政務數據信息共享系統構建研究

□李永忠 鄭 滔

[福州大學 福州 350108]

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政務數據信息共享系統構建研究

□李永忠 鄭 滔

[福州大學 福州 350108]

[摘 要]運用云計算技術，結合政務信息系統的現狀，構建一個從業務部門到最終信息共享的云計算政務資源平臺模型。分別從每一節點出發，解決在信息共享過程中的關鍵技術和復雜的組織關系，實現物理連接和邏輯運行鏈路并行，打造一套符合現實國情的、可行的人機結合系統。完成信息資源的整合與共享、數據交換和部門間的業務協同，解決政務與行業數據（信息）資源共享的問題。

[關鍵詞]電子政務；信息共享；人機系統；云計算；共享平臺

經過了近幾年不斷的嘗試和探索，目前我國各級政府已進入政府信息化建設的高級階段，很多地市級政府也已經實現了網絡化辦公、無紙化辦公[1]。各級政府部門在開展業務的同時，產生了大量的業務數據，這些數據不僅要占據很多的存儲資源，且數據信息多而雜不易管理。如何在加強對數據的整合與利用基礎上，建設更具前瞻性和可操作性的政務與行業數據（信息）資源共享平臺，是現代電子政務領域亟待解決的問題。

20世紀70年代早期的時候，國外就已經開始關注了異構數據源整合的相關問題，認識到其中的數據交換技術更是電子政務信息資源整合的關鍵。1973年，Sibley E.H.和 Robert W.T.提出了一種數據定義和映射方法，可以使數據在不同的計算機之間進行傳輸，這項研究對后來的數據交換技術有著一定的指導意義[2]。期間有很多學者也對此進行了深入的研究，直到后來許多專家開始研究如何使用XML技術進行異構數據源之間的數據交換[3]，才形成了成熟的交換體系。

Bajaj A.和Ram S.這兩位學者發現，政府部門間的數據信息資源共享的動力主要來源于三個方面：第一個是對數據信息安全的需要；第二個是業務處理的需要；第三個是“服務型”政府建設過程中“一站式”優質服務的需要[4]。因此只有形成系統性的政務信息資源服務的總體架構，才能滿足上述三方面的需要，達到對數據資源的充分利用。此外，就電子政務信息共享建設而言，要實現同級政府部門間數據信息資源的橫向整合和上下級政府部門的縱向信息交互，必須構建出一個統一的、集約的、協同的政務信息資源服務平臺[5]。該平臺在集成以往成熟技術的基礎上，形成一套覆蓋各級政府的硬件及軟件共享網絡，再加上人的因素，最終打造出一個協調的人機結合的系統。

一、國內建設現狀

自政府信息化興起以來，我國電子政務建設總是走在發達國家和地區之后。為了實現分布式政務信息的互聯互通，我們往往以企業應用的技術、國際知名城市或地區采用的技術為參考，采用了基于JAVA、Web技術、SOA架構的系統平臺理論[6～8]，建設并取得了一定的成果。但隨著2006年“Google 101計劃”谷歌提出“云”的概念和理論后，云計算這種先進的理念迅速被運用到電子政務領域[9～10]。與之前信息通信技術應用不同的是，在云計算方面我國與其他發達國家是處于同一起跑線上的。未來的世界是更加智能的世界，是大數據的時代，運用數據中心和虛擬技術等基于云計算的平臺將更具拓展性和前瞻性[11]。就目前的技術來說，云計算技術也具有可操作性，是構建政務信息資源服務平臺的最佳選擇[12]。

從我國國家政策層面上看，中央政府對信息資源的開發利用也越來越重視，先后發布《2006～2020年國家信息化發展戰略》《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》《國家電子政務“十二五”規劃》等文件[13～14]，指導我國的信息化建設。其中部分文件還提到了云計算的概念，直接指出要完成以云計算為基礎的電子政務公共平臺頂層設計。推行“云計算服務優先”模式，推動政務部門業務應用系統向云計算服務模式的電子政務公共平臺遷移[15]。

二、政務數據信息共享系統方案設計

（一）總設計方案

筆者對我國政府信息化，尤其是數字福建以及云計算技術應用現狀進行詳細分析后，提出了以下基于云計算的省級電子政務數據信息共享設計方案?；趯夹g、現有基礎設備以及各級部門間關系的考慮，將搭建以省、市兩級為中心的云平臺，既可以最大限度地利用已有的資源設備，也可在此基礎上支持更大范圍的互聯互通。實現從下向上的信息整合，從上擴散的信息共享和信息服務。此方案涉及了相關邏輯設計部分和物理連接部分，著力于打造如圖1所示的人機結合的系統。

圖1　政務數據信息系統總體架構圖

政務系統市級中心平臺包含了對該市管轄下的所有區、縣級及縣級以下部門政務信息的管理。各市級中心作為省級中心在設區市的節點，承擔著對該市范圍所有部門可共享數據的整合、數據的交換與共享、業務的協同，以及對省級云計算平臺的支撐與交互任務。在系統中各市級云計算平臺與省級云計算平臺共同組成了政務云平臺體系。該平臺將在數字辦（主管單位）的授權管理下為政府部門、企業和個人提供全部云信息服務。另外數字辦還將與各部門協調制定政務信息資源目錄，作為數據采集時所遵循的標準。

省、市中心節點與各業務部門子節點構成分布式布局。相互之間采用標準協議進行通信，實現可路由的信息交換和流程協同。同時滿足政務信息的橫向和縱向的信息共享和交換，既有效利用了現有資源，又可提高運行處理能力。在最大程度上保障業務部門原有作業流程、管理規則的情況下，完成整個平臺的搭建。

本系統將由三級管理人員操作、運行并維護。在系統底層的部門處設部門管理人員，負責按照資源目錄的要求上傳可共享的數據及對本部門數據的整理，或接受從數據中心傳輸過來的數據。這里數據的上傳包括對數據的更新：按時間定期更新，按數據量定量更新，將定時和定量結合的更新和緊急要求更新模式（具體模式將按實際情況進行選擇）。在省、市級中心的服務器及存儲中心設數據中心管理人員，負責對物理設備的部署、數據存儲管理及網絡安全。另分別在省、市級中心部署的云計算平臺處設云平臺管理人員，負責對云平臺的管理、數據的分析處理、與數字辦的授權驗證及信息服務的提供。

（二）政務數據信息整合

在各業務部門端采集數據，通過適配器和前置機將網絡與業務部門隔離開，保護內部系統的安全，實現了部門系統的相對獨立性。

圖2　政府部門端物理連接示意圖

目前，許多部門端面臨數據量多、雜、散、異的問題。隨著部門全面網絡化辦公的開展，每天都會產生大量的數據，若長期積累將更難處理；另由于業務辦公方式多樣，數據不僅以電子化形式，還會以其他形式呈現，如存在部分紙質資料、表格等；也有部門內部和各個部門間業務的分散、區域的間隔使得數據的來源呈現分布分散的趨勢；各業務部門采用操作系統、數據庫管理系統、文本文件、Excel表格、XML文檔等差異造成了數據格式的異構。針對上述情況，在部門端安裝數據適配器作為部門端的核心組件，有效解決分布式大數據的問題。

1．政務數據信息資源目錄

為保證數據信息的采集、政務信息管理和用戶對政務信息資源的查詢，必須制定政務信息資源總體目錄。部門政務信息資源主要包括以下內容：業務職責、業務數據庫、政策法規、政務運作需要的其他信息等，由各政府部門管理人員按照政務信息資源目錄標準收集、整理，并存儲到信息資源元數據庫中，最終生成該部門的信息資源目錄。目錄標準包括一致的命名規則、分類標準、統一標識碼、元數據標準等。政務信息資源目錄系統如圖3所示。

圖3　政務信息資源目錄系統

資源目錄包括政務信息用戶目錄、政務信息目錄、政務應用系統目錄、政務業務數據庫目錄等四類。而政務信息資源目錄管理服務系統則對以上四類目錄進行管理。用戶管理系統主要為部門提供政務信息用戶登記管理服務，為政務平臺應用系統提供統一的用戶目錄服務；目錄管理系統為部門提供政務信息目錄的登記、更新和審核服務，為信息化工作主管部門提供目錄復核和目錄發布服務；目錄服務系統則為政務信息用戶提供政務信息資源查詢、發現、定位和瀏覽服務，并為部門提供政務信息資源組織和展現服務[16]。

2．政務數據適配器和前置機

數據適配器和前置機的邏輯運行圖如圖4所示。通過數據適配器在部門端就完成對數據的初步處理，有效利用部門端已有的服務器資源，減輕數據中心的工作量，以最快的速度完成對數據的整合任務。

適配器系統的部署應靠近信息源的位置。將收集到的信息全部轉為數據的形式，輸入到處理引擎中，再將初步處理的數據存入到數據倉庫中，方便部門對數據的二次利用和存儲；另按照資源目錄的要求將可共享的數據初步整合后輸出到前置機部分。適配器和前置機改變了以編程為主的直連模式，讓系統以快速模塊集成、低耦合的方式連接。

其中，處理引擎是數據適配器的核心部分，其主要運行環境及功能如圖5所示。

解決了數據的集成問題，也支持數據的交換標準。與數據上傳類似的是數據收集也有幾種模式。有定時收集模式，管理員設置一定的時間，按時運行已設定好的程序完成數據的收集；定量收集模式，每當部門數據源產生一定量的變化后，就自動收集處理；手工緊急收集模式，當上級數據管理部門要求有及時的信息更新時，部門管理員執行緊急人工數據收集處理模式。當數據收集后，在處理引擎中對數據進行清洗、填充、XML格式統一，整合與分類操作等，解決數據多、雜、散、異的問題。另外在處理引擎內部還將預留擴展處理接口，按照實際情況做靈活的功能擴充，以一種插件式的方式進一步增強對數據的處理能力。

圖4　政務數據適配器和前置機邏輯關系示意圖

圖5　適配器處理引擎

前置機作為部門和云計算平臺系統數據中心進行信息交互的窗口，是部門業務系統和云計算平臺數據交換的中轉站。它將通過數據適配器處理過的可共享的數據收集起來，經過數據網關的安全加密后，上傳到云平臺數據中心；又可以接收從云平臺共享的數據，并將數據安全解壓、解密，經過數據適配器處理后存入數據倉庫和業務系統中。需要注意的是共享的數據和從數據中心接收過來的數據都要單獨存放，建設獨立的數據交換中間存儲信息庫。

數據網關是前置機部分的核心組件，是數據從一個網絡向另一個網絡傳輸的關口。在這個關口處，可以將需要上傳的數據通過PKI技術加密后，再進行無損數據壓縮，減少數據的傳輸量；最后對數據進行SOAP封裝處理，通過接口B和相關協議發往目的地。另一方面，當接收到網絡傳輸過來的數據時，將上述步驟反向解析，通過接口A和相關協議，將數據存儲到前置機中的可共享數據庫中。數據網關的工作流程如圖6所示。

圖6　政務數據網關工作流程圖

PKI（公鑰基礎設施）包括公鑰加密技術、身份認證、數字證書和安全策略等一系列安全保障技術和規范。保證了數據的機密性、完整性、不可抵賴性和身份的認證及授權。數據壓縮要采用完全無損的壓縮技術，在消除部分數據冗余的同時保證數據的完整性和可還原性。在發送數據前，對數據包進行SOAP封裝，描述消息的來源、目的地和對消息的處理方式，確保消息的可靠性和可達性。數據網關是保護信息自身安全的重要方式，而在傳輸時就要采用SSL、TLS、VPN或專用協議等傳輸方式。

另外，防火墻及路由器也是系統不可或缺的部分。當從前置機輸出數據包后，需要架設防火墻作為部門內外網連接的第一道防御，最后才通過路由器將數據包上傳到公用網絡上進行傳輸。所有的活動都需要在有安全支撐體系的環境下展開，輔以監控手段，在保證系統的可靠性和安全性的基礎上完成對整個流程的實現。

在部門端需要注意的是：多個業務部門均實現與云計算平臺的直接對接，各個部門之間不存在數據交換連接；系統之間存在相互獨立性；每個部門都有屬于自己的標識號，上傳的數據由唯一標識號識別。

（三）政務數據信息共享

數據中心與各部門的連接必須是松耦合的，支持多種數據傳輸機制。在接收和發送信息的方式上，支持“點到點”、“發布/訂閱”方式及消息的同步和異步。在傳輸協議方面，支持多種傳輸協議以滿足不同的網絡條件和信息安全的要求[9]。

在此，市級政務云計算平臺與各個部門業務系統之間可以采用VPN技術進行連接，在公共網絡上架設虛擬專用網，只需要在內網中架設VPN服務器，就可以實現數據的安全加密傳輸。這種方式極大地利用了公用網絡資源，又實現了安全、可靠、及時的通信。

數據中心是實現云計算平臺的載體，圖7為云計算網絡的物理構架。由眾多服務器和數據庫組成，以便真正實現資源的集中調度。

圖7　政務數據中心物理連接示意圖

云軟件管理服務器是部署云計算服務的核心，也是進行數據管理和提供對外服務的窗口。數據服務器和磁盤列陣是數據的存儲中心，在此實現對數據的管理和調用，形成了存儲資源池。方案設計每市都有一個數據中心，提供該市內部的政務服務；另省級數據中心不僅基于全省的數據提供更廣闊的數據資源，還可以起到數據備災中心的作用。省市級節點間通過分級授權，給予相應權限管理。

1．云計算政務數據信息管理模式

圖8　政務云平臺管理模式

云計算系統的管理模型參考了H3C的三層管理模式，提出如圖8所示的四層服務架構。最底層是基礎設施層，是網絡、計算機、服務器、路由器、交換機、數據存儲倉庫等物理設施的集合，被中間層所管理和控制，是與外部物理網絡進行連接的接口端。中間層則主要是對現有資源的管理及業務、數據的處理操作，并接受上層服務的調用。管理系統結合虛擬化技術實現對底層基礎設備的配置、調用、監管和維護等功能。云計算的管理、服務平臺位于邏輯頂層，實現數據、服務的集中式管理，并為用戶提供服務界面、操作交互等。頂層部分負責窗口呈現、數據交互和下層服務的調用。通過Web服務器向外發布服務，由對訪問權限的控制，管理員完成服務器的日常運行和維護，用戶則可以通過各種終端設備訪問云平臺資源。

上述管理模式的中間層全是由軟件組成的系統管理層。每種底層資源在中間層都有相應的管理軟件，形成了靈活的、隨需而變的基礎應用體系。能夠將上層服務調用指令和操作系統的互信息進行解析，生成下層易執行的命令，可以在整個管理系統中做到業務的統一。當上層的部署發生變化時，底層網絡、計算和存儲等的信息交互、連接方式和協議通信也會發生關聯性的改變，使得系統能夠適應多變環境，實現系統的規模性、易操作性、專業性、持續性、功能性和一致性。

在管理層，每個服務指令都需要調動多種底層資源。不同管理控制系統在運行時伴隨著交互計算的遷移、存儲位置的變化，有不同的資源組件需求。這種調用方式也是一種動態調用的過程，不斷變換調用對象滿足上層操作應用。另外云管理的模式是逐漸精細化、全部可控化的過程，其模式必然向著實現自動化、動態化、關聯化的方向發展。

2．政務云計算平臺

建立高效、集中資源服務的政務云計算平臺，以良好的可擴展性能和靈活的計算、存儲資源管理，結合虛擬化技術實現動態數據中心。提高資源的利用率、系統的管理水平和計算資源的動態優化。

如圖9所示的平臺中，云平臺提供身份認證、模式訪問、數據交互、會話管理等接口，實現安全服務及通信。云計算終端用戶不需要有存儲設備，不用關心具體的處理過程，只需調用相關的服務即可，實現“一次部署，到處使用”。另外，Web服務器上要分別部署政務專網和政務外網。因此，個人、企業等通過政務外網就可以直接訪問云平臺，查閱云平臺上發布的信息；政務專網供政府內部進行信息交互和業務協同。若需要更進一步的數據服務，都要通過數字辦的授權申請后才能要求平臺定制處理。定制處理包括數據的查詢、交換和挖掘分析。

Daas（數據即服務）層綜合了平臺業務數據和平臺共享的數據資源，是整個平臺交互數據的抽象化集合。綜合資源庫采用一種物理分布、邏輯集中的方式構建，分為政務基礎數據庫、專題數據庫和業務數據庫。另外，從部門收集上來的數據在部門端已經進行了初步的處理，但在數據中心還要進行進一步的分類整合處理，以更多的數據提供更完善的數據服務。平臺的數據倉庫完成對數據的建維，進行多維度的數據挖掘和分析，這也是大數據平臺的意義所在。

圖9　云計算平臺邏輯框架圖

在提供服務和管理的Paas層和基礎設施的Iaas層，云計算平臺中所有環境的部署、物理平臺的搭建和操作都依賴虛擬平臺的管理、遷移、擴展和備份。虛擬化解除了物理連接之間的障礙，使得物理資源向邏輯資源上調度。云存儲虛擬技術將所有磁盤列陣及數據服務器都看成是一個存儲資源池，直接進行數據的管理和控制，從而屏蔽了異構存儲技術的差異。一臺服務器上可有多個虛擬機同時為上層提供服務，所以信息和數據之間存在很強的獨立性和安全性。借此實現政務共享平臺最基礎作用：信息共享、數據交換和業務協同。

云計算平臺不僅能夠滿足政府業務功能方面的需求，還能夠滿足數據信息安全以及政務數據信息系統監管的需要。符合頂層設計的要求，實現平臺的綜合防護，應用、數據、網絡及基礎設施的安全，身份認證和聯合數字辦授權管理等。云平臺的安全和運行都要在可控的監管環境下，完成安全審計、服務的管理與評價，資源、網絡和系統的監管，進一步提高平臺的服務質量。

三、方案分析

本方案集成了當前較為先進和成熟的技術，從技術上保證了平臺實現的可行性。與已有的政務信息資源共享平臺相比，本文不僅設計出了基于云計算的政務共享平臺，還將理論與實踐相結合，加入了人的因素，從系統的角度有機結合了政府各個職能部門，從原始數據采集到最終資源應用，構成了一個攘括政府各類數據、信息的共享模型。下面是本方案與其他共享模型比較后的優劣分析。

1．系統性：與以往數據、信息共享模型不同的是本設計不只針對某一塊、某一單位的共享研究，而是將每個獨立部門及其對應的物理、邏輯結構相互組合，連接成協調統一的整體。建設成的平臺直接與各職能部門對接，充分考慮部門端已有的業務處理系統，在辦公方式變動影響不大的前提下，加入專門適合政務數據、信息處理的數據適配器和前置機。且資源整合與共享都在統一標準、統一開發和統一管理下展開。

另考慮當前省市的實際情況，突破以前兩級共享模式，設計了部門、市、省三級共享體系，充分發揮三方優勢，解決備災中心和省、市資源合理調度的問題。實踐證明，整體的有效性設計要好于部分設計，只有系統性的方案才能站在全局的角度考慮問題，達到整體最優。

2．經濟性：本方案一直秉持的亮點就是有效利用現有數據、信息資源，允許在原基礎上進行改進和有限擴充，力爭投資最少、效益最高，建設國際先進水平的政務系統?，F代社會技術更新的速度很快，任何技術成果都具有時效性。但本方案采用國際先進的云計算技術，可以相對地保障建設平臺的使用年限，這從另一方面也節省了投資。

本方案對基礎部門的整改并不大，對人力資源的調度也不大。結合現有政府部門進行的任務管理，職責分明且工作安排合理。需要額外付出的成本大大降低，符合經濟性的要求。

3．可靠性：方案中每個設計環節都充分考慮了安全性的問題。利用當前已經成熟的PKI技術、數據網關和權限控制機制等，從運行邏輯和技術兩方面保障數據和管理應用中的安全需求。因為滿足較高的系統性，所以協調運行時具有比以前的共享方案更高的效率，使得共享更加便捷、快速和可靠。

本方案應用的都是現在可行的技術。但正因如此，當更新的技術出現時，系統中技術的更替問題就凸顯出來。另因為設計的是一個框架模型，所以具體的細節實現相對較少。以上問題尚需后期研究和探索。

四、結語

云計算是目前比較先進的信息平臺構架理念，將它運用到電子政務領域，無論從技術角度還是從頂層設計方面都證明了其極具可操作性，可以很好滿足前瞻性的要求?？傮w設計為實現省級政府內部政務資源共享的人機結合系統。從部門端數據適配器及前置機到二級多節點數據中心的構建，組成了一個完整的分布式物理連接框架；從資源目錄的制定、部門端數據的處理到數據中心云計算平臺的部署，形成了一套嚴密的邏輯運行體系；從各基礎部門，數字辦、發改委等責任管理部門及各級管理人員提供的資源服務，到Web網絡提供的云資源，構成了一個從下到上，從上擴散的資源共享機制。

設計方案基于數字福建建設的現實情況，在有效利用現有資源的情況下，結合國內外先進技術和管理理念，克服共享過程中的重重阻礙，遵循共享平臺建設的原則，利用關鍵技術解決數據和信息的整合，在保證系統安全和利于監管的前提下，建設適合我國國情的政務數據信息服務系統。

雖然我國在電子政務云計算平臺的建設方面尚處于初級階段，建設平臺的人力、物力資源消耗也比較多、推行的進程也較緩慢，但對于未來政務服務的整體水平的提升作用卻是不可低估的。現在一套科學的、行之有效的平臺建設模型和富有成效的實踐結果，將對我國電子政務的建設和發展做出有利的探索。

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On Government Data Information Sharing System Construction

LI Yong-zhong ZHENG Tao
(Fuzhou University Fuzhou 350108 China)

Abstract By using the cloud computing technology and combined with the status quo of government information systems, this paper builds a cloud-government platform resource model from the business sector to the final information sharing. Starting from each node, it solves the information sharing process of the key technologies and complex organizational relationships, and achieves physical and logical connections in a parallel link, thus creating a feasible human-computer system. This model completes the integration and sharing of information resources, business data exchange, and inter-sectoral collaboration to solve the government and industry data (information) resource sharing problem.

Key words E-government; information sharing; human-machine systems; cloud computing; sharing platform

編輯 劉 波

[作者簡介]李永忠（1963- ）男，福州大學經濟與管理學院副教授、碩士生導師；鄭滔（1992- ）男，福州大學經濟與管理學院碩士研究生.

[收稿日期]2015 - 02 - 26

[中圖分類號]TP391.1

[文獻標識碼]A [DOI]10.14071/j.1008-8105(2016)02-0008-07