高速公路联网收费系统的数据安全策略

Ξ　收稿日期:2007-01-22作者简介:刘恒洋(1977-),男,江西人,硕士,主要从事网络安全和数据库应用研究.【计算机与信息工程】高速公路联网收费系统的数据安全策略Ξ刘恒洋,刘　洁(重庆工学院计算机科学与工程学院,重庆　400050)摘要:数据的安全性是高速公路联网收费系统的关键,从科学的角度来看,数据的安全可以通过软件技术和硬件技术的双重保护来实现.从高速公路联网收费系统的实际应用出发,通过对系统需求进行分析,分别从Oracle 的数据复制、数据备份以及应用系统的硬件设计等几个角度进行了研究,从而确保了高速公路联网收费系统数据的安全性和可靠性.关　键　词:高速公路;安全;数据备份;数据复制;数据一致性;快照中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1671-0924(2007)04-0109-03Strategies for Data Security in Superhighw ay N etw orking Toll SystemLI U Heng 2yang ,LI U Jie(School of C omputer Science and Engineering ,Chongqing Institute of T echnology ,Chongqing 400050,China )Abstract :Data security is a key problem in highway netw orking toll system.From a scientific point of view ,data security can be realized by s oftware technology and hardware technology.Based on the practical appli 2cation and the analysis on system demand and supply of highway netw orking toll system ,in this paper studies data security in it from the aspects of data replication ,data backup based on oracle ,and hardware design of the application system to ensure the security and reliability of data in highway netw orking toll system.K ey w ords :superhighway ;security ;data backup ;dada replication ;dada consistency ;snapshot0　引言 随着高速公路网的迅速扩大,数据量迅速增加,数据的安全可靠和实时有效是保证联网收费系统正常运行的关键.图1是联网后的业务机构图.收费交易在车道进行,而账务拆分、数据校核和资金划拨则统一在结算中心与业务银行之间进行[1].收费车道的收费数据经过4级网络传输到结算中心,任何中间站点都有可能对收费数据拦截、读取,甚至篡改和破坏;同时收费中心的收费参数和一些管理信息要经过网络下达.因此,如何保证网络系统安全和收费数据安全、实时、有效,使系统稳定可靠地运行已成为高速公路联网收费后的重要问题.网络系统的安全主要包括:网络传输安全和数据安全.网络传输安全包括从网络基础设施的物理安全、链路安全、操作系统安全、防病毒等方面来保证网络传输的安全[1-2].数据安全主要包括:数据库管理系统的安全有效、数据存储安全、数据访问及应用的安全.本文中主要对使用Oralce 数据库的高速公路联网收费系统的数据安全进行分析和设计.1　利用Oracle 复制技术保证数据的安全实时有效 从图1可以看出,结算中心数据库是下级所有收费数据的汇总,数据量大,所有的收费数据需要实时传输到中第21卷　第4期Vol.21　No.4重庆工学院学报(自然科学版)Journal of Chongqing Institute of Technology (Natural Science Edition )2007年4月Apr.2007心数据库,因此结算中心数据库是否可用成了整个联网收费系统的关键.为了保证数据的高可用性和安全,提高响应时间,在结算中心增加一台数据库服务器,和现有数据库同步运行,利用oracle 高级复制技术实现两数据库之间的数据复制[3].复制是在2个或多个数据库系统之间,是在已经建立的数据链路上从源到目的传送数据库对象的过程.复制对象可以是表、视图、触发器、索引或同义词等.源站点是指数据发生变化的站点,目的站点是保存数据副本的站点.快照复制是单向的.由于源站点的数据随时发生变化,因此用快照站点来保存源站点对象的快照,复制源数据库的变化.该方法操作较简单,可以直接利用Oracle 提供的可视化的复制管理工具,通过向导很容易地创建复制环境,也可以直接使用命令方式建立[4-5].图1　高速公路联网收费管理结构 图2是增加了快照站点的高速公路联网收费系统的网络连接方式.所有的收费车道直接连接在源站点的数据库服务器上,收费业务数据直接修改源数据库,所有的查询请求都直接连接在快照站点上,对用户来说,数据和源站点一样.这样既可以提高查询速度,也不会因为增加了访问请求而影响收费业务的正常运行.当源站点不可用时,收费业务可以连接到快照站点;当源站点可用时,再利用反向的快照复制把更改的数据再复制回来.图2　增加了快照站点的服务器连接2　利用数据备份技术保证数据在遭受破坏后能尽快恢复 联网收费的关键业务数据都存放在数据库中,我们总希望数据库可靠、内容正确,但系统崩溃、用户失误或硬盘故障等可能会影响数据的正确性,甚至破坏数据库,使全部或部分数据失效,整个系统都将处于瘫痪状态.因此数据备份是保证数据安全和业务系统连续运行的重要手段之一.2.1　数据备份的方式数据备份是指把数据库文件或数据复制到其它设备的过程,是数据库恢复的基础.Oracle 数据库提供2类3种方式:①逻辑备份.将数据写入二进制文件中,与数据在数据库中的位置无关.Oracle 的Export 可以导出整个数据库,指定用户或表.使用Import 可以再装入数据库.②物理备份.该方式不考虑逻辑内容,而是拷贝实际组成数据库的操作系统文件,根据备份时数据库是否可用又分为2种:冷备份(又称脱机备份)和热备份(又称联机备份).冷备份直接拷贝所有的数据文件、控制文件、联机日志文件和参数文件init.ora ;热备份用在数据库运行在采用ARCHI VE LOG 方式的情况下,此时联机日志被归档,在数据库内部建立一个所有作业的完整记录.3种备份方式比较如表1.物理备份是数据库恢复的基础,只有将损坏的数据库恢复到能够正常启动时,才能进行其余的恢复操作,一般在系统初始化或结构调整之后进行冷备份.作了物理备份后,系统的恢复时间较短.数据库打开时即使拷贝数据库文件无效,也不能在系统崩溃或非正常关闭之后进行冷备份,因此冷备份常用于对响应时间要求不高、可以停机的系统中.热备份用于要求连续运行的系统中,它可以将系统完全恢复到故障发生前的时刻,热备份使得系统响应速度变慢.逻辑备份占用的空间比较小,只备份已修改的数据,备份时数据库仍然可以使用,对于要求7×24h 连续运行又对响应速度要求较高的系统,可以采用逻辑备份方式,其缺点是不能精确恢复到故障发生的时刻.实际工作中主要采取逻辑备份方式.2.2　备份介质的使用策略只有好的备份技术是不够的,必须制定完善的备份策略和备份介质使用规则,这样才能有效地将备份数据用于系统恢复.可以根据每次备份的数据量分为完全备份、累积备份和增量备份.完全备份复制当前数据库中的全部数据,数据量最大,恢复时只需上次的完全备份磁带就可以将数据恢复到上次的备份点,恢复时间长;增量备份只备份自上次备份以来发生变化的数据,数据量最小,恢复时需要上次的全备份磁带和完全备份后的所有增量备份磁带;累积备份复制上次累积备份之后的所有修改,数据量适中,恢复时需上次的全备份磁带和最近的累积备份磁带.不同的备份方式,能够恢复数据的精确度不一样,备份时根据其特点灵活使用.备份需要长期保存数据,以便恢复.这些数据不可能保存在同一磁带上,也不可能每天都使用新磁带.在实际011重庆工学院学报工作中,笔者采用20盘磁带进行轮换,有效地备份长期数据,操作规程如下:1)准备工作:将20盘磁带分为4盘日带、4盘周带、12盘月带,在每个磁带上贴上标签,标注日带1～日带4、周带1～周带4、月带1～月带12.2)日常的备份工作就是更换磁带,作好备份记录.更换磁带应遵循以下原则:①周一～周四使用相应的日带1～4作每日增量备份(4盘),每周轮换使用;②每月最后一个周五使用该月的月带,每月完全备份(12盘);③每月其余周五根据当天是第几个周五使用对应的周带1～4,每周作累积备份(4盘).具体使用磁带的编号和所作的备份类型如表2.若某月有5个星期,需使用周带4.为了避免日带使用过于频繁,可以后面还未使用的月带作为日带使用,如在5～8月可将9～12月的月带作为日带使用.这种轮换磁带的方式能够全面保护全年的数据.在一周内数据每天均有备份,一月内数据每周均有备份,超过一个月每月均有备份.无论想恢复什么时候的数据,都可方便地恢复.表1　Oracle数据库提供的3种数据备份方式方法类型备份信息备份要求恢复特性Export逻辑型只有数据数据库运行可恢复到被导出时的状态冷备份物理型操作系统文件数据库正常关闭可恢复到关闭时的状态热备份物理型所有数据库操作运行,处于备份方式可恢复到任一时间点的状态表2　使用磁带的编号和所作的备份类型周一周二周三周四周五第一周日带1增量日带2增量日带3增量日带4增量周带1累积第二周日带1增量日带2增量日带3增量日带4增量周带2累积第三周日带1增量日带2增量日带3增量日带4增量周带3累积第四周日带1增量日带2增量日带3增量日带4增量月带1完全3　数据库访问的安全 数据库访问就是对数据库的操作.有多种方式操作数据库:①直接使用一些工具(如sqlplus等)对数据库进行操作;②使用收费业务系统操作数据库.可从如下几方面保证数据库的访问安全:1)在这种访问量很大的系统中,应避免直接使用sqlplus等工具进行数据库操作,在网络和操作系统一级加以限制,如车道收费机不作它用,开机即进入收费软件,防止非法用户绕过应用软件而直接进入数据库等.2)严格管理用户名和口令,防止口令泄露和被攻击;在应用系统中验证用户名和口令,防止非Oracle用户注册到Oracle数据库,对数据库进行非法存取.3)在设计应用系统时,充分利用数据库本身提供的安全策略:①利用角色机制,将数据库实体的存取执行权限授予角色,阻止用户访问非授权数据;②提供数据库实体存取审计机制,监视数据存取情况和系统资源的使用情况;③采用视图机制,限制存取基表行和列集合;④查询用户连接到快照数据库上.4　结束语 随着联网收费系统的使用,数据成了企业的生命[6].本文中主要介绍了联网收费系统中保证数据安全可靠的数据复制技术和数据备份技术的应用.但具体采取什么措施,必须根据本单位的具体情况,作出详细的需求分析,这样才能做到更好的应用.远程表的复制采用快照方式比较可靠.快照能自动更新,不受网络故障的影响,不需要编程和维护,源表的更新也不受快照的影响,还可以提高共享数据的存取速度.而数据备份是保证数据安全和系统连续运行的重要手段.但在进行数据备份前,必须根据安全的需要和各种备份方式的特点制定相应的备份计划和策略,采用相应的备份介质使用原则,才能进行有效恢复.参考文献:[1]　梁正才.浅析高速公路网络安全技术[J].甘肃科技纵横,2006(4):44.[2]　曹伟.高速公路联网收费系统网络安全设计[J].公路,2004(2):97-101.[3]　屈立成.高速公路联网收费系统安全分析[J].现代电子技术,2003(22):31-33.[4]　播群华,吴秋云.分布式数据库系统中数据一致性维护方法[J].计算机工程,2002(9):255-257.[5]　宋庆生,孙宏声,装启迪.Oracle安全策略在国际联运管理系统中的应用[J].铁路计算机应用,2003(8):19-21.[6]　成卫,苟光磊,闫河.重钢运输部信息系统数据安全方案设计[J].重庆工学院学报,2005,19(5):57-60.(责任编辑　刘　舸)111刘恒洋,等:高速公路联网收费系统的数据安全策略。