面向智慧城市的網絡信息安全管理平臺建設研究

摘要：隨著新一代信息技術的發展，我國絕大多數城市提出智慧城市的建設方案，但極少考慮到網絡信息安全管理方面的需求。針對該問題，全面分析網絡信息安全管理與智慧城市建設的關系，明確網絡信息安全管理平臺建設的意義，構建面向智慧城市的網絡信息安全管理平臺總體技術架構，從日常管理和應急指揮兩個需求維度進行平臺應用系統設計，并結合云數據中心和指揮中心兩個重要建設組成部分梳理平臺集成建設思路，以期為智慧城市網絡信息安全管理平臺推廣建設提供指導。

關鍵詞：智慧城市；網絡信息安全；信息系統管理平臺；應急指揮；集成建設

0 引言

隨著5G、物聯網、云計算、區塊鏈、數字孿生、大數據、人工智能等信息技術的飛速發展，人類社會已經進入到由物理空間、社會空間、信息空間組成的“三元空間”，現代城市的運行方式已經發生根本性的改變，城市運行的各個方面都已經和信息化的數字空間、網絡空間緊密融合起來。在這種城市發展演變過程中，智慧城市建設通過將城市物理空間中的實體和社會空間中的活動在信息空間中進行關聯，可在信息空間中分析物理空間和社會空間存在的問題并提出解決方案，從而推動城市的智慧化轉型，促進城市發展^[1]。

自2013年我國第一批智慧城市試點建設以來，歷經10多年的發展，所有副省級以上城市、超過89%的地級及以上城市均提出了智慧城市建設規劃。當前，我國智慧城市建設內容主要集中在基礎設施信息化，農業、工業、服務業等傳統產業的信息化，政務云等政務數字化，以及智能建筑、智慧交通、智慧社區、智慧醫療、智慧教育等領域。美國的《技術與未來城市報告》明確了智慧城市建設重點領域，主要包括交通、能源、建筑與住房、水資源、城市農業和城市制造業^[2]。國內外智慧城市建設在上述領域均取得了豐富的成果，但在網絡信息安全治理領域發展方面較為薄弱。

隨著信息技術的進一步發展，現代化城市管理面臨著突發性網絡信息安全問題和日益嚴峻的網絡安全風險。現代化城市管理在面臨突發性網絡信息安全問題時，迫切需要一種面向智慧城市的網絡信息安全應急指揮平臺^[3]。因此，網絡信息安全管理平臺建設是推進智慧城市全面發展的重要手段，是智慧城市建設的重要基礎設施，有助于提高智慧城市的綜合治理水平及安全保障。網絡信息安全管理平臺建設應成為智慧城市建設的重要內容之一，是智慧城市未來發展必不可少的組成部分。

過去網絡信息安全事件大多采用文本預案方式進行應對，決策者難以掌握安全事件的全部信息，信息研判時效性差，從而導致對應急事件研判的難度大、準確度低。面向智慧城市的網絡信息安全平臺建設以統一、整合的網絡信息安全應急指揮平臺為運作實體，以平臺應用信息系統為基本載體，強調數據資源的一致性和事件處置的標準化，高效處置網絡信息安全問題，防范應急風險，是符合智慧城市特點和規律的跨區域、跨層級的城市網絡信息安全治理智慧方案，可有效提升城市網絡信息安全應急管理的智能化、智慧化水平，提升安全事件處置的效率和效能，為建設智慧政府提供有力支撐^[4]。

1 面向智慧城市的網絡信息安全管理平臺總體設計

面向智慧城市的網絡信息安全管理平臺可為城市網絡信息安全管理部門提供一體化的業務支撐，支撐城市網絡信息安全監管信息化需求^[5]。

面向智慧城市的網絡信息安全管理平臺采用“兩化五層”總體技術框架。“兩化”即標準規范統一化、運維保障一體化。標準規范統一化是指網絡信息安全管理平臺各層級軟硬件設施建設必須遵循統一的標準規范，以減少系統壁壘、信息孤島、重復建設等情況；運維保障一體化是指在平臺建設及全生命周期，運行維護、安全保障等服務層面需采用一體化管理要求，以確保資源集約、運行可靠、易于維護。“五層”即數據采集層、基礎資源層、平臺支撐層、應用服務層、用戶接入層。面向智慧城市的網絡信息安全管理平臺技術架構如圖1所示。

2 平臺應用系統設計

近年來，隨著互聯網、大數據、人工智能等新技術的不斷發展，網絡信息安全形勢愈加復雜，網絡信息安全管理需求呈現多樣化趨勢。平臺應用系統作為支撐網絡信息安全管理業務的工具，其主要包括網絡信息安全管理系統和網絡信息安全應急指揮系統兩部分，以實現網絡信息安全態勢感知、分析研判、處置引導、資源管理、決策輔助、應急指揮等功能，從而筑牢網絡信息安全防線，提高網絡信息安全保障能力。

2.1 網絡信息安全管理系統

網絡信息安全管理系統面向城市各層級網絡信息安全管理用戶，按照日常管理業務需要，共分為態勢感知、分析研判、處置引導三個子系統，主要提供網絡輿情態勢感知、網絡信息安全分析研判、網絡信息調控推送、網絡信息安全日常治理管控等功能。

2.1.1 態勢感知子系統

態勢感知子系統主要包括前置數據交換及預處理、態勢感知指標設置、圖形圖像全文監測、網絡信息態勢感知功能模塊。

前置數據交換及預處理模塊主要實現數據接入、數據交換、數據預處理功能。數據接入是將上級網信管理平臺、第三方機構等提供的各類數據接入平臺數據中心；數據交換是通過信息交換共享機制實現城市網絡信息安全管理平臺內部數據交換和與上下級管理平臺、第三方機構的外部數據交換；數據預處理是將接入數據中心的原始數據進行自動化數據清洗、智能挖掘分析、數據標注、分類存儲。

態勢感知指標設置模塊主要實現預警指標設置、事件指標設置功能。預警指標根據數據來源和數據類型不同進行區分，通常包括閱讀量、轉發量、文章數量、播放量等；事件指標主要包括輿論場、權重、熱度等屬性。用戶可以根據具體需求調整不同指標的預警時間及閾值。

圖形圖像全文監測模塊可以實現按文搜圖、按圖搜圖、全文搜索等功能。按文搜圖利用關鍵詞，基于大數據平臺中圖片識別、人臉識別、圖片場景識別引擎，提供命中關鍵詞的人臉、文字和場景等信息的圖片；按圖搜圖根據已知圖片樣本，基于圖片檢測引擎檢索相似圖片；全文檢索支持檢索詞、排除詞、關鍵詞模糊檢索等多種條件組合的高級檢索功能。

網絡信息態勢感知模塊主要包括態勢感知基礎服務、整體輿情態勢、重點事件跟蹤、區域信息統計、輿論陣地監測。態勢感知基礎服務提供態勢感知的應用基礎功能，包括熱點發現及排序、熱點要素自動提取、輿情正負面分析、熱點區域匯聚、輿情信息預警推送和人物信息監測；整體輿情態勢綜合展示當前網絡預警信息數、相關熱點事件數、正負面信息，自動發現展示當前網絡的熱點事件及傳播態勢情況；重點事件跟蹤通過展示正在監測中的重點事件輿情指數、事件變化趨勢，反映熱點事件整體態勢及發展情況，輔助研判當前需重點關注的輿情事件；區域信息統計展示近7天各區域相關指標信息；輿論陣地監測展示微博、論壇、公眾號、知乎等輿論場的數據情況。

2.1.2 分析研判子系統

分析研判子系統主要包括智能輔助分析、重大事件研判、區域輿情挖掘功能模塊，通過對各類輿情態勢信息進行綜合研判，支撐形成待處理的指令信息。

智能輔助分析模塊主要實現跨輿論場信息關聯、歷史賬號識別的功能。跨輿論場信息關聯通過虛擬身份信息識別，將不同輿論場虛擬賬號進行關聯，可對各輿論場同一身份的賬號統一監測、分析；歷史賬號識別可通過昵稱、發文規律、內容相似度、注冊信息比對等手段識別新注冊賬號與歷史被封鎖賬號的關聯關系，對重點虛擬人物進行監測分析。

重大事件研判模塊包括重大事件列表、實時信息跟蹤、整體態勢分析、輿情走勢分析、傳播特征分析、區域分布分析、熱門賬號分析、典型觀點分析。重大事件列表根據不同事件類型展示相關事件的熱度、創建時間等信息，并提供月度走勢圖；實時信息跟蹤用于展示各重大事件的實時信息，包括創建時間、標題名稱、原發、評論、轉發、媒體類別、認證方式、區域等信息，并提供多種篩選方式；整體態勢分析包含當日信息量統計、熱度、敏感度、區域參與度等輿情指數指標；輿情走勢分析展示重大事件的在各輿論場的熱度走勢，區域參與賬號數隨時間發展趨勢；傳播特征分析按照不同網絡信息傳播渠道的特征屬性進行分析，包括影響力、區域、認證信息等；區域分布分析根據不同傳播渠道，從各層級視角按原發數、轉發數、評論數、參與賬號數分析區域分布情況。

區域輿情挖掘模塊包括區域重點領域信息挖掘、區域敏感賬號挖掘和區域影響力賬號挖掘三部分。其中，區域重點領域共設置安全生產、自然災害、意識形態、環境保護、食品醫藥安全、教育、經濟金融、法律、民族宗教、其他共10類，通過維護賬號庫，按設置時間周期，從賬號關注數、發文時間、發文頻率、歷史發文詞、歷史發文地域進行挖掘分析，識別并推送敏感賬戶、影響力賬號相關信息。

2.1.3 處置引導子系統

處置引導子系統主要實現網絡信息安全管理平臺日常治理管控業務功能，包括引導調控和在線取證。

引導調控模塊主要包括引導任務管理、案例庫維護兩部分。引導任務管理通過不同層級管理機構及任務分組設置，構建引導調控任務隊伍，根據不同引導需求及時向各引導小組下達引導任務，完成調控信息的推送工作；案例庫維護通過日常引導調控任務、各引導小組成員的實際操作，自動收集積累相關的優質引導內容、優秀案例，并分類入庫，供引導小組成員參考。

在線取證模塊為支撐網絡信息安全管理部門開展網絡信息安全執法取證的核心功能模塊，通過基于瀏覽器的插件、基于區塊鏈的證據固定插件完成在線取證、固證功能。其中，PC端可對互聯網網頁進行截圖取證、錄屏取證、網頁資源取證、HAR（HTTP存檔）取證和訪問路由取證等。服務器可設置定時自動取證，滿足批量與特定時間取證的需求。服務器在設定的時間點將自動啟動取證任務，支持網頁資源取證、網頁HAR取證和網頁訪問路由取證等取證方式，并可對取證標準時間、違法網頁的網絡地理位置信息、路由信息、網頁代碼等數據信息進行提取和固化，形成符合法律要求的真實的、合法、完整的證據包。另外，通過基于區塊鏈的電子固證平臺，提供固證鏈條、證據固定、證據查詢和真偽核驗等功能，提高電子證據的安全性和不可篡改性。

2.2 網絡信息安全應急指揮系統

面向智慧城市的網絡信息安全管理平臺通過整合城市范圍內傳統互聯網、物聯網、工業互聯網、移動互聯網的網絡信息安全相關數據，覆蓋了城市各領域、各層級關鍵基礎設施的資產信息、風險信息、威脅信息和安全事件信息。針對日益嚴峻的網絡信息安全形勢及各類突發事件，需要通過網絡信息安全應急指揮系統協調各層級指揮機構，以指揮中心、數據中心為支撐，實現網絡安全基礎資源統籌管理、風險深度感知分析、應急指揮協調幾方面業務能力，提高智慧城市的網絡信息安全感知與網絡信息安全治理能力^[6]。

2.2.1 基礎資源統籌管理子系統

智慧城市的網絡數據將呈爆炸式增長，城市互聯網資產也將呈現多元化延伸趨勢，種類多且數據量巨大，因此，對網絡基礎資源的管理要求也越來越高。基礎資源統籌管理子系統通過構建包括傳統互聯網、移動互聯網、工業互聯網、關鍵網絡基礎設施的網絡基礎資源庫，全面掌握城市網絡基礎資源信息，從多個維度進行統計分析，并提供快捷的查詢入口，為風險威脅深度感知分析、重大網絡安全事件應急指揮協調的業務決策提供技術支撐^[7]。

2.2.2 風險深度感知分析子系統

風險深度感知分析子系統通過接口鏈接網絡信息管理系統，獲取態勢感知子系統、分析研判子系統的相關態勢信息，主要包括流量監測、主動檢測、深度分析三個功能模塊。

流量監測模塊通過對全域數據流量進行分類分析，實現對Web威脅、終端威脅、數據威脅、未知威脅等相關風險的檢測，并將數據推送至深度分析模塊進一步分析展示。

主動檢測模塊基于云平臺網絡掃描引擎、資產探測引擎，在接收到應急指揮子系統的指令后開展主動掃描探測任務。網絡掃描通過對網站和重要系統進行可用性檢測、網站威脅掃描、網站內容掃描，并通過網閘將數據從互聯網區導入到專網區。資產探測通過對基礎資源進行掃描探測，獲取漏洞、威脅等相關數據。

深度分析模塊通過對基礎資源統籌管理子系統、流量監測及主動監測采集到的數據進行數據清洗、補全、歸一化處理之后存儲至數據中心，并通過數據分析引擎對數據進行網站威脅分析、終端威脅分析、數據威脅分析、未知威脅分析、APT攻擊分析、關鍵基礎設施安全威脅分析、重要預警趨勢分析、攻擊源分析、綜合態勢分析等深度分析功能，并通過接口與應急指揮子系統對接，提供數據展示和綜合查詢功能，為指揮決策提供數據支撐。

2.2.3 應急指揮子系統

應急指揮子系統包括安全預警、重大事件應急指揮、應急支撐保障三個功能模塊，以風險深度感知分析子系統推送的分析結果為依據，根據事件重要程度，分級、分類對網絡信息安全事件進行規劃，建立處置流程，打通各層級指揮鏈路，為應急指揮的開展和專項協調工作的決策提供支撐。

安全預警模塊通過對安全漏洞、管理風險、預警信息入庫、處置、反饋、跟蹤、統計的全過程管理，實現安全預警信息報送與接收、安全隱患報告管理、安全隱患處置反饋、安全隱患復測驗證、安全風險處置預警、安全預警統計等功能，從而建立有效的監測預防體系。

重大事件應急指揮模塊面向網絡安全重大事件及重要時期安全保障提供應急指揮功能。根據安全預警模塊初判的事件等級等信息，生成應急指揮鏈路，指揮員參照事件信息下達處置指令，各層級管理員根據指令開展相關處置操作，事件處置完成后，形成案例總結報告，并存儲在重大事件案例庫中。

3 平臺集成建設

3.1 云數據中心建設

云數據中心按照“統一部署、集約共享、業務協同”的原則，建設同城異地互備的云數據中心，采用“一云兩區三層”的總體架構，以云平臺為基礎，向下整合各類基礎設施資源池，向上支持應用系統靈活部署，實現信息系統統一部署、數據資源同步共享、業務處置高效協同，提高數據資源使用的便捷性、調度的靈活性和可管理性。

“一云”是指一個統一的云資源管理平臺，通過云平臺實現計算、存儲、網絡等基礎設施資源、海量數據資源協同；“兩區”是指按照業務XVpopOZziJSmlrJVH+ZhvB1rymSBcZYwA0CGYOztcyU=屬性和安全要求劃分為業務專網區和互聯網業務區，不同的業務區域通過不同的業務交換機接入，各區之間通過核心交換機連接在一起，通過控制策略進行隔離；“三層”是指通過大數據計算集群實現智能分析的計算層、支撐數據庫共享存儲與備份的存儲層、通過云平臺實現業務服務管理的管理層，三層分離設計，通過獨立交換機組網，保證平臺可靠性。

3.1.1 云平臺

面向智慧城市建設的云平臺采用分布式架構，按照“OpenStack+KVM”開放解耦的技術路線、統一的技術標準和運維規范，建設橫向互聯的全棧云平臺，采用虛擬化技術，依托同城異地主備數據中心，構建統一的基礎設施資源池，滿足各層級網絡信息安全管理部門業務應用系統部署需要^[8]。

分布式云平臺采用開放式的接口標準，支持Hadoop框架的分布式處理大數據平臺及Spark、HBase、Kafka、Flink等大數據組件，更好地實現計算、存儲、網絡等基礎業務應用云平臺，并支持人工智能、邊緣計算等云服務，同時具備較高的擴展性，滿足各應用系統的部署需求。

3.1.2 計算資源池化

互聯網區和業務專網區通過計算資源隔離設計保障業務安全。各區計算資源采用多路服務器集群，分別提供虛擬化、物理機、人工智能分析等計算能力，并通過云平臺按照業務需要，針對實時計算資源、離線計算資源、圖數據庫資源、實時檢索資源、大數據平臺管理資源進行池化管理，實現對計算資源的部署和分配。

不同的計算資源因業務特點不同，需要的配置也不同。實時計算資源需要對實時數據源進行快速分析，迅速觸發下一步動作，數據處理規模巨大，且對處理速度要求極高，因此對CPU和內存要求很高，對存儲量要求不高^[9]。離線計算資源對處理時間要求不高，但所處理數據量較大，占用存儲資源較多，需選用大容量SATA盤作為數據盤。圖數據庫資源采用分布式結構，將數據構建為屬性圖模型進行存儲，需要較高的計算資源需求，對CPU、內存、存儲都有較高的要求。實時檢索資源是指對海量數據基于索引進行實時讀寫，響應時效性要求較高，對CPU、內存和存儲要求都比較高。大數據平臺管理資源包括對整個集群的管理節點規劃，以及對各個大數據組件的管理角色的部署規劃，對CPU、內存和存儲IO要求高，對存儲容量要求不高。

3.1.3 存儲資源池化

存儲資源池采用存儲虛擬化技術，提供分布式云存儲資源池服務，對多種類型的數據進行統一存儲和處理，提高存儲資源利用率，降低存儲成本，實現彈性擴展。

分布式云存儲資源池是將通用存儲服務器池化，建立大規模塊存儲資源池，提供標準的塊存儲數據訪問接口、文件訪問接口、對象訪問接口，支持各種虛擬化平臺和各業務應用系統，通過云平臺統一管控，實現按需分配存儲資源。

3.1.4 網絡資源池化

在網絡資源池化方面，采用SDN（Software Defined Network）技術構建高可靠、高安全的網絡平臺，形成統一的網絡資源池，實現網絡資源共享，完善網絡管理體系。

SDN技術可以支撐業務變更頻繁且需要快速上線的業務場景，實現網絡流量的靈活控制，支撐IT基礎設施（包括計算、存儲和網絡）的大規模資源池化，提高云數據中心的網絡擴展能力和可靠性，實現及物理、虛擬網絡配置自動化下發、統一運維的需求^[10]。

主備數據中心之間的網絡互聯采用WDM（Wavelength Division Multiplexing）波分復用技術實現，支持多個網絡層次之間進行交叉調度和融合，實現業務在全網端到端的配置和管理，打造高可靠、大帶寬、低延時、高智能的通信干線傳輸OTN網絡。

3.2 指揮中心建設

隨著信息化水平的提高，“一屏觀天下”成為面向智慧城市的城市治理的有效管理方法。通過建設包含高清顯示及控制系統的應急指揮大廳、可視化指令協作席位、綜合研討區，部署音視頻會議系統、IP語音調度系統的應急指揮中心，充分滿足網絡信息安全管理部門應急指揮協調的需求，提高網絡突發輿情識別研判能力和應急處置能力。

3.2.1 應急指揮大廳建設

應急指揮大廳主要用于處置突發事件和領導參加的指揮協調等，配置態勢監看區、領導指揮區、設備控制區，同時獨立設置值班室、設備間。

態勢監看區主要建設小間距高清LED大屏，隨時對各種現場信號和各類圖文信號進行多畫面顯示和分析，支持屏幕畫面任意分隔，設置內嵌橫幅和邊幅模式，供日常監控、指揮調度使用。領導指揮區主要建設首長席，設置話音系統，用于指令下達。設備控制區部署控制席位，用于操作集中控制系統，實現圖像顯示與信號輸入輸出、音響系統、電源動環系統、燈光系統等智能化集中控制。

3.2.2 可視化指令協作席位建設

可視化指令協作席位部署各業務系統，匯聚各類信號源，接收指揮員指令后，開展具體操作。指揮中心采用KVM席位協作管理平臺作為各功能區信號傳輸及切換的管理系統，集中控制光纖KVM、光纖矩陣、業務軟件和大屏處理器等，實現高清數字視頻傳輸切換、席位協作能力，具備一人多機的功能。

3.2.3eeAAAF6csK6CJ941C1KGAYvJGx/su6Wafrr5P4tMgCA= IP語音調度系統建設

網絡信息安全管理平臺在傳統的有線電話之外，采用IP通信技術，利用業務專網建設IP語音調度系統，結合網絡視頻監控、語音電話調度，提供豐富的通信調度手段，實現調度工作的移動化和智能化，極大地提高了調度效率。IP語音調度系統可以實現通訊錄管理、語音集成調度、通話存儲及查詢等功能。

通訊錄管理可以實現各層級通訊錄及基于應急預案的快捷通訊錄整合，還可定制快捷通訊組，滿足不用任務需求，實現靈活指揮調度。語音集成調度通過統一調度臺，解決調度人員對固定終端、無線集群、可視對講APP等多種終端進行調度的問題，實現對應急事件處置的統一指揮調度和應急決策信息的快速傳達。通話存儲及查詢可以實現對通話、語音會議進行實時錄音錄像及存儲的服務，并可根據主叫號碼/被叫號碼/日期等信息進行查詢、回放、下載等操作。

4 結語

從智慧城市網絡信息安全治理需求出發，通過對網絡信息安全管理平臺集成建設思路研究，為其他城市應對網絡安全事件、重大公共事件等開展應急管理工作提供了重要工具和參考。結合我國當前正大力推進的數字城市、安全城市、韌性城市建設趨勢，以及新技術的發展，本文提出后續新型智慧城市網絡信息安全管理的兩個方面研究內容。

一是加速推進基礎設施智能化、泛在化和服務化。信息網絡逐步向人與人、人與物、物與物共享的泛在網方向演進，結合新一代網絡技術完善新型數字基礎設施，加速建立城市部件物聯網感知體系，提高城市數字化水平，是新型智慧城市網絡信息安全管理的重要基礎。

二是通過數字孿生技術打造智慧城市網絡信息安全管理數字底座。通過深入分析網絡信息安全管理的基礎理論、運行規律和底層邏輯，應用數字孿生技術完善相關模型算法，打造可視化網絡信息安全應急指揮平臺，深度破解傳統信息化手段下無法解決的“識別不清、分析不足、預測不準”等系列難題，提高網絡信息安全應急管理中的風險識別與預測能力，推動新型智慧城市網絡信息安全管理水平的提升。

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收稿日期：2024-05-13

作者簡介：

宋豪杰（通信作者）（1991—），男，研究方向：信息系統集成建設。

劉銘（1993—），男，工程師，研究方向：電子通信技術。

查鵬皓（1993—），男，工程師，研究方向：工程管理。

鄭立慶（1987—），男，工程師，研究方向：顯示控制系統設計。

潘辰昊（2000—），男，研究方向：系統集成。