航天电子文件长久存储方式初探

2021-11-22北京宇航系统工程研究所包晓琳

办公室业务 2021年18期

文/北京宇航系统工程研究所包晓琳

航天电子文件相比普通的电子文件存储，存在以下特点：数量多、容量大、保密性高、使用年限长。因此航天电子文件所选择的存储方式必须满足上述要求方可推行。下面是六种存储方式的分析与比较：

一、以云存储（Cloud storage）为代表的网络存储

云存储是在云计算（Cloud computing）的概念上延伸和衍生发展出来的概念。通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能，利用网格中不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问功能，存在形式包括公共云和私有云。由于考虑到航天电子文件的保密性，如果采用云存储必须使用航天私有云。

（一）云存储的优点。1.节约成本。云存储消除了购买硬盘等成本，减少了人工成本。对于航天这样的大型企业而言，可以设计开发私有云。虽然前期投入较大，但从长远来看节约成本。在电力和互联网有保证的情况下，通过云存储航天电子文件，能够长久保存，其数据可靠性可达到99.99%以上，因此开发私有云对于航天企业而言，是目前较为可行的一种存储方式。2.能够提供数据冗余和复制功能。云存储提供了用于数据冗余和复制的内置功能。大多数云存储供应商有多个数据副本，为用户提供更可靠的数据保障，不必担心云存储时数据丢失。最重要的是，用户还可以充分利用地理复制选项，这有助于跨区域制作多个数据副本。复制服务也可用于在数据中心之间进行数据迁移，这些都为跨地域读取和使用数据提供了可能。此优点对于遍布全国各地的航天企业而言，提供了理论上共享数据的可能性。但是由于多复制一份就增加了一份数据丢失和被盗取的风险，因此在开发私有云的初期，必须考虑到权限管理和加密保护问题。3.具有可扩展性、可伸缩性。云供应商可以轻松地根据客户的业务增长或减少调整存储容量。客户只要增加或减少云存储费用即可。这个优点对于私有云来讲更具灵活性，使用者可以根据自身实际需要扩大或减小云空间。4.存储速度快。速度也是云存储的绝对优势之一。企业可以使用1Gbit的可用管道，同时使用15台服务器来备份大约75TB的数据。这对于需要大量数据支持的航天电子文件管理领域来说，是很明显的优势。5.登录方便。云存储的最终用户无论在哪里工作，都能访问和共享任何设备上的数据。这种连接可以提高协作程度、工作效率和业务敏捷性。对于航天领域而言，操作者虽然不能在任意可联网的地方登录，但是可以使用内部网络登录，从而满足异地工作和就地调取和使用数据的需求。

（二）云存储的缺点。1.迁移困难。选择特定的云供应商进行数据存储后，将数据迁移到其他供应商会遇到困难。这种情况的术语是“供应商锁定”，其存在的困难对于大型企业尤为明显。因此，开发航天私有云初期必须选择有军工资质的供应商，签订保密协议，或是完全自主开发私有云才能够保证航天电子文件的绝对安全。2.安全风险。云上的隐私和安全性没有保障，有将机密信息的控制权转让给第三方或是黑客入侵的风险。尤其是对航天这样密级较高的单位而言，存在的风险更大。因此，用户与供应商之间必须建立绝对的信任关系。3.电力和互联网限制。云供应商使用数据中心进行数据存储，而数据中心不可避免地需要电力和互联网的支持。由于自然灾害导致的电力故障或断网会导致大面积停机。特别是在网速较慢的情况下，用户的访问也会受到影响，降低研发效率。对于电力和互联网的依赖限制了云事业的发展。

除了云存储外，应用系统也是重要的网络存储工具。系统保存的优点是可以全程监控文件，实现文件的电子流转，节省时间，效率高。缺点是由于系统对于细节开发不到位，会出现兼容性差、无法打开或打印、链接丢失等问题。关键的一点是电子文件管理系统对于电力和网络有很强的依赖性，这两个方面出现问题会导致航天电子文件无法读取和使用，严重影响科研生产的效率和进度。

网络存储范围很广，还可以囊括电子邮件存储、NAS存储、SAN架构、光纤通道等，但这些方式都会随着时间推移增加成本，缺乏安全性、可靠性，可用于临时性存储，对于航天企业不宜采用。

二、纸质存储

纸质存储是航天电子文件管理的常见方式，虽然有价格低廉的优势，但由于受纸张质量和墨迹成分的限制，导致保存的时限大大降低，影响清晰度和阅读效果。除了字迹和油墨的因素之外，纸张还会受到光照、温度、湿度、有害气体、灰尘、破损等因素的影响，无法长久保存。即使放在达标的航天档案库房内，以蓝图形式保存，其使用寿命也是有限的，随着时间的推移，其清晰度和辨识度都会大打折扣，最为关键的是纸质档案无法实现网上借阅，受到时间和空间双重限制，这些都在很大程度上限制了纸质存储的实际应用。

三、移动介质存储

移动介质目前常用的包括移动硬盘、光盘、U盘，它们各有优缺点。

（一）移动硬盘。移动硬盘中安装的都是机械硬盘，机械硬盘容量大，速度快，但是其自身结构的限制导致其不耐碰撞和冲击，很容易因此而发生损坏。移动硬盘的使用寿命是5～ 10年，价格较高。一个5TB的移动硬盘的价格大概在800元左右。如果大量使用，成本是非常高的。

（二）光盘。光盘比较轻薄，携带方便，价格低廉，但是数据只能读取，不可改写，损坏后无法修复或标识，只能废弃，且存储容量较小。普通光盘的理论寿命是15年左右，这主要是因为光盘的使用寿命取决于自身的物理化学特性、日常保养和计算机技术的更新。如果这三个方面不到位，就会减少光盘的使用寿命。因其具有的只读性特点，目前航天电子文件很少使用光盘。

（三）U盘。U盘体积小，方便携带，价格低廉，是最为常用的存储工具。U盘的使用寿命取决于里面的存储单元擦写次数，U盘至少可擦除1,000,000次，其数据可保存10年。U盘虽然容量小，速度较慢，但是其半导体的结构特点使其非常适合移动存储，只要做到安全插拔，其使用上的稳定性和安全性远高于移动硬盘。

通过以上比较不难看出无论是移动硬盘、光盘还是U盘，他们虽然方便携带和使用，但是使用寿命都不长，不利于大容量航天电子文件的长期存储。

四、电脑和服务器存储

电脑是航天工作者必备的办公用具，可用于本地保存，其容量受电脑内存所限，其寿命受电脑的使用寿命所限，一台普通电脑的使用寿命仅为10年。通过电脑可以登录电子文件管理系统，进行文件的传递和使用。电子文件管理系统对于服务器的要求很高，海量电子文件存储依赖服务器的正常运转。电力保障不到位、服务器老化、网络不畅这些因素都会导致系统崩溃，影响研发工作正常开展。无论是电脑还是服务器，均属高耗品，且价格昂贵，成本的劣势使很多企业望而却步。

五、区块链（Blockchain）存储

区块链是一个信息技术领域的术语，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。从本质上讲，是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有不可伪造、全程留痕、可以追溯、公开透明、集体维护等特征。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的信任基础，创造了可靠的合作机制，具有广阔的运用前景。如果未来区块链的目标是作为通用平台，用于存储多种类型的数据，则其日志格式与存储必须回归数据库的通用性本源。当前的账本模式可以作为该体系中的一个特别模块存在，用以进行账户间结算，但是无法将其扩展为通用业务平台。基于此，同时又由于开发私有区块链技术处于初级阶段，因此航天电子文件存储目前不具备使用区块链技术的条件，但是其“信任特征”却是未来航天企业电子文件管理所追求的目标。

六、高分辨率胶片存储

挪威有一家Piql科技公司，Piql的数据存储介质是高分辨率胶片，他们以电子设备可读的开放源码格式记录用户数据，用户的胶片会被放入保险库密存。由于采用的是固定、离线的格式，没有物理访问设备，所以不存在黑客入侵的风险。这种特殊的胶片可在北极地区持续存储数据长达1000年之久。这种方式不仅安全，存储时间长，而且还可提供数据检索服务。这对于非常宝贵的航天电子文件资料，对于航天安全存储需求来说存在巨大的诱惑力。但因该公司隶属挪威，由于国别和政治原因，把我国的机密航天电子文件交于他国保存，会使国家安全和国防、政治处于被动。因此，虽然这项技术在保存年限上存在很大优势，它仍然是不可取的存储方式。