徐鵬杰，徐文斌，林　　寧

（國(guó)家海洋信息中心 天津市 300171）

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海洋信息系統(tǒng)應(yīng)用國(guó)產(chǎn)軟硬件的可行性研究

徐鵬杰，徐文斌，林寧

（國(guó)家海洋信息中心 天津市 300171）

摘要：海洋信息系統(tǒng)是海洋管理與權(quán)益維護(hù)的重要支撐，由于缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和信息安全認(rèn)證，廣泛存在于各類海洋信息系統(tǒng)中的國(guó)外軟硬設(shè)備，為海洋信息安全帶來(lái)了隱患。通過(guò)分析應(yīng)用國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)的必要性，介紹了國(guó)產(chǎn)服務(wù)器、防火墻、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)等主要軟硬件平臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r，結(jié)合海洋信息系統(tǒng)的自身特點(diǎn)和建設(shè)需求，從數(shù)據(jù)安全、綜合性能、費(fèi)用投入等方面探討了應(yīng)用國(guó)產(chǎn)平臺(tái)的可行性，并在此基礎(chǔ)上對(duì)海洋信息系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化步驟提出建議。

關(guān)鍵詞：海洋信息；系統(tǒng)建設(shè)；軟硬件平臺(tái)；國(guó)產(chǎn)化

作為擁有廣闊的海域范圍和豐富的海洋資源的海洋大國(guó)，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)，維護(hù)海洋權(quán)益，建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)，對(duì)于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和國(guó)際影響力提升都具有十分重要的意義。建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)離不開(kāi)信息化支持，在信息化建設(shè)作用深入人心的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，各行業(yè)信息化發(fā)展迅速，通過(guò)長(zhǎng)期積累和不斷發(fā)展，我國(guó)海洋信息化建設(shè)也取得了豐碩成果，開(kāi)發(fā)了數(shù)字海洋可視化系統(tǒng)［1］、海域動(dòng)態(tài)監(jiān)視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、海洋觀測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)［2］和海島管理信息系統(tǒng)等一系列海洋信息化系統(tǒng)，建成了聯(lián)通全國(guó)各沿海省市縣的海洋專線網(wǎng)絡(luò)，為國(guó)家海洋資源管理與開(kāi)發(fā)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、海洋權(quán)益維護(hù)等工作提供了有力支持。

在新的信息化發(fā)展階段，國(guó)家提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，對(duì)信息化建設(shè)提出了更高的目標(biāo)和要求，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用及安全更是上升至國(guó)家戰(zhàn)略層面。然而縱觀各行業(yè)信息化建設(shè)歷程，由于國(guó)產(chǎn)軟硬件的研發(fā)和生產(chǎn)起步較晚，早期技術(shù)相對(duì)落后，使得國(guó)外軟硬件平臺(tái)在各類信息化系統(tǒng)中占有相當(dāng)大的比重。近年來(lái)，信息安全問(wèn)題不斷曝光，針對(duì)系統(tǒng)的安全性弱點(diǎn)發(fā)動(dòng)攻擊和惡意竊取信息的事件屢見(jiàn)不鮮，利用安全漏洞進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)攻擊也層出不窮［3］；常用的微軟Windows系列服務(wù)器操作系統(tǒng)也發(fā)現(xiàn)存在大量加密且不會(huì)被系統(tǒng)防火墻發(fā)現(xiàn)的對(duì)外連接直接指向境外服務(wù)器……這些缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、存在于系統(tǒng)中的“黑盒”平臺(tái)，無(wú)疑為系統(tǒng)穩(wěn)定和數(shù)據(jù)安全埋下了隱患［4］。海洋信息系統(tǒng)承載著諸多關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)利益和國(guó)土安全的重要海洋資料信息，需要安全性更高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理平臺(tái)以保護(hù)海洋信息數(shù)據(jù)安全。隨著國(guó)內(nèi)軟硬件行業(yè)的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)軟硬件產(chǎn)品的性能與質(zhì)量都大幅地提高，伴隨著軟硬件平臺(tái)的快速更新，國(guó)產(chǎn)軟硬件產(chǎn)品與國(guó)外同類產(chǎn)品差距正在逐步減?。?］。因此，在海洋信息系統(tǒng)建設(shè)中，采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)，進(jìn)一步加強(qiáng)信息系統(tǒng)安全性，值得深入分析和研究。

1　　國(guó)產(chǎn)軟硬件的發(fā)展情況

軟硬件平臺(tái)是信息系統(tǒng)建設(shè)的支撐基礎(chǔ)，具有龐大的產(chǎn)品體系?，F(xiàn)結(jié)合海洋信息系統(tǒng)建設(shè)的需要，僅對(duì)主要的國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)進(jìn)行研究和探討。

1.1服務(wù)器設(shè)備

服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的高性能計(jì)算機(jī)，通過(guò)偵聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)上客戶機(jī)提交的服務(wù)請(qǐng)求，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供設(shè)備共享、集中計(jì)算、信息服務(wù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等服務(wù)，其性能和穩(wěn)定性將直接影響信息系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

目前在中國(guó)服務(wù)器設(shè)備市場(chǎng)中的國(guó)外服務(wù)器主要以IBM、戴爾、惠普等品牌為主，均是最先進(jìn)的服務(wù)器技術(shù)的代表，占有全世界服務(wù)器市場(chǎng)的主要份額。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)服務(wù)器設(shè)備發(fā)展勢(shì)頭迅猛，浪潮、華為、聯(lián)想等較早起步的品牌已占有較大的市場(chǎng)，曙光、寶德等品牌也發(fā)展迅速，在自主研發(fā)能力方面，除中央處理器仍主要依靠國(guó)外產(chǎn)品外，其他核心部件大都具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；產(chǎn)品性能方面，其整體功能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類設(shè)備水平，部分功能技術(shù)指標(biāo)躋身國(guó)際領(lǐng)先水平［6］，并具有較高安全可靠性。根據(jù)IDC（International Data Corporation，國(guó)際數(shù)據(jù)公司）2014年中國(guó)服務(wù)器市場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2014年中國(guó)市場(chǎng)服務(wù)器銷售額為55.67億美元，其中浪潮、聯(lián)想、華為、曙光等國(guó)產(chǎn)服務(wù)器銷售額為27.81億美元，約占總額的50%，較2013年提高12.7%［7］。信息化建設(shè)中采用國(guó)產(chǎn)服務(wù)器設(shè)備已成為一種趨勢(shì)。

1.2防火墻設(shè)備

防火墻是通過(guò)網(wǎng)線連接于外部網(wǎng)絡(luò)接口與內(nèi)部服務(wù)器或企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的設(shè)備，分為普通硬件級(jí)別防火墻和芯片級(jí)硬件防火墻兩種，其中芯片級(jí)硬件防火墻具有速度更快、處理能力更強(qiáng)、性能更高、漏洞相對(duì)比較少的特點(diǎn)。

目前，國(guó)外主流的防火墻主要有思科公司的PIX防火墻、Juniper公司的NetScreen、ISG系列防火墻、Fortinet公司的FortiGate系列防火墻等。國(guó)內(nèi)芯片級(jí)硬件防火墻以天融信、啟明星辰、聯(lián)想網(wǎng)御、華為為主，多數(shù)都具有國(guó)外評(píng)測(cè)中心的成熟度認(rèn)證和國(guó)內(nèi)多家安全機(jī)構(gòu)的安全認(rèn)證（見(jiàn)表1），具有良好的安全保障性能，并且在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，廣泛應(yīng)用于各類企業(yè)、事業(yè)、軍隊(duì)和政府機(jī)構(gòu)的信息化系統(tǒng)中。

1.3操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)是管理和控制計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源的計(jì)算機(jī)程序，是直接運(yùn)行在服務(wù)器和個(gè)人計(jì)算機(jī)上的最基本的系統(tǒng)軟件，具有管理計(jì)算機(jī)軟硬件及數(shù)據(jù)資源、控制程序運(yùn)行、改善人機(jī)界面、為其他應(yīng)用軟件提供支持等功能。

圖1　2014年中國(guó)服務(wù)器銷售情況

表1　　部分國(guó)產(chǎn)防火墻品牌資質(zhì)情況表

國(guó)外操作系統(tǒng)以微軟Windows系列操作系統(tǒng)、開(kāi)源的Linux操作系統(tǒng)和Unix操作系統(tǒng)為主，其中Linux系統(tǒng)主要包括Red Hat公司的紅帽Linux系統(tǒng)、Novell公司的SUSE Linux系統(tǒng)和甲骨文公司的Oracle Linux。國(guó)內(nèi)操作系統(tǒng)以中標(biāo)麒麟、中科方德和凝思等品牌為主，均為基于Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，在國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中保持核心功能不變的情況下，具有較好的性能、穩(wěn)定性和設(shè)備兼容性，其信息安全認(rèn)證情況見(jiàn)表2。

1.4數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)

數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)是信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理的核心平臺(tái)。在我國(guó)各行業(yè)信息化建設(shè)之初，甲骨文的Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)、微軟的Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)和Sybase公司的Sybase等世界知名的數(shù)據(jù)庫(kù)在中國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)上，幾乎占據(jù)了97%以上的絕對(duì)壟斷份額。近年來(lái)，在國(guó)家部委和地方政府的政策的扶持引導(dǎo)下，產(chǎn)生了南大通用、達(dá)夢(mèng)和人大金倉(cāng)等一批成熟可用、產(chǎn)品化程度高、功能性能接近國(guó)外產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品。與國(guó)外優(yōu)秀數(shù)據(jù)庫(kù)相比，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品與之在功能上相近，具備較高的產(chǎn)品性能，主要優(yōu)勢(shì)在于較高的信息安全性、較低的產(chǎn)品價(jià)格和個(gè)性化的平臺(tái)開(kāi)發(fā)定制，國(guó)內(nèi)外部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品比較見(jiàn)表3。

表2　　部分國(guó)內(nèi)外操作系統(tǒng)品牌認(rèn)證情況表

2　　海洋信息系統(tǒng)中應(yīng)用國(guó)產(chǎn)軟硬件的可行性分析

2.1平臺(tái)安全性

較之國(guó)外產(chǎn)品，多數(shù)國(guó)產(chǎn)軟硬件廠商都將可信、可靠的信息安全保障性能作為產(chǎn)品研發(fā)的主要指標(biāo)，并具有相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)、信息安全認(rèn)證和較高的自主研發(fā)能力。近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)廠商在國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備一定的市場(chǎng)規(guī)模，有關(guān)產(chǎn)品在政府、軍隊(duì)和金融、電信等高信息安全領(lǐng)域的信息化系統(tǒng)中得到了大量的應(yīng)用。目前，我國(guó)海洋信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全保護(hù)策略普遍為分層保護(hù)模式，即在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、服務(wù)層和應(yīng)用層等部分，通過(guò)各層次獨(dú)立的安全策略，共同保障系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全。鑒于國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)在其他高安全需求系統(tǒng)的成功應(yīng)用，將國(guó)產(chǎn)平臺(tái)應(yīng)用于海洋信息系統(tǒng)建設(shè)和升級(jí)中，對(duì)于提升系統(tǒng)安全防護(hù)性能具有積極作用。

表3 國(guó)內(nèi)外部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品比較

2.2平臺(tái)綜合性能

電力、電信和金融等行業(yè)具有信息化程度高、信息量大、數(shù)據(jù)交換速度快、數(shù)據(jù)更新頻率高等特點(diǎn)，在其業(yè)務(wù)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)軟硬件平臺(tái)的性能和穩(wěn)定性要求高于其他行業(yè)。以國(guó)家電網(wǎng)D5000電力調(diào)度系統(tǒng)為例，其元組數(shù)據(jù)達(dá)到1億條以上，單個(gè)數(shù)據(jù)表最大列數(shù)為1 441列，日數(shù)據(jù)增長(zhǎng)量接近3 GB，年數(shù)據(jù)累計(jì)量超過(guò)1 TB，并發(fā)用戶量上千，通常需要在5 s內(nèi)完成一個(gè)具有20萬(wàn)條數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表更新。在國(guó)家電網(wǎng)D5000電力調(diào)度系統(tǒng)一期工程中，其數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)和辦公軟件均采用國(guó)產(chǎn)平臺(tái)，并在華中、華東、華北、東北的國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度中心進(jìn)行了推廣。此外，中國(guó)人民銀行的金融支付結(jié)算數(shù)據(jù)傳輸通道和中國(guó)移動(dòng)通信公司的全國(guó)漫游結(jié)算系統(tǒng)也均采用了國(guó)產(chǎn)軟硬件產(chǎn)品作為其支撐平臺(tái)。

較之電力、金融等行業(yè)，海洋信息系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)總量龐大、類型豐富、來(lái)源廣泛、處理流程復(fù)雜，并且以廣泛存在的地理空間數(shù)據(jù)為主，但其數(shù)據(jù)增長(zhǎng)速率、交換更新頻率和并發(fā)用戶量還未達(dá)到上述行業(yè)的量級(jí)。因此，從性能角度分析，對(duì)于操作系統(tǒng)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)防護(hù)設(shè)備等通用性較強(qiáng)的領(lǐng)域，其國(guó)產(chǎn)平臺(tái)具有較強(qiáng)的可替代性；對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)軟件領(lǐng)域，考慮到地理空間數(shù)據(jù)的特殊性，在平臺(tái)替代前，應(yīng)對(duì)國(guó)產(chǎn)平臺(tái)的數(shù)據(jù)支持和存取性能進(jìn)行深度測(cè)試。

2.3系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)維投入

由于國(guó)外軟硬件廠商進(jìn)入市場(chǎng)較早、產(chǎn)品成熟度高，借助全球化浪潮，在我國(guó)市場(chǎng)中已經(jīng)形成了一定程度的壟斷；同時(shí)隨著國(guó)外軟硬件廠商自身發(fā)展到一定階段，往往存在組織結(jié)構(gòu)繁雜、人員隊(duì)伍龐大等問(wèn)題，導(dǎo)致附加在其產(chǎn)品和售后上的相關(guān)費(fèi)用增加，其產(chǎn)品價(jià)格也處于較高的水平。相對(duì)而言，國(guó)內(nèi)軟硬件廠商出于自身開(kāi)拓市場(chǎng)的需求，加上國(guó)家政策鼓勵(lì)和資金支持，產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)較低，并且普遍提供技術(shù)人員駐場(chǎng)、上下游軟硬件產(chǎn)品集成聯(lián)調(diào)等附加服務(wù)，其后期售后服務(wù)費(fèi)用低于國(guó)外同類產(chǎn)品。

綜合考慮信息系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)維投入問(wèn)題，對(duì)于尚未開(kāi)展實(shí)體建設(shè)的信息系統(tǒng)而言，在設(shè)計(jì)階段考慮采用國(guó)產(chǎn)軟硬件產(chǎn)品，能夠在初期平臺(tái)設(shè)備投入和后期售后服務(wù)投入方面降低建設(shè)和維護(hù)成本，減少經(jīng)費(fèi)投入；但是對(duì)于已完成部分或全部建設(shè)工作的信息系統(tǒng)而言，由于部分國(guó)產(chǎn)平臺(tái)的架構(gòu)方式與國(guó)外產(chǎn)品存在差別，導(dǎo)致其對(duì)配套的上下游平臺(tái)一致性和兼容性提出更高要求［8］，可能增加了相關(guān)軟硬件的測(cè)試、采購(gòu)、集成、調(diào)試和開(kāi)發(fā)工作，進(jìn)而產(chǎn)生二次投入。因此采用國(guó)產(chǎn)平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)有系統(tǒng)的替換和改造，可能會(huì)提高建設(shè)的人員和費(fèi)用投入，其產(chǎn)品價(jià)格優(yōu)勢(shì)需進(jìn)行深入評(píng)估。

2.4分析結(jié)論

根據(jù)上述分析，目前國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)在安全性方面，多數(shù)產(chǎn)品具有國(guó)家信息安全部門(mén)頒發(fā)的各類安全認(rèn)證，并在各級(jí)政府和涉密單位的信息系統(tǒng)中得到了應(yīng)用，其信息安全保障性能可以信賴；在綜合性能方面，雖然國(guó)產(chǎn)平臺(tái)在上下游平臺(tái)磨合經(jīng)驗(yàn)、產(chǎn)品成熟度和兼容性等方面仍存在一定的差距［9］，但操作系統(tǒng)和硬件設(shè)備等通用性較強(qiáng)的平臺(tái)已具備較高的替代能力，而數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的可替代性仍需進(jìn)一步測(cè)試和論證；在建設(shè)投入方面，在處于設(shè)計(jì)階段的信息系統(tǒng)中更能發(fā)揮國(guó)產(chǎn)軟硬件產(chǎn)品的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，但如果應(yīng)用國(guó)產(chǎn)平臺(tái)改造現(xiàn)有系統(tǒng)，卻可能會(huì)增加系統(tǒng)的費(fèi)用投入和開(kāi)發(fā)周期。綜上所述，在海洋信息系統(tǒng)中應(yīng)用國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)是基本可行的。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析，我們認(rèn)為在國(guó)家政策支撐、市場(chǎng)需求刺激和自身發(fā)展等綜合因素作用下，國(guó)產(chǎn)軟硬件平臺(tái)在安全防護(hù)、技術(shù)水平、產(chǎn)品性能等方面都得到了快速而長(zhǎng)足的進(jìn)步，在信息化建設(shè)中采用國(guó)產(chǎn)平臺(tái)必將成為新的常態(tài)。與此同時(shí)，也需要看到國(guó)產(chǎn)軟硬件產(chǎn)品仍然面臨發(fā)展水平不均衡、技術(shù)積累和市場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少的現(xiàn)狀，其穩(wěn)定性和成熟度仍需要更多的時(shí)間進(jìn)行驗(yàn)證和完善，信息平臺(tái)的全面國(guó)產(chǎn)化仍需要更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。

因此，在海洋信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)將全面采用國(guó)產(chǎn)平臺(tái)作為海洋信息系統(tǒng)建設(shè)的長(zhǎng)期目標(biāo)。以保障系統(tǒng)信息安全為根本出發(fā)點(diǎn)，在保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，綜合考慮成本因素，可選取符合標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)產(chǎn)平臺(tái)，由系統(tǒng)數(shù)據(jù)核心部分向應(yīng)用核心部分進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化平臺(tái)的過(guò)渡，即通過(guò)率先完成系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)平臺(tái)的國(guó)產(chǎn)化以保障數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全，再對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行替換和升級(jí)來(lái)確保系統(tǒng)通信安全，最后進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的國(guó)產(chǎn)化升級(jí)以加強(qiáng)應(yīng)用服務(wù)安全，逐步實(shí)現(xiàn)海洋信息系統(tǒng)平臺(tái)的國(guó)產(chǎn)化，保障海洋信息安全。

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收稿日期：2015-12-11