Cadrul de arhitectură NATO NAF 4.0: planificarea coaliției și proiectarea interoperabilității

Când treizeci de națiuni aliate trebuie să conecteze sistemele lor de comandă și control pentru o operațiune de coaliție, cineva trebuie să răspundă la două întrebări înainte de a se conecta un singur cablu: ce capacitate are nevoie coaliția și ce trebuie să facă sistemele fiecărei națiuni pentru a o livra? Cadrul de Arhitectură NATO versiunea 4.0 — NAF 4.0 — este metoda structurată pe care națiunile o utilizează pentru a răspunde la ambele întrebări într-o formă pe care toată lumea o poate citi, compara și testa. Acest articol examinează cele șase puncte de vedere ale NAF 4.0, explică cum diferă de DODAF american și TOGAF de întreprindere și arată cum cadrul este aplicat în planificarea practică a spiralei Rețelelor de Misiune Federalizate (FMN).

De ce un cadru de arhitectură partajat contează pentru coaliții

Fără un limbaj de arhitectură comun, fiecare națiune își descrie propriile sisteme în felul său. O națiune produce o diagramă PowerPoint; alta produce un model UML; a treia produce un document Word. Niciunul din acestea nu poate fi comparat automat cu celelalte, iar lacunele de interoperabilitate dintre ele pot fi găsite doar manual — lent, costisitor și incomplet. NAF 4.0 oferă limbajul comun. Când toate națiunile folosesc aceleași puncte de vedere, același meta-model și același vocabular, o comparație structurată între arhitectura unei națiuni și arhitectura țintă a alianței devine tractabilă. Lacunele apar ca elemente lipsă dintr-un model mai degrabă decât ca dezacorduri nedocumentate între documente.

Cadrul oferă și trasabilitate. Un standard tehnic din Punctul de vedere Tehnic ar trebui să fie trasabil la un serviciu din Punctul de vedere Servicii, care ar trebui să fie trasabil la un flux de informații din Punctul de vedere Operațional, care ar trebui să fie trasabil la o cerință de capacitate din Punctul de vedere Capacitate, care ar trebui să fie trasabilă la un obiectiv strategic din Punctul de vedere Strategic. Când acest lanț există, orice parte interesată poate întreba "de ce avem nevoie de această versiune TLS particulară?" și poate urmări lanțul până la conceptul operațional care o necesită. Când nu există, sistemele acumulează datorii tehnice pe care nimeni nu le poate justifica eliminarea.

Cele șase puncte de vedere NAF 4.0

Punctul de vedere Strategic (St)

Punctul de vedere Strategic captează contextul politic și strategic în care operează arhitectura. În utilizarea alianței, aceasta înseamnă conceptul strategic NATO, mandatul specific de misiune, angajamentele națiunilor participante și clauzele naționale care constrang ce pot face forțele fiecărei națiuni. Viziunile St exprimă ce rezultate trebuie să livreze coaliția și în ce constrângeri politice. Fiecare capacitate definită în punctele de vedere ulterioare trebuie să fie trasabilă la o cerință strategică — un element de arhitectură care nu poate fi trasat înapoi la Punctul de vedere Strategic nu are niciun motiv să fie în arhitectură.

În practică, Punctul de vedere Strategic este cel mai dificil de produs cu precizie deoarece necesită implicare directă cu părțile interesate politico-militare care nu gândesc de obicei în termeni de modelare arhitecturală. Arhitecții care sar peste acest pas și trec direct la viziunile operaționale sau de sisteme produc arhitecturi tehnic coerente care pot răspunde la întrebările operaționale greșite.

Punctul de vedere Capacitate (C)

Punctul de vedere Capacitate definește ce trebuie să poată face forța, structurat ca o taxonomie de capacități cu dependențe între ele și fazare temporală pe un orizont de planificare. O capacitate în termeni NAF este o abilitate de a atinge un efect dorit — independent de modul în care este implementată. "Partajarea unei imagini aeriene recunoscute în rețeaua nodurilor C2 ale coaliției în timp aproape real" este o capacitate; "rularea unui gateway Link 16 JREAP-C" este o soluție potențială. Menținerea Punctului de vedere Capacitate agnostic față de soluție este importantă: păstrează libertatea de a satisface o capacitate cu implementări diferite în națiuni diferite, rămânând totuși interoperabilă la limita de servicii.

În planificarea spiralei FMN, Punctul de vedere Capacitate este locul unde se definește scopul fiecărei spirale. FMN Spirala 4 adaugă capacități față de Spirala 3, iar acele capacități incrementale sunt exprimate în Punctul de vedere Capacitate înainte de a se lua decizii de sistem sau servicii. Națiunile utilizează același punct de vedere pentru a declara care din capacitățile FMN se angajează să le implementeze și în ce interval de timp — producând matricea de conformitate pe care o urmărește guvernanța FMN.

Punctul de vedere Operațional (Op)

Punctul de vedere Operațional este puntea între ce trebuie să facă forța și sistemele care îi permit să facă asta. Descrie conceptul operațional: rolurile implicate (comandant, ofițer de legătură, operator senzor), activitățile pe care le efectuează, informațiile pe care le schimbă pentru a le efectua și cerințele de informații pe care acele schimburi le generează. Punctul de vedere Operațional al NAF 4.0 produce diagrame precum Modelul de Activitate Operațională (Op-A) și Modelul de Informații (Op-Iv), care împreună arată ce informații circulă între cine și în ce condiții.

Pentru proiectarea interoperabilității, Punctul de vedere Operațional este locul unde fluxurile de informații ale coaliției sunt făcute explicite. Un schimb de informații între un sistem C2 național și un sistem de senzori aliat devine un nod definit în modelul Op, cu un tip de informații definit și o cerință de oportunitate definită. Această definiție determină apoi alegerile de servicii și tehnice din punctele de vedere de dedesubt. O problemă de interoperabilitate care nu este reprezentată în Punctul de vedere Operațional nu poate fi abordată sistematic în punctele de vedere Sisteme sau Servicii.

Punctul de vedere Sisteme (Sy)

Punctul de vedere Sisteme descrie sistemele fizice și logice care realizează conceptul operațional. Arată funcțiile sistemelor, interfețele sistemelor, fluxurile de date între sisteme și platformele fizice pe care sunt desfășurate sistemele. Acesta este punctul de vedere cel mai familiar inginerilor de sisteme și integratorilor — corespunde în linii mari viziunilor la nivel de sistem din DODAF (SV-1 până la SV-10) și domeniului arhitecturii de sistem din practica generală.

Într-o arhitectură de coaliție, Punctul de vedere Sisteme trebuie să reprezinte atât infrastructura comună a alianței (cum ar fi Serviciile de Bază FMN) cât și sistemele naționale ale fiecărei națiuni care se conectează la ea. Specificațiile de interfață la limita dintre sistemele naționale și infrastructura alianței sunt livrabilele critice din acest punct de vedere — ele trebuie să fie suficient de precise pentru a scrie un test de conformitate față de ele.

Punctul de vedere Servicii (Sv)

Punctul de vedere Servicii specifică servicii în sensul arhitecturii orientate pe servicii (SOA) sau API: unități funcționale bine definite cu interfețe publicate pe care sistemele le expun pentru a fi consumate de alte sisteme. Acest punct de vedere a fost substanțial consolidat în NAF 4.0 față de versiunile anterioare, reflectând trecerea în arhitectura de interoperabilitate a coaliției de la integrarea sistem-la-sistem punctuală la federarea bazată pe servicii.

În FMN, Punctul de vedere Servicii este central. Arhitectura FMN definește un portofoliu de servicii de Rețele de Misiune Federalizate — voce, mesagerie instantanee, partajare de fișiere, schimb COP, director, gestionarea identității — cu interfețe și comportamente specificate. Fiecare serviciu din catalogul FMN are o intrare în Punctul de vedere Servicii pe care națiunile o pot implementa independent, știind că implementările conforme vor interopera. Aceasta este arhitectural similar cu modul în care funcționează stratul de aplicații al internetului: implementări independente ale unei specificații partajate produc servicii interoperabile.

Punctul de vedere Tehnic (Tr)

Punctul de vedere Tehnic listează standardele, profilurile tehnice și constrângerile cu care sistemele și serviciile trebuie să fie conforme. Este stratul de referință normativ: un sistem care apare în Punctul de vedere Sisteme trebuie să fie conform cu standardele listate pentru el în Punctul de vedere Tehnic. În FMN, Punctul de vedere Tehnic conține referințele specifice STANAG, versiunile de protocol, cerințele pentru suitele de cifrare și specificațiile de interfață care realizează serviciile fiecărei spirale.

Punctul de vedere Tehnic este locul unde arhitectura NAF 4.0 intersectează cel mai direct achizițiile. O specificație de achiziție pentru un sistem național care se va conecta la FMN ar trebui să poată extrage cerințele sale tehnice direct din Punctul de vedere Tehnic — iar sistemul rezultat ar trebui să treacă testarea de conformitate față de aceleași cerințe. Când acest lanț ține, documentul de arhitectură este o specificație vie; când se rupe, arhitectura devine un artefact istoric care nu are nicio relație cu ceea ce a fost de fapt achiziționat.

NAF față de DODAF față de TOGAF

NAF 4.0 și DODAF 2.02 sunt veri apropiați, nu concurenți. Împărtășesc o origine comună, iar viziunile lor pot fi corelate la nivel conceptual. Diferența principală este guvernanța: DODAF este un standard național american DoD; NAF este standardul alianței care leagă națiunile NATO și națiunile partenere care îl adoptă. Organizațiile americane care lucrează la programe NATO produc de obicei arhitecturi care satisfac simultan ambele cadre, deoarece structurile de viziuni sunt suficient de compatibile pentru ca un singur model să genereze produse conforme în ambele. Unde diverge este în detaliul meta-modelului: NAF 4.0 este construit pe MODEM (Modelul de Obiecte MODAF), care este mai formal specificat decât meta-modelul DM2 de bază al DODAF în unele domenii.

TOGAF ocupă un domeniu complet diferit. The Open Group Architecture Framework este o metodă de arhitectură IT de întreprindere construită în jurul Metodei de Dezvoltare a Arhitecturii (ADM), care structurează activitatea de arhitectură ca o serie de faze iterative axate pe livrarea schimbării de afaceri activate de IT. TOGAF nu are un model inerent de concepte operaționale, misiuni militare sau taxonomii de capacitate — este orientat spre livrarea serviciilor IT, gestionarea portofoliului de aplicații și guvernanța schimbării organizaționale. Organizațiile de apărare folosesc uneori TOGAF în cadrul programelor interne de achiziție IT, rulându-l alături de NAF mai degrabă decât în locul lui. Cele două cadre servesc diferitelor părți interesate: NAF răspunde la întrebarea cum vor opera împreună forțele coaliției; TOGAF răspunde la întrebarea cum va gestiona o organizație IT-ul pentru a-și susține procesele de afaceri.

NAF în planificarea spiralei FMN

Programul de Rețele de Misiune Federalizate utilizează NAF ca limbaj de arhitectură în tot ciclul de planificare a spiralei. Fiecare spirală FMN este definită de o arhitectură țintă exprimată în viziuni NAF, iar conformitatea națională este măsurată față de acea țintă. Procesul se desfășoară astfel. În primul rând, Cadrul de Capacitate FMN identifică incrementele de capacitate pe care spirala trebuie să le livreze — un livrabil al Punctului de vedere Capacitate. În al doilea rând, Grupul de Lucru pentru Arhitectura FMN produce viziuni operaționale care descriu cum vor fi exercitate acele capacități în practică. În al treilea rând, sunt scrise specificații de servicii pentru fiecare serviciu din catalogul spiralei — produse ale Punctului de vedere Servicii. În al patrulea rând, sunt identificate profiluri tehnice pentru fiecare serviciu — produse ale Punctului de vedere Tehnic. În al cincilea rând, națiunile își evaluează propriile arhitecturi față de ținta FMN, identificând lacune între sistemele lor existente și serviciile necesare.

Națiunile care au investit în instrumente și disciplină NAF pot efectua această analiză a lacunelor semi-automat: comparați intrările Punctului de vedere Tehnic ale națiunii față de cerințele Punctului de vedere Tehnic FMN și generați o listă structurată de neconformități. Națiunile fără o practică națională de arhitectură matură efectuează aceeași analiză manual, ceea ce este mai lent și mai predispus la erori, dar produce același tip de rezultat. Lista de lacune devine intrarea pentru planul național de dezvoltare a capacităților — foaia de parcurs a achizițiilor, modernizărilor și configurațiilor care va aduce națiunea în conformitate FMN pentru spirala respectivă. Pentru mai multe detalii despre ce necesită specific FMN Spirala 4, consultați analiza noastră a cerințelor FMN Spirala 4.

CWIX — Coalition Warrior Interoperability eXploration, eXperimentation, eXamination, eXercise — este evenimentul anual unde conformitatea FMN este testată în practică, nu pe hârtie. Relația dintre arhitectura NAF și testarea CWIX este directă: cazurile de testare rulate la CWIX ar trebui să fie derivate din specificațiile de interfață din Punctele de vedere Servicii și Tehnic ale NAF. O arhitectură care nu a fost proiectată cu testabilitate în minte — cu definiții clare de interfață care pot fi direct traduse în cazuri de testare — va produce rezultate ambigue CWIX dificil de remediat. Analiza noastră a foii de parcurs a spiralei FMN acoperă modul în care spiralele successive se construiesc una pe alta și cum arată traiectoria viitoare a dezvoltării capacității FMN.