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战术面向服务架构概念及相关技术

时间:2024-07-28

李 鹏,胡 革2,孙 学

(1.中国西南电子技术研究所,成都 610036;2.江南计算技术研究所,江苏 无锡214083)

1 引 言

现代各级军事组织的命令、控制、通信、计算机和情报侦察监视系统之间的交互变得越来越复杂,希望能够创建一个战术平台间准确和实时的态势共享与交互平台,并在复杂、恶劣和动态环境中维持高效的运作能力[1-2]。为满足上述应用需求,军事系统、通信和信息基础设施变得越来越面向服务,通过采用开放式架构原理和概念构建以面向服务的架构(Service-Oriented Architecture,SOA)为中心的公共核心服务基础设施,实现资源受限网络环境下的系统协同交互也变得越来越有必要[2]。

美国防部在《2011—2036无人系统综合路线图》中已提出采用开放式架构和面向服务架构SOA的原则,建立一个面向开发和采办的通用框架,以提升协同作战环境下的系统互操作性[3]。此外,由Web Service实现的SOA也被北大西洋公约组织(North Atlantic Treaty Organization,NATO)C3机构选作NATO内部命令控制系统之间信息交互的推荐方法,尤其是在NATO C4ISR系统和NATO网络使能能力方面,并通过一系列现场和竞争性实验进行了SOA的可行性评估及性能改进[4]。NATO IST-090工作组详述了将SOA应用到战术层面时所面临的挑战,后续的IST-118号文件进一步细述了在战术层面实施SOA的条件,并以规范的形式给出了将SOA应用到战场恶劣网络环境时的指导和最佳实践方法[5]。

虽然SOA在互联网领域已有较完备的技术与标准体系,但现有的实现技术对网络资源需求较高,并不适用于战术网络环境,同时对战术环境下SOA架构的应用概念、限制性因素及关键技术等认识还比较模糊。本文将对TSOA架构概念、技术体系进行梳理,重点探讨在战术领域所面临的挑战及关键技术问题,并对国内外相关发展情况进行总结。

2 战术面向服务架构概念分析

2.1 TSOA概念

SOA是一种架构设计风格,使资源以服务的形式提供并被发现,而不需要提前感知资源的存在。架构内的服务以一种统一和通用的方式进行交互,可以显著增强互操作性及信息共享程度,并支持高层应用的弹性设计与灵活可变性。目前实现SOA的最通用和成熟的技术是Web Service,在信息系统和服务基础设施中已被广泛支持与使用。

战术面向服务架构(Tactical Service-Oriented Architecture,TSOA)的初步设想是将SOA的好处带到战术环境中,提升各种系统和设备在战术层面的互操作性,将不同类型战术边缘节点上的功能单元通过定义良好的接口和契约联系起来,进一步通过对底层基础应用的编排或者组织实现如协同探测、协同攻击和协同干扰等高层应用功能。TSOA的最终目标是实现战术服务基础设施(Tactical Service Infrastructure,TSI),致力于解决SOA技术在战术领域的应用问题,增强跨平台战术边缘节点的互操作性,减少集成和维护开销,提升复用率,通过服务能力的发现组合与编排增加对需求更改的敏捷反映能力,构建以TSOA为中心的战术服务基础设施平台[2]。

图1给出了TSOA与传统SOA的应用差异性对比。其中,在功能目标方面,TSOA与常规SOA具有相同的目标,即通过标准化的接口封装与互操作规范,实现不同业务系统之间的互操作性和信息共享能力;在运行环境方面,运行TSOA的战术环境基础设施节点移动性更强,资源与网络带宽受限,网络可靠性更低;在交互对象及内容方面,相较于常规SOA,TSOA的参与对象通常计算能力受限,服务交互的内容吞吐量较低,交互信息粒度更大。

图1 常规SOA与TSOA应用差异性对比Fig.1 Comparison between regular SOA and TSOA

2.2 TSOA架构组成

参照常规SOA架构组成,同时结合TSOA目标及其部署场景的特殊性以及交互差异性[2],给出如图2所示的TSOA服务基础设施层架构。其中,无线电接入层包含战术环境下不同形式的通信方式,每种通信方式都需要提供标准化的数据收发与网络状态获取接口,并按约定模式接入战术服务基础设施的传输机制接入模块;服务能力抽象与接入部分实现设备节点资源能力和服务的规范化描述,并通过标准接口向平台进行注册;上层信息系统借助战术服务基础设施的标准化接口从服务注册机构内查询所需服务,并按照约定形式进行服务调用,还可以通过对不同设备间的服务交互流程进行编排,实现更高层的战术应用。

图2 TSOA服务基础设施层架构图Fig.2 TSOA service infrastructure layer architecture

战术服务基础设施TSOA架构模块是其中的核心组成部件,主要分为三部分:

(1)传输处理模块实现服务、消息和数据包层面的跨平台间服务交互内容的转发、格式转换等传输处理,支持跨网络的数据包路由交换,并适配不同网络间的消息传输能力以及运行上下文信息。对于服务层传输处理,根据需要对接收到的消息内容进行修改,如进行图像数据压缩处理、消息内容格式转换、编码形式修改等,以及实现服务消息负载的动态自适应处理;对于消息层传输处理,通过对接收数据消息头的分析,实现不同网络间消息的存储转发等处理;对于数据包层传输处理,则直接通过分析数据包头实现后续的转发等处理。

(2)控制器模块是TSOA服务交互平台的核心部分,包含与常规SOA架构类似的QoS管理、元数据管理、封包管理、服务注册、服务发现、运行策略管理、上下文监控、安全管理、命名服务等功能,为平台使用者提供标准化的服务注册、查询、注销、状态监控等接口,并能够在复杂战术环境下提供可靠的、鲁棒的和高效的运行能力。

(3)传输机制接入模块提供插件式接入能力,向下实现底层不同无线通信方式的标准化接入,向上为服务交互应用提供不同类型的传输保障机制。此外,该模块还应能够监控网络当前的运行状态,并反馈给节点上的服务提供者与使用者,使其能够根据网络状况做出适应性的调整。

2.3 TSOA架构特征

结合运行场景及战术设备特征,TSOA架构及其实现技术应具有轻量化、可裁剪和跨平台部署一致性特征。

(1)轻量化层面

TSOA框架应具备服务管理和交互、运行生命周期管理等基础功能,同时具备部署简单、运行效率高、启动快、规则精简、空间资源需求少、程序代码耦合度小等特点。应用层面侧重于减小开发复杂度,简化编程模型,缩短应用部署时间;设计层面应侧重于提升开发和运行效率,降低对于运行平台的能力需求;运行层面应侧重于降低系统资源开销,以适配战术环境下设备配置低,平台运行能力弱的特征[6]。

(2)可裁剪层面

从装备型谱来看,战术边缘装备包含大量异构环境,如手持、背负、车载、舰载和机载等,存在软件运行环境差异较大的问题,因此TSOA框架应在协同交互等必备功能的基础上,同时支持备选功能的可裁剪性,以适应具备不同功能、可靠性和能量的平台的差异性需求。

(3)跨平台部署一致性层面

TSOA框架应能够适配多种类型的运行平台,实现不同平台上的部署一致性、接入一致性、开发一致性、接口一致性和描述方式一致性,为开发者与平台接入服务提供一致性的应用模式,使得原来对于不同平台割裂的开发实践趋于统一。

3 TSOA面临的挑战及关键问题

3.1 面临的挑战

战术环境下的设备节点、通信链路相较于传统SOA运行环境更加复杂,需要充分分析,并意识到将SOA扩展到战术环境时所面临的挑战[2]。

图3对战术环境下的限制性因素进行了总结,主要分为设备限制性因素和网络限制性因素两类,其中设备限制因素包括计算能力、能量限制、物理限制、发送/接收覆盖范围、输入/输出限制、环境条件限制和网络互连能力等;网络限制又分为通信能力、通信中断、移动性和互操作性等。

图3 战术环境限制性因素分解示意图Fig.3 Constrains in a tactical environment

设备限制性因素主要来自于战术环境中不同类型作战节点的自身能力特性。例如,机载、车载以及船载等强平台设备通常具有较强的计算能力,通信覆盖范围广,能够接入的输入/输出类型丰富;而手持和背负式移动终端等弱平台则仅具有有限的计算资源以及电池电量,对于功耗开销和环境限制敏感,通信覆盖范围、网络互连与交互能力以及安全保障机制都较弱。

网络限制性因素主要来自于设备的通信机制以及实际战场运行环境。战场的复杂电磁环境会给设备通信系统的可用频谱、通信范围以及误码率等造成影响[7]。设备的能量变化会导致通信距离变化,彼此之间的频谱干扰与冲突可能造成通信中断,设备的无线电静默还会进一步导致缺乏保障性的数据分发能力,使得服务间的连接与交互面临许多困难。另外,战术操作的内在特征通常要求作战单元具有高移动性,需要频繁加入和退出不同的无线网络,变化的网络拓扑给设备的服务发现、地址规划、安全交互等带来了更大挑战。由于战术环境中设备类型及通信体制的多样性,还必须处理异构无线电设备、协议和服务以及应用之间的互操作问题。此外,实际环境中的地形、障碍物等条件还会改变无线电覆盖范围,导致高通信时延、吞吐量动态变化、网络带宽受限以及连接不可靠等问题,严重影响服务管理以及服务交互协议的有效性和传输成功率。

3.2 关键问题

TSOA架构应在实现常规SOA能力的基础上,适应上述战术环境的限制性特征,实现具备资源高效、时延和抗毁性容忍等特征的战术服务基础设施平台,因此需要重点关注并解决如下关键问题:

(1)异构通信网络兼容问题

目前,SOA的主要实现技术Web Service的所有通信都基于XML描述的SOAP消息。SOAP消息通过HTTP协议传输,HTTP基于的TCP/IP协议需要在服务提供者和使用者间建立可靠连接。然而在战术环境下,可能存在多种通信体制,并且无法实现基于IP的通信协议。但考虑到后期兼容性等问题,NATO的策略是借鉴民用标准,尽可能采用COTS产品,在所有的网络类型中IP应能够作为通用的网络协议。但由于不同的战术网络间存在时延、带宽以及通信协议的差异性等问题,实际环境中可能会形成不同的IP子网,这就可能要求TSOA解决连接不同IP子网,实现跨网络之间的TCP数据通信、带宽差异适配等功能。另外,战术环境下变化的网络拓扑还意味缺少连接保障机制[8]。因此,如何确保跨异构网络的通信兼容是TSOA需要解决的关键问题。

(2)服务管理问题

服务分发和获取是TSOA服务管理的重要组成部分。在高动态环境下,服务发现架构应该尽量减少手动配置工作量,能够提供一个完整的和给定时间点及时更新的可用服务快照,支持自动发现和相关服务的选择。此外,动态变化的网络环境以及无线电静默意味缺乏保障性的服务分发能力,动态环境下的无线连接可能仅具备有限的网络能力,TSOA还应该能够在设备和网络部分失效的情况下维持服务管理功能,并且具有带宽高效的特征,确保注册机构失效或者消失时服务发现的可用性、鲁棒性、可存活性是很重要的。服务发现基础设施还必须提供最新的可用服务列表,请求响应能够反映出服务网络和设备的当前状态。因此,如何实现具备位置和能力感知、及时动态更新、带宽高效以及鲁棒的服务动态分发、获取和状态管理机制是TSOA需要解决的关键问题[6]。

(3)服务交互问题

常规SOA应用中的消息通常使用重量级的格式和协议实现,如TCP/IP、HTTP、XSD/XML、SOAP、WS-*等,其中XML和HTTP是许多SOA实现的基础组成部分。战术环境下,由于缺乏可靠的连接保障机制以及带宽受限等原因,请求响应协议和基于XML的数据格式会因为时延和负载资源消耗原因可能被禁用,需要考虑高效的服务交互机制或替代方案,如通过数据压缩、取代传输协议或者优化应用的方式来减轻通信负载。战术环境下,通信网络带宽还会随地形环境和节点移动产生变化,这就要求交互过程中能够感知通信链路状况,向服务提供者和使用者反馈网络状态,实现动态自适应调整。因此,如何在不稳定、带宽受限和动态变化的环境下实现服务的可靠有效交互也是TSOA需要解决的关键问题。

(4)安全问题

战术网络环境下,大量的服务业务数据需要在不同的参与者之间进行垂直或者水平交换,相较于常规SOA需要更加严格的安全保障机制。为了确保TSOA架构的安全运行,需要从参与节点、交互对象以及数据内容等不同层面出发,针对不同服务类型和等级制定不同的安全策略,对于服务管理、交互过程中的数据需要采用加密机制,对于服务提供和使用者需要采用有效的身份验证机制确保服务交互双方的合法性等。如何结合战术网络环境特征,制定合适的服务访问控制与安全的数据交互协议框架,确保服务管理和交互的安全性,是决定TSOA能否实际应用的关键问题。

4 TSOA相关技术

目前,传统通过Web Service实现的SOA主要应用在指挥部等高层命令系统中。虽然SOA也被推荐在战术层面C2中使用,却面临多重挑战。针对战术环境下面临的挑战及问题,需要开发、裁剪、评估那些最适用于TSOA的技术、技巧和协议。

4.1 服务发现机制

互联网中现有大量的服务发现方法。然而,相对战术网络面临的新挑战,仍有很大的研究空间。服务发现涉及两方面问题:一是注册机构内可用服务描述的组织和管理;二是服务发现协议,其实现机制与注册机构的架构相关,如中心式、分布式。

(1)服务注册

早期的服务注册主要通过使用WSDL对服务进行描述,并使用有中心形式的UDDI实现服务注册,但由于WSDL主要对服务接口特征进行描述,无法描述服务的QoS等语义特征,因此后期的研究工作中则通过采用OWL-S来实现服务的语义描述,以改进UDDI数据模型和它基于关键字检索的查询机制。事实上,服务注册机构管理的服务信息的语义标注需要额外的工作。另一个研究内容是从现有的服务注册方法中抽取语义信息,形成(半)自动化方式。

(2)服务发现

服务发现协议的基本方法是中心式,依靠一个中心节点来组织和管理服务描述。这种方法在正常环境下可以提供快速的本地检索,但当客户端数量增加时中心式方法的可扩展性较差;另外,还存在单点失效问题。在由很多独立移动节点组成的战术环境中,问题更加明显。

TSOA服务发现机制的目标是遵循目前互联网领域相关标准,改进现有注册机制,通过建立领域本体库的方式,增加语义级别的服务描述能力,从而提高服务匹配的准确率和有效性。通过考虑分布式本地存储服务目录的方法,在网络的参与者之间形成P2P机制,减少服务发现的相关必要流量,通过基于WS-Notification规范的订阅发布机制,可以实现基于服务订阅以及消息发布机制的服务分发。实现过程中,还需要真正考虑到战术网络的特征,如无线移动网络的限制性因素、用户行为和移动性、设备资源受限等。

4.2 有效的消息传输方式

Web Service使用XML来编解码数据,并使用SOAP等重量级格式和协议传输数据。战术环境下需要减少由于Web Service造成的网络负载开销,必须减少每个消息的大小以及传输的消息数量,因此可以从如下三个层面进行考虑,最优化SOAP消息的传递性能,避免对战术网络中不足的无线网络资源的浪费。

(1)数据压缩

通过数据压缩来减轻XML文件造成的网络负载,如二进制算术编码BAC、EFX和GZIP等[9]。利用压缩技术可以减少每个消息大小和带宽需求,但不会减少节点之间发送的消息数量。

(2)协议优化

通过取代传输协议来减轻通信负载[10]。Web Service的通信开销在限制性网络环境下需要一种优化的资源使用方案,如所图4示。文献[11]提出了一个用于动态环境下SOAP性能分析的测试框架SPADE,选用UDP、SCTP和AMQP传输协议来替代HTTP/TCP进行优化测试,并在几种特定的民用和军用网络环境下进行了评估测试。

图4 SPADE架构概要Fig.4 SPADE framework overview

(3)减少交互

通过使用订阅/发布模式,客户端订阅信息,而不是请求模式[12]。消息传输过程中,允许相同信息发送给多个客户端,交互过程中利用附近客户端的缓存,通过优化应用的信息交换需求来降低信息负载。服务发现通过考虑本地服务目录的方法,减少交互的必要流量。交互过程中,进一步结合内容过滤的方法,确保仅仅相关的数据被传输。文献[13]提出了一种支持战术网络运行SOA的敏捷计算中间件,将针对TCP或UDP协议的抗毁性Mockets协议替换为一种智能的订阅发布服务,并利用智能化处理和网络监视器适应网络流量变化。

4.3 端到端服务性能保障机制

目前确保战术无线通信网络中服务质量的研究主要集中在增加带宽,提升传输可靠性,以及如何使用网络编码技术、动态频谱技术、鲁棒路由协议和跨层的自适应机制等方面。实际应用中,还需要调查并量化TSOA在各种战术环境中应用QoS需求的网络负载情况。通过QoS策略规范,实现基于优先级顺序的信息分发,对任意给定服务,能够制定不同的服务分发等级。通过制定服务访问控制机制,确保只有授权的消费者能够访问给定的服务。通过提供负载编解码、内容完整性和签名机制,确保只有具有正确的解码Key的消费者能够访问内容,还能够检查内容的完整性,根据服务请求发起者的签名,提供端到端的QoS分发服务[14]。

4.4 网络状态自适应机制

节点移动性、资源受限设备、大量异构的无线通信技术以及经常变化的环境条件,意味着运行在战术环境中的分布式应用需要应对频繁的连接断开以及无线电通信状态波动,从而要求上层应用具备网络感知和自适应的能力,能够灵活调节自身配置参数,以匹配网络状况的变化情况。

服务架构应实现底层网络拓扑知识管理,使得服务总线能够学习传输层的能力和负载情况;然后,服务总线能够找到最优的方式和路径连接提供者和消费者,从而执行最优的服务路由。另外,服务应该能够根据网络状态进行调整,具备自适应网络感知与调整能力,使得能够适应运行环境的改变。

文献[15]提出了一种具备动态检测和自适应机制(DDAM)的分布式和可扩展敏捷通信中间件解决方案,用于网络检测和通信自适应。该中间件能够获取、分析、共享网络中的流量统计和分析结果,尤其适用于战术边缘网络。DDAM包含两个主要部件:NetSensor提供高效的网络状态监控功能;NetSupervisor负责刻画用于连接节点的网络技术特征。DDAM的目标是提升可用网络资源,并可以通过检测网络状态自适应动态调整自身行为方式。图5给出了DDAM实际部署的示意图。

图5 DDAM部署示意图Fig.5 Example of DDAM deployment

4.5 跨异构网络的服务信息交互

战术异构网络环境下需要解决Web Service实施时面临的两项关键技术:

(1)带宽匹配

在战术网络环境下,当多个使用者同时使用低速网络时,由于资源共享的原因可能会导致有效数据率变得很低,当将这种网络和更快速的网络连接时,两个网络的网关节点会由于两端速率不匹配而丢包[8,16]。这个问题可以通过引入存储-转发的能力解决。存储-转发模式还有助于缓解由于频繁的通信中断带来的问题,确保消息不被丢失,并在接下来进行重发,从而避免消息被立即重发。当跨越异构网络时,可能需要不同的通信协议,这意味着消息在从发送者到接收者的传递过程中必须使用多种不同的协议。因此,可在应用层添加存储-转发功能,实现跨协议的服务交互通信[8]。

(2)端到端连接

常规Web Service依赖于客户端和服务端之间直接的端到端连接。TCP是为有线网络设计的面向连接通信机制,其控制机制主要是为处理拥塞设计的,运行过程中通常存在较少的错误处理。由于战术网络下的高错误率和高延时,TCP的拥塞控制将会由于大量的连接超时产生大量的网络非最优化利用。当多个网络互连时,TCP需要建立端到端连接,从而加重这个问题。如果连接超时,SOAP响应就不能够被路由返回到服务消费者。连接不可靠性问题以及高错误率问题必须采用可靠的消息传输机制进行补偿,如重传所有到消费者的丢失数据包。如图6所示,可以通过在位于客户端和服务端网络之间的网络流经节点增加服务代理,服务代理可以有多个目的,如缓存、防火墙、内容适配等。Web Service代理和HTTP代理具有相同的作用,它的工作就是作为服务提供者和消费者之间的中间人。

图6 通过代理的跨异构网络服务交互Fig.6 Heterogeneous network service interaction via proxy

跨异构网络交互还可能加重传输的可变时延,如生产者和消费者之间的多跳等问题,需要在传输协议栈中增加特殊的适配,这点类似于传统网络,可以通过使用非连接协议、增加包超时时间、延时容忍协议等技术解决。

4.6 安全性策略

战术服务交互基础设施必须提供支持信息交换、服务发布和共享、数据模型和协议处理的安全框架。安全框架中需要考虑不同层次和不同限制性因素的安全策略,通过一种多策略架构实现支持不同的业务和信息跨层交互的安全机制。在信息层面包含基于强加解密标准和密码,通过使用创新式的Key发布机制以确保信息只有被授权的用户能够访问。另外,对于消息层面的安全,可以通过分析WS-Security、WS-Policy和WS-Security Policy协议的技术实现,通过SAML在不同的安全域之间交换认证和授权数据。对于战术网络环境下的非数据服务,如声音、视频流、实时告警数据等,还可以借助其他加解密策略提升安全性[17]。

TACTICS开发的安全架构由两个不同的服务组构成,即核心服务和功能服务。功能服务负责通过不同的机制,如加密算法、访问控制、入侵检测等执行必备的保护目标;核心服务则根据预先定义的安全策略来管理这些机制[18]。特别需要注意的是,安全架构的设计与开发过程中,要考虑到战术网络环境的特征,制定轻量级和优化的安全机制。

5 TSOA相关工作进展

2011年美国国防部发布的《2011—2036财年无人系统综合路线图》中提出了建立面向开发和采办的通用框架,并采用面向服务架构SOA标准来设计软件和集成新服务,促进系统之间的互操作性[3,19]。同年,美国空军研究实验室ARL制定了关于TSOA协议与技术的研究计划,重点关注将SOA应用到战术边缘需要解决的问题,并提出TSOA是USMC对于DoD指示(DoDD 8320.02,2004,该指示指出采用和实施TSOA作为一个标准组件来管理各软件部件,并实现不同作战运行单元间的关键数据共享)在战术层面的回应。TSOA兼容性机制已经在所有海军C2软件系统得到批准,过去以及当前的新系统将约束服务提供商以及使用者利用TSOA作为分布式机制,确保这些系统能够与TSOA系统实现交互[20]。

结合战场的限制性环境因素,欧洲提出了TACTICS战术服务基础设施架构。TACTICS联盟由12个成员和转包商组成,研究的项目提出了兼容战术无线电网络限制环境的SOA架构定义,给出了将服务应用于战术无线电网络限制环境的可行方法,论证了在真实战术环境下支撑服务运行的战术服务基础设施的能力。TACTICS明确的目标是高移动性、资源非常受限的设备。TACTICS服务堆栈中也期望具备抗毁性特征,以满足资源受限和高动态移动战术环境的需求。另外,相对于现有堆栈,TACTICS将通过服务定义的语义性、位置和能力感知的服务选择机制更有效地辅助服务使用[2]。

北大西洋公约组织NATO的STO组织也发起了SOA在战术通信网络环境下有效实现的项目,并对战术环境特征以及TSOA的应用场景进行了分析,如图7所示。目前SOA方法已经被NATO C3机构选择作为NATO内部信息交互的推荐方法。

图7 TSOA战术域用例Fig.7 Use case of TSOA in a tactical domain

NATOIST-090工作组对SOA在战术环境下的应用挑战进行了分析[4],说明了如何将SOA应用到战术层面,其中特别包括恶劣网格通信环境,给出了应用SOA解决方案的优劣势、限制性因素,以及在应用层、消息和传输层的堆栈优化方法,并讨论了3种将SOA扩展到战术域的可能方法:改变现有的Web Service标准,以应用到恶劣网格环境中;在特定的子系统中使用其他技术,如DDS等,并通过使用网关实现这些技术与Web Service的集成;在整个信息基础设施中使用其他技术。

NATOIST-118号文件《战术域恶劣网络环境下的SOA推荐实施方法》是NATO工作组新开始的工作[5],细述了在战术层面实施SOA的条件,目标是将SOA拓展到战术领域时提供具体的建议和指导。该组织将通过一系列现场和竞争性的实验,来实施可行性评估,以识别TSOA的可能性改进。由于Web Service带来的内在交互优势,未来的IST-118将主要精力集中在这项技术上。如图8所示,一系列实验正在计划,以评估和识别可能的改进措施。

图8 NATO TSOA实物测试场景示例Fig.8 NATO TSOA actual test scenario example

CoNSIS是一个基于MoU(包括美国、法国、德国、挪威)的国际项目[21],致力于不同国家网络间的协同工作能力,任务是连接德国和挪威的SOA研究环境,这些环境采用了不同的实施范例,但是和Web Service标准相近。CoNSIS考虑了高移动性应用,但重点关注于提升现有ESB(如开源SOPERA总线)的性能,并没有在小型设备中得到验证。

德国的SOA环境是一个基于Apache CxF实现的ESB,称为RuDi[2]。RuDi提供了战术层面的服务环境,可用于移动环境,但需要功能性强的设备支撑。为了提高在限制性战术网络环境下的性能,RuDi提供了分布式服务注册、可靠性UDP、QoS支持、通过WS-Notification实现的基于订阅发布机制的多播以及SOAP消息压缩等机制。挪威国防研究机构在TSOA方面也开展了大量的研究。挪威的SOA研究项目由多个松耦合的服务集合组成,通过WS-Discovery维持服务实例感知,并实现了包含存储转发功能的DSProxy代理。代理之间通过UDP进行通信,避免TCP连接带来的带宽开销和高时延等问题。

此外,为了加快TSOA相关实施技术研究,受NATO STO/IST-118组织的安排,2016年专门召开了针对战术领域SOA应用的国际会议ICMCIS,重点针对受限网络环境下SOA的服务架构、设计、部署和应用性能等问题开展研究,希望能够对推动TSOA的技术发展及具体实施提供技术支持。

6 结束语

军事系统、通信和信息基础设施变得越来越面向服务,采用SOA架构的原理和概念变得越来越有必要。本文从TSOA架构的概念出发,分析了战术环境下TSOA面临的挑战及关键问题,归纳了TSOA实施所需要解决的相关技术,最后总结了相关工作进展情况,旨在推进SOA架构在战术领域的技术成熟度与实际应用,从而加速战术环境下服务基础设施平台的构建步伐。

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