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內政部啟動五年雲原生轉型計畫 強化關鍵民生系統韌性

內政部啟動五年雲原生轉型計畫 強化關鍵民生系統韌性 cover
  • 超過110套:內政部資料中心維運的資訊系統數量,涵蓋戶政、役政、地政及自然人憑證系統
  • 超過3000套:戶役政資訊系統串連的系統數量,支援全國行政事務作業
  • 超過1500個:戶役政系統一年服務的機關數量
  • 超過46億筆:戶役政系統一年提供的資料筆數
  • 300萬筆:地政整合系統一年處理的不動產異動作業筆數
  • 約24兆元:300萬筆異動對應的不動產價值規模(以每筆平均市價800萬元估算)
  • 2021年:政府推動重要為民服務系統雲端化的起點,初期選定29套服務系統
  • 18套:2024年數位發展部聚焦的關鍵民生系統數量,來自13個部會自行盤點
  • 2027至2028年:內政部建置雲地混合容器基礎架構的時程
  • 2028至2029年:較高優先等級系統移轉至容器基礎架構的時程
  • 2029至2031年:移轉其餘應用系統、精進容器管理機制的時程
  • 六七十位:內政部資訊服務司現有人力規模

內政部提出「內政資訊服務韌性發展計畫」,啟動為期五年的雲原生轉型。計畫要把目前部署在虛擬機器環境的應用系統,逐步移轉到容器環境,並透過混合雲、微服務與基礎架構即程式碼三大技術,強化戶役政、地政等關鍵民生系統的數位韌性。

資訊服務司司長黃國裕在今年的數位政府高峰會上,進一步揭露這項計畫的轉型時程、技術架構與實作策略。他把過去的備援思維形容為在思考「壞了怎麼辦」,而韌性思維要思考的是「如何讓系統很難真的壞」。

內政部資料中心目前維運超過110套資訊系統,包括戶政、役政、地政及自然人憑證系統。其中戶役政資訊系統串連超過3000套系統,支援全國超過1500個機關的行政事務作業,一年提供的資料超過46億筆。

另一套關鍵民生系統是地政整合系統,一年要處理多達300萬筆的不動產異動作業。以每筆房地產平均市價800萬元估算,300萬筆異動所對應的不動產價值規模約達24兆元。一旦這兩大系統發生重大故障或服務中斷,對政府運作與民生經濟的衝擊難以估量。

這項計畫的源頭可以追溯到2021年。當時政府開始推動重要為民服務系統的雲端化,初期選定29套服務系統,目標是提高服務效能與韌性。到了2024年,數位發展部進一步聚焦18套關鍵民生系統的數位韌性,不只建立加密分持備份,還要讓這些系統的核心功能能在公有雲上運作,一旦發生大規模災害,政府仍能維持社會運作的基本數位服務。

這18套關鍵民生系統由13個部會自行盤點選出,例如衛福部的健保系統、內政部移民署的入出境管理系統、交通部的車輛管理系統等。而內政部今年提出的計畫,則要在未來五年進一步擴大雲原生轉型範圍,推動更多內政資訊系統採用雲地混合與容器化架構。

按照規劃,內政部將在2027年到2028年間,建置一套雲地混合的容器基礎架構,並同步評估現有應用系統的容器化移轉需求。2028年到2029年,逐步將較高優先等級的系統轉移到容器基礎架構;2029年到2031年,則移轉其他應用系統,並進一步精進容器基礎架構與管理機制。

除了把應用系統從虛擬機器搬到容器環境,內政部也計畫重構部分使用多年的老舊系統,例如重新打造新一代的地政整合系統,透過容器化、微服務等雲原生技術,強化系統的高可用性、災難復原及資源彈性調度能力,朝「地政服務不中斷」的目標邁進。

談到政府如何強化數位韌性,黃國裕先從維運思維的轉變談起。他指出,傳統的備援思維習慣把系統狀態簡單劃分成「正常運作」和「災難模式」兩種,只要能切換到備援系統,就視為解決了故障。但從韌性思維來看,系統故障是常態,運作過程中難免持續發生局部故障,重點不是等故障發生後才應變,而是避免局部故障擴大影響範圍,並讓服務快速恢復。

傳統備援主要關注復原時間目標與復原點目標,分別衡量系統需要多久復原、可容忍多少資料損失。黃國裕表示,若要發展到主動免疫的韌性能力,除了這些災難復原指標,還需要建立可觀測性能力,並透過服務水準目標持續衡量服務品質。

他強調,韌性是一道光譜,不是開關。災難復原思維位於系統可用性光譜的最左邊,往右的下一步是具備多節點自動容錯的高可用性,接著是讓系統具備自我修復能力,可以自動偵測問題、隔離事故和重啟服務。光譜最右端則是具備主動免疫能力的韌性架構,透過混沌工程、持續演練,主動注入或模擬故障,來驗證和優化系統抵抗故障的能力。

黃國裕指出,三種雲原生特性對應三種韌性能力。採用多可用區和混合雲架構,可以提高地理與供應商層級的容錯能力,降低地理位置及基礎設施的單點故障風險。

更上一層次的韌性是將應用系統容器化和導入微服務,提高應用程式在不同基礎設施環境間的可攜性,也能降低單一服務故障擴散至整套系統的風險,有助於建立故障隔離的韌性能力。最後一項是基礎架構即程式碼,可以快速自動重建系統部署需要的環境,取代「人工維護的脆弱性」。

目前內政部多數資訊系統仍部署在地端,只有少數系統上雲。內政部正在打造資訊系統的雲地整合架構,在地端資料中心和公有雲環境之間建立一套安全連線機制,支援應用程式整合和API調用、資料同步與整合,提供資料備份與災難復原機制,並且設計一套共用的身分驗證、監控與日誌機制,以及共同的安全性原則。

在建置混合雲架構上,黃國裕提出六項關鍵:建立資料分類與工作負載策略、統一安全性和身分識別、高效又穩定的網路連線、統一監控與可觀測性、自動化維運和基礎架構即程式碼,以及資料同步與災難復原機制。

在資料分類與工作負載策略上,可以依據資料機敏性、法規遵循要求與存取頻率,決定資料及工作負載的部署環境。內政部規劃將核心與高機敏資料保留在地端,而流量波動較大或有AI運算需求的工作負載,則可考慮部署於公雲。

在網路與維運架構上,除了要有低延遲專線和VPN備援,更要善用SD-WAN動態調配頻寬。另一方面,要有一套全域監控平臺,整合地端設備、網路和雲端資源的指標、日誌和追蹤機制,建立統一的可觀測性與監控機制,並透過主動式告警,在問題擴大前快速定位故障來源。

在應用系統層,過去內政部資訊系統大多採取單體式架構設計,未來要逐漸容器化和微服務化。例如戶役政資訊系統目前提供七八十項政府服務,未來希望將每一項服務都拆解成可獨立部署和管理的微服務。

將原有系統的繁多服務拆解成獨立微服務的過程中,黃國裕表示,關鍵是要配合業務流程的邊界,清楚劃分微服務的邊界,避免將服務拆分得過細、數量過多,反而導致系統複雜性失控。

內政部也規劃導入基礎架構即程式碼,推動系統組態管理、軟體部署及持續整合與持續交付工作流程自動化,降低人工作業負擔。他提到,內政部的系統常常連週末都要提供服務,只能在離峰時段或低使用量的時段進行改版,對維運同仁的負擔非常大。

導入基礎架構即程式碼的關鍵,是嚴格進行版本控制和GitOps,所有基礎設施設定都要納入版本管理,並且進行同儕審查,也要具備完整的稽核軌跡和變更歷史回溯能力。在自動化測試和持續整合與持續交付流程中,也要建立安全管線設計,像是採取靜態語法檢查確保程式碼符合規範,或在部署前執行安全掃描。

雖然訂下了五年計畫,黃國裕坦言,韌性落地仍是一條不容易的路,得克服資料主權和機敏分級課題、採購法規和預算年度制的侷限,以及跨機關治理與權責分工的安排。

因應策略上,除了採取機敏資料留在自有機房、彈性負載交給公雲的混合雲策略,在採購策略上,他的做法是透過模組化採購與採用開源標準,降低重複採購的成本和廠商鎖定風險,同時建立共同的可觀測性平臺,讓韌性的責任可以被量測和追蹤。

在資安合規策略上,內政部會採取零信任架構,堅持「永不信任、始終驗證」原則。例如導入DevSecOps推動安全內建,在持續整合與持續交付流程中整合漏洞自動掃描,也透過mTLS通訊,確保微服務之間的加密傳輸和身分認證,更採用動態注入金鑰的策略,避免將金鑰等機密資訊寫死在程式碼中。

第二項技術策略是「架構標準化」,避免技術鎖定。在雲原生技術採用上,內政部會以業界認可的開源標準為主,確保系統具有雲端遷移能力,例如參考雲原生運算基金會雲原生生態圈的技術架構和相關開放標準,統一容器和環境調度。內政部也會累積自己的雲原生開發範本,降低其他系統導入雲原生的學習和維運成本。

在可觀測性平臺建置上,內政部將採用開源的OpenTelemetry框架和工具,統一可觀測性資料的搜集和傳輸,確保監控標準的一致性。除了傳統系統管理指標,也要建立韌性相關的衡量指標,改用使用者可感受的指標來設定服務水準目標,並推動混沌工程,主動演練故障事件,而不是等待事件發生。

在資料自主權的技術策略上,內政部規劃強化政府對核心資料及加密金鑰的自主控制能力。在金鑰管理上,將採取自行持有金鑰和自帶金鑰策略,強化對雲端資料加密金鑰的自主控制能力,降低因雲端服務商或供應鏈遭入侵而造成資料外洩的風險。同時採取數據在地化策略,將系統或資料部署到符合法規要求的指定區域,並建立退出策略,準備備份和災難遷移方案。

從技術改造到組織協作,黃國裕也提出管理層面的轉型。目前資訊服務司約有六七十位同仁,他希望打破開發、維運和資安各自為政的傳統心態,改以「團體戰」的協作模式,一起對應用程式生命週期和系統高韌性負起共同的責任。

另一方面,他也要打造「不怪罪的檢討文化」,讓團隊有容錯的空間,將系統故障視為組織學習的契機,透過根本原因分析,找出制度和自動化機制的缺口,建立可以持續精進的團隊。

除了五年計畫的年度執行時程,黃國裕也提出「盤點、容器化、自動化、演練」四階段轉型方法,作為內政部各資訊系統推動雲原生轉型的參考原則。第一階段先盤點,識別出關鍵民生系統,再量測這些系統現況的可用性和單點失敗時的風險;第二階段導入容器化,優先將高風險服務改造成微服務,建立隔離故障的邊界;第三階段是自動化,導入基礎架構即程式碼與多可用區部署,建立一套可觀測性平臺;最後是演練,建立定期混沌工程演練機制,形成持續改善的循環。

黃國裕提醒:「上雲和擁抱雲原生架構不是目的,只是提高韌性的手段,不能靠買工具來解決問題,從流程改善才是王道。」這句話也點出了整項計畫的核心:技術只是工具,真正要改變的是流程與思維。