近兩年,視頻系統(tǒng)的熱點與焦點是用AI、圖像智能分析等手段處理大數(shù)據(jù)的圖像,克服用戶“看不懂”的瓶頸,可以預(yù)見這一過程將帶來視頻監(jiān)控市場五到十年的蓬勃發(fā)展;與此同時,大數(shù)據(jù)的廣泛應(yīng)用也帶來海量圖像信息安全性的問題,解決數(shù)據(jù)、圖像“不放心”的問題將是視頻行業(yè)未來長期的發(fā)展方向。平安城市等大型項目逐漸鋪開,數(shù)據(jù)量增長日益顯著,如何處理好海量數(shù)據(jù)下的視頻網(wǎng)絡(luò)安全問題,已成為視頻監(jiān)控行業(yè)新的課題,同時也帶來了新的契機。
隨著平安城市的建設(shè),視頻監(jiān)控已逐漸普及,點位建設(shè)逐步完善,并不斷向聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)用、行業(yè)滲透邁進(jìn)。人工智能和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用,使監(jiān)控的功能也逐漸從事后取證向事前預(yù)防前移。數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析等大數(shù)據(jù)技術(shù)帶來更多有用價值的同時,黑客也在利用這些大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)起攻擊,因為大數(shù)據(jù)是更容易被“發(fā)現(xiàn)”的大目標(biāo)。安防行業(yè)的視頻監(jiān)控探頭又是最容易導(dǎo)致公民隱私泄露的設(shè)備,從網(wǎng)絡(luò)安全角度看,任何監(jiān)控設(shè)備都有可能會被黑客利用,通過侵入監(jiān)控系統(tǒng)竊取用戶的影像資料,導(dǎo)致個人隱私的泄露。因此,采取有效的視頻數(shù)據(jù)安全保護(hù)措施刻不容緩。
網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的普及,使得視頻資源的聯(lián)網(wǎng)共享成為很多行業(yè)日益迫切的需求,現(xiàn)有分散的視頻資源正在朝著集中的方向推進(jìn),平安城市的行業(yè)市場通過點、線、面的密集覆蓋,每時每刻都在增加新的視頻源;720P,1080P,4K,更高的視頻分辨率意味更大的視頻信息量。這些不斷增長的視頻數(shù)據(jù)在帶來海量視頻存儲需求的同時,也對當(dāng)前的視頻存儲技術(shù)提出了一系列新的挑戰(zhàn)。例如如何實現(xiàn)存儲容量的平滑擴展,同時有效地降低由此帶來的存儲成本?如何更可靠地保存、更安全地使用和更便捷地分享這些數(shù)據(jù)?如何解決越來越龐大的系統(tǒng)給維護(hù)管理帶來的困擾?云存儲技術(shù)的應(yīng)用將有效地解決上述問題。
視頻監(jiān)控的存儲技術(shù)和介質(zhì)從VCR模擬存儲,DVR數(shù)字存儲,逐漸向NVR、NAS、IPSAN等網(wǎng)絡(luò)存儲發(fā)展,將來的發(fā)展方向是云存儲。在存儲方式上,主要有集總式存儲和分布式存儲兩種。采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計,視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由集總式向分布式轉(zhuǎn)變,分布式的設(shè)計有利于合理的資源配置和充分的資源共享,使視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)由資源管理體系轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源配置和整合體系。大數(shù)據(jù)意味著更復(fù)雜、更敏感的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)會吸引更多的潛在攻擊者。與此同時,數(shù)據(jù)的大量匯集,使得黑客成功攻擊一次就能獲得更多數(shù)據(jù),無形中降低了黑客的進(jìn)攻成本,增加了"收益率"。而分布式存儲和云存儲將更加靈活,也減輕了存儲的壓力和風(fēng)險,未來將得到更好的發(fā)展。與傳統(tǒng)的存儲設(shè)備相比,云存儲不僅僅是一個硬件,而是一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備、服務(wù)器、應(yīng)用軟件、公用訪問接口、接入網(wǎng)和客戶端程序等多個部分組成的復(fù)雜系統(tǒng)。各部分以存儲設(shè)備為核心,通過應(yīng)用軟件來對外提供數(shù)據(jù)存儲和業(yè)務(wù)訪問服務(wù)。視頻圖像的存儲特點是對實時的存取性能要求較高,而云存儲的系統(tǒng)架構(gòu)決定了它能夠以較低的總擁有成本很好的滿足海量高清或標(biāo)清視頻的并發(fā)寫入、讀取,并能實現(xiàn)快速配置和即插即用。
傳統(tǒng)模式下,對于視頻數(shù)據(jù)的存儲管理一般是歸檔和定時備份。歸檔是作為數(shù)據(jù)管理的一種方式長期組織并保存管理,備份是用于保存最近的數(shù)據(jù)副本,以便隨時調(diào)取可用。無論采用哪種備份方式,都需要按照時間窗口進(jìn)行操作。一方面,歸檔和備份都是周期性進(jìn)行,例如每周進(jìn)行一次操作。另一方面,操作的時間窗口過久,特別是數(shù)據(jù)量大時,增量備份都耗時過久。更重要的是,該數(shù)據(jù)備份方式對于視頻的保護(hù)存在空檔期,一旦關(guān)鍵視頻因服務(wù)器故障丟失而還未曾備份,那么帶來的損失是不可估量的。
因此,在大數(shù)據(jù)環(huán)境下,要想AI應(yīng)用無后顧之憂,保護(hù)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的安全與系統(tǒng)的連續(xù)性,必須采用其他更為先進(jìn)的備份容災(zāi)技術(shù)方案。容災(zāi)備份是通過在異地建立和維護(hù)一個備份存儲系統(tǒng),利用地理上的分離來保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)對災(zāi)難性事件的抵御能力。
應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)主動保護(hù)數(shù)據(jù)安全
1)強化加密算法、身份認(rèn)證和訪問控制技術(shù)的應(yīng)用
在視頻安全領(lǐng)域,應(yīng)用加密算法、身份認(rèn)證和訪問控制等基本技術(shù),保障網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩?,避免敏感視頻數(shù)據(jù)的泄露。加密技術(shù)方面,可以采用高安全性密碼算法,在傳輸前采用統(tǒng)一加密方式進(jìn)行加密,全方位保障數(shù)據(jù)安全。當(dāng)下密碼技術(shù)已十分成熟,將常規(guī)密碼和公鑰密碼結(jié)合在一起使用,比如利用DES或者IDEA來加密信息,而采用RSA來傳遞會話密鑰。如果按照每次加密所處理的比特來分類,可以將加密算法分為序列密碼和分組密碼。前者每次只加密一個比特而后者則先將信息序列分組,每次處理一個組。一般的視頻數(shù)據(jù)加密可以在通信的三個層次來實現(xiàn):鏈路加密、節(jié)點加密和端到端加密。加密技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)安全最有效的技術(shù)之一,一個加密網(wǎng)絡(luò)不但可以防止非授權(quán)用戶的搭線竊聽和入網(wǎng),而且也是對付惡意軟件的有效方法之一。同時,加密技術(shù)發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素在于密鑰的管理,包括密鑰的生存、分發(fā)、安裝、保管、使用以及作廢全過程。
采用先進(jìn)的身份認(rèn)證方法,如口令認(rèn)證、硬件認(rèn)證(智能卡、U盾等)、生物識別(指紋、虹膜等),保障網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)的數(shù)據(jù)安全。此外,應(yīng)用訪問控制技術(shù),其核心是為了限制訪問發(fā)起者對訪問內(nèi)容的權(quán)限,從而使視頻系統(tǒng)在合法范圍內(nèi)使用。
2)建立多層次的視頻傳輸防護(hù)系統(tǒng)
建立前端設(shè)備接入認(rèn)證機制、接入數(shù)據(jù)協(xié)議白名單準(zhǔn)入機制,采取主動掃描、實時檢測和手工設(shè)置等有效手段,采集前端設(shè)備的IP、類型、廠家、地理位置等屬性信息,生成設(shè)備資產(chǎn)庫白名單,并及時發(fā)現(xiàn)和識別非法接入的未知、違規(guī)、仿冒設(shè)備,并基于協(xié)議白名單對非法接入數(shù)據(jù)進(jìn)行識別及過濾,從而實現(xiàn)對非法惡意行為的識別、告警和實時阻斷。
構(gòu)建由防火墻、入侵防御、漏洞掃描、WEB應(yīng)用安全等專用安全防護(hù)設(shè)備組合而成的視頻監(jiān)控安全防護(hù)系統(tǒng),實現(xiàn)對系統(tǒng)應(yīng)用區(qū)的安全保護(hù)。通過部署防火墻,將系統(tǒng)應(yīng)用區(qū)與其他區(qū)域進(jìn)行安全隔離,實現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用區(qū)與其他區(qū)域之間的安全連接和訪問控制。通過部署入侵防御設(shè)備,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)應(yīng)用層協(xié)議實時檢測并阻斷攻擊流量,防御非法人員對系統(tǒng)應(yīng)用區(qū)的入侵和DDoS攻擊。通過部署漏洞掃描設(shè)備,實現(xiàn)對公安視頻傳輸網(wǎng)中運行的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用系統(tǒng)等IT資源的定時漏洞掃描,及時發(fā)現(xiàn)、處置、降低漏洞被利用的風(fēng)險。通過部署WEB應(yīng)用安全設(shè)備,對基于B/S架構(gòu)的平臺進(jìn)行深度防護(hù),全面阻斷對核心WEB類平臺的網(wǎng)絡(luò)攻擊。
逐級建成公安視頻傳輸網(wǎng)安全監(jiān)管平臺,定期探測機制采集、匯總并可視化展示前端準(zhǔn)入控制系統(tǒng)、系統(tǒng)應(yīng)用區(qū)防護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測的資產(chǎn)信息和安全信息,從全局監(jiān)測視頻傳輸網(wǎng)整體安全態(tài)勢,及時預(yù)警異常狀況以及安全事件,構(gòu)建起事前、事中、事后一整套公安視頻傳輸網(wǎng)態(tài)勢感知體系,實現(xiàn)視頻傳輸數(shù)據(jù)安全監(jiān)管可見、可管、可控。通過建立可視化視頻安全系統(tǒng),便于整體感知視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)的安全生態(tài),及時發(fā)現(xiàn)安全漏洞并采取相應(yīng)措施。
開放的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是分布式結(jié)構(gòu),可方便地從局域擴展到廣域?qū)崿F(xiàn)組網(wǎng)應(yīng)用。分布式架構(gòu)是視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢,可以做到視頻資源的合理分布與配置,解決分散的資源集中控制,分部門(職能)的管理與統(tǒng)一協(xié)調(diào)之間的關(guān)系,實現(xiàn)最充分的共享。采用安全的數(shù)據(jù)信息存儲手段對視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù),如通過磁盤陣列、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)遷移等方式保證數(shù)據(jù)存儲的安全。磁盤陣列是指把多個類型、容量、接口甚至品牌一致的專用磁盤或普通硬盤連成一個陣列,使其以更快的速度、準(zhǔn)確、安全的方式讀寫磁盤數(shù)據(jù),從而加快數(shù)據(jù)讀取速度、提高數(shù)據(jù)保存的安全性。數(shù)據(jù)備份管理包括數(shù)據(jù)備份的計劃和自動操作,備份日志的保存。
采用數(shù)據(jù)遷移手段,重構(gòu)視頻數(shù)據(jù)的存儲機制。在線存儲設(shè)備和離線存儲設(shè)備共同構(gòu)成一個協(xié)調(diào)工作的存儲系統(tǒng),該系統(tǒng)在在線存儲和離線存儲設(shè)備間動態(tài)地管理數(shù)據(jù),使得訪問頻率高的數(shù)據(jù)存放于性能較高的在線存儲設(shè)備中,而訪問頻率低的數(shù)據(jù)存放于較為廉價的離線存儲設(shè)備中。視頻錄像的歸檔可以充分利用高級存儲設(shè)備的數(shù)據(jù)遷移手段,通過分層存儲有效降低存儲系統(tǒng)的整體成本。
在平安城市中,云存儲可為多個系統(tǒng)提供存儲服務(wù),包括視頻監(jiān)控、卡口電警、圖像資源庫、圖偵分析研判等。其可完成日常視頻錄像資源、各個案件中所涉及的視頻和圖片等資源、卡口電警所產(chǎn)生的車輛抓拍圖片等資源的統(tǒng)一存儲。采用大規(guī)模分布式并行文件系統(tǒng),以大量的服務(wù)器和存儲設(shè)備為基礎(chǔ),構(gòu)建一個大規(guī)模存儲集群,提供上百PB的存儲容量,并能夠在線進(jìn)行容量的擴充,由此搭建的大容量存儲系統(tǒng)整體成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)存儲架構(gòu),并且具有良好的可擴充性和靈活性。
云存儲系統(tǒng)通過元數(shù)據(jù)和存儲數(shù)據(jù)分離的非對稱式架構(gòu),通過負(fù)載均衡和數(shù)據(jù)并發(fā)訪問策略,在普通硬件條件下獲得高達(dá)數(shù)十Gbps的傳輸速率以及上百PB級的存儲容量,并可根據(jù)用戶應(yīng)用發(fā)展的趨勢,適時按需進(jìn)行在線動態(tài)擴展。與單機的文件系統(tǒng)不同,分布式文件系統(tǒng)不是將這些數(shù)據(jù)放在一塊磁盤上由上層操作系統(tǒng)來管理,而是存放在一個服務(wù)器集群上,由集群中的服務(wù)器,各盡其責(zé),通力合作,提供整個文件系統(tǒng)的服務(wù)。
云存儲系統(tǒng)內(nèi)置了基于對象數(shù)據(jù)管理策略,能夠保證在系統(tǒng)局部發(fā)生故障時數(shù)據(jù)的安全性和可靠性,徹底消除存儲系統(tǒng)中的單點故障,結(jié)合自動故障探測和快速故障恢復(fù)技術(shù),確保用戶的應(yīng)用持續(xù)穩(wěn)定地運行,同時減少部署和管理的難度。云存儲系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)冗余存儲機制,硬盤或存儲節(jié)點損壞時,其余節(jié)點可自動重組,數(shù)據(jù)不丟失,系統(tǒng)運行不受影響。這一點大大提升了海量存儲節(jié)點的可維護(hù)性。
云存儲技術(shù)可將存儲節(jié)點的帶寬聚合,隨著存儲節(jié)點的增加可以實現(xiàn)帶寬的線性增長,理論上帶寬是無限的。同時在云存儲系統(tǒng)中數(shù)據(jù)文件是拆分成數(shù)據(jù)塊進(jìn)行條帶化存儲在多臺物理存儲節(jié)點上的,能夠最快速的并發(fā)訪問數(shù)據(jù)。另外云存儲中數(shù)據(jù)存儲是采用多副本策略存儲的,可以實現(xiàn)熱點數(shù)據(jù)的負(fù)載均衡訪問。
此外,傳統(tǒng)存儲設(shè)備提供的是一個透明的存儲空間,原始數(shù)據(jù)直接存在存儲設(shè)備上的,數(shù)據(jù)可以直接訪問和使用,并不具有信息安全和私密性。而云存儲中的數(shù)據(jù)傳輸是加密的,首先用戶并不知道數(shù)據(jù)存在哪個物理硬盤上,而且數(shù)據(jù)在存儲設(shè)備上是按文件塊存儲的無法直接進(jìn)行訪問。用戶存儲的數(shù)據(jù)只有自己有權(quán)限進(jìn)行訪問和管理,系統(tǒng)管理員也無法讀取。因此,視頻數(shù)據(jù)的安全性和可靠性也得到了有效地保障。
1)重點關(guān)注容災(zāi)備份方案的實時性和智能化
在安防行業(yè)背景下,備份容災(zāi)技術(shù)的實時性和智能化將成為未來的發(fā)展趨勢。實時數(shù)據(jù)傳輸是指生產(chǎn)服務(wù)器與備份服務(wù)器之間無需備份時間窗口,數(shù)據(jù)的變化量在生產(chǎn)端確認(rèn)后,采用異步字節(jié)級增量同步的方式傳輸?shù)絺涠朔?wù)器,確保兩邊的數(shù)據(jù)一致性。這樣可以確保AI應(yīng)用在生產(chǎn)服務(wù)器的視頻數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失時,可以直接通過備端服務(wù)器的數(shù)據(jù),繼續(xù)提供應(yīng)用服務(wù)。
智能化的概念主要體現(xiàn)在,AI應(yīng)用的支撐系統(tǒng)也要采用容災(zāi)高可用的方式接管。判斷接管的智能化,通過心跳線閾值的設(shè)立,給予控制機一個指標(biāo),例如當(dāng)網(wǎng)絡(luò)斷線時間達(dá)到一個時間值時,備端才會接管生產(chǎn)的系統(tǒng)繼續(xù)提供服務(wù),這樣能夠確保防止因為網(wǎng)絡(luò)抖動導(dǎo)致頻繁切換的問題。接管的智能化,通過設(shè)定切換方式,備機可以在無工作人員介入的情況下自動接管系統(tǒng),這樣最大程度保證業(yè)務(wù)系統(tǒng)的連續(xù)性,讓終端的應(yīng)用客戶無感知。
2)建立可靠的異地容災(zāi)備份系統(tǒng)
異地容災(zāi)技術(shù)是指以異地實時備份為基礎(chǔ)的、高效的、可靠的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲。在各級單位的IT系統(tǒng)中,通常將核心部分稱之為生產(chǎn)中心,并且往往給生產(chǎn)中心配備一個遠(yuǎn)程備份中心。盡管在生產(chǎn)中心的內(nèi)部已經(jīng)實施了各種各樣的數(shù)據(jù)保護(hù)措施,但當(dāng)火災(zāi)、地震這種災(zāi)難發(fā)生時,一旦生產(chǎn)中心癱瘓了,備份中心會接管生產(chǎn),繼續(xù)提供服務(wù)。視頻監(jiān)控的多中心配置越來越多,各個中心的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)容災(zāi)可以借鑒IT的容災(zāi)技術(shù),將異地容災(zāi)技術(shù)引入公安視頻數(shù)據(jù)的監(jiān)管工作中。
根據(jù)容災(zāi)系統(tǒng)對災(zāi)難的抵抗程度,可將容災(zāi)技術(shù)劃分為數(shù)據(jù)容災(zāi)和應(yīng)用容災(zāi)。數(shù)據(jù)容災(zāi)是指建立一個異地的數(shù)據(jù)系統(tǒng),該系統(tǒng)是對本地系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)實時復(fù)制。當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時,可由異地系統(tǒng)迅速接替本地系統(tǒng)而保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性,云備份服務(wù)則天生具有異地容災(zāi)的特性。應(yīng)用容災(zāi)比數(shù)據(jù)容災(zāi)層次更高,即在異地建立一套完整的、與本地數(shù)據(jù)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)膫浞輵?yīng)用系統(tǒng)(可以同本地應(yīng)用系統(tǒng)互為備份,也可與本地應(yīng)用系統(tǒng)共同工作),在災(zāi)難出現(xiàn)后,遠(yuǎn)程應(yīng)用系統(tǒng)迅速接管或承擔(dān)本地應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運行。
設(shè)計一個容災(zāi)備份系統(tǒng),需要考慮多方面的因素,最常用的是以RTO及RPO作為最基本的標(biāo)準(zhǔn):RTO(復(fù)原時間目標(biāo))是企業(yè)可容許服務(wù)中斷的時間長度。RPO(復(fù)原點目標(biāo))是指當(dāng)服務(wù)恢復(fù)后,恢復(fù)得來的數(shù)據(jù)所對應(yīng)的時間點。根據(jù)備份參數(shù)和不同的應(yīng)用場合,可分為三大容災(zāi)備份種類:異地?zé)醾?、異地互備和云備份?/p>
異地?zé)醾涫侵冈诋惖亟⒁粋€熱備份點,通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)備份。也就是通過網(wǎng)絡(luò)以同步或異步方式,把主站點的視頻數(shù)據(jù)備份到備份站點,備份站點一般只備份數(shù)據(jù),不承擔(dān)業(yè)務(wù)。當(dāng)出現(xiàn)災(zāi)難時,備份站點接替主站點的業(yè)務(wù),從而維護(hù)業(yè)務(wù)運行的連續(xù)性。
異地互備是指在不同的地理位置分別建立兩個數(shù)據(jù)中心,在工作狀態(tài)下進(jìn)行相互視頻數(shù)據(jù)備份。這樣,當(dāng)某個數(shù)據(jù)中心發(fā)生災(zāi)難時,另一個數(shù)據(jù)中心可以直接接替其工作任務(wù)。這種級別的備份根據(jù)實際要求和投入資金的多少,又可分為兩種:兩個數(shù)據(jù)中心之間只限于關(guān)鍵數(shù)據(jù)的相互備份;兩個數(shù)據(jù)中心之間互為鏡像,即零數(shù)據(jù)丟失。零數(shù)據(jù)丟失是目前要求最高的一種容災(zāi)備份方式,它要求不管什么災(zāi)難發(fā)生,系統(tǒng)都能保證數(shù)據(jù)的安全。所以,它需要配置復(fù)雜的管理軟件和專用的硬件設(shè)備,需要投資相對而言是最大的,但恢復(fù)速度也是最快的。針對公安領(lǐng)域關(guān)鍵視頻的數(shù)據(jù),至少應(yīng)當(dāng)建立異地互備的架構(gòu)保證零數(shù)據(jù)丟失。
云備份,就是個人或企業(yè)把數(shù)據(jù),通過云存儲的方式備份在公有云或私有云。云備份已經(jīng)成為云計算最重要的落地表現(xiàn)形式之一,加上在成本上的巨大優(yōu)勢,已經(jīng)在企業(yè)市場中獲得了快速的發(fā)展。對于敏感程度不高的視頻數(shù)據(jù),可以考慮采用云備份的方式建立容災(zāi)機制。
隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為社會發(fā)展的重要保證。在公安視頻領(lǐng)域涉及很多敏感信息,放置在網(wǎng)絡(luò)上,其安全性備受關(guān)注。在安全形勢變得日益嚴(yán)峻的今天,提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)本身的安全性能已經(jīng)成為燃眉之急。采用先進(jìn)的加密算法、身份認(rèn)證和訪問控制技術(shù),建立多層次的視頻傳輸防護(hù)系統(tǒng)主動保護(hù)數(shù)據(jù)安全,進(jìn)一步完善云存儲技術(shù)在公安視頻領(lǐng)域的應(yīng)用,關(guān)注容災(zāi)備份方案的實時性和智能化,建立可靠的異地容災(zāi)備份系統(tǒng),從系統(tǒng)角度出發(fā),全方位覆蓋視頻監(jiān)控的各個環(huán)節(jié),才能有力地保障視頻數(shù)據(jù)安全。