電力通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)安全與備份技術(shù)研究

閆惠芳 孫川 王海濱 童玉生 吳勇

【摘 要】隨著信息化建設(shè)的發(fā)展與信息化應(yīng)用的逐步成熟，圍繞信息化應(yīng)用的帶來的數(shù)據(jù)安全與備份和恢復(fù)技術(shù)越來越被人們關(guān)注，如何研究開展這項(xiàng)前景廣闊、意義深遠(yuǎn)的工作，以便更好促進(jìn)該研究的發(fā)展與應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)安全；數(shù)據(jù)備份；關(guān)鍵技術(shù)；安全策略

引言

隨著國家電網(wǎng)公司信息化水平不斷提高，信息化相關(guān)的數(shù)據(jù)安全及備份問題日益突出，電力行業(yè)對數(shù)據(jù)安全和備份的重視程度也逐步提高，數(shù)據(jù)的安全關(guān)系到企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。同時(shí)，基于大數(shù)據(jù)快速發(fā)展的時(shí)代背景下，數(shù)據(jù)安全以及備份等問題是近年來人們面臨的重大挑戰(zhàn)。

1 數(shù)據(jù)安全與備份技術(shù)研究內(nèi)容

根據(jù)電力通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)關(guān)系等內(nèi)容，有針對性的進(jìn)行數(shù)據(jù)備份保護(hù)技術(shù)研究，提出數(shù)據(jù)備份與保護(hù)的硬件解決方案，解決多平臺(tái)備份的統(tǒng)一管理與可恢復(fù)性測試問題，研發(fā)數(shù)據(jù)備份保護(hù)設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)據(jù)安全與備份技術(shù)研究包括如下4個(gè)內(nèi)容：

（1）研究CDP（連續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)）數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)文件數(shù)據(jù)以及主流的數(shù)據(jù)庫的實(shí)時(shí)備份，實(shí)時(shí)保護(hù)關(guān)鍵應(yīng)用，保障業(yè)務(wù)連續(xù)性及備份數(shù)據(jù)可用性；

（2）研究定時(shí)備份數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)，采用在線熱備份技術(shù)，備份時(shí)不需要停止數(shù)據(jù)庫，可一步備份系統(tǒng)盤上所有數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行智能按需備份；

（3）研究數(shù)據(jù)加密技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中備份保護(hù)加密管理，確保備份數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸過程和存儲(chǔ)安全性；

（4）研究數(shù)據(jù)備份的管理和可恢復(fù)性測試技術(shù)，能夠做到備份數(shù)據(jù)可用性驗(yàn)證。

2 數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)研究

數(shù)據(jù)備份及保護(hù)技術(shù)應(yīng)從現(xiàn)有系統(tǒng)的多樣性出發(fā)，并考慮到未來系統(tǒng)的擴(kuò)展性，通過災(zāi)備軟件實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的保護(hù)是一個(gè)很好的解決辦法，即是利用服務(wù)器上的備份軟件通過IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程復(fù)制。對應(yīng)用及數(shù)據(jù)進(jìn)行容災(zāi)備份，確保數(shù)據(jù)零丟失，且具有持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)（CDP）功能，同時(shí)符合SNIA對CDP的描述：實(shí)時(shí)備份、異地容災(zāi)、任意點(diǎn)數(shù)據(jù)回退且保證數(shù)據(jù)庫事務(wù)完整性。即通過在源端服務(wù)器安裝代理端，在數(shù)據(jù)庫、文件、應(yīng)用和系統(tǒng)間進(jìn)行嵌入式關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)了從物理塊中獲取邏輯數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了最小的有效增量數(shù)據(jù)傳輸，并保證結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的完整可用性。非鏡像、快照、卷復(fù)制技術(shù)。

通過監(jiān)控被保護(hù)數(shù)據(jù)的變化，將數(shù)據(jù)持續(xù)不斷地復(fù)制到本地或者任意距離的異地災(zāi)備中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的持續(xù)保護(hù)。同時(shí)，也將數(shù)據(jù)的每一次變化過程（包括實(shí)際數(shù)據(jù)及相關(guān)輔助數(shù)據(jù)的變化，如所有者、權(quán)限等屬性的改變）以日志的形式記錄下來。

為了在有限的帶寬環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對所有系統(tǒng)的災(zāi)備，結(jié)合客戶的具體要求，以可靠性、高效性、安全性為首位，主要針對相關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)用實(shí)施實(shí)時(shí)保護(hù)，在各自主備兩臺(tái)機(jī)器之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)CDP保護(hù)、應(yīng)用的實(shí)時(shí)切換保護(hù)。

（1）采用災(zāi)備一體機(jī)，對生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)集中CDP保護(hù)，實(shí)現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的任意回溯保護(hù)。災(zāi)備服務(wù)器上安裝英方服務(wù)器端模塊，實(shí)時(shí)接收生產(chǎn)服務(wù)器上發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，異常情形時(shí)，提供數(shù)據(jù)即時(shí)恢復(fù)服務(wù)以及應(yīng)用的切換保護(hù)；

（2）針對數(shù)據(jù)庫類應(yīng)用通過配置單獨(dú)的規(guī)則嚴(yán)格保證數(shù)據(jù)的一致性，完整性和時(shí)序性；

（3）通過流量控制功能設(shè)置工作時(shí)間的災(zāi)備可用帶寬，甚至?xí)和浞?；工作時(shí)間外可以隨意放寬限制，避免對生產(chǎn)系統(tǒng)的沖擊；

（4）針對核心的應(yīng)用服務(wù)器，通過一對一的災(zāi)備方式，在核心應(yīng)用服務(wù)器上部署智能分析模塊，異常情形下提供實(shí)時(shí)切換服務(wù)；

（5）所有的配置和監(jiān)控可通過災(zāi)備控制機(jī)實(shí)現(xiàn)，通過WEB的方式實(shí)現(xiàn)災(zāi)備的配置、流量監(jiān)控、恢復(fù)等。控制機(jī)可以是網(wǎng)內(nèi)的任一臺(tái)服務(wù)器，其上安裝英方災(zāi)備控制機(jī)模塊，該服務(wù)器必須和所有被管理的服務(wù)器可達(dá)。

3 數(shù)據(jù)備份技術(shù)研究

3.1 備份方案的選擇

需要綜合考慮備份系統(tǒng)環(huán)境的具體情況，諸如備份介質(zhì)大小選型，備份時(shí)間速度考慮，備份可管理性與維護(hù)要求等。

3.2 備份策略選擇

是指確定需要備份的內(nèi)容、備份時(shí)間及備份方式，現(xiàn)有的備份分為完全備份，增量備份、差異備份、累加備份。

（1）完全備份：每次備份定義的所有數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)是恢復(fù)快，缺點(diǎn)是備份數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)多時(shí)可能做一次全備份需很長時(shí)間。

（2）增量備份：備份自上一次備份以來更新的所有數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)是每次備份的數(shù)據(jù)量少，缺點(diǎn)是恢復(fù)時(shí)需要全備份及多份增量備份。

（3）差異備份：備份自上一次全備份以來更新的所有數(shù)據(jù)，其優(yōu)缺點(diǎn)介于上兩者之間。

（4）累加備份：采用數(shù)據(jù)庫的管理方式，記錄累積每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的變化，并把變化后的值備份到相應(yīng)的數(shù)組中，這種備份方式可恢復(fù)到指定的時(shí)間點(diǎn)。

3.3 備份系統(tǒng)架構(gòu)方式

包括直連式存儲(chǔ)（DAS）、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備應(yīng)用（NAS）、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)（SAN）技術(shù)、基于云計(jì)算的云存儲(chǔ)技術(shù)等。

（1）DAS

基于網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)系統(tǒng)的備份系統(tǒng)是最簡單的一種數(shù)據(jù)保護(hù)方案，適用于小型企業(yè)用戶進(jìn)行簡單的文檔備份。其維護(hù)簡單、數(shù)據(jù)傳輸速度快；不足是可管理的存儲(chǔ)設(shè)備少，不利于備份系統(tǒng)共享，不大適合于現(xiàn)在大型的數(shù)據(jù)備份需求，不能提供實(shí)時(shí)的備份需求。

（2）NAS

采用網(wǎng)絡(luò)（TCP/IP、ATM、FDDI）技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接存儲(chǔ)系統(tǒng)和服務(wù)器主機(jī)，建立專用及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的存儲(chǔ)私網(wǎng)，其繼承了磁盤陣列的所有優(yōu)點(diǎn)，可以將設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接，擺脫了服務(wù)器和異構(gòu)化構(gòu)架的束縛。

（3）SAN

SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)是基于高速光纖通道（FibreChannel）SCSI技術(shù)，通過光纖通道交換機(jī)連接存儲(chǔ)陣列，在服務(wù)器之間以及服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備之間建立高速的數(shù)據(jù)傳輸鏈路。SNA技術(shù)在保障高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，又不占用LAN的資源，極大的增強(qiáng)了傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)帶寬使用效率。經(jīng)過近十年發(fā)展，已經(jīng)成為業(yè)界事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。面對迅速增長的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，正成為大型企業(yè)和服務(wù)提供商的選擇。此外基于NSA+SAN模式的存儲(chǔ)解決方案也日趨成熟、完善。

（4）云存儲(chǔ)技術(shù)

云存儲(chǔ)是在云計(jì)算概念上延伸和發(fā)展出來的一個(gè)新的概念。它是指通過集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過應(yīng)用軟件集合起來協(xié)同工作，共同對外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能的一個(gè)系統(tǒng)。云存儲(chǔ)隨著云計(jì)算的發(fā)展而快速發(fā)展應(yīng)用。它將成為一種很好的第三方模式數(shù)據(jù)備份方案。

4 數(shù)據(jù)安全

（1）邏輯安全。指因?yàn)椴僮魇д`、病毒破壞、黑客入侵、軟件故障（應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)出錯(cuò)）等造成的數(shù)據(jù)破壞；

（2）物理安全。指存儲(chǔ)設(shè)備因?yàn)槲锢頁p壞造成存儲(chǔ)數(shù)據(jù)失效。原因包括不可抗拒的自然災(zāi)害（雷擊、火災(zāi)、洪災(zāi)、地震等）、硬件故障、電源故障、人為損壞等因素造成的數(shù)據(jù)破壞。

5 數(shù)據(jù)恢復(fù)

（1）備份恢復(fù)。使用原有備份數(shù)據(jù)對系統(tǒng)或數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，這種方法可以保證數(shù)據(jù)進(jìn)行全新恢復(fù)；

（2）數(shù)據(jù)修復(fù)。使用相關(guān)方法和軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)修復(fù)，這種方法不能保證數(shù)據(jù)百分之百修復(fù)。但也是數(shù)據(jù)恢復(fù)的最后補(bǔ)救方式。

結(jié)語

總之，如果從以上這些方面系統(tǒng)的開展數(shù)據(jù)安全研究，在未來日子里，隨數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)、安全管理等概念的深入人心，隨著我國信息安全系統(tǒng)分級制度的建設(shè)和實(shí)施，越來越多的企業(yè)和人們將會(huì)認(rèn)識(shí)其重要性，更多契合企業(yè)需求和IT開銷預(yù)算各種數(shù)據(jù)安全、存儲(chǔ)備份恢復(fù)技術(shù)的研究方案與技術(shù)必將大行其道。數(shù)據(jù)安全、備份恢復(fù)技術(shù)研究將會(huì)迎來一片嶄新的空間。

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（作者單位：國網(wǎng)安徽省電力有限公司阜陽供電公司）