arquitectura de información extendida sitea – aries

8/17/2019 Arquitectura de Información Extendida SITEA – ArIES

http://slidepdf.com/reader/full/arquitectura-de-informacion-extendida-sitea-aries 1/5

Arquitectura de Información Extendida SITEA – ArIES –

Oscar M. Bianchi ab [email protected]

César D. Cicerchiaab [email protected]

Patricia Lussianoa

[email protected]

Alejandro J. M. Repettoab [email protected]

Jonatan Sacconeab [email protected]

Adrían Tamburri a [email protected]

a. CIDESO1, DIGID2- Ejército Argentino

b. EST3, IUE4 - Ejército Argentino

1

CIDESO: Centro de Investigación y Desarrollo de Software2 DIGID: Dirección General de Investigación y Desarrollo

3 EST: Escuela Superior Técnica – Facultad de Ingeniería del Ejército Argentino

4 IUE: Instituto Universitario del Ejército

RESUMENLos sistemas de comando y control (C2)

presentan desafíos en todas las aristas posibles,desde la inestabilidad de las comunicacionesen los nodos, pasando por la dependencia totalde la información en tiempo y forma, hasta lacriticidad intrínseca con riesgo de vida humanade un sistema que se utiliza en caso de guerra.

El CIDESO1, organismo especializado den-tro de la DIGID2, desarrolla el Sistema de Co-mando y Control de Ejército Argentino(SITEA) desde el año 2008 y, a medida que secumplen hitos, va avanzando en la resoluciónde los principales desafíos. En el próximo pe-

ríodo se focalizará sobre el problema de la ges-tión de la información, buscando una soluciónintegral que permita que los datos esencialesestén presentados oportunamente y con calidadnecesaria para la toma de decisiones.

Las restricciones dadas por la alta distribu-ción e inestabilidad de sus nodos, asociadas auna multiplicidad de fuentes de datos, muchasveces no relacionales, hacen que se deba abor-dar el tema de la Arquitectura de la Informa-

ción como un tema particular.El objetivo es lograr una arquitectura com-pleta que integre sistemas sensibles al con-texto, gramáticas formales asociadas al domi-nio, tecnologías para optimizar los flujos deinformación y gestionar la heterogeneidad delas fuentes de datos, con el fin de dar una visiónholística al problema de información deSITEA y diseñar una arquitectura óptima parala “fusión de la información”.

Palabras Clave: Gestión de la Información,

Datos Distribuidos, Esquemas de Persisten-

cia, Gramáticas formales para consulta, Sis-

temas de Seguridad, Integración de Informa-

ción, Fusión de Información.

CONTEXTOEl Ejército Argentino patrocina la construc-

ción de un sistema de C2 para sus GrandesUnidades de nivel táctico (Brigadas) y cuentacon la asignación de presupuesto específico,además de subsidios asignados por el Pro-grama de Investigación y Desarrollo para laDefensa del Ministerio de Defensa de la Ar-

gentina (PIDDEF).Los sistemas de C2 son de naturaleza socio

– técnica y complejos en su concepción y di-seño [1]. En su implementación intervienensubsistemas informáticos y electrónicos, pro-tocolos tecnológicos y procedimientos de es-tado mayor (flujos de trabajo del dominio delsistema) muy específicos. Su finalidad es darsoporte a los procesos decisorios que realizanlos Comandantes y sus equipos asesores (Esta-

dos Mayores), optimizando el flujo de infor-mación operativa y decisoria en todos los nive-les de la estructura orgánica de las Brigadas,integrándola en forma horizontal y vertical.Otro objetivo es la interoperabilidad con otrasorganizaciones, ya sean nacionales, regionaleso internacionales, civiles y militares, durantelas operaciones militares o de protección civil(en casos de emergencias o catástrofes).

WICC 2014 XVI Workshop de Investigadores en Ciencias de la Computación

Página #"! de 11!

mailto:[email protected]

















El CIDESO comenzó el proceso de adquisi-ción de conocimiento en el año 2008, ejecu-tando procedimientos de investigación y desa-rrollo con el fin de lograr el primer prototipo

de SITEA, Sistema Integrado Táctico del Ejér-cito Argentino.

Dada la complejidad intrínseca del Sistema,se optó por abordar el problema con una estra-tegia evolutiva, realizando aproximaciones su-cesivas al objetivo y enfocando el esfuerzoprincipal en la mitigación de los riesgos tecno-lógicos de mayor impacto. Esta estrategia deli-mitó también algunas características arquitec-tónicas del sistema, haciendo que sea pensadocomo un conjunto de módulos de bajo acopla-miento que resuelven problemas puntuales,realzando sus “propiedades emergentes”.

Dentro de los problemas abordados al mo-mento podemos mencionar la elección de unaarquitectura marco del sistema [2], comunica-ciones sobre vínculos de bajo ancho de banday nodos inestables, gestión de información crí-tica [3], procesamiento distribuido [4], multi-

plicidad de componentes, estándares para la in-teroperabilidad técnica basados en lasemántica militar, entre otros.

En la última mitad de 2013, en vistas de re-solver los componentes con riesgos tecnológi-cos identificados, se generó un proyecto de in-vestigación durante 2014 y se comenzó atrabajar en lo que se denominó Arquitectura deInformación Extendida SITEA (ArIES).ArIES considera a la información como un

todo que incluye los datos, su persistencia, sutransmisión y flujo por el sistema de punta apunta.

Los desafíos asociados a la ArIES son, prin-cipalmente: inestabilidad de los nodos, hetero-geneidad de las fuentes de datos, bajos anchosde banda y operación del sistema fuera de lí-nea, que repercuten directamente sobre lacoherencia de la información, y la dependenciade la misma en tiempo y forma, con riesgo de

vida asociado.

INTRODUCCIÓN

Una característica intrínseca de los sistemasC2 es su dependencia de la información. A di-ferencia de los sistemas orientados al procesa-miento de datos, los SC2 son mayormente con-

sumidores e integradores de informaciónproducida por diferentes subsistemas, con loscuales se interopera. La precisión y oportuni-dad con la que llega la información al usuarioes de vital importancia, ya que la mala calidadde la misma, entregada en cualquiera de lospuntos del circuito, pone en riesgo la vida delos usuarios, sea por cómputos erróneos o de-cisiones basadas en información inconsistentecon la realidad. Por ello, el proyecto ArIESpretende abordar el problema desde una pers-pectiva arquitectónica, poniendo relevancia enel modelado del diseño y su validación tem-prana.

SITEA ya tiene definida su arquitecturaglobal con foco en las comunicaciones [2]. Sinembargo, la vista desde la perspectiva de la in-formación y sus flujos no está solucionada. Setrabajó en el desarrollo de prototipos sin per-

sistencia, utilizando objetos vivos con inter-cambio de información entre nodos a través demecanismos de serialización, sin almacena-miento. Es por esto que ArIES propone unmarco de trabajo que complementa los esfuer-zos realizados, ordenando y sistematizando lagestión de la información dentro del SC2.

Por otra parte, la consecución de los objeti-vos perseguidos sentará una línea base arqui-tectónica para encarar otros trabajos de inves-

tigación destinados a desarrollar modeloscomputacionales eficaces para resolver las de-mandas de la fusión de información, bajo unaperspectiva multimedia (texto, imagen y so-nido) que permita aprovechar la sinergia de lainformación disponible o producida desde dis-tintas fuentes.

La idea rectora es establecer una arquitec-tura que permita dividir la complejidad de ladel problema en módulos, permitiendo una so-

lución escalable y flexible.Mediante un proceso de toma de requisitosorientado por escenarios de uso, se detectaron


Página #"% de 11!



las siguientes restricciones a la arquitectura:(1) alta distribución de los nodos; (2) bajo an-cho de banda, interrupciones temporales alea-torias y períodos prolongados de desconexión;

(3) alta dependencia de la información para latoma de decisiones en tiempo y forma; (4)fuentes de datos heterogéneas; (5) seguridadcon foco en la disponibilidad y confidenciali-dad.

Respecto a la distribución y a la heteroge-neidad de fuentes de datos, ya se ha avanzadoen investigaciones previas en la construcciónde un lenguaje declarativo personalizable, de-nominado MILK. Éste, define un Lenguaje Es-pecífico de Dominio (LED) para interactuarcon la Base de Conocimiento (KB), inclu-yendo el desdoblamiento y el análisis de lasconsultas hacia las fuentes de datos reales.

Por otro lado, respecto a la seguridad,SITEA está en proceso de implantación de unainfraestructura de Autenticación, Autorizacióny Auditoría (AAA), que permite identificar alos usuarios y sus responsabilidades, delimi-

tando áreas de autoridad verticales y horizon-tales, y, por lo tanto, necesidades de informa-ción asociadas.

Asimismo, en paralelo, se abordaron apro-ximaciones al problema de las tecnologías depersistencia de la información, realizando aná-lisis preliminares sobre bases de datos NOSQL( Not Only SQL), incluyendo pruebas de pre-factibilidad [5].

La agregación de estas tres tecnologías con-

trastadas con las características principales delos requerimientos, permiten definir una arqui-tectura orientada a componentes que ofreceuna solución factible al problema de la Infor-mación en SITEA.

De manera preliminar, ArIES se componepor un núcleo formado por MILK, que proveelos métodos de acceso a la información y la in-tegración de fuentes de datos; el componentede AAA, que permite segmentar las nubes de

información según las áreas de autoridad, acer-cando la información al usuario final y aco-tando los anchos de banda necesarios; y las

fuentes de datos en sí, que utilizan distintas tec-nologías según sea necesario.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y

DESARROLLO

Se identifican tres líneas principales de inves-tigación a saber:

1- Incorporación de tecnología de Agentes aMILK.

2- Identificación de sistemas alternativos depersistencia de datos.

3- Procedimientos de segmentación de la in-formación basada en el contexto.

Respecto a la primera línea, en SITEA mu-chas de las consultas se realizan en modo pull.Estas consultas buscan detectar cuándo el sis-tema alcanza cierto estado (por ejemplo,cuándo un elemento alcanzó una posición).Para realizarlas se deben ejecutar de modo ite-rativo, cada cierto tiempo fijo, verificando si sellegó al estado buscado, consumiendo un granancho de banda. Se propone incorporar el pa-

radigma de agentes para optimizar el consumode ancho de banda de las consultas a través deprocesos autónomos y proactivos dentro de laKB que avisarán al interesado cuando el estadobuscado se alcance, logrando a su vez que lainformación sea oportuna [6].

La segunda línea de investigación proponedefinir de manera amplia los sistemas de per-sistencia aptos para el nivel de distribución deSITEA. Se investigarán las capacidades de dis-

tintos sistemas de gestión de datos, incluyendobases de datos orientadas a grafos, orientadas adocumentos y otras pseudo-SQL [7]. El teo-rema de Brewer [8] indica que en un sistemade datos distribuidos es imposible mantener demanera simultánea la consistencia, la disponi-bilidad y la tolerancia a la partición. Esta líneade investigación tendrá la responsabilidad deinterpretar esa restricción versus las necesida-des planteadas por SITEA.

La tercera línea que contempla ArIES es labúsqueda de una solución para la dificultad de


Página #40 de 11!



la partición de la KB según el contexto. Es ne-cesario que la información esté cerca de quiénla necesite. Entonces, se debe interpretar lamanera más precisa posible qué datos necesita

cada usuario para lograr una correcta divisiónde la KB. La identificación del usuario será através del subsistema AAA, pero la particiónque ese usuario requiere será menester de unestudio pormenorizado.

Por otro lado, se identifican dos esfuerzosde desarrollo:1- Adaptación del actual esquema de AAA

para la segmentación de la información.2- Implantación de una ontología para definir

el lenguaje adecuado del negocio.

La primera línea de desarrollo tiene origenen una investigación previa orientada exclusi-vamente a cuestiones de seguridad y acceso aservicios. Sin embargo, se detectó la posibili-dad de modelar las estructuras organizativas delas unidades militares a través de esta aproxi-mación y así incorporar esta tecnología comoparte funcional de SITEA. La capacidad que

presentan componentes como OpenLDAP paramodelar organizaciones y realizar asociacionespor temática, especialidades, intereses o, inclu-sive, geolocalizaciones, permite detectar demanera unívoca el perfil del usuario que estáinteractuando con el sistema. Este punto esfundamental para ArIES en la etapa de la divi-sión de la KB por intereses y responsabilidades[9].

Por último, con el fin de homogeneizar a ni-

vel semántico el esquema de datos de SITEA,anteriormente se trabajó en la confección deuna Ontología Militar Argentina (OMA). Estase modeló en base a los enfoques de otras in-ternacionales (JC3IEDM y BML) con el fin deaunar conceptos y dejar a SITEA listo para in-teroperar con otros sistemas. Considerandoque MILK propone la definición de un len-guaje de consulta único asociado al dominio,se profundizará OMA de modo de lograr lacompletitud de conceptos específicos para nu-trir a MILK.

RESULTADOS Y OBJETIVOSEl principal resultado esperado es la cons-

trucción de un marco de trabajo completo para

ArIES que permita al equipo integrado dedesarrollo evolucionar el producto SITEA demanera flexible y escalable respecto a los da-tos. Esta vista arquitectónica complementará ala vista FISICO2, poniendo foco en los flujos,persistencia y recuperación de informacióndentro del ámbito del SITEA.

ArIES evolucionará e integrará esfuerzos deinvestigación ya comenzadas, incluyendoMILK, AAA, OMA y SGBD distribuidos.

Se espera que en el mediano plazo se incor-pore en forma completa una porción del len-guaje MILK para operar con el SITEA. Su ope-ratoria debe escalar a los grandes volúmenesde datos y al mismo tiempo ser amigable paralos usuarios.

Algo similar se espera para el paradigma deAgentes. Se implementará en forma completauna parcialidad de procesos que deben escalar

y mejorar la performance del sistema. Este esel cambio más importante sobre el framework implementando hasta el momento.

Por otra parte, se espera poder relacionar losdatos con la mayor transparencia posible entrelos diferentes gestores de bases de datos, orien-tando los esfuerzos hacia la escalabilidad engeneral y, en particular la escalabilidad hori-zontal. Se pretende garantizar la consistenciade los datos en el mayor nivel posible, teniendo

en cuenta la persistencia políglota, con distin-tos motores de bases de datos.

Respecto a AAA, se espera obtener una me- jora en la capacidad de brindar seguridad a losservicios, así como en la transparencia de laasignación de recursos. Estos se desprenden delas ventajas que trae implícitas el productoOpenLDAP.

Por otro lado, se pretende que el uso de laherramienta de AAA, con la implementación

OpenLDAP, se integre a SITEA mejorando la


Página #41 de 11!



usabilidad y rendimiento, identificando de ma-nera holística a los usuarios y permitiendoagregar información de contexto.

FORMACIÓN DE RECURSOSHUMANOS

El proyecto ArIES tiene la particularidad deestar fundado sobre tres proyectos de investi-gación certificados por el Ministerio de De-fensa de la Nación: SITEA, SINAPSIS yREDES. Todos cuentan con asignación presu-puestaria vía PIDDEF, en el cual exige tenerun becario con fines formativos.

ArIES cuenta de manera directa con dos be-carios PIDDEF, que llevan a cabo sus estudiosde grado y posgrado basados en la beca y, ade-más un alumno de la Escuela Superior Técnica,que se desempeña como investigador auxiliar.

Los recursos del CIDESO en general y, losde ArIES en particular, además, cuentan conclasificaciones dentro del régimen de RPIDFA(Régimen para el personal de Investigación yDesarrollo de las Fuerzas Armadas) y dentro

del Régimen de Categorización de Investiga-dores del Ministerio de Educación de la Na-ción.

En ArIES se espera lograr la profundizaciónde los perfiles investigadores de los recursoshumanos involucrados y, potencialmente, lo-grar incorporar nuevos recursos a través de losmétodos de financiamiento disponibles en elCIDESO.

BIBLIOFRAFÍA

[1] W. Clay, «Network Centric Operations:Background and Oversight Issues forCongress.,» CRS Report for Congress,2007.

[2] A. J. M. Repetto, «Framework deInteroperabilidad para Sistemas de

Comando y Control,» de XII Workshop de

Investigadores en Ciencias de la

Computación , San Salvador de Jujuy,2010.

[3] M. Gilman y A. Tamburri, «Explotación

de Información de Alto Valor para laMitigación de Vulnerabilidades enOperaciones Militares Basadas en Redes,»de XVIII Congreso Argentino de Ciencias

de la Computación, La Plata, BuenosAires, 2012.

[4] A. J. M. Repetto, «Optimizing NetworkPerformance in Simulation Games UsingP2P,» de Interservice/Industry Training,

Simulation and Education Conference,Orlando, FL, 2011.

[5] F. G. Moreno, «ImplementandoPersistencia en Base de Datos,» de

Desarrollando una aplicación Spring

Framework MVC v3 + JPA paso a paso,Valencia, Universidad de Valencia.

[6] M. R. Baijal, M. K. Arora y S. K. Ghosh,«A GIS Assisted Knowledge-Based

Approach for Military Operations,» GIS Development, vol. 6, nº 10, pp. 21-24,2002.

[7] S. Migani, C. Vera, C. Correa y L. Romera,«Generando datos XML a partir de basesde datos relacionales,» de XIV Workshop

de Investigadores en Ciencias de la

Computación, 2012.

[8] E. A. Brewer, «Towards Robust.Distributed Systems,» 2000.

[9] H. Chu, «MDB: A Memory-MappedDatabase and Backend for OpenLDAP,»Symas Corp, 2008.


Página #42 de 11!

arquitectura de información extendida sitea – aries

Documents