Основы проектирования и разработки информационных систем

ОснОвы 
прОектирОвания 
и разрабОтки 
инфОрмациОнных 
систем

Л.Г. ГаГарина
Ю.с. Шевнина

Москва 
ИНФРА-М 
2024

УчебнОе пОсОбие

УДК 004(075.8)
ББК 16.33я73
 
Г12

Гагарина Л.Г.
Г12 
 
Основы проектирования и разработки информационных систем : 
учебное пособие / Л.Г. Гагарина, Ю.С. Шевнина. — Москва : 
ИНФРА-М, 
2024. 
— 
211 
с. 
— 
(Высшее 
образование). 
— 
DOI 10.12737/1872684.

ISBN 978-5-16-017759-5 (print)
ISBN 978-5-16-110528-3 (online)
В учебном пособии рассмотрены задачи проектирования и разработки 
информационных систем, описано теоретическое и практическое использование технологий моделирования IDEF0, DFD, UML. Содержит множество примеров использования современных технологических средств 
при проектировании информационных систем для различных предметных 
областей.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям «Прикладная информатика», «Программная инженерия». Может 
быть полезен студентам, обучающимся по другим образовательным программам, а также для самообразования.

УДК 004(075.8)
ББК 16.33я73

Р е ц е н з е н т:
Е.М. Портнов, доктор технических наук, профессор, профессор 
Института системной и программной инженерии и информационных 
технологий  Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники»

ISBN 978-5-16-017759-5 (print)
ISBN 978-5-16-110528-3 (online)
© Гагарина Л.Г., Шевнина Ю.С., 
2023

предисловие

Настоящее учебное пособие посвящено решению прикладных 
практических задач, которые возникают при проектировании и разработке крупных информационных систем, порталов и сайтов. Эти 
практические задачи разнесены по главам и соответствуют традиционной последовательности проектирования и разработке информационных систем.
Каждая из глав пособия отражает методологию изучения нового материала, т.е. содержит теоретический материал, подкрепленный примерами. В качестве инструментов проектирования 
рассмотрены популярные сегодня методологии IDEF0, DFD, язык 
UML. Программные решения наглядно проиллюстрированы использованием языка гипертекстовой разметки HTML, каскадных 
таблиц стилей CSS, языка сценариев JavaScript, языка программирования PHP и языка запросов к базам данных SQL — многократно 
приводятся фрагменты существующих программ или применения 
программных операторов, снабженных комментариями. Представлены особенности построения информационных систем и сайтов 
с использованием современных технологических средств Bootstrap 
и CMS Wordpress.
Иерархическая связность тем учебного пособия между собой позволяет разработчику формировать необходимые навыки по проектированию и реализации информационных систем и сайтов.
Изучать учебное пособие рекомендуется последовательно. 
Главы выстроены в соответствии с процессом проектирования 
и разработки информационной системы, сайта или портала. Итогом 
изучения пособия будет создание небольшой информационной 
системы, представляющей собой интернет-магазин товаров и услуг 
выбранной сферы деятельности.
В процессе работы с настоящим пособием предлагается спроектировать и разработать клиентскую (фронтенд) и серверную 
часть (бэкенд) информационной системы в соответствии с современными концепциями программирования и использованием 
различных средств реализации компонентов информационной 
системы. В данном пособии рассматриваются вопросы реализации 
таких компонентов серверной части, как регистрация и авторизация пользователей, управление доступом пользователей к функционалу информационной системы, работа с каталогом товаров 
и услуг интернет-магазина, корзина и др.
Настоящее учебное пособие представляет интерес для специалистов, занимающихся разработкой, поддержкой и проектирова

нием информационных систем. Может быть полезно для самообразования.
Учебное пособие предназначено для использования на аудиторных занятиях при изучении проектирования информационных 
систем, веб-программирования студентами, магистрантами и аспирантами различных специальностей и с различным уровнем подготовки; содержание данного учебного пособия соответствует требованиям государственных образовательных стандартов и учебных 
программ по указанным дисцип линам.
В результате изучения настоящего учебного пособия обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:
знать
• 
нормативные правовые документы в своей деятельности;
• 
основные методы, способы и средства получения, хранения, 
переработки информации;
• 
современные стандарты и методики, регламенты деятельности предприятия;
• 
современные стандарты и методики, регламенты для организации управления процессами жизненного цикла ИТ-инфраструктуры предприятий;
• 
технико-экономическое обоснование проектов по совершенствованию и регламентацию бизнес-процессов и ИТ-инфраструктуры предприятия;
• 
компоненты ИТ-инфраструктуры предприятия, обеспечивающие достижение стратегических целей и поддержку бизнеспроцессов;
• 
стандарты управления проектами;
уметь
• 
обобщать, анализировать, воспринимать информацию, ставить цель и выбирать пути ее достижения;
• 
использовать нормативные правовые документы в своей 
деятельности;
• 
ответственно и целеустремленно решать поставленные задачи во взаимодействии с обществом, коллективом, партнерами;
• 
осознавать сущность и значение информации в развитии современного общества;
• 
проводить анализ архитектуры предприятия;
• 
проводить исследование и анализ рынка ИС и ИКТ;
• 
проводить обследование деятельности и ИТ-инфраструктуры предприятий;

• 
использовать современные стандарты и методики, разрабатывать регламенты деятельности предприятия;
• 
использовать современные стандарты и методики, разрабатывать регламенты для организации управления процессами жизненного цикла ИТ-инфраструктуры предприятий;
• 
организовывать взаимодействие с клиентами и партнерами 
в процессе решения задач управления жизненным циклом ИТ-инфраструктуры предприятия;
• 
организовывать управление малыми проектно-внедренческими группами;
• 
выполнять технико-экономическое обоснование проектов 
по совершенствованию и регламентацию бизнес-процессов и ИТинфраструктуры предприятия;
• 
проектировать и внедрять компоненты ИТ-инфраструктуры 
предприятия, обеспечивающие достижение стратегических целей 
и поддержку бизнес-процессов;
• 
осуществлять планирование и организацию проектной деятельности на основе стандартов управления проектами;
• 
готовить научно-технические отчеты, презентации, научные 
публикации по результатам выполненных исследований;
• 
консультировать заказчиков по совершенствованию бизнеспроцессов и ИТ-инфраструктуры предприятия;
владеть
• 
основными методами, способами и средствами получения, 
хранения, переработки информации;
• 
навыками проведения анализа архитектуры предприятия;
• 
способами проведения исследования и анализа рынка ИС 
и ИКТ;
• 
навыками проведения обследования деятельности и ИТ-инфраструктуры предприятий;
• 
методами использования современных стандартов и методик, разработки регламентов деятельности предприятия;
• 
навыками использования современных стандартов и методик, разработки регламентов для организации управления процессами жизненного цикла ИТ-инфраструктуры предприятий;
• 
способами организации взаимодействия с клиентами и партнерами в процессе решения задач управления жизненным циклом 
ИТ-инфраструктуры предприятия;
• 
навыками организации управления малыми проектно-внедренческими группами;

• 
методами выполнения технико-экономического обоснования проектов по совершенствованию и регламентации бизнеспроцессов и ИТ-инфраструктуры предприятия;
• 
навыками проектирования и внедрения компонентов ИТинфраструктуры предприятия, обеспечивающих достижение стратегических целей и поддержку бизнес-процессов;
• 
навыками осуществления планирования и организации проектной деятельности на основе стандартов управления проектами.

Глава 1.  

ОснОвы метОДОЛОГиЙ  
и технОЛОГиЙ прОектирОвания 
инфОрмациОнных систем

1.1. пОнятие инфОрмациОннОЙ системы

Понятие информационной системы довольно широкое, и его 
интерпретация зависит от предметной области. Информационная 
система — это проекция систем реального мира на область информационных технологий. Проекция должна отражать любое состояние реального мира в тот или иной момент времени.
В настоящее время информационные технологии и системы 
применяются практически в любой сфере деятельности. Проектирование и разработка информационных систем регламентируется 
комплексом государственных стандартов на информационные технологии и автоматизированные системы.
В частности, в ГОСТ Р 59853—2021 «Информационные технологии. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. 
Автоматизированные системы. Термины и определения» информационная система определяется как система, реализующая информационную модель предметной области, чаще всего — какой-либо 
области человеческой деятельности. Информационная система 
должна обеспечивать получение (ввод или сбор), хранение, поиск, 
передачу и обработку (преобразование) информации. Кроме того, 
в ГОСТ Р 59853—2021 выделяется понятие автоматизированной 
системы как системы, состоящей из персонала и комплекса средств 
автоматизации его деятельности, реализующей информационную 
технологию выполнения установленных функций. Если автоматизируемый процесс в основном связан с обработкой информации, то 
такая система называется автоматизированной информационной 
системой. Важно отметить, что автоматизированная система — это 
система с участием человека, а автоматическая — без участия.
Как следует из определения, информационная система в качестве основного технического средства обработки информации предполагает использование компьютера или мобильного 
устройства. При этом важно понимать, что компьютер или мобильное устройство не являются информационной системой, 
а только служат технической и инструментальной базой для информационной системы.

Информационная система определяется следующими свойствами:
• 
поскольку информационная система является, прежде всего, 
системой, следовательно, она поддерживает все принципы системного подхода;
• 
информационная система может быть развивающейся и динамичной;
• 
результатом работы информационной системы является информация.
Условно любая информационная система состоит из блоков или 
модулей:
• 
получения или ввода информации из каких-либо источников;
• 
анализа и обработки информации с учетом установленных 
правил и ограничений и представления ее в удобном виде;
• 
вывода информации персоналу, работающему с системой;
• 
обратной связи для организации коррекции анализа и обработки данных.
Таким образом, в работе информационной системы можно выделить процесс обработки входной информации и процесс выдачи 
результата обработки информации потребителя по запросу. Основным требованием к современным информационным системам 
является быстрая обработка запроса пользователя, что достигается 
путем использования стандартных компонентов поиска и определенного способа хранения информации.
Информационные системы возникли задолго до появления 
электронной техники (библиотеки, архивы, справочники и т.п.). 
Развитие компьютеризации позволило повысить эффективность 
информационных систем за счет автоматизации происходящих 
в них процессов и расширить предметную область применения 
систем. Использование компьютеров и современных информационных технологий позволило увеличить скорость обработки 
и передачи информации, а также объемы хранимой информации 
и обеспечения быстрого доступа к ней. Развитие и разработка 
новых алгоритмов анализа и обработки информации, структур 
данных, языков программирования и способов хранения информации также имеют большое влияние на повышение эффективности использования современных автоматизированных информационных систем.
Развитие информационных технологий не только имеет положительные стороны, но и создает ряд проблем. Одна из них — это 
необходимость защиты информации как от помех и сбоев в работе 

аппаратной части, так и от злоумышленников. Для решения задачи 
защиты информации применяются специальные методы и мероприятия: использование кодирования и шифрования информации; 
создание резервных копий; ограничение физического и логического 
доступа к информации и ряд других.
Согласно системному подходу любую систему можно разделить 
на ряд подсистем более низкого уровня с организацией взаимодействия между ними. Не являются исключением и информационные 
системы, что значительно упрощает их разработку и эксплуатацию.
Подсистема — это часть информационной системы, выделенная по какому-либо разделяющему признаку. Принято выделять функциональные и обеспечивающие подсистемы информационной системы.
Функциональная подсистема информационной системы — это 
совокупность возможностей системы для предоставления пользователям результатов обработки информации с высокой степенью 
информационных обменов в соответствии с требованиями к автоматизируемому процессу.
Обеспечивающие подсистемы предназначены для интеграции 
функциональных подсистем в единое целое. Выделяют информационную, программную, математическую, техническую, организационную и правовую обеспечивающую подсистему информационной 
системы.
ГОСТ Р 59853—2021 определяет назначение каждой из обеспечивающих подсистем следующим образом:
1) организационное обеспечение автоматизированной информационной системы представляет собой совокупность документов, 
устанавливающих организационную структуру, права и обязанности пользователей и эксплуатационного персонала в условиях 
функционирования, проверки и обеспечения работоспособности 
системы;
2) методическое обеспечение автоматизированной информационной системы представляет собой совокупность документов, 
описывающих технологию функционирования системы, методы 
выбора и применения пользователями технологических приемов 
для получения конкретных результатов при функционировании 
информационной системы;
3) техническое обеспечение автоматизированной информационной системы состоит из совокупности всех технических средств, 
используемых при функционировании системы;
4) математическое обеспечение представляет собой совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, приме

няемых при реализации автоматизированной информационной 
системы;
5) программное обеспечение автоматизированной информационной системы — это совокупность программ на носителях данных 
и программных документов, предназначенная для отладки, функционирования и проверки работоспособности информационной 
системы;
6) информационное обеспечение системы состоит из различных форм документов, классификаторов, нормативной базы 
и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой в автоматизированной 
системе при ее функционировании;
7) лингвистическое обеспечение автоматизированной информационной системы представляет собой совокупность средств и правил 
для формализации естественного языка, используемых при общении 
пользователей и эксплуатационного персонала системы с комплексом средств автоматизации при функционировании системы;
8) правовое обеспечение автоматизированной информационной системы — это совокупность норм, регламентирующих 
правовые отношения при функционировании информационной 
системы и юридический статус результатов ее работы;
9) эргономическое обеспечение информационной системы 
представляет собой совокупность реализованных решений в автоматизированной информационной системе по согласованию 
психологических, психофизиологических, антропометрических, 
физиологических характеристик и возможностей пользователей 
системы с техническими характеристиками комплекса средств автоматизации информационной системы и параметрами рабочей 
среды на рабочих местах персонала системы.

1.2. кЛассификация инфОрмациОнных систем

Поскольку понятие информационной системы довольно широкое, существует множество признаков, по которым системы 
могут быть классифицированы. При этом в зависимости от выбранного классификационного признака одна и та же информационная 
система может быть отнесена к разным классам. Например, информационные системы классифицируются по: архитектуре, степени 
автоматизации, характеру обработки данных, сфере применения, 
масштабности и т.д.
Ниже представлено несколько классификаций информационных систем.