数字油田技术方案建议书.docx
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数字油田技术方案建议书
数字油田技术方案建议书
第1章项目背景
1.1数字油田发展形势
数字油田的概念源于数字地球。
1998年美国前副总统戈尔提出了数字地球（DigitalEarth）的概念，引起了全球的关注。
数字地球已成为世界科学技术界的发展热点之一。
数字油田就是在数字地球这一概念的基础上产生的。
1999年，大庆油田有限责任公司首次在全球范围内提出了数字油田的概念，并将数字油田作为企业发展的一个战略目标。
那时数字油田还是一个较为模糊的新概念，尚处于构想阶段，但其基本思想立即得到了普遍认可。
从2000年开始，在国内外的石油和IT领域的众多企业家、技术专家、学者、工程师以及管理人员中间，数字油田的概念得到进一步的研讨和发展。
2001年，数字油田被列为“十五”国家科技攻关计划重大项目。
时至今日，数字油田已经成为全球石油行业关注的热门话题。
1.2数字油田含义
狭义数字油田是从油田业务的视点出发，认为数字油田是油田企业的信息基础设施和企业生产管理的基础信息平台。
它以油田为研究对象，以石油的整个生产流程为线索，建立勘探、开发、地面建设、储运销售以及企业管理等多专业的综合数据体系，并将各专业的数据和应用系统进行高度融合。
其目的是在建立油田生产和管理流程优化应用模型的基础上，利用可视化技术和模拟仿真以及虚拟现实等技术对数据实现可视化和多维表达，并且通过智能化分析模型，为企业经营管理提供辅助决策信息，进一步挖掘生产和管理环节的潜力，使信息化建设更好地服务于企业生产和管理，为油田企业的发展创造良好的信息支撑环境。
广义数字油田的定义为：
“数字油田是信息技术在油田应用的高级阶段，是油田生产经营业务与计算机网络、数据、应用系统的高度融合；数字油田包括数字石油业务、数字企业文化、数字员工。
”该定义把数字油田看作油田的虚拟表示，而且更加强调数字油田的实际应用效果，更加重视数字油田建设过程对公司业务流程和资源配置的改造作用，并将ERP、BPR等先进的企业管理技术与思想纳入其中，比一般意义上的数字油田具有更大的外延。
1.3数字油田模型
从系统工程的角度（广义数字油田）来看，数字油田在结构上可以划分为如下七个层次：
1）环境层：
主要是指信息化基础设施，包括计算机系统、网络、电子邮件等公共系统。
它为数字油田提供全方位的信息技术支持。
2）数据层：
为数字油田提供数据支持，主要包括基础地理信息数据和油田研究、生产、经营管理数据，可细分成源数据子层、专业主库子层和数据仓库子层三个分层次。
3）专题层：
专题层主要包括各类专题数据库。
专题数据库是指面向不同应用或研究主题的项目数据库或专题数据库。
实际上，专题库中的内容在数据层已经存储，设置专题库是为了应用方便和保证数据层的稳定性以及相对独立性。
这种双层的数据结构已经被有经验的用户群普遍认可和被实践所证明。
4）模型层：
该层定义油田的地质模型和企业模型。
这些模型是在数据层和专题库层上建立的，其中地质模型以数字地球模型为参考和基础。
5）应用层：
应用层由油田的石油专业和经营管理两方面的各个应用系统组成，解决油田科研、生产、经营管理的实际问题。
应用层以软件系统为主，是最复杂的一层。
6）集成层：
在集成层，利用企业信息门户等技术把整个应用层及以下各层的应用系统整合起来，实现完整的数字油田的统一入口，并建设知识管理系统。
7）战略层：
战略层是数字油田结构的最高层，是整个数字油田的方向主导者。
战略层制定数字油田的整体性方案与建设策略。
数字油田技术框架模型
1.4数字油田主要内容
数字油田是一个开放式的全方位应用平台，可以根据油田的生产和管理的需要灵活方便地设计具体的专题应用，以下是几个典型业务应用系统的简要介绍。
（1） 基础地理信息系统
提供数字油田图形、属性信息输入输出功能，形成分布式空间数据银行，提供分布式空间数据的完整性控制技术、目录服务技术、虚拟现实技术、WebGIS技术、多媒体技术、交互式的三维可视化、导航技术等，向全企业提供基于地理图形的各种服务。
（2）油气勘探开发信息系统
该系统以勘探部署、项目研究、资料处理与解释、油气资源评价和储量计算的全面计算机化为目标，实现地震、测井、录井、试油、试采等资料采集、处理和解释一体化，实现全企业信息共享。
系统主要围绕勘探规划部署、盆地评价、圈闭评价和油藏评价技术，分石油地质、水文地质、物探、测井、录井、试油、试采等不同专业，建立不同的应用软件和信息管理平台，以提交油气储量和建立储量管理信息系统为终结。
（3）油藏描述信息系统
油藏描述系统包括油藏描述、油藏开发分析数字化分析决策、油田开发指标计算和预测、油藏数值模拟数据管理、油田开发图形、图表生成绘制、编辑、输出、油藏参数的三维可视化显示等功能。
（4）油气地面建设信息系统
油田地面工程行业的信息化建设和软件开发主要用在油田地面工程建设规划方案的优化设计领域、计算机辅助设计领域、计算机自动控制领域以及油、气、水、轻烃计量技术、原油、污水和注水处理技术等领域，主要涉及包括工程勘查、油田规划设计、工程施工、油气初加工等专业。
（5）油气开发信息系统
油气田开发是石油行业的核心领域之一，其信息化和软件工作就是要完善和建立起齐全的油气田开发地质、监测、作业、工艺、集输各部分的生产信息采集、处理的网络体系，通过科学计算进行开发方案优化，实现油田开发地质、采油工艺、生产测井、三次采油生产和可研信息网络查询和应用的一体化。
（6）钻井信息系统
钻井工程围绕企业的钻井生产管理和钻井设备及工具的全面管理，钻井过程各种信息的采集和处理，实现计算的网络化和自动化，钻井工艺研究和工程设计，不同地质条件对钻井影响的技术研究，固井质量技术研究及钻井成本控制等方面开展信息化和软件的开发应用，从而提高钻井生产、技术和经营的水平和效益。
主要涉及钻井地质、钻井工程、钻井管理和固井工程四个专业。
（7）石油化工信息系统
石油化工学科的信息化和软件主要围绕生产过程控制、生产管理、经营管理来开展工作，主要包括生产管理、储运管理、工艺工程计算及设计和生产装置检测控制四个部分。
该系统包括生产监控、数据重整、物料平衡、油品调和、原油储运以及工艺工程计算与分析。
（8）物资管理信息系统
物资管理的主要任务试建立物资供销共享信息库，在物资的计划、采购、库存、供应、质量、价格、结算和市场信息等方面实施计算机化，全面实现企业物流的有序进行，提高工作效率，实现资源信息共享、加速资金周转。
（9）储运销售信息系统
该系统实现：
原油储运过程的控制与管理，实现油品与换工产品价格、库存、销售合同、销售业务的网络信息管理，实现企业联网销售，国内外油品市场分析与预测等。
（10）房产物业管理系统
房产物业管理主要试通过建立住房、小区、维护维修服务管理，实现企业住房信息的网络化管理等。
（11）辅助决策支持系统
在该系统的支持下可以在勘探、施工、建设、开发等各个阶段提前对工程进行合理的规划，使许多部署方案、开发方案在选址、选线、运行环节尚更合理，降低风险，提高效益。
（12）油区人居环境规划管理信息系统
由于油田规模大、覆盖面积大、建设分散，加之油田开发的时间周期性，油田必须进行油气开采的同时重视油区人居环境规划管理工作，创造良好的油区人居环境。
第2章
需求分析
数字油田建设以信息技术总体方案为指导，按照“统一规划、统一设计、统一标准、统一建设、统一管理、分布实施”的原则，完善两个平台，建立一个中心，建设三大系统，实现一个整合。
2.1完善两个平台
建设油田公司纵向三级（甚至四级）的信息基础网络平台（硬），完善和充实油田公司的信息门户平台（软）。
基础网络平台，在任何时候，都是企业的基础关键设施，没有通畅的高速的稳定的基础网络平台，其他任何应用都无从谈起。
因此，油田还必须完善和优化现有的骨干网络，加快所属单位内部的局域网标准化改造，推进四级网络建设（网络到采油站），把网络延伸到数据源头，提高整个油田生产管理的及时性和整体管理水平。
油田公司信息门户平台是油田全体职工办公的信息共享平台，也是实现应用集成的基础软件平台。
因此，应尽快充实和完善信息门户平台，把日常的管理工作流程和内容充实到门户中去，实现真正的无纸办公，实现业务流程网络化。
2.2建立一个中心
建立油田公司集中存储与服务的数据中心。
数据中心的重要作用是集中管理公司的数据资产，实现应用系统集成的基础环境，也是实现IT集中管理的重要前提。
因此，油田公司必须以充分考虑未来应用可扩展性和数据管理的安全性为基本原则，以集中的数据存储和数据服务为宗旨，加快数据中心建设的前期研究和架构设计，为数据中心的具体实施打好基础。
2.3建设三大系统
保持与股份公司的紧密联系，建设“地球科学与钻井系统”、“上游生产系统”和“ERP系统”。
这三大系统是几乎覆盖油田所有业务的管理信息系统，也是油田企业未来生产经营管理所必须的管理信息系统，中国石油在未来几年内要统一推广的系统，油田必须紧密和中国石油总部保持密切联系，逐渐向中国石油的统一标准靠拢。
2.4实现一个整合
以信息门户为平台，以统一的用户认证技术为手段，实现以上三大系统的最终整合，最后实现管理决策智能化。
只有集成的系统，才能实现信息共享，资源共享，提高企业的市场反映速度，提高企业的关键竞争力。
因此，我们在建设以上三大系统时，一定要注意它们之间具有相对的独立性，又有相互的关连性，要以实现该三大系统的集成为目标，最终建成一个统一的、共享的、支持油田所有业务的智能数据油田，实现管理决策智能化。
第3章
总体建设方案
3.1指导方针与设计原则
1.指导方针
根据中共中央十五届五中全会及九届人大四次会议关于“推进国民经济和社会发展信息化”的指示精神，贯彻执行《中国石油天然气股份有限公司信息化工作管理暂行办法》，结合油田公司的实际情况,本着为勘探开发主营业务发展和各项生产经营活动提供信息技术支持和服务的宗旨，来制定《数字油田信息技术总体规划》。
2.设计原则
设计原则围绕信息技术的四个方面进行组织。
①信息管理：
为业务人员传递用于分析和决策支持的信息。
②应用系统：
公司用户所需的进行业务活动的系统解决方案。
③基础设施：
公司需要的硬件平台、网络、操作系统和工具。
④组织和流程：
信息技术管理原则，信息技术支持流程、角色、职责和业绩管理机制。
3.2总体架构
3.2.1数字油田概览
3.2.2信息技术项目管理流程
油田需要尽快的在整个公司统一对信息技术的认识，建立健全的组织机构确保信息化总体规划实施的成功。
3.2.3系统网络结构图
3.2.4信息技术基础设施设计方案
信息技术基础设施是公司需要的硬件平台、网络、操作系统和工具等，主要包括以下部分：
3.2.5应用系统与信息技术体总体架构模型
1、信息技术总体规划层次结构模型
2、数字油田应用架构
3、勘探和生产信息系统总体框架
3.2.6系统业务流程框架
第4章
网络安全
系统安全防护与认证体系建设需求为：
采用防火墙、防DDOS攻击、入侵检测、终端安全系统等设备和软件，构建安全防护体系。
4.1安全原则
对于不同安全级别的区域，各区域之间的互访，可以有两个原则供选择：
1.如果未被允许，就禁止；
2.如果未被禁止，就允许
安全原则的应用
根据本信息系统的组网特点和业务需求，我们将采用如下的互访原则：
1.在内网与外网边缘，采用“如果未被允许，就禁止”的原则；
2.在油田网络内部各边缘，采用“如果未被禁止，就允许”的原则。
通过综合实施上述两个原则，既能保证油田网络比较好的安全性，同时又能使网络内各项业务系统高效地运行。
同时，我们的安全建设，也需要分阶段、分步骤进行，首先保证最基本的安全，然后再考虑更深层次、更严格的安全建设。
下面，我们将从如下几个方面分别描述安全建设的设计规划：
⏹DDOS清洗解决方案；
⏹入侵检测；
⏹终端管理；
4.2DDOS清洗解决方案
油田的互联网一般采用双链路方式，分别连接电信和网通网络，网络带宽分别为80M左右，总的网络带宽为160M。
目前油田网络普遍遭受DDOS攻击。
分布式拒绝服务（DistributedDenialofService，DDoS）攻击日益严重地威胁着全球企业。
这些攻击能够躲避当前多数安全工具的检测，进而快速瓦解目标企业，使企业遭受数千甚至高达数百万美元的收入和生产效率的损失。
威胁/风险分析
目前IP网络遭受的DDOS攻击，主要是基于TCPFlooding、ICMPFlooding和UDPFlooding以及碎片为主的特大流量攻击和基于业务难于防范的CC、HttpGetFlooding等小流量应用层攻击。
之前,流量相对较少的攻击主要影响用户主机和网络，而目前的特大流量攻击已经影响到了IP网络的骨干层，主要表现为设备板卡转发异常、交换机脱网以及网络中继拥塞等。
因此油田网络面临以下的DDoS安全威胁：
●攻击流量由小向大的演进，已经直接威胁到油田的出口带宽拥塞；
●攻击类型由原有的协议层向应用层转变，短时间内即可造成被攻击服务器无法提供正常的连接和服务；
●僵尸网络的不断发展，造成范围越来越广，传播层次越来越深，难于防护和追查。
需求分析
根据对油田网络的DDoS攻击风险分析，我们发现想要对DDoS攻击进行有效的防护，实现真正的安全网络需要网络具备以下方面的能力：
●专用的DDoS防护设备；
●高性能灵活扩展的设备，满足大型运营级网络；
●对于攻防技术持续的专业投入和及时更新样本库；
●易于管理，易于和其他产品的联动融合。
因此，部署专用的DDOS流量清洗系统，能够对网络中危害最大的DDoS攻击，蠕虫病毒，占用带宽的P2P业务，非法VoIP等网络异常流量的进行检测和控制，保证网络带宽资源的正常使用。
系统架构
对系统的要求
支持三种清洗方案模式（即专用清洗，流量采样清洗，DPI深度清洗），可根据业务发展需求进行裁减及扩展；
DDOS清洗系统必须具有Dos防御、TCP代理防御、ARP攻击防御、扫描攻击防御、畸形报文防范等丰富的防御功能；对异常的攻击流量进行清洗、有效保证用户正常业务流量的传输；支持丰富灵活的攻击防范技术，包括攻击指纹识别、攻击库自学习、ICA（智能连接算法）等技术，可有效防范SYNFLOOD、UDPFLOOD、CC攻击、ICMPFLOOD等各种攻击手段。
必须能提供线速的高性能安全防范和报文处理能力，同时要能支持大量的ACL（AccessControlList）规则，要具有很高的整机最大吞吐量。
必须具有很高的每秒建立连接数，要求大于10万。
要支持同时具有防火墙、路由器的功能，其路由功能必须能适应各种组网要求。
要能支持H.323（包括T.120、RAS等）、RTSP、HTTP、FTP、TCP、UDP等状态检测；NAT支持H.323（包括T.120、RAS等）、ICMP、DNS、NBT等协议；支持PPP、PPPOE、ARP、DHCPServer，支持L2TP、GRE、IPSec/IKE，支持QoS、SNMPv3、SSH、RADIUS、RIP、OSPF及多种组播协议；
4.3入侵检测
由于油田网络连接到互联网，网络的使用者既有来自互联网的用户、合作伙伴、网民，也有来自内部的员工，因此油田网络面临以下的安全威胁：
●恶意入侵者对油田网络发起恶意扫描和渗透式入侵，通过渗透或绕过防火墙，进入油田网络系统，获取、篡改甚至破坏敏感的数据，乃至破坏油田网络的正常业务和生产运行；
●大量肆虐的网络蠕虫病毒具备渗透防火墙的传播能力，他们可以穿透防火墙进入油田网络系统；一旦遭受了病毒和蠕虫的侵袭，不仅会造成网络和系统处理性能的下降，同时也会对核心敏感的数据造成严重的威胁，甚至造成网络的拥塞，导致业务和生产的中断；
●由于安全技能和安全意识存在差异，员工可能无意识的通过互联网络将Internet上危险的、恶意的木马程序和恶意代码下载到内部网络执行，甚至将Internet上的蠕虫、网络病毒传播进入内部网络，这将对油田网络的安全带来严重威胁；
●需要考虑内部的不满员工恶意破坏信息网络、系统和数据的可能；
●由于各种IM即时通讯软件、P2P下载软件、在线视频导致油田网络资源滥用，网络性能下降，严重影响正常工作。
根据对油田网络系统的风险分析，我们发现地市油田网络的需求主要在以下方面：
●检测蠕虫、网络病毒、间谍软件和黑客攻击对地市油田网络和内部服务器造成的危害，并动态响应，保障油田网业务系统的正常运行；
●有效控制油田网络资源滥用，监控各种IM即时通讯软件、P2P下载、在线视频等严重占用网络资源的事件。
●监控油田网络的安全运行，全面把握安全状态，防止安全事件的发生。
因此，在油田网络中部署网络入侵检测系统，能够有效检测各种攻击，监控网络资源滥用，保证油田网网络系统的安全稳定运行。
入侵检测作为一种积极主动地安全防护技术，提供对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护，在网络系统受到危害之前拦截和响应入侵。
作为防火墙的合理补充，入侵检测技术能够帮助系统对付网络攻击，扩展了系统管理员的安全管理能力（包括安全审计、监视、攻击识别和响应），提高了信息安全基础结构的完整性。
入侵检测系统对所有监听到的网络活动的记录，也为网络管理员进行事后分析、网络管理等提供了依据。
入侵检测系统的主要功能包括：
监视、分析用户及系统的活动；系统结构和安全漏洞的审计；识别网络入侵攻击的活动模式并提出告警；异常行为模式的统计分析；重要系统和数据文件的完整性评估；操作系统的审计跟踪管理与违反安全策略行为的识别。
根据系统的应用特点，在油田网络边界分别部署一套千兆级入侵检测探测器，负责对所监控的安全域的数据进行分析和监控，及时发现安全相关事件和网络异常情况，并与防火墙联动以实现更高级别的安全保护。
入侵检测系统技术要求：
●防火墙必须从软件系统、硬件系统达到很高的可靠性和健壮性，能长期不间断的稳定工作；
⏹必须具有强大的入侵检测能力，可以检测DoS、扫描、代码攻击、后门等多种入侵攻击，有效降低漏报和误报。
检测效率达到：
100M环境下漏报率低于1％，1000M环境下低于5％；
⏹攻击特征数达到：
30大类3000条规则；
⏹灵活的响应方式，包括切断会话、发送报警（E-mail告警SNMPTRAP告警SYSLOG告警）、记录日志、执行指定程序等；
⏹具有与防火墙联动的功能；
⏹在具有强大的入侵检测、分析能力的同时，自身安全性很强；
⏹报表功能强大，并提供流量、入侵等类型的统计功能；
⏹支持分级管理、日志管理，提高系统可控性；
⏹提供其他一些附加的安全功能，比如监控系统的活动和状态等。
4.4终端安全系统
根据国际安全界的统计，每年全球计算机网络遭受的攻击和破坏70%是内部人员所为。
来自内部的数据失窃和破坏所造成的危害远远高于外部黑客的攻击。
传统的网络安全产品如防火墙和防病毒系统等对于内部用户攻击和威胁事件则无能为力。
对于油田网络，由于涉及到下属所有采油厂及偏远采油点，地域广、人员多，而且素质参差不齐，有很多人安全意识薄弱，随意安装非授权软件、拷贝文档等，在加上很多安全管理制度不易落实到位，可能会出现终端滥用资源、非授权访问、恶意终端破坏、信息泄密等终端安全问题。
根据对油田网络系统的终端风险分析，以及SOX法案需求，我们发现油田网络系统的终端信息安全需求主要在以下方面：
●设备接入管理问题：
内部计算机管理不统一、外来单位电脑随意接入等等问题总会形成可能威胁整个网络安全性或效率的不确定节点。
●终端安全策略统一监控和管理问题：
目前很多网络病毒都是通过提升终端用户权限或新增系统用户来完成自身的传播的，用户一般仅仅采用windows自带安全策略的配置和管理功能实现监控的。
●终端非法外联行为：
涉密部门的员工计算机一般需要进行与Internet的隔离，避免内部机密的外泄，如果这些计算机违反管理规定私自接入Internet网络，将为整个单位造成潜在的泄密或经济损失。
●移动存储管理问题：
随着U盘、移动硬盘等移动存储设备应用的日益广泛，大多数人已经接受了这种方便的数据存储方式，但这也为企业防止泄密提出了难题。
●终端补丁的有效管理：
主要包括操作系统和杀毒软件等需要安装厂商提供的补丁程序，来避免不可预期的系统错误和预防利用操作系统漏洞来进行攻击的网络病毒。
●终端资产管理问题：
终端资产的管理和统计已经成为网络管理和单位财务统计的重要工作之一，手动统计或人工管理无法满足大型信息化系统的终端资产管理。
因此为了解决油田网络系统管理失控，保障网络的畅通、终端设备的安全和公司信息数据的安全，需要在油田网络系统中部署终端安全管理系统，有效对终端进行管理，保证网络系统的安全稳定运行。
终端安全管理强化的是对网络计算机终端状态、行为以及事件的处理，它提供了防火墙、IDS、防病毒系统、专业网管软件所不能提供的防护功能，对它们管理的盲区进行监控，扩展成为一个实时的可控终端管理系统，并能够同其它网络安全设备进行安全集成和报警联动。
终端安全管理为用户提供一种可控管的信息安全解决方案，提高了整个网络中终端用户的实际工作效率，降低终端的故障率及网络管理人员的工作量，将网络管理人员从重装系统、杀毒、安装应用软件等等烦杂的低效劳动中解脱出来。
终端安全管理系统要求必须采用业界比较优秀的终端系统，主要考虑如下的功能和原则：
⏹具有终端接入控制功能和业务系统访问控制功能；
⏹可以对终端用户身份合法性认证，阻断非法用户访问企业网络；
⏹具备终端安全性检查功能，隔离并修复不安全终端；
⏹可以统一制定企业安全策略强制，员工行为审计和取证，保障企业安全策略的落实；
⏹提供补丁管理功能，及时修复终端安全漏洞；
⏹提供软件自动分发功能，简化企业IT维护工作；
⏹提供终端软硬件资产管理功能，跟踪企业资产变更。
⏹经济实用性原则
⏹技术先进性原则
第5章
数据中心方案
5.1数据中心概述
1、油田数据中心的作用与任务
●集中管理公司的数据资源
●提高数据的访问效率和利用率
●提高数据的一致性、可靠性和安全性
●提高应用的可集成性
●优化软硬件资源配置
●为企业信息系统提供安全的运行环境
●降低基础设施总成本和支持成本
●数据银行—数据仓库
●数据资产的商务交易
数据中心通常包含机房基础设施、应用服务器、数据存储设备三大部分组成。
2、数据中心架构图
5.2NAS解决方案
目前我司的应主要推广的方案
目前，油田几乎所有原始数据的采样、运算、传输等都在小型机上运行。
整个油田的数据，包括油层的原始数据、采样数据、模拟结果等，都存储在这些小型机本地硬盘上。
这种现状带来的问题是:
小型机既要处理原始数据，还要存储其他数据，安全性很差。
各部门随时都可以连上小型机，对数据进行操作，这就增加了人为破坏数据的可能，比如勘测站部门的员工在浏览本部门的数据时，可能删除部门其他同事的数据，甚至删除其他部门的数据，还可能会出现一些重要的数据被没有授权用户浏览的情况，增加了资料外泄的危险。
此外，最为严重的问题是一旦服务器硬件或系统出现故障，不仅全油田的所有客户端都不能正常工作，连接不上服务器，更为糟糕的是，存储在硬盘的数据有可能会永远丢失。
另外，油田是一个数据量增长很快的单位，仅靠采用服务器的硬盘来存储数据不是长久之计，服务器外挂的硬盘也是有限的，满足不了数据日益增长的需要。
此外，服务器本身就是计算中心，添加硬盘来存储数据只会增加它的负担，占用它宝贵的资源，造成系统资源的不足。
油田根据不同的应用划分成：
地震解释、钻井系统、测井解释、资源评价、油藏描述、生产管理、地理信息、数据仓库、ERP等。
其中很多应用如测
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