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數字油田物聯網系統安全機制分析

來源:網絡安全技術與應用 作者:李遠達
發布于:2021-07-20 共3845字
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  關于物聯網的論文第四篇:數字油田物聯網系統安全機制分析

  摘要:学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作數字油田物聯網系統主要指的是實現油田生產作業數字化以及油田生產經營管理智能化。生產數字化主要指的是針對井場各生產設備運行參數及相關數據進行遠程監控,通過視頻監控方式將來自現場生產頭像數據進行遠程傳輸和處理的全過程。在數字油田建設過程中,各生產現場數據傳輸的實時性、安全性以及可靠性是非常重要的一個環節。因此,針對數字郵件物聯網系統的安全問題進行深入探討具有重要實踐意義。

  關鍵詞:數字油田;物聯網系統;安全問題,

  在信息化時代下,油田生產作業過程中也在加大對信息技術的應用,物聯網系統在油田生產領域的應用極大推動了數字油田的建設,而且從根本上實現了油田生產水平的有效提升,對油田行業實現現代化發展做出了巨大貢獻。物聯網系統在油田的應用能夠實現油田井場各生產系統參數數據的實時收集、傳輸和處理,在此基礎上,油田生產管理部門就能夠針對現場生產過程進行實時監管和控制。而要想充分發揮出物聯網系統在油田生產過程中的性能,首先需要保障各項過程數據的安全性和可靠性。鑒于此,就必須要針對數字油田物聯網系統安全問題進行全面分析,同時,結合實際情況采取有效保障措施對各項安全問題進行嚴格控制,這樣才能促進數字油田的快速發展。

  1 數字油田

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   1.1 數字油田概念

  數字油田的概念來自數字地球。數字地球主要指的是按照地理坐標和空間位置的不同將全球范圍內所有的數字信息進行有組織的存儲,以此為基礎來構建起一個統一的信息模型,這樣就能夠為世界各國提供更加直觀、更加方便、更加快捷、更加有效的交互檢索方式和使用方式,數字地球的概念出現主要是為全人類提供服務。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   20世紀90年代初期提出了數字油田的概念,其首次是以智能油田出現。在當時數字油田仍然屬于一個比較模糊的概念,而且各種構想仍然處在萌芽階段,但這種思想已經得到廣泛認可。人們對數字油田作出了如下定義:來自不同地域的公司、操作者以及伙伴共同使用經過改進后的數據、強大的分析工具、知識管理工具和實施系統,以及更有效的業務流程來獲取更大的利益。大慶油田責任有限公司在1999年首次在國內技術生產概念,而且這樣是不是油田作為企業的發展的一個重大戰略目標。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   1.2 數字油田發展

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   數字油田的發展經歷了以下幾個主要階段。20世紀90年代之前數字油田處在準備階段,在當時各大油田企業正在逐漸向著電氣化、自動化、數字化、智能化以及集成化的方向發展,這一發展方向也初步奠定了數字油田的發展基礎。油田發展進入21世紀初之后,數字油田發展開始萌芽,此時,在油田經營過程中已經出現了成熟的可視化和虛擬現實、智能油井、勘探開發一體化等技術。在油田的各項業務鏈上也出現了電子商務和ERP等。21世紀初至2005年是數字油田發展的起步階段,各大以數字油田為主題開展的專項會議中,來自世界各國的專家積極倡導充分利用IT技術來推動油田勘探開發、生產集成化、效率化的發展。且將遠程測量傳感器數、數字依然化表示的可視化技術、智能轉環境技術、自動化和信息集成技術等作為今后數字化油田發展的5項新技術。自2005年開始數字油田開始進入發展階段,美國達拉斯在2005年10月舉辦了石油工程協會年會,并在年會上展示了Sell、Chevron實際應用數字油田的真實案例。智慧油田開始在世界各國全面推動。

  2 數字油田物聯網技術安全問題

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   由于物聯網在物理硬件方面具備較強復雜性,而且其組網方式呈現多樣化的特征,這也使得物聯網系統本身就會面臨多元化的安全挑戰。在當前的信息技術領域中,移動通訊網絡以及互聯網技術已經逐步趨于成熟,而且也已經形成了相對比較完整的安全機制,這也給通信運營商以及用戶各項服務獲取提供了相對比較安全的環境。而物聯網作為一種新型技術,其安全問題研究仍然處在起步階段,且物聯網系統本身存在多元異構性,因此針對物聯網安全性進行研究具有較大難度。

  井場感知層、數據傳輸層以及管理服務層是組成數字油田物聯網系統的主要結構。從數字油田物聯網系統的實現過程可以看出,通過傳感器在井場各項生產設備上采集的數據利用無線傳感器網絡或者無線網橋的方式最終匯聚到油田生產調度中心來統一實施數據處理、存儲和分析,整個信息采集處理的全過程能夠充分體現出物聯網安全性的基本特征和要求,但也同時預示著物聯網系統需要面臨基本安全問題。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   2.1 感知層安全問題

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   目前數字油田物聯網系統信息感知采集過程中本身就存在一定的信息安全問題。主要是因為在數字油田物聯網系統中所使用的傳感器以及RFID終端設備等數據采集設備非常容易在運行過程中受到外界的干擾從而出現損壞現象。

  RFID今日過程中涉及了以下一些安全問題:

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   1)只要擁有合法的RFID閱讀器,就可以讀取被感知物體上放置的識別標簽。而如果未經油田授權用戶采取讀取操作的情況下,識別標簽中所蘊含的數據信息不能保證安全性和完整性。

  2)目前所使用的RFID閱讀器大多數都為手持可移動式,這種可移動式的讀取操作方式在一些情況下可能會存在假冒或者是非授權服務訪問等一些問題。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   2.2 網絡傳輸層安全問題

  數字油田物聯網系統在運營過程中信息安全問題同樣存在于網絡傳輸環境。物聯網本身是以互聯網為基礎建設的,因此互聯網系統自身存在的安全性問題同樣會復制到物聯網系統中。例如我國大慶油田在建設油田物聯網系統的過程中,主要采取的是建立在IP傳輸機制上的數據型無線網橋,導致其網絡傳輸層中的所有數據都是以IP包的形式進行傳輸。針對這些問題,雖然大學里面已經從企業層面建立起專網來進行行為審計、流量控制、輿情分析、防火墻等測試進一步加強安全防護,但仍然不可避免出現一些比較常見的安全威脅。互聯網技術在發展過程中存在的傳統安全問題也同樣會威脅物聯網系統。而且在物聯網系統中擁有大量的控制器和傳感器節點,因此非常有可能在運行過程中出現海量數據傳輸造成網絡堵塞問題,由此會產生拒絕服務攻擊的現象。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   2.3 應用層安全問題

  生產調度中心海量數據處理、數據重組以及數據到各級管理者反饋所提供的各種服務是應用層的主要服務型。在這一過程中,數據傳輸會經過多種無線傳感器、無線橋接最終才能進入企業專網。從用戶訪問的角度來看,數據信息需要經過不同級別的限制才能進行訪問和處理。這一過程就會存在越權訪問、身份偽裝、黑客入侵、用戶信息泄露等諸多安全問題。

  3 數字油田物聯網系統安全機制分析

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   3.1 感知層

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   面向感知層安全保障機制建立的重點主要是RFID系統。

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   1)面向人車物標簽的物理保護法。如果標簽本身屬于沒有ID的無源標簽,在出現非法訪問讀取或者受損無法恢復的情況下,合法閱讀器在讀取該標簽的過程中可以發出Kill命令,從而使該標簽永久失效。同時還可以面向該部分標簽采取物理信號隔離措施,例如使用金屬箔片標簽進行包裹,這樣就能夠有效隔絕外部非法頻率無線信號穿透進而讀取信息,但是這種物理保護方法在隔絕非法信號的同時也會阻斷合法閱讀機的訪問。

  2)密碼技術。可以面向標簽信息內容采取加密處理,合法閱讀器通過使用公鑰解密的方法就可以讀取標簽中的信息內容。同時還可以利用加密的方法有效避免公鑰泄露或者是偽裝。

  3)針對在情場現場布置的控制器、傳感器和變送器等,由于其非常容易受到外界磁場環境干擾,因此應該針對具體設備性能來設置相應的等級指標,這樣就能夠讓各種設備在室外經常運行過程中提供相應運行標準。針對機房內部的各種運行設備需要采取專人授權管理模式,同時要制定出更加嚴格的管理制度,這樣才能充分保障不同設備只有在經過授權和批準后才能進行技術訪問。

  3.2 網絡層安全保障機制

  1)消息認證:接收信息后需要及時進行認證,以此來對信息的完整性以及信息來源節點的合法性進行確認。通過這種方式,就能利用合法節點來監測非法發送信息,進而避免其在整個網絡上進行傳播。

  2)數據授權加密:數字油田物聯網系統中所有數據的傳輸只能面向授權用戶開放,或者可以針對數據傳輸過程采取更加合理的密碼機制進行加密處理,以此來進一步提升數據傳輸的安全性。

  3)保證網絡自適應性:要賦予網絡系統本身一定的壟斷性和自適應性,這樣,當整個網絡系統中某個節點或某些節點遭到攻擊者控制后,還能確保網絡系統其他部分能保持正常運行。

  3.3 應用層安全保障機制

  1)針對數據庫的不同級別訪問者給予相應訪問權限;2)做好日常數據備份工作,并進行數據信息異地備份;

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   3)針對各級用戶信息設置相應保護機制,避免授權用戶個人信息遭到泄露;

学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   4)進行系統設計以及軟件支持過程中所形成的專利以及著作權也要及時采取知識產權保護。

  總而言之,數字油田物聯網系統安全問題已經成為當前數字油田建設的關鍵問題之一,為了充分保證數字油田的健康發展,應該針對數字油田物聯網系統的感知層、網絡層以及應用層對應安全問題進行詳細分析,同時提出有針對性的安全保障機制,這樣才能保證數字油田物聯網系統實現有序、穩定運行。

  參考文獻

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学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   [3]杜克明,褚金翔,孫忠富, 鄭飛翔,夏于,楊小冬.WebGIS在農業環境物聯網監測系統中的設計與實現[J].農業工程學報, 2016,32(04):171-178.

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学术论文代写,学术论文翻译,英文学术写作   [5]陳海明,崔莉.面向服務的物聯網軟件體系結構設計與模型檢測[J].計算機學報, 2016,39(05):853-871.

作者單位:大慶油田第二采油廠信息中心
原文出處:李遠達.數字油田物聯網系統的安全問題分析[J].網絡安全技術與應用,2021(07):126-127.
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