Туманные вычисления как решение облачных проблем

АННОТАЦИЯ: Данная статья посвящена проблемам, связанным с облачными вычислениями, которые сегодня являются одним из наиболее перспективных направлений. Концепция помимо своих преимуществ имеет и недостатки, такие как завязанность на местоположении провайдера облачных услуг, а также на параметрах, которые он предоставляет. В такой ситуации требуется новое решение, которое позволит минимизировать существующие риски утечки информации и сохранности конфиденциальности данных. Специалисты дали ему название – туманные вычисления. Главными преимуществами технологии являются автономность и распределённость работ.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Облачные вычисления, туманные вычисления, автономность, распределенность.

Глобальность, экстерриториальность, общедоступность, интерактивность, анонимность [1] и другие тесно связаны с современными ИТ–технологиями, которые позволяют осуществлять взаимодействие между разными субъектами деятельности. Новая концепция, которая стремительно развивается в течение нескольких лет, – облачные вычисления – не исключение. На первый взгляд кажется, что в эру облачных информационных технологий обеспечивается эффективное развитие предприятий и максимально упрощается их жизнь, но, как известно, «у всего есть обратная сторона». Дело в том, что внедрение облака в IT инфраструктуру предприятия, всегда несёт в себе риски, такие как безопасность и конфиденциальность информации. Центры обработки данных могут располагаться на территории других стран, в таком случае дата–центры неизбежно попадают под их юрисдикцию. Так, в случае необходимости та или иная страна может изъять данные под различными предлогами, даже не уведомив о самом факте изъятия, а о дальнейших целях использования этих данных тем более. В такой сложившейся ситуации требуется новое решение, которое позволит избавиться от узких мест, защитить конфиденциальные данные пользователей.

На сегодняшний день облачные вычисления (англ. cloud computing) – одно из современных и перспективных направлений развития информационно–вычислительных интернет технологий. Национальный институт стандартов (NIST) дал своё определение: облачные вычисления это модель, обеспечивающая удобный сетевой доступ по требованию к общим конфигурируемым вычислительным ресурсам (сетям, серверам, хранилищам данных, приложениям и сервисам), который оперативно предоставляется с минимальными усилиями по управлению и взаимодействию с сервис-провайдером [2].

Парадигма облачных вычислений развивалась на протяжении нескольких лет. Как обычно и бывает, всё началось с идеи. Так, история уходит корнями в начало 1950–х, когда только появились высокопроизводительные отказоустойчивые серверы со значительными ресурсами ввода–вывода, большим объёмом оперативной и внешней памяти. Такое новшество позволило нескольким пользователям получить доступ к центральному компьютеру. В 1960 году идея получила своё развитие. Именно в этот период Джон Маккарти – специалист по вычислительной технике и теории искусственного интеллекта – предположил, что когда–нибудь компьютерные вычисления будут совершаться с помощью общенародных утилит. Современное «облако» впервые представила компания Amazon, в 2006 году. Этот шаг послужил началом движения облачных вычислений. В скором времени к Amazon присоединились Nexflix, Microsoft, Google, Apple, IBM и другие компании. В итоге, сегодня рынок облачных вычислений достаточно велик. Стоит заметить, в 1990-х годах облаком на разных схемах обозначалась сеть Интернет. В то время функция этого облака заключалась лишь в передачи данных на расстоянии. Когда же появилась возможность разместить в этом облаке удалённые серверы, т.е. арендовать компьютерные мощности у сторонних провайдеров, под понятием «облако» стали понимать современные облачные вычисления.

Облачные технологии – это целое научное прогрессивное направление, которое получило отклик как профессионалов, так и начинающих специалистов. Так, существуют целые учебные пособия по облачным вычислениям, стандарты и модели. Обычно выделяют несколько типов облаков: частное, публичное (общедоступное) и гибридное. Каждый из этих типов зависит от конкретной предметной области и от стратегических целей компании. Кроме того, выделяют несколько типов облачных услуг: Инфраструктура как услуга (IaaS), Платформа как услуга (PaaS), Программное обеспечение как услуга (SaaS) и Послеаварийное восстановление как услуга (DRaaS). Преимуществами облачных вычислений являются:

• быстрое масштабирование;
• возможность Self-Service (система самообслуживания);
• мобильность;
• снижение капитальных расходов.

Критерии оценки выбора технологии, в основном, распределяются между следующими показателями: стоимостью, эргономикой и безопасностью [3]. Стоит уделить особое внимание последнему пункту. С одной стороны, облачные технологии повышают уровень качества человеческой жизни, с другой – не предусматривают обеспечение безопасности ИТ–инфраструктуры, которую можно достичь, если работы будут выполняться автономно, не будут завязаны на местоположении центра обработки данных и параметрах, которые предоставляет провайдер. В современном обществе возрастает необходимость в более надёжных и совершенных методах защиты информации.

Многие убеждены в безопасности облачных технологий, однако, известны случаи утечки данных из облака, что подтверждает факт необходимости нового более совершенного решения. Не так давно в новостной ленте появилась информация о том, что более 80 американских звёзд шоу-бизнеса стали жертвами хакерской атаки на облачный сервис ICloud, в результате которой в Интернете были выложены интимные фотографии знаменитостей. Подобная история повторилась 15 марта этого года. И это не единичные случаи массовой утечки данных из облака. Ранее группа лиц разместила в общедоступных источниках инструкции получения платных приложений, игр, музыки на устройствах Apple с помощью общих аккаунтов. Очевидно, что пользователи не получили то, что им предлагалось. Вместо этого их персональные устройства были заблокированы злоумышленниками, а все персональные данные: ФИО, пароли к социальным сетям, личные фотографии и файлы, номера банковских карт и многое другое – были подарены взломщикам. Кроме того, хакеры предложили заплатить некоторую сумму за разблокировку устройств. Злоумышленники применяют различные технологии взлома.

От утечки информации могут пострадать не только частные лица, но и компании, и даже государство. Стоит задуматься, о рисках хранения конфиденциальной информации в облаке на глобальном уровне: на уровне секретной информации государственной важности. Так, в случае конфликта нескольких стран, риск взлома увеличивается в разы. Учитывая то обстоятельство, что главный ЦОД, как правило, расположен в юрисдикции другого государства, то эта страна может изъять секретные данные, не уведомив об этом другую сторону, и использовать всю полученную информацию для достижения своих целей. В таком случае защита данных будет невыполнимой задачей. В связи со сложившейся ситуацией требуется новое решение, которое позволит обеспечить защиту конфиденциальной информации.

Последнее время научное сообщество работает над развитием новой концепции, получившей название – туманные вычисления. Название этой технологии сближают с таким атмосферным явлением, как туман. Туман – это такое же облако, которое спустилось на землю, так же, как туманные вычисления простираются от края сети до облака (рис.1). Сам термин туманные вычисления придумал Джинни Николс (компания Cisco). Компания Cisco дала определения понятию: туманные вычисления (англ. fog computing) – это платформа с высоким уровнем виртуализации, которая предоставляет вычислительные службы, системы хранения информации и сетевые службы между оконечными устройствами и облачными центрами обработки данных, которые, как правило, но не обязательно, расположены на крайних уровнях сети [4].

Модель имеет географическую распределённость. Данные будут обработаны и сохранены непосредственно на пользовательских смарт–девайсах, а не направляться в ЦОД.

Каждая составляющая тумана, иными словами капля, является самостоятельным вычислителем, который обладает вычислительной мощностью (часто довольно малой), имеет свой адрес, является сенсором и, как правило, обладает набором функций. Капля представляет собой специальную микросхему, предназначенную для управления различными электронными устройствами, которая в свою очередь совмещена с другой микросхемой типа Mesh (ячеистая структура). Первая подразумевает встраиваемую память и интерфейс для передачи данных, а вторая предусмотрена для передачи информации по беспроводной сети. Чип получает энергию от аккумулятора, заряда которого должно хватить на несколько лет непрерывной работы. Кроме того, предусмотрена возможность подсоединения специальных датчиков для определения таких параметров, как положение в пространстве, температура, свет, излучение, напряжение и другие, кстати поэтому технология туманных вычислений так популярна в концепции Интернета Вещей (Internet of Things, IoT).

Капля – база туманных вычислений, позволяющая разместить данные максимально близко к пользователям. Теперь информация не хранится на значительном географическом отдалении в ЦОДе. В связи с этим решается проблема с задержками в передаче данных конечному пользователю, а, что более важно, повышается безопасность и сохраняется конфиденциальность данных.

Что касается Интернета Вещей, то примером применения концепции туманных вычислений может послужить умное освещение. Система функционирования основывается на движении. Так, при обнаружении движения – зажигается свет, соответственно, в случае не обнаружения движения некоторое время, решение умной системы будет принято в пользу выключения световых ламп.

Более того, туманные вычисления применяются и в Промышленном Интернете Вещей (Industrial Internet of Things, IIot). На первый взгляд может показаться, что горное дело и современные ИТ–технологии находятся по разные стороны, к счастью, это не так. Сегодня информационные технологии охватывают практически все сферы деятельности, а если ещё не охватило какую-либо, это всего лишь вопрос времени. Итак, как выяснилось, в горном деле просто необходимы туманные вычисления. Сегодня горнодобывающие компании больше ориентируются на использование автономных грузовиков и поездов, а также туннельных и расточных станков для обеспечения безопасности рабочих и повышения производительности. Этот сложный тип горнодобывающего оборудования может генерировать терабайты данных за один день в ходе обычных операций. Когда работа проходит в суровых условиях и ко всему прочему под землёй, надежные сети и облачная связь обычно недоступны. Вот тут вступает в игру туман. Вся обработка производится на туманных узлах и затем небольшие выгрузки отправляются в облако в конце дня.

Неудивительно, что в марте 2009 года совет Безопасности РФ на своем оперативно-созванном совещании постоянных членов Совбеза поднял вопрос для обсуждения проблемы безопасности, связанной с облачными вычислениями, которые у всех на слуху и активно пропагандируются производителями и аналитиками. Уже 1 июля 2016 года стало известно о том, что Администрация Президента направила поручение Минкомсвязи, Минпромторгу и другим ведомствам проработать внедрение туманных вычислений, которые подразумевают автономность и распределённость работ, в экономику России, а также создание программно-аппаратных комплексов, необходимых для работы инфраструктуры туманных вычислений.

В заключении хочется добавить ко всему вышеизложенному, что туманные вычисления не заменяют облачные, а наоборот являются их продолжением, дополняют концепцию облака новыми возможностями. Данная технология очень привлекательна для многих специалистов и исследователей, потому что она позволяет решить вопрос с надёжностью хранения и обработки информации. Однако, кто будет контролировать неограниченную автономность работы системы? Что если она выйдет из под контроля. Вопрос остаётся открытым.

Список источников

1. В.В. Дик, О.В. Староверова, А.И. Уринцов. Технологическая и организационная виртуализация предприятия в условиях информационного общества // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Экономика и управление. Том 2 (68). 2016 г. № 1. С. 35–41.
2. Cloud computing [Электронный ресурс] // Nist. – 2010. – 15 ноября. URL: Ссылка
3. Д.В. Залесов. Технологии взаимодействия информационных систем // Сборник материалов международной научной конференции Информационные технологии в финансово–экономической сфере: прошлое, настоящее, будущее. Москва. – 2013. С.224–227.
4. Fog Computing and the Internet of Things: Extend the Cloud to Where the Things Are [Электронный ресурс] // Cisco. – 2015. – апрель. URL: Ссылка
5. ПРОГНОЗ ПОЯВЛЕНИЯ НОВЫХ УГРОЗ В СВЯЗИ С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ РАЗВИТИЕМ ОБЩЕСТВА, Баяндин Н.И., Ученые записки ИСГЗ. 2016. № 1 (14). С. 75–79