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论信息系统的安全管理

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2010 年 5 月10日

论信息系统的安全管理
摘 要
本文论述了校园网络的信息系统安全，这是一个整体的问题，不但需要在技术和设备上达到网络安全、应用安全和物理安全，而且在人员管理上要建立一整套相关的信息安全管理体制。只有通过在技术、设备、人员上建立完善的计算机网络系统安全及其应急预案，才可能在计算机网络或信息系统出现故障时最快、最安全、最有效地恢复正常业务，最大限度地保证学院信息化的顺利进行。

关键词：信息系统, 网络安全,网络部署应急管理

目 录

1 引言 1
2 网络安全 1
2．1内外网隔离 1
2．2 VLAN划分 2
2．3 网络管理 2
3 应用安全 3
3．1信息系统建设 3
3．2建立防御体系 3
4 物理安全 3
4．1网络设备备件 3
4．2电源备份 4
5 制度安全 4
5．1处理步骤 4
5．2部门应急预案 5
5．3网络故障应急预案 5
6 结束语 6
参考文献 7
后记 8

1 引言
任何网络系统的设计与建设都不可能达到绝对的安全可靠，因此只有通过细致的日常维护与及时的故障处理应急预案，才能最大限度地提高网络系统的可靠性；只有建立合理可靠的事故处理机制，才可能在计算机网络或教学信息系统出现故障时最快、最安全、最有效地恢复学院的正常业务。因此我们对学院的网络建设及信息技术作出全方位的安全部署。本文主要阐述了学院信息管理的安全决策和日常应用中的维护与管理。
2 网络安全
2．1内外网隔离
我院的计算机网络由两套相互独立的以太网构成。管理信息网为内部网络，网络为主干1000M的千兆以太网，采用双交换机的三层架构。两台核心交换机，通过Cisco6509的HSRP（热备份路由协议）做到冗余备份。我院的所有业务都通过主核心交换机进行运转，备份交换机在主交换机出现故障时可以在5秒内切换。平时备份交换机主要用于外网（Internet）的接入，但不启用三层，避免内外网的逻辑连接。3750、4500系列交换机作为汇聚层，学院正在使用的接入Cisco交换机120台左右，其中大多数是新款的3560G系列，保证10\100\1000M的设备接入。主要完成教学、管理、财务等我院内部重要业务的网络应用管理、资源内部共享和数据传递。网络装有趋势科技网络病毒墙NVW及FortiGate500防火墙，通过防火墙的策略，使内网的学生用户可以访问该服务器，但不能连接外网，只有用于我院要求的发放学生卡与教学上传的部分特定IP地址的客户端，既能访问发卡用服务器，同时也能连接外网，为教学数据上传、我院学生卡——实名学习卡系统数据同步以及考勤监测数据上报等业务提供支持。　　　　
科研办公网为外部网络，主干1000M的快速以太网,采用两层结构，外部网络主要用于科研办公、信息发布、教育教学等，Internet接入网通主力分配过来的高速宽带，又采用教育系统专用防火墙，用来隔离非正常的网络流量。学院内部Internet采用用户认证的方式上网，为此分别配置了“城市热点”设备。为了保证网络内部免受病毒的攻击，还在Internet接口处配置了“美国趋势”的防病毒墙和“趋势”桌面的防病毒软件。同时内部网络的终端用户安装趋势杀毒软件，由病毒服务器自动升级。这种方式对内部数据有极大的安全性。
2．2 VLAN划分
由于网络的规模在不断变大，教务的多样性也在不断增加，这样就给网络的维护与管理工作带来了困难。为避免发生某一根光纤的损坏，造成大面积应用科室的网络中断的情况，为便于管理，实现网络相对安全，提高网络的性能，合理划分网段是保证网络安全的首要问题。我们采取网络框架以楼宇为主，基于业务类型按端口划分VLAN，即在核心交换机与楼宇交换机相连的端口上划分TRUNK接口，在楼宇内的上连二级交换机划分VLAN，与其下连的三级交换机作为单一的透明交换机使用，不再划分VLAN。学院现有业务类型主要有六个业务板块：教务、主干网络、网络教学、学生管理、科室系统、用餐系统。依据我院的工作类型分析与交换机和楼宇的物理位置，大致划分了22个VLAN。我院的现有业务主要有教学系统和网络系统。这些机器的IP地址都是125.219.0.X/16网段的可以直接与数据库通讯。扩展性好，管理相对简单，有效地防止了广播风暴的发生。累计布放信息点4224个(包括办公楼的2080个信息点，不包括6栋教学楼336个信息点)，实际使用中内网信息点452个，外网信息点840个。
2．3 网络管理
保证学院内、外网系统的正常运行，保持网络系统的正常稳定工作，严格监控网络运行状态，调整必要的网络设备参数，建立数据自我检测机制，设置数据库管理系统的数据管理选项，对每天的数据进行自我检测，对大批量的数据更新进行记录，并以消息方式提交信息技术管理员。
（每日）查询并导出关键设备的SysLog日志；
（每日）查看并生成关键设备专业的网络流量监控软件（MRTG）流量监控图（图2为MRTG流量监控示意图）；
（随机）监控关键设备的运行状况（端口状态、CPU利用率、MEM利用率）；
（及时）记录网络设备的配置及相关信息的变更；
及时）进行主干路由图、信息点平面图、设备端口对应表、机柜安装示意图、网络结构拓扑图文档的维护；
（及时）排除用户终端的通信故障并记录相关信息；
（及时）记录新入网设备进行配置并作相关的记录；
（每周）提交网络系统运行状况分析报告。
3 应用安全
3．1信息系统建设
信息系统按应用构成划分，可大致归为三类：管理信息系统（ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＭＩＳ）、教学应用系统和办公自动化系统（ＯｆｆｉｃｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＯＡ）。管理信息系统以2台IBMX336作域控服务器，2台IBMX446作数据库服务器，通过MSCS集群软件组成双机热备集群。存储器为IBMTotalStorageDS4800，18块磁盘，1台IBMX336数据库备份服务器（13：00和7：00将存储器的数据备份到磁带库）。教学应用系统采用三层体系结构即在客户端与数据库之间加入了一个“中间层”，也叫组件层，形成客户层—中间件—服务层的逻辑架构。基于微软的AC2000的COM组件负载均衡解决方案作为中间件服务器系统的基本构架。采用两套集群分别处理门诊和住院系统的中间层应用。此外，科研办公网现有服务器4台，所有学院工作有关的数据全部保存在此服务器群内。为服务器群组建立专用网段，即DMZ区（DemilitarizedZone）为服务器区。利用网络中间设备的安全机制控制其与内外网间的访问，从而保证该区处于一个安全的环境。
3．2建立防御体系
整个网络采用安装企业版趋势杀毒软件，由病毒服务器端自动为每个安装了病毒客户端的终端用户自动升级，定期更新病毒定义库；使用的桌面管理系统将自动进行漏洞扫描，为存在安全漏洞的计算机打补丁；局域网对外出口采用趋势科技网络病毒墙NVW系列及FortiGate500防火墙完成网络层病毒数据包过滤功能，在原本病毒可以“畅通无阻”的网络层建立起了稳固的屏障，使业务关键设备远离病毒攻击，将网络流量控制在预测的波动范围内，大幅度提高网络稳定性，业务系统的运行效率因此大大提高，系统死机、瘫痪事故也大幅度减少，网络维护和管理的压力有效地得以降低。同时提供入侵监测保障内网安全，强化了安全策略、有效地记录Internet上的活动、限制暴露用户点。
4 物理安全
4．1网络设备备件
网络设备的故障是网络出现问题的主要原因之一。通过适量的备件冗余，当部分备件出现故障时，维护部门可以用更换部件的方案迅速解决问题，快速恢复网络的正常运转。在最短的时间内解决问题，最大限度地降低系统停机时间；然后将有故障的模块或器材送回厂家修理。为了及时满足学院网络系统应急事件处理过程中对部分硬件设备的需求，采取提供全部网络设备综合备机服务，且全部备机保证在功能上与原有设备相同。核心交换机热备，主交换机冷备，各部门交换机本地备份。
4．2电源备份
不间断电源（UPS）作为计算机系统外设之一，特别是学院网络中的保护设备，它主要起到三个作用：一是提供后备电源，防止突然断电造成的损害，一些重要数据的丢失；二是消除“污染”，改善电源质量，对电源系统中的浪涌、噪声、电压下降等现象起到改进作用，使计算机中的电子部件免受摧毁性损坏；三是对整个数据通道进行保护，提高网络的可用性，使学院的计算机系统和网络运行更加稳定安全。目前，学院在机房及交换机布置了UPS防护，作到电源冗余，安全支持了系统关键业务的不间断运行。能在外界电力出现问题的情况下，有效保存关键应用的关键数据，并保持主要网络干路的通畅约四个小时。这在很大程度提高了整体信息系统的安全性。
5 制度安全
为保证及时处理学院信息系统的各种故障，保障教学、教务系统正常工作，信息中心设立24小时值班制。不但在技术和设备上达到网络安全、应用安全和物理安全，而且还建立了一整套相关的信息安全管理体制。严格执行考勤制度，明确工作职责，贯彻值班制度。遇到网络故障、系统故障或用户反映的问题时能很快组织有关人员找到原因并排除故障。我院网络系统虽然在物理上分为内网和外网，而且两部分在承载业务和管理力度方面又确实存在差异，但考虑到任何的网络故障对于全院网络系统的整体功能都会产生严重的影响，因此对内、外两网依据计算机系统的各种软硬件故障可能出现的情况，制定计算机系统安全保障应急预案，根据不同情况对计算机系统进行不同处理争取在最短的时间内恢复计算机系统的正常运行。
5．1处理步骤
我们针对可能出现的应急情况综合分析，如医院全面断电、机房断电、HIS系统核心服务器、数据库、网络交换机（核心交换机、二层交换机）出现故障，导致所有一线业务计算机无法正常登录HIS系统，不能进行正常的挂号、收费、划价、取药等情况，制定了各种应急预案：信息中心停电应急预案、网络故障紧急预案、信息系统应急预案、门诊收费应急预案。
（１）计算机因不间断电源（ＵＰＳ）供电不正常时，技术人员以及相关负责人在五分钟内到达故障现场，解决问题并以最快速度恢复设备的正常供电。
（２）当计算机服务器数据出现崩溃，主服务器发生故障时，十分钟内启动后备服务器，并通知门诊办公室做好相关的处理工作。　　
（３）数据库崩溃，不能正常运行或数据库实在无法恢复，立即启用数据库备份与恢复方案，来恢复数据库。　　
（４）计算机故障发生在主干网的连接线，立即启用备用链路，更换交换机，改变主干网布线结构。
（５）ＨＩＳ软件系统故障，ＨＩＳ系统程序或数据库出现故障时，首先由信息中心人员进行初步排查，同时通知软件开发商的维护人员赶往医院，在10分钟内无法解决时，启用备份服务器。
5．2部门应急预案
门急诊是医院的窗口，是患者来院进行诊断、治疗、预防保健的第一服务场所，门急诊服务直接影响到医院的形象和声誉。门急诊系统安全尤为重要，因此，门诊系统工作站专门备有门诊应急服务器，主要针对门急诊窗口病人，一旦主从服务器同时宕机、核心交换机出现故障，将前台切换到门诊应急服务器确保门诊工作正常进行。恢复正常后数据回传到主服务器。为保障网络高可靠性、高可用性，除了采取上述措施外，在门诊及机房备有一套应急交换机，一旦网络出现问题，可以保证收费、药房、检验等重要部门切换到备用交换机上使用，保证医院业务不间断。整个应急预案做到人人心中有数。
5．3网络故障应急预案
任何网络系统的设计与建设都不可能达到绝对的安全可靠，因此只有通过细致的日常维护与及时的故障处理才能最大限度地提高网络系统的可靠性。当网络系统发生应急事件需要处理时，或者有用户报告网络故障时，信息管理中心运用一全套网络故障应急预案来科学快速的恢复网络系统，以达到速度与效率的合一。
6 结束语
网络信息安全是一个整体的问题，需要从管理与技术相结合的高度，制定与时俱进的整体管理策略，并切实认真地实施这些策略，才能达到提高网络信息系统安全性的目的。根据我院网络建设的不断完善以及软件的不断升级，将不定期的举行应急预案的演练，信息中心软、硬件组人员，每人熟知应急预案中的流程和分工，对数据库备份服务器每天检查数据备份情况，提高医院信息中心管理人员的技术水平，更好地保障医院信息系统稳定、安全的运行。

参考文献
[1] 茆诗松，王静龙，濮晓龙.高等数理统计[M].北京：高等教育出版社，2008. 300-500.
[2] 党映农.基于Volterra级数模型的自适应鲁棒控制方法研究[D].西安：西安交通大学电子与信息工程学院，1998
[3] 谢冬青、冷健、熊伟. 计算机网络安全技术教程 [M]. 机械工业出版社.2008.
[4] 郑成兴. 网络入侵防范的理论与实践[M]. 机械工业出版社 2006-09.
后记
在本次论文设计过程中，**老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,耿老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，耿老师高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！
社会在不断的进步，而我们要跟上社会的步伐而前进，要想为社会贡献自己的一份力量，就必须全面提高我们的基础知识、基本能力和基本素质，同时专业知识要宽，只有将实际与理论相结合，那才是知识的真谛！
最后，我以一句话结束我的论文，并以此作为未来乘风破浪的心灵脚注：时间是无情的，而人生是短暂的，所以我们要珍惜时间，珍惜今天的每分每秒，明天的成功往往取决于今天的勤奋。