于向新架构、新技术的转型期，未来的技术体系结构将以网络中心化为主要发展趋势，并融合诸如面向服务等新计算技术。为适应未来网络化环境中的作战模式，我军信息系统的建设也有必要向面向网络中心化的技术体系转型，开发面向网络中心化的、跨部门协作甚至军地协作的统一技术参考模型，以指导建立标准体系框架。
参考文献：
, 2004.