大數(shù)據(jù)背景下的地理信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全探討

馮 驥

（福建省測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心，福建 福州 350001）

0 引言

互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)以及云計(jì)算等高新技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得人類社會的數(shù)據(jù)信息以指數(shù)級形式增長，大數(shù)據(jù)概念應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)據(jù)類型多種多樣、數(shù)據(jù)迭代速度極快以及數(shù)據(jù)體量龐大的大數(shù)據(jù)，在為現(xiàn)實(shí)事件空間位置以及事物特征描述上做出了一定貢獻(xiàn)，但也在當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)飛速發(fā)展的情況下成為安全薄弱點(diǎn)。因此，本文對大數(shù)據(jù)背景下的地理信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行探討和研究，具備一定意義和價(jià)值。

1 大數(shù)據(jù)背景下的地理信息數(shù)據(jù)特點(diǎn)

1.1 數(shù)據(jù)表現(xiàn)泛在化

但隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的飛速發(fā)展和大數(shù)據(jù)技術(shù)、大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫等理論體系的不斷成熟，地理信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)在采集方式和表現(xiàn)形式及儲存形式上都發(fā)生了巨大變化，多種多樣的地理信息采集方式應(yīng)運(yùn)而生，利用車載數(shù)據(jù)導(dǎo)航測試技術(shù)、射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)等實(shí)體位置感知方法，也可利用基于衛(wèi)星的導(dǎo)航技術(shù)及移動(dòng)終端采集地球表面某一位置的參數(shù)或采集某一人造設(shè)施的具體特征，為個(gè)人定位數(shù)據(jù)信息的獲取甚至其他專業(yè)參數(shù)信息的獲取打下了扎實(shí)基礎(chǔ)，也就導(dǎo)致傳統(tǒng)模式下專業(yè)性極強(qiáng)的測繪工作變得人人皆可勝任，地理信息數(shù)據(jù)采集工作由專業(yè)化變?yōu)榉涸诨?，所有普通人均可借助諸如手機(jī)等通信設(shè)備采集地理信息數(shù)據(jù)，全民測繪時(shí)代由此到來[2]。

1.2 數(shù)據(jù)應(yīng)用普適化

在大數(shù)據(jù)信息時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)以及多種多樣測繪技術(shù)的發(fā)展，使得具備創(chuàng)造性的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)踏入傳統(tǒng)的測繪地理信息行業(yè)，打破了測繪地理信息數(shù)據(jù)行業(yè)中極高的專業(yè)性壁壘，使得傳統(tǒng)模式下的地理信息數(shù)據(jù)采集行業(yè)發(fā)生了較大變革。其數(shù)據(jù)信息的采集、獲取和應(yīng)用呈現(xiàn)出極強(qiáng)的便利性，使人人都能成為地理信息數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者，也能成為該類數(shù)據(jù)信息的使用者，數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)模式下的專業(yè)。手機(jī)地圖、車載導(dǎo)航地圖、打車軟件、社交軟件等都成為當(dāng)代社會大數(shù)據(jù)信息背景下地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用的重要場景，使得地理信息數(shù)據(jù)在大數(shù)據(jù)技術(shù)支撐下呈現(xiàn)出高度普適化特征。

1.3 數(shù)據(jù)服務(wù)在線化

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，使地理信息數(shù)據(jù)從傳統(tǒng)模式下的硬拷貝模式轉(zhuǎn)變?yōu)檐浛截惸Ｊ?，所建立的?shù)字化的地理信息數(shù)據(jù)庫在較大程度上直接解決了地理信息數(shù)據(jù)復(fù)制和大范圍傳播效率問題，解決了數(shù)據(jù)信息精確度問題，使數(shù)據(jù)在快速迭代和更新過程中能夠與實(shí)際緊密相連，避免了地理信息數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性不足而導(dǎo)致的應(yīng)用弊端?；ヂ?lián)網(wǎng)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使網(wǎng)頁端技術(shù)、地理信息技術(shù)、遙感技術(shù)等飛速發(fā)展，為地理信息數(shù)據(jù)庫服務(wù)模式由傳統(tǒng)模式下的簡單交付，發(fā)展為實(shí)時(shí)的在線服務(wù)模式打下了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 地理信息數(shù)據(jù)面臨的安全問題

2.1 物理安全問題

地理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的在線化服務(wù)模式能夠使數(shù)據(jù)使用者獲得更加便捷化和輕量化的服務(wù)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的服務(wù)終端則需要更加復(fù)雜的物理設(shè)備和邏輯架構(gòu)，滿足了該類便捷化和輕量化的在線服務(wù)方式。例如，在建設(shè)地理信息公共數(shù)據(jù)平臺的過程中，其邏輯節(jié)點(diǎn)、分界點(diǎn)往往需要專門的存儲區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)對地理信息系統(tǒng)中海量數(shù)據(jù)的存儲和備份，往往是利用交換機(jī)、磁盤陣列柜以及數(shù)據(jù)管理服務(wù)器等設(shè)備，使數(shù)據(jù)能夠得到有效儲存，也需要利用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和Redis存儲技術(shù)、網(wǎng)頁應(yīng)用服務(wù)器和信息管理平臺業(yè)務(wù)相匹配的具備較高性能和較高安全可靠性的服務(wù)器，使對數(shù)據(jù)信息的獲取和應(yīng)用能夠?qū)崟r(shí)、便捷。

2.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量安全問題

地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫質(zhì)量包括其位置精度、屬性精度以及時(shí)間精度等諸多質(zhì)量元素，在傳統(tǒng)模式下的專業(yè)人員測繪時(shí)，地理信息數(shù)據(jù)庫由專業(yè)的具備相應(yīng)生產(chǎn)資質(zhì)的測繪部門負(fù)責(zé)，其有著完善的質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)和管理體系，能夠有效保證地理信息數(shù)據(jù)成果質(zhì)量的合格與安全。但在大數(shù)據(jù)信息時(shí)代，地理信息數(shù)據(jù)系統(tǒng)中的信息獲取途徑由專業(yè)技術(shù)人員轉(zhuǎn)化為普通大眾，所有人都能夠?qū)Φ乩硇畔?shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)和改造，大量冗余、無效、錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)信息極具破壞性，對網(wǎng)絡(luò)平臺中地理信息參數(shù)的采集、傳輸和非法存儲，使信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)專業(yè)性和準(zhǔn)確性大幅度降低。

2.3 數(shù)據(jù)傳播安全問題

地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)模型較為復(fù)雜，數(shù)據(jù)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境條件下傳輸和應(yīng)用，往往需要遵循網(wǎng)絡(luò)信息傳播的特定技術(shù)方案和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。當(dāng)前地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所采用的技術(shù)手段包括cgi、service、API等，而不論多復(fù)雜高深的技術(shù)支撐，底層往往都是基于IP協(xié)議、TCP協(xié)議、HTTP等基本網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，該類協(xié)議并不能夠有效確保地理信息數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)傳輸過程中能夠保密。

3 大數(shù)據(jù)環(huán)境下的地理信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全管理策略

3.1 物理層面的應(yīng)對策略

從物理層面對大數(shù)據(jù)環(huán)境下的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行安全管理，應(yīng)加強(qiáng)對數(shù)據(jù)庫機(jī)房及網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)規(guī)劃。在建設(shè)機(jī)房的過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范、機(jī)房廠場地使用規(guī)范以及場地安全需求等諸多規(guī)范，綜合考慮計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用地的綜合布線、地板鋪設(shè)以及備用電源參數(shù)和消防工程等多項(xiàng)因素，避免該使用場所內(nèi)存在不必要的電子干擾或人為破壞，以最大限度地減輕火災(zāi)、自然環(huán)境雷擊等造成的不良侵害。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，需要重視地理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確保其路線有著一定冗余值，避免路線在發(fā)生故障后全盤癱瘓，防止單點(diǎn)失敗。盡可能地采用安全性較高的操作系統(tǒng)，并搭配物理安全防護(hù)措施，限制協(xié)議端口號和常用協(xié)議等，以避免大數(shù)據(jù)環(huán)境下非法入侵對地理信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)生不良影響。系統(tǒng)應(yīng)分為內(nèi)網(wǎng)環(huán)境和外網(wǎng)環(huán)境。

內(nèi)網(wǎng)主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)管理和重要數(shù)據(jù)的保存，部署在中心機(jī)房內(nèi)，應(yīng)設(shè)置有主副兩個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)，固定時(shí)間周期內(nèi)主副服務(wù)器之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)同步，主副服務(wù)器分別部署在兩個(gè)異地中心機(jī)房，兩個(gè)機(jī)房之間應(yīng)存在一定長度的物理距離（如100 km以上）。

3.2 技術(shù)層面的應(yīng)對策略

3.2.1 終端安全應(yīng)對策略

對于外網(wǎng)終端請求鏈接系統(tǒng)必須驗(yàn)證終端是否為可信任的終端，請求終端必須發(fā)送對應(yīng)人員信息和設(shè)備信息，在服務(wù)器通過人員信息和設(shè)備信息的驗(yàn)證以后，方能進(jìn)行業(yè)務(wù)操作。

3.2.2 信息安全應(yīng)對策略

為了防止某些黑客在繞過終端驗(yàn)證環(huán)節(jié)后，在業(yè)務(wù)操作過程中截取數(shù)據(jù)進(jìn)行篡改并發(fā)送至服務(wù)端，導(dǎo)致服務(wù)端保存的文件與客戶端上傳文件之間存在差異，例如，客戶終端想要上傳A文件，黑客在上傳的過程中截取鏈路數(shù)據(jù)，將文件替換為B文件，為避免此類現(xiàn)象，應(yīng)準(zhǔn)備可以識別文件有效性的認(rèn)證環(huán)節(jié)，可以將整個(gè)A文件與服務(wù)端事先約定好的某種特定參數(shù)進(jìn)行一次哈希算法的計(jì)算，得到字符串M，然后將計(jì)算出來的值一同上傳到服務(wù)端，此處的特定參數(shù)只有服務(wù)端和客戶終端知道，可以理解為是一種密鑰，服務(wù)端在接收到A文件以后，用同樣的哈希算法進(jìn)行計(jì)算得到字符串N，如果N=M則可以判斷上傳的文件是未被篡改的文件，否則就理解為文件已經(jīng)被篡改，丟棄文件并返回記錄警告信息。

3.2.3 高可用系統(tǒng)健壯應(yīng)對策略

為應(yīng)對當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下用戶請求數(shù)量巨大，高并發(fā)的態(tài)勢，可以采取高可用系統(tǒng)架構(gòu)來減少服務(wù)器負(fù)擔(dān)，避免服務(wù)器因負(fù)載過高而發(fā)生崩潰，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)安全受到威脅?？梢允褂肦edis存儲技術(shù)去減少數(shù)據(jù)庫保存信息時(shí)產(chǎn)生的I/O讀寫次數(shù)，去減少頻繁I/O讀寫過程中對服務(wù)器端CPU資源的占用從而使得系統(tǒng)硬件在同等配置下，可以保證更多的用戶同時(shí)在線進(jìn)行業(yè)務(wù)操作。為了應(yīng)對當(dāng)前社會環(huán)境下與日俱增的服務(wù)請求，可以采取負(fù)載均衡技術(shù)，布設(shè)多臺服務(wù)器，在接收到多請求的時(shí)候，使用Nginx或F5等進(jìn)行動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)，幫助查找最適合當(dāng)前請求的服務(wù)器應(yīng)對請求進(jìn)行響應(yīng)?？梢愿鶕?jù)恰當(dāng)?shù)臎Q策算法快速找出最佳響應(yīng)請求的服務(wù)地址去滿足用戶的請求，可參考的算法參數(shù)。例如，CPU使用率最少的服務(wù)器，硬盤空間最多的服務(wù)器，內(nèi)存空間剩余最多的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)帶寬最大的服務(wù)器等。

3.3 管理層面的應(yīng)對策略

從管理層面加強(qiáng)對大數(shù)據(jù)環(huán)境下地理信息數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全的管理，可充分了解地理信息數(shù)據(jù)庫的內(nèi)涵和外延，將其與大數(shù)據(jù)信息時(shí)代的特征緊密結(jié)合，從傳統(tǒng)模式下的二維空間數(shù)據(jù)進(jìn)一步拓寬到三維甚至是四維空間，從傳統(tǒng)的靜態(tài)管理模式拓寬到全過程的動(dòng)態(tài)管理模式，也從專業(yè)的測繪管理拓展到全民測繪管理。在拓寬地理信息參數(shù)應(yīng)用范圍的同時(shí)，也使其應(yīng)用程度不斷加深。從管理層面加強(qiáng)對大數(shù)據(jù)環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全管理，可從數(shù)據(jù)源型、數(shù)據(jù)明細(xì)和應(yīng)用數(shù)據(jù)等不同層次，通過對其安全等級的劃分，采取相對應(yīng)的管理策略，在現(xiàn)有地理信息數(shù)據(jù)管理模式和政策法規(guī)允許的前提條件下，通過對地理參數(shù)信息的采集和生產(chǎn)規(guī)范的參數(shù)測繪行為和數(shù)據(jù)上傳標(biāo)準(zhǔn)，保障地理信息參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)安全。

4 結(jié)語

總而言之，地理信息數(shù)據(jù)已成為大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下重要的數(shù)據(jù)組分，社會各行各業(yè)和普通群眾日常生活出行對測繪地理信息數(shù)據(jù)的需求進(jìn)一步增加，給地理信息產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到跨越式的推動(dòng)作用，把握好大數(shù)據(jù)信息時(shí)代地理數(shù)據(jù)特征，正確處理地理信息數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)化過程中可能存在的安全問題，加強(qiáng)對數(shù)據(jù)庫機(jī)房及網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)規(guī)劃，增加對非法入侵、信息篡改、不良攻擊、黑客攻擊、高并發(fā)訪問等問題的抵抗能力，做好物理層面的基礎(chǔ)安全防范措施，保障地理信息的網(wǎng)絡(luò)安全，為實(shí)現(xiàn)地理信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。