基于云計算的地理信息安全管理研究

摘 要：依托云計算技術的優勢和特征，結合工作現狀與管理需求，深入研究了云計算在地理信息安全管理工作中的應用領域及部署模式。通過部署應用，進一步明確了云計算技術給地理信息安全管理工作帶來的架構、經濟、運維、應用效益，為云計算在該領域的深化應用進行了有益探索。

關鍵詞：云計算；地理信息；安全管理

中圖分類號：C93 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2014）30-0269-03

地理信息數據是用來表示與空間地理分布有關信息的數據，是地表物體和環境固有的數據、質量、分布特征，聯系和規律性的數字、文字、圖形、圖像的總稱[1]。近年來隨著城市建設的加快及地理信息產業的發展，地理信息應用已從專業領域應用拓展到面向大眾和政府部門，尤其是在當前網絡化、數字化時代，地理信息數字產品的獲取、訪問、傳播、復制更為便捷，導致嚴重違法、侵權行為屢禁不止，而部署規范的保密設備成本較為昂貴，因此，切實保證地理信息數據特別是涉密地理信息數據的安全管理，成為擺在地理信息從業者面前一個非常重要的議題。

在科學技術的帶動下，信息數據的處理需求從單機處理逐漸轉向網絡處理，傳統模式下的C/S及B/S架構的部署結構已經不能滿大量的數據處理需要，計算模式逐步經歷并行計算、集群計算、網格計算并向云計算轉型。云計算被認為是繼個人電腦、互聯網之后信息技術的又一次重大變革，將帶來工作方式和商業模式的根本性改變。本文以云計算技術為基礎，針對云技術在地理信息安全管理中的應用、部署及效益展開綜合研究，提高地理信息管理的安全性和高效性。

一、云計算內涵及特征

（一）內涵界定

云計算提出以來，受到了社會各界的廣泛關注，尤其是Google、Microsoft 和IBM等公司都投入了大量資金和人員，積極地研究和部署云計算，并提供云計算商業服務。但是關于云計算的概念目前尚未統一，較為廣泛認同的是由美國國家標準和技術研究院（NIST）提出的即云計算是一種通過網絡以便捷、按需的形式從共享的可配置的計算資源池（這些資源包括網絡、服務器、存儲、應用和服務）中獲取服務的業務模式[2]。

（二）分類與特征

通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，數據中心的運行將與互聯網更相似，使用戶能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統。按照云資源共享的范圍，可分為公有云、私有云和混合云三種類型[3]。云計算具備的主要特征包括資源配置動態化、需求服務自助化、以網絡為中心、服務可計量化、資源的池化和透明化。

（三）架構體系

云計算架構的底層是硬件和操作系統的基礎設施；第二層是軟件的系統和管理平臺，包括一組部署管理軟件、虛擬化組件和云計算管理系統；第三層為云計算提供的各種虛擬機；最上層是虛擬機的組合形成了各個具體的云計算使用中心，也完成了各中心對計算資源的動態和虛擬分配[4]。

二、云計算在地理信息安全管理中的主要應用

云計算的出現為地理信息的采集、存儲和應用提供了新的思路，促進地理信息的數據采集、數據存儲、數據的準確性、數據使用的發展。

（一）數據采集

通過一個基于云的地理信息采集軟件來將每一個終端采集來的數據信息上傳到云存儲中，提高了地理信息數據采集的便捷性和數據的實時現勢性。

（二）數據存儲

傳統的方式是將地理信息存儲分散的服務器或計算機上，數據往往難被有效的利用。在云技術中，可針對地理信息數據龐大、冗雜的特點，可通過云技術將數據存儲在云端，為用戶存儲和管理數據提供了更大的空間，解決海量數據動態存儲的問題，還能夠提高數據使用效率。

（三）數據更新

地理信息具有實時更新的特點，提高數據的實時性、現勢性對數據質量意義重大。云技術允許所有被授權的云用戶都從云終端上下載實時的地理信息數據，從而大大提高了地理數據準確性、實時性，實現地理信息的實時更新使用。

（四）數據使用

云用戶只要連接云終端就能用一臺普通PC機（客戶端）獲取和應用地理信息數據，大大提高了地理信息數據使用的效率和便捷性。

三、云計算在地理信息安全管理中部署模式

綜合云技術與地理信息技術的特點，結合現實工作的需求，制定針對性的部署方案，建立一套地理信息云平臺，將云計算更好地應用到地理信息安全管理工作中。

（一）現狀與需求

作為基礎地理信息數據、規劃、國土、房管業務數據的管理應用部門，我們在日常工作已建立了一套與互聯網物理隔離的局域網絡，為每一臺數據處理計算機安裝保密機箱，但是使用和管理過程中仍在諸多不便。

通過建立地理信息云平臺，實現如下目標：（1）網絡安全：平臺必須運行在與互聯網物理隔離的獨立網絡中，防止外部黑客通過互聯網對平臺進行網絡攻擊或數據竊?。唬?）數據監管：數據存儲不依附于本地終端，所有數據都在服務器端集中操作，可以最大限度防止數據在終端的丟失危險；（3）數據備份機制：建立統一的存儲備份體系，在數據遭到破壞后能還原到完整狀態，確保數據安全；（4）訪問控制：能夠在平臺內設置授權訪問規則，不允許網內的非法授權訪問平臺數據；（5）提高現有硬件利用率：平臺能夠把現有網絡硬件進行整合，而不需大量購買額外的硬件設備，從而節約成本；（6）彈性的運行資源調度：能夠根據系統運行壓力，在系統資源不夠應付訪問壓力的情況下，自動調度空余的計算資源給壓力較大的用戶。

（二）部署方案

1.平臺選型

當前在私有云領域比較成熟的平臺有IBM 公司的Blue Cloud，甲骨文公司的VDI平臺以及VMware平臺。VMware是一個通過桌面到數據中心虛擬化的解決方案來降低成本和運行費用、確保業務持續性、加強安全性。結合經濟和技術考慮，采用VMware方案部署地理信息私有云平臺。

2.整體架構

本次平臺部署選用VMware私有云平臺，采用all-in-one的部署方案把所有私有云軟件都安裝在一臺服務器，整體架構如下：

3.資源配置

將現有計算機資源整合到云端，管理員根據用戶使用需求合理分配資源，具體資源分配情況（見下表）：

（三）運行情況

經部署調試，地理信息云平臺運行穩定，計算機資源經過整合優化后運行能力提高，數據統一存儲于服務器，通過建立備份機制、訪問控制機制，加強地理信息數據安全管理，提高數據使用便捷性。

四、云計算在地理信息安全管理中的效益分析

通過理論研究與實踐，將云計算應用到地理信息安全管理工作中，可以實現如下效益：

（一）基礎架構效益

充分發揮服務器計算資源，將原來用于業務環節的各類服務器的計算利用率，預計可將計算資源利用率提高70%～200%；更短時間、更少IT人員保障業務高可靠性；將原來過多的物理服務器整合到更少的服務器的虛擬環境中，節約空間，提高整合比。

（二）經濟效益

經濟效益主要為：（1）降低能耗：在一臺服務器上運行多個操作系統和應用，使新的硬件支持老的應用；現有硬件可以支撐更多硬件，節省電力、制冷成本；（2）降低成本：用虛擬架構在將來準備上的新應用，不必再單獨采購新的物理服務器、PC機；推遲購買新的物理硬件，節約硬件成本重復投入；（3）降低運維成本：由于服務器數量的減少以及PC機的取消，將降低運維的復雜度和成本；（4）降低終端成本：員工辦公環境機器成本，并通過動態授權，減少軟件的授權費用。

（三）運維管理效益

傳統方式下，運維成本非常高。如果一臺物理服務器損壞了，從恢復到業務正常上線最少要花費幾小時，造成的損失無法估量；而虛擬化之后，可以在數分鐘之內恢復業務到正常狀態，對于業務部分的服務器來說更為重要，從而解決了管理的時間與成本，提高了業務的可靠性。同時，由于PC機的取消，原來用以維護PC機故障的工作得以消失，會大大減輕低端運維的工作量，降低運維難度。

（四）應用效益

可以在網絡通達的任何時間、地點安全地訪問桌面，提高業務的靈活性；借助基礎架構—服務器虛擬化，將新員工或老舊物理機器換為虛擬機，可將碳排放量降低80%之多，節能60%以上；由于所有數據都保存在服務器中，用戶終端上不存儲任何文檔與數據，從而避免了數據信息泄密的發生。

綜上所述，云計算在地理信息安全管理工作中應用廣泛，模式日漸成熟，提高管理質量和使用效率的同時，在架構效益、經濟效益、運維效益、應用效益等方面較為顯著，在地理信息安全管理領域具備較好的應用前景。

參考文獻：

[1] 戴金英.地理信息數據的安全管理[J].城建檔案，2010，（6）：23-24.

[2] MELL P，GRANCE T.NIST SD 800-145，The NIST difinition of cloud computing[S].Gaithersburg，MD：NIST Special Publication，2011.

[3] 鐘晨暉.云計算的主要特征及應用[J].軟件導刊，2009，（10）：3-5.

[4] 王鵬，董靜宜.一種云計算架構的實現方法研究[J].計算機工程與科學，2009，（A1）：11-13.

[責任編輯 魏 杰]