关于地震数据灾备中心的组网关键技术及安全维护的研究.docx

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关于地震数据灾备中心的组网关键技术及安全维护的研究数据中心是数据存储、计算和交互的场所，在各行各业的信息化进程中都起到了至关重要的作用，也是当前我国大力发展的新基建方向之一。组网技术是连通数据中心中各个节点以及服务对象的桥梁。本文将对地震数据灾备中心组网设计过程中涉及的关键技术及安全维护等方面内容进行探讨。1、地震数据灾备中心组网关键技术地震数据灾备中心的主要功能是实现国家地震观测数据异地安全备份容灾和提供地震云计算服务，必须依靠一套标准完备网络架构和组网策略，才能更好地服务信息化现代化防震减灾的业务需求。组网设计整体网络拓扑架构如图1所示，包括地震行业网接入、数据中心核心网络设计、科研办公网络接入配置等关键技术模块。图1地震数据灾备中心网络拓扑图1.1地震行业网接入部分地震业务例如速报业务和测震业务等数据传输不能中断，甚至有时业务响应时间达到秒级，因此在网络传输上，地震数据灾备中心采用两条百兆数据链路专线形成主备模式自动切换，避免一条链路出现故障从而中断业务造成严重后果，因此主备双链路组网方式可有效避免出现网络链路或网络系统单点故障，从而极大提高了网络数据传输的可靠性。两条链路配置不同的IP地址和路由信息，且不能有等价路由出现。OSPF协议非常适合对地震行业网，主要体现在收敛速度、带宽占用、路径选择、网络规模支持、稳定性和安全性高等方面等优势[1]。地震数据备份中心采用OSPF路由协议设定整个链路的开销值，即COST值，选择开销值最小的路由路径作为最优的路径，因此两条链路中只要一条COST值大于原默认COST值就可以使之成为备份链路，便可防止等价路由的出现，配置信息如表1所示。表1行业网链路配置信息表1.2数据中心核心网络设计在地震行业网链路分节点上，为了降低数据中心网络复杂性，提高性能、利用率和可靠性，满足数据中心数据横向流动大于纵向的特性，使用仅包括核心层和接入层的二层扁平化网络结构，并结合CSS集群技术，是目前地震数据灾备中心的组网优化方案。CSS集群技术通过将多台交换机虚拟为一台的方式，具备了简化网络结构、易于维护管理、稳定高效运行等特点[2]。利用CSS技术，部署2台CE12808核心交换机虚拟成一台逻辑交换机，接入层交换机CE5850采用冗余和链路聚合技术，分别于核心层交换机两两互连（如图2），简化网络管理，充分保证地震数据传输高性能和高可用性。图2核心网络连接图1.3科研办公网络接入配置考虑到数据灾备中心所运行和存储的不同密级的业务和数据，需要对各类科研办公部门接入访问权限进行划分。根据地震业务科室和处室不同功能，在交换机上划分不同的VLAN，根据有线网和无线网不同接入方式的安全性来进行具体访问权限配置。有线网采纳GPON为首选解决方案，GPON技术定义为针对1Gbit/s以上的PON标准，这种标准首先能支持更高速率传输，其次具备支持全业务、组网效率更高等特点，是目前地震行业内网通架构接入网的一种理想解决方式。使用高宽带传输能力的GPON无源光网络技术结合LAN的布线技术来设计办公建筑网络，PON技术实现光纤到办公室（FFTo），不同的ONT下透传不同VLAN从而精细控制用户访问请求。无线网络采用目前主流的无线控制器+瘦AP架构进行无缝覆盖，能够对无线网络灵活管理配置，提高网络维护效率，认证方式为802.1x和Portal等多种认证方式，输入用户名密码即可完成验证。AC使用锐捷W5320和认证服务器SMP连接互联网核心交换机，核心交换下连24口POE，所有AP均采用POE供电。2、网络安全防护措施数据中心信息安全的目标核心是：保密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性五个安全目标[3]。而现阶段数据中心存在的网络安全风险问题种类繁多，例如系统漏洞、网络病毒、黑客恶意攻击等都会给地震行业造成不可估量的后果。基于可能存在的各种网络安全风险问题，网络安全防护主要采用入侵防御系统（IPS）、下一代防火墙（NGFW）、用户行为管理与审计系统等。地震数据灾备中心均采用单机透明部署，分别作用在互联网出口和行业网出口上，同时针对WEB系统使用WEB应用防火墙，所有关键设备都采用双机部署，保证系统的高可用性。同时配备漏洞扫描系统，对系统安全脆弱性检查，防止渗透攻击等行为。（1）入侵防御系统由两块IPS板卡组成，并通过HA线缆连接，组成高可用的防御系统，通过系统自带的规则库去主动防御各类攻击行为，可有效减少来自互联网的各种攻击。（2）防火墙采用下一代防火墙设备，透明桥接在网络中，主要用来定义安全边界，整个网络系统被分为可信区、非可信区和DMZ区，不同区域使用不同的安全策略。完成非可信区域访问可信区域的安全要求。并通过工作在双机负载分担模式，无单点故障。配置系统时只需配置其中一台防火墙，配置将会同步到另外一台设备上，保证安全的同时并且高可用。（3）使用行为管理和内容审计系统，通过对时间段、用户组、应用等进行管理，可精确管理应用特征库的任何应用，并对用户的操作内容进行审计，可追踪可溯源。（4）漏洞扫描系统远程安全评估，主要包含主机漏洞扫描和WEB应用系统扫描两大功能模块，可对地震行业网内所有单位的主机或者WEB应用系统进行扫描，主动发现漏洞，及时修复。系统采用旁路部署，可对地震行业用户进行集中或者定制化扫描服务。3、维护技术与措施3.1网络系统维护策略和步骤正常情况下网络运维人员需通过运维审计系统（堡垒机）来管理目标网络设备，通过目标设备提供的管理方式进行管理。（1）配置定期备份：定期对各个网络设备的配置定期备份，利用TFTP工具将配置文件直接传至FTP服务器。（2）变更步骤：当设备配置需要变更时，首先相关技术人员对变更方案进行论证，确认无误后，定制紧急预案，然后进行变更，变更完成后，需观察相关业务系统运行状况，如有异常及时回滚原配置。（3）网络设备割接或升级：提前做好预案，论证割接过程，确保业务系统不受影响或者受影响的时间尽量短。3.2日常检测方式（1）使用Nagios[4]和Cacti对地震信息行业网络流量进行监控，及时发现网络问题。（2）通过运维管理平台对每个网络设备进行轮询监测，发现问题将用短信、邮件进行告警。运维系统通过每天的检测数据形成设备的运行基线，设定阈值，当网络设备运行参数偏离基线数据值的时候触发告警。（3）定期去机房内部人工巡检，监测各设备的工作状态，发现物理故障及时处理。4、结语本文基于地震数据灾备中心网络安全性和可靠性的基本要求，统一规划设计了包括行业网分节点专线、核心网架构、科研办公网等主要单元的建设方案，合理应用行业网主备双链路、CSS集群技术、VLAN权限划分等关键技术，并对灾备中心网络安全防护系统和后期维护策略等做了深入探讨，以确保国家地震观测数据异地安全备份容灾和地震云计算服务的顺利开展。此外，本设计方案和技术探讨也可以为各行业的数据中心组网建设提供有效参考，以推动我国新基建建设发展。参考文献:[1]张晓宇,高冠龙.基于OSPF协议的地震行业骨干网优化测试[J].电脑编程技巧与维护,2019(07):166-169.[2]常俊,李瑞华.CSS集群技术在地震核心网中的应用[J].震灾防御技术,2015,10(03):664-672.[3]赵洪彪.信息安全策略[M].北京:清华大学出版社,2004.[4]刘磊,李刚,王晓磊,朱宏,杨朝,陈欣.基于Nagios的地震网络监控系统升级研究[J].山西地震,2017(03):44-48.牛诗川.地震数据灾备中心组网设计与安全维护探讨[J].网络安全技术与应用,2020(07):128-129.