海洋信息系統應用國產軟硬件的可行性研究

徐鵬杰，徐文斌，林　　寧

（國家海洋信息中心 天津市 300171）

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海洋信息系統應用國產軟硬件的可行性研究

徐鵬杰，徐文斌，林寧

（國家海洋信息中心 天津市 300171）

摘要：海洋信息系統是海洋管理與權益維護的重要支撐，由于缺乏自主知識產權和信息安全認證，廣泛存在于各類海洋信息系統中的國外軟硬設備，為海洋信息安全帶來了隱患。通過分析應用國產軟硬件平臺的必要性，介紹了國產服務器、防火墻、操作系統和數據庫等主要軟硬件平臺的發展狀況，結合海洋信息系統的自身特點和建設需求，從數據安全、綜合性能、費用投入等方面探討了應用國產平臺的可行性，并在此基礎上對海洋信息系統的國產化步驟提出建議。

關鍵詞：海洋信息；系統建設；軟硬件平臺；國產化

作為擁有廣闊的海域范圍和豐富的海洋資源的海洋大國，發展海洋經濟，維護海洋權益，建設海洋強國，對于我國社會經濟增長和國際影響力提升都具有十分重要的意義。建設海洋強國離不開信息化支持，在信息化建設作用深入人心的知識經濟時代，各行業信息化發展迅速，通過長期積累和不斷發展，我國海洋信息化建設也取得了豐碩成果，開發了數字海洋可視化系統［1］、海域動態監視監測系統、海洋觀測預報系統［2］和海島管理信息系統等一系列海洋信息化系統，建成了聯通全國各沿海省市縣的海洋專線網絡，為國家海洋資源管理與開發、生態環境保護、海洋權益維護等工作提供了有力支持。

在新的信息化發展階段，國家提出了“互聯網+”戰略，對信息化建設提出了更高的目標和要求，同時網絡化應用及安全更是上升至國家戰略層面。然而縱觀各行業信息化建設歷程，由于國產軟硬件的研發和生產起步較晚，早期技術相對落后，使得國外軟硬件平臺在各類信息化系統中占有相當大的比重。近年來，信息安全問題不斷曝光，針對系統的安全性弱點發動攻擊和惡意竊取信息的事件屢見不鮮，利用安全漏洞進行的網絡攻擊也層出不窮［3］；常用的微軟Windows系列服務器操作系統也發現存在大量加密且不會被系統防火墻發現的對外連接直接指向境外服務器……這些缺乏自主知識產權、存在于系統中的“黑盒”平臺，無疑為系統穩定和數據安全埋下了隱患［4］。海洋信息系統承載著諸多關系到國家經濟利益和國土安全的重要海洋資料信息，需要安全性更高的數據存儲和管理平臺以保護海洋信息數據安全。隨著國內軟硬件行業的發展，國產軟硬件產品的性能與質量都大幅地提高，伴隨著軟硬件平臺的快速更新，國產軟硬件產品與國外同類產品差距正在逐步減小［5］。因此，在海洋信息系統建設中，采用具有自主知識產權的國產軟硬件平臺，進一步加強信息系統安全性，值得深入分析和研究。

1　　國產軟硬件的發展情況

軟硬件平臺是信息系統建設的支撐基礎，具有龐大的產品體系。現結合海洋信息系統建設的需要，僅對主要的國產軟硬件平臺進行研究和探討。

1.1服務器設備

服務器是網絡環境中的高性能計算機，通過偵聽網絡上客戶機提交的服務請求，為網絡用戶提供設備共享、集中計算、信息服務和數據存儲等服務，其性能和穩定性將直接影響信息系統的運行狀態。

目前在中國服務器設備市場中的國外服務器主要以IBM、戴爾、惠普等品牌為主，均是最先進的服務器技術的代表，占有全世界服務器市場的主要份額。近年來，國產服務器設備發展勢頭迅猛，浪潮、華為、聯想等較早起步的品牌已占有較大的市場，曙光、寶德等品牌也發展迅速，在自主研發能力方面，除中央處理器仍主要依靠國外產品外，其他核心部件大都具有自主知識產權；產品性能方面，其整體功能指標達到國際同類設備水平，部分功能技術指標躋身國際領先水平［6］，并具有較高安全可靠性。根據IDC（International Data Corporation，國際數據公司）2014年中國服務器市場調查數據顯示，2014年中國市場服務器銷售額為55.67億美元，其中浪潮、聯想、華為、曙光等國產服務器銷售額為27.81億美元，約占總額的50%，較2013年提高12.7%［7］。信息化建設中采用國產服務器設備已成為一種趨勢。

1.2防火墻設備

防火墻是通過網線連接于外部網絡接口與內部服務器或企業網絡之間的設備，分為普通硬件級別防火墻和芯片級硬件防火墻兩種，其中芯片級硬件防火墻具有速度更快、處理能力更強、性能更高、漏洞相對比較少的特點。

目前，國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。國內芯片級硬件防火墻以天融信、啟明星辰、聯想網御、華為為主，多數都具有國外評測中心的成熟度認證和國內多家安全機構的安全認證（見表1），具有良好的安全保障性能，并且在國內市場中占據優勢地位，廣泛應用于各類企業、事業、軍隊和政府機構的信息化系統中。

1.3操作系統

操作系統是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在服務器和個人計算機上的最基本的系統軟件，具有管理計算機軟硬件及數據資源、控制程序運行、改善人機界面、為其他應用軟件提供支持等功能。

圖1　2014年中國服務器銷售情況

表1　　部分國產防火墻品牌資質情況表

國外操作系統以微軟Windows系列操作系統、開源的Linux操作系統和Unix操作系統為主，其中Linux系統主要包括Red Hat公司的紅帽Linux系統、Novell公司的SUSE Linux系統和甲骨文公司的Oracle Linux。國內操作系統以中標麒麟、中科方德和凝思等品牌為主，均為基于Linux系統開發，在國產化過程中保持核心功能不變的情況下，具有較好的性能、穩定性和設備兼容性，其信息安全認證情況見表2。

1.4數據庫平臺

數據庫平臺是信息系統數據存儲與管理的核心平臺。在我國各行業信息化建設之初，甲骨文的Oracle數據庫、微軟的Microsoft SQL Server數據庫和Sybase公司的Sybase等世界知名的數據庫在中國數據庫市場上，幾乎占據了97%以上的絕對壟斷份額。近年來，在國家部委和地方政府的政策的扶持引導下，產生了南大通用、達夢和人大金倉等一批成熟可用、產品化程度高、功能性能接近國外產品的國產數據庫產品。與國外優秀數據庫相比，國內數據庫產品與之在功能上相近，具備較高的產品性能，主要優勢在于較高的信息安全性、較低的產品價格和個性化的平臺開發定制，國內外部分數據庫產品比較見表3。

表2　　部分國內外操作系統品牌認證情況表

2　　海洋信息系統中應用國產軟硬件的可行性分析

2.1平臺安全性

較之國外產品，多數國產軟硬件廠商都將可信、可靠的信息安全保障性能作為產品研發的主要指標，并具有相關知識產權、信息安全認證和較高的自主研發能力。近年來，國產軟硬件平臺廠商在國內已經具備一定的市場規模，有關產品在政府、軍隊和金融、電信等高信息安全領域的信息化系統中得到了大量的應用。目前，我國海洋信息系統的數據安全保護策略普遍為分層保護模式，即在系統的數據層、網絡層、服務層和應用層等部分，通過各層次獨立的安全策略，共同保障系統和數據安全。鑒于國產軟硬件平臺在其他高安全需求系統的成功應用，將國產平臺應用于海洋信息系統建設和升級中，對于提升系統安全防護性能具有積極作用。

表3 國內外部分數據庫產品比較

2.2平臺綜合性能

電力、電信和金融等行業具有信息化程度高、信息量大、數據交換速度快、數據更新頻率高等特點，在其業務運行過程中對軟硬件平臺的性能和穩定性要求高于其他行業。以國家電網D5000電力調度系統為例，其元組數據達到1億條以上，單個數據表最大列數為1 441列，日數據增長量接近3 GB，年數據累計量超過1 TB，并發用戶量上千，通常需要在5 s內完成一個具有20萬條數據的數據表更新。在國家電網D5000電力調度系統一期工程中，其數據庫、操作系統和辦公軟件均采用國產平臺，并在華中、華東、華北、東北的國家電網調度中心進行了推廣。此外，中國人民銀行的金融支付結算數據傳輸通道和中國移動通信公司的全國漫游結算系統也均采用了國產軟硬件產品作為其支撐平臺。

較之電力、金融等行業，海洋信息系統涉及的數據總量龐大、類型豐富、來源廣泛、處理流程復雜，并且以廣泛存在的地理空間數據為主，但其數據增長速率、交換更新頻率和并發用戶量還未達到上述行業的量級。因此，從性能角度分析，對于操作系統、服務器、網絡防護設備等通用性較強的領域，其國產平臺具有較強的可替代性；對于數據庫軟件領域，考慮到地理空間數據的特殊性，在平臺替代前，應對國產平臺的數據支持和存取性能進行深度測試。

2.3系統建設運維投入

由于國外軟硬件廠商進入市場較早、產品成熟度高，借助全球化浪潮，在我國市場中已經形成了一定程度的壟斷；同時隨著國外軟硬件廠商自身發展到一定階段，往往存在組織結構繁雜、人員隊伍龐大等問題，導致附加在其產品和售后上的相關費用增加，其產品價格也處于較高的水平。相對而言，國內軟硬件廠商出于自身開拓市場的需求，加上國家政策鼓勵和資金支持，產品價格相對較低，并且普遍提供技術人員駐場、上下游軟硬件產品集成聯調等附加服務，其后期售后服務費用低于國外同類產品。

綜合考慮信息系統建設運維投入問題，對于尚未開展實體建設的信息系統而言，在設計階段考慮采用國產軟硬件產品，能夠在初期平臺設備投入和后期售后服務投入方面降低建設和維護成本，減少經費投入；但是對于已完成部分或全部建設工作的信息系統而言，由于部分國產平臺的架構方式與國外產品存在差別，導致其對配套的上下游平臺一致性和兼容性提出更高要求［8］，可能增加了相關軟硬件的測試、采購、集成、調試和開發工作，進而產生二次投入。因此采用國產平臺進行現有系統的替換和改造，可能會提高建設的人員和費用投入，其產品價格優勢需進行深入評估。

2.4分析結論

根據上述分析，目前國產軟硬件平臺在安全性方面，多數產品具有國家信息安全部門頒發的各類安全認證，并在各級政府和涉密單位的信息系統中得到了應用，其信息安全保障性能可以信賴；在綜合性能方面，雖然國產平臺在上下游平臺磨合經驗、產品成熟度和兼容性等方面仍存在一定的差距［9］，但操作系統和硬件設備等通用性較強的平臺已具備較高的替代能力，而數據庫平臺的可替代性仍需進一步測試和論證；在建設投入方面，在處于設計階段的信息系統中更能發揮國產軟硬件產品的價格優勢，但如果應用國產平臺改造現有系統，卻可能會增加系統的費用投入和開發周期。綜上所述，在海洋信息系統中應用國產軟硬件平臺是基本可行的。

3結語

通過上述分析，我們認為在國家政策支撐、市場需求刺激和自身發展等綜合因素作用下，國產軟硬件平臺在安全防護、技術水平、產品性能等方面都得到了快速而長足的進步，在信息化建設中采用國產平臺必將成為新的常態。與此同時，也需要看到國產軟硬件產品仍然面臨發展水平不均衡、技術積累和市場應用經驗較少的現狀，其穩定性和成熟度仍需要更多的時間進行驗證和完善，信息平臺的全面國產化仍需要更長的轉變過程。

因此，在海洋信息系統設計過程中，應將全面采用國產平臺作為海洋信息系統建設的長期目標。以保障系統信息安全為根本出發點，在保證系統高效穩定運行的前提下，綜合考慮成本因素，可選取符合標準的國產平臺，由系統數據核心部分向應用核心部分進行國產化平臺的過渡，即通過率先完成系統核心數據平臺的國產化以保障數據存儲安全，再對網絡設備進行替換和升級來確保系統通信安全，最后進行系統應用服務平臺的國產化升級以加強應用服務安全，逐步實現海洋信息系統平臺的國產化，保障海洋信息安全。

參考文獻：

［1］張峰，劉金，李四海，等.數字海洋可視化系統研究與實現［J］.計算機工程與應用，2011，47（35）：177-179.

［2］張世民，盧君峰，林選躍，等.基于C/S與B/S混合模式的海洋預報信息產品制作發布系統［J］.海洋，2013，30（3）：66-71.

［3］詹全中，陳嵐.淺談水利網絡與信息安全體系［J］.水利信息化，2010（10）：30-33.

［4］劉豐，韓偉.海洋信息系統的安全問題與對策研究［J］.海洋開發與管理，2012（7）：60-64.

［5］王俊，趙方方，馬毅.國產基礎軟硬件在辦公系統中的實現［J］.信息技術與標準，2015（9）：70-72.

［6］王琰，朱順痣.ETL國產服務器替代進口服務器的研究［J］.廈門理工學院學報，2015（1）：80-83.

［7］ Jed Scaramella，Kuba Stolarski，Peter Rutten.Market Analysis Perspective：Worldwide Enterprise Servers，2014［EB/OL］.IDC，2014（12）.http：//www.idc.com/getdoc.jsp？containerId=252788

［8］吳玲達，呂雅帥，楊超，等.國產基礎軟硬件集成應用攻關關鍵技術研究［J］.裝備學院學報，2013，（5）：1-3.

［9］謝宙宇，臧飛.基于國產軟硬件的信息系統性能優化技術［J］.指揮信息系統與技術，2014（3）：59-60.

收稿日期：2015-12-11