鹿艷晶

摘要： 智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中存在加密傳輸效率低的問(wèn)題，為此，提出大數(shù)據(jù)下智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)。硬件部分，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)，擁有數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)融合兩個(gè)選項(xiàng);設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)電子干擾器，依據(jù)電子對(duì)抗原理利用干擾器阻斷攜帶機(jī)密信息的輻射電磁;設(shè)計(jì)加密IC卡，采用3DES加密標(biāo)準(zhǔn);設(shè)計(jì)顯示器，傳輸智能通信信息隊(duì)列數(shù)據(jù)。軟件部分，計(jì)算加密傳輸入口參數(shù)，標(biāo)識(shí)出不同IP接口信號(hào)，結(jié)合數(shù)據(jù)與密鑰，提高傳輸安全性;利用大數(shù)據(jù)下的智能通信信息隊(duì)列加密傳輸算法，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)下的智能通信信息隊(duì)列加密傳輸。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：該系統(tǒng)加密傳輸吞吐率均在3 kbit/s以上，加密傳輸性能較好。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);智能通信;信息隊(duì)列;加密傳輸

中圖分類號(hào)： TP343.7? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）08-0045-02

智能通信信息隊(duì)列指的是在通信過(guò)程中用于保存信息的集合，能夠在傳遞信息的同時(shí)，保留信息。在智能通信信息隊(duì)列傳輸過(guò)程中，需要利用加密技術(shù)保證通信信息傳輸安全[1]。在大數(shù)據(jù)下，智能通信信息隊(duì)列中的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，因此必然會(huì)出現(xiàn)加密傳輸效率低的問(wèn)題。由于傳統(tǒng)智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)中的加密算法與傳輸算法分離，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一加密傳輸信息隊(duì)列中的數(shù)據(jù)[2]?？梢钥闯鲈谖覈?guó)，針對(duì)智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)的研究普遍停留在理論層面。針對(duì)智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)的發(fā)展方向，提出大數(shù)據(jù)下智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1 大數(shù)據(jù)下智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文針對(duì)系統(tǒng)的硬件部分主要分為4部分，分別為：計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)干擾器、遠(yuǎn)程電源終端以及顯示器。系統(tǒng)其余硬件均為基礎(chǔ)硬件，無(wú)須重點(diǎn)設(shè)計(jì)，在本文中不做多余贅述。

1.1 計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)

選用Satellite LS10型號(hào)計(jì)算機(jī)，并配置雙核CPU及多個(gè)可擴(kuò)展處理器，內(nèi)存為6GB大小[3]。服務(wù)器的硬件環(huán)境配置，如表1所示。

根據(jù)表1所示，Satellite LS10型號(hào)計(jì)算機(jī)擁有數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)融合兩種功能，可以同時(shí)進(jìn)行智能通信信息隊(duì)列加密與傳輸。所設(shè)計(jì)的雙核多拓展處理器可以平衡通信信息隊(duì)列，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

1.2 計(jì)算機(jī)干擾器

干擾器的作用在于阻斷信息隊(duì)列在加密傳輸過(guò)程中的電磁輻射，因?yàn)殡姶泡椛渲锌赡軙?huì)攜帶部分機(jī)密信息。在傳輸信息時(shí)需要打開干擾器，利用其發(fā)出的信號(hào)對(duì)抗電磁輻射信號(hào)，以此覆蓋機(jī)密信息[4]。計(jì)算機(jī)干擾器中電源的主要功能是為了給干擾器電源終端及其他外部控制部件提供電力，干擾器電源終端的工作狀態(tài)為弱電狀態(tài)，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電壓較低，而系統(tǒng)中的其他外部控制部件為強(qiáng)電工作狀態(tài)，因此產(chǎn)生的電壓差會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行效果[5]。為解決這一問(wèn)題，在布設(shè)電源時(shí)應(yīng)將外部其他控制部件的電源與干擾器電源終端的供電電源隔離，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)干擾器電源終端支持突發(fā)傳輸方式的同步操作以及自動(dòng)配置。

1.3 加密IC卡設(shè)計(jì)

采用非接觸式設(shè)計(jì)加密IC卡，以加密IC卡為系統(tǒng)的核心硬件，內(nèi)置核心控制板。加密IC卡的主要組成包括：核心控制板、128位AES安全機(jī)制、EAL4+傳感器、網(wǎng)線以及顯卡等。在對(duì)加密IC卡的型號(hào)進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)核心控制板的功能需要、接口處資源、輸入網(wǎng)口和輸出網(wǎng)口尺寸大小以及功率消耗等相關(guān)因素選擇。針對(duì)上述要求，本文選擇將型號(hào)為Y-IC-Ca2342100Q的核心控制板引入到加密IC卡設(shè)計(jì)當(dāng)中。核心控制板可以使加密IC卡的各項(xiàng)性能達(dá)到最佳，并且在一定程度上節(jié)省系統(tǒng)匯總硬件的運(yùn)行時(shí)間，提高系統(tǒng)硬件運(yùn)行效率。加密IC卡主要用于為智能通信信息隊(duì)列加密提供驅(qū)動(dòng)，可封裝各種協(xié)議的IC芯片。

1.4 顯示器設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)顯示器作為系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的展示界面，將加密后的智能通信信息隊(duì)列在顯示器上顯示?；诖髷?shù)據(jù)下，智能通信信息隊(duì)列數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型多的特點(diǎn)[5]，本文設(shè)計(jì)的顯示器型號(hào)為CFR2548，尺寸為32寸，共有24路，通過(guò)串口通訊能夠直接傳輸智能通信信息隊(duì)列數(shù)據(jù)。通過(guò)Sucount K網(wǎng)絡(luò)與下層控制主機(jī)相聯(lián)。利用顯示器中的雙核多路，提高傳輸速率。以此，完成智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)。

2 大數(shù)據(jù)下智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 智能通信信息隊(duì)列加密傳輸入口參數(shù)計(jì)算

智能通信信息隊(duì)列加密傳輸入口參數(shù)有key、data 及mode。key是指加密與解密時(shí)所使用的密匙;data是指加、解密時(shí)生成的數(shù)據(jù)選擇;mode是指一般工況下信息隊(duì)列傳輸?shù)墓ぷ髂Ｊ?。按?4位分組法進(jìn)行信息隊(duì)列分組，每組劃分為4×4的16字節(jié)，迭代次數(shù)為10次。加密過(guò)程從初始狀態(tài)開始，歷經(jīng)字節(jié)替換、行移位、列混淆、輪密鑰變換等過(guò)程，進(jìn)行10輪加密操作，前9輪執(zhí)行4步，最后1輪少執(zhí)行一次列混淆操作。設(shè)這些運(yùn)算為[k+1]函數(shù)，則可通過(guò)公式得出[k+1]函數(shù)，如（1）所示：

公式（1）中，[x]表示存儲(chǔ)加密密鑰;[y]表示待加密明文;[h]表示IP核工作的運(yùn)行速率;[i]表示IP接口信號(hào)數(shù)量。通過(guò)公式（1）識(shí)別不同的IP接口信號(hào)后，結(jié)合密鑰以及數(shù)據(jù)相互。智能通信信息隊(duì)列加密傳輸?shù)?0次迭代具體內(nèi)容是：輸入明文;根據(jù) IP接口信號(hào)加密密匙;字節(jié)復(fù)用替換。然后，迭代生成行位移，根據(jù)列的混亂程度依次生成第二輪的加密密鑰。重復(fù)上述操作，直到10次迭代完全結(jié)束，通過(guò)迭代運(yùn)算得到密文長(zhǎng)度為64位。

2.2 基于IP核設(shè)計(jì)智能通信信息隊(duì)列加密傳輸接口信號(hào)

將上文得到的加密IP核裝載到系統(tǒng)中，使用64位寬度的Wishbone總線，為Wishbone設(shè)計(jì)了IP接口信號(hào)，修改內(nèi)容包括I/O、位寬以及指令。智能通信信息隊(duì)列加密傳輸IP接口信號(hào)具體信息，如表2所示。

結(jié)合表2信息，將智能通信信息隊(duì)列加密傳輸接口內(nèi)支持的 TCP 與 UDP 協(xié)議進(jìn)行加密，便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密傳輸效果。

2.3 大數(shù)據(jù)下的智能通信信息隊(duì)列加密傳輸算法

在本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)中嵌入大數(shù)據(jù)下的資源調(diào)度算法，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)的調(diào)度功能將靜態(tài)加密數(shù)據(jù)調(diào)度到動(dòng)態(tài)傳輸層;再將動(dòng)態(tài)傳輸層的數(shù)據(jù)調(diào)度到靜態(tài)加密層中[6]。設(shè)大數(shù)據(jù)下智能通信信息隊(duì)列的調(diào)度循環(huán)量為[n]，則大數(shù)據(jù)交互調(diào)度系統(tǒng)靜態(tài)加密層與動(dòng)態(tài)傳輸層的計(jì)算表達(dá)式為[T]，可得：

在公式（2）中，[η]指的是該智能通信信息隊(duì)列調(diào)度循環(huán)量下的調(diào)度資源峰值;[q]指的是通信信息隊(duì)列加密傳輸數(shù)據(jù)申請(qǐng)系數(shù)。通過(guò)公式（2），可得出大數(shù)據(jù)下交互調(diào)度系統(tǒng)靜態(tài)加密層與動(dòng)態(tài)傳輸層的方程式。為進(jìn)一步提高加密傳輸?shù)男?，在?yīng)用Hadoop時(shí)要保證每個(gè)數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度能夠通過(guò)二進(jìn)制字符串進(jìn)行編制，根據(jù)編制后的切分?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)整加密傳輸?shù)乃俾?。設(shè)大數(shù)據(jù)下的智能通信信息隊(duì)列加密傳輸算法為[ζ]，則有公式（3）。

在公式（3）中，[r]指的是該智能通信信息隊(duì)列調(diào)度循環(huán)量下的隨機(jī)糾錯(cuò)權(quán)重滿載時(shí)偏差值。通過(guò)公式（3），即可實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)下的智能通信信息隊(duì)列加密傳輸。

3 仿真實(shí)驗(yàn)分析

3.1 實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備

構(gòu)建實(shí)例分析，實(shí)驗(yàn)對(duì)象為RabbitMQ智能通信信息隊(duì)列，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中相關(guān)準(zhǔn)備及設(shè)備參數(shù)。實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積為2.4*103×2.4*103/m2，信號(hào)傳遞耗能為15/kJ，緩沖區(qū)域覆蓋面積為2.4*103[×]2.4*103/m2，CPU配置為2.7～2.9/GHz，緩沖池節(jié)點(diǎn)為100/個(gè)，計(jì)算頁(yè)面大小為1.024*104/bit。

為確保實(shí)驗(yàn)的真實(shí)有效性，選擇相同的測(cè)試指標(biāo)，測(cè)試本文系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)之間的加密傳輸吞吐率。加密傳輸吞吐率越高證明該系統(tǒng)對(duì)于智能通信信息隊(duì)列的加密傳輸效率越高。在此次的實(shí)驗(yàn)中，首先使用本文系統(tǒng)加密傳輸智能通信信息隊(duì)列，利用Heapchyer軟件記錄測(cè)得的加密傳輸吞吐率，使其為實(shí)驗(yàn)組;再使用傳統(tǒng)系統(tǒng)加密傳輸智能通信信息隊(duì)列，同樣利用Heapchyer軟件記錄測(cè)得的加密傳輸吞吐率，設(shè)其為對(duì)照組，設(shè)置10次實(shí)驗(yàn)。利用Heapchyer軟件記錄兩種方法的加密傳輸吞吐率實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

采集10組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖1所示。

由圖1可知，在10次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，本文系統(tǒng)加密傳輸吞吐率始終在3 kbit/s以上，而對(duì)照組的加密傳輸吞吐率最高為2.3 kbit/s，智能通信信息隊(duì)列加密傳輸效率更高，可以應(yīng)用于大數(shù)據(jù)下的智能通信信息隊(duì)列加密傳輸方面。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)大數(shù)據(jù)下智能通信信息隊(duì)列加密傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，希望能夠在確保智能通信信息隊(duì)列加密傳輸安全的同時(shí)，提高智能通信信息隊(duì)列加密傳輸?shù)男省Ｔ诤笃诘陌l(fā)展中，應(yīng)加大本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)在智能通信信息隊(duì)列加密傳輸中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)在保證智能通信信息隊(duì)列加密傳輸效率方面中的具體優(yōu)勢(shì)已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)，可以在現(xiàn)實(shí)中廣泛投入使用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒愛(ài)琴.大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶隱私信息自適應(yīng)加密系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2019（5）：28-31，36.

[2] 吳光鳳，陶汝虛，尹雨詩(shī).大數(shù)據(jù)時(shí)代社交網(wǎng)絡(luò)信息傳輸隱私保護(hù)仿真[J]. 計(jì)算機(jī)仿真，2019，36（4）：107-110，189.

[3] 廖克順.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的艦船通信信息傳輸隱寫算法設(shè)計(jì)[J].廣西民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，24（4）：75-79.

[4] 張小莉.信息加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的作用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2019（2）：178.

[5] 熊偉.信息加密技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全中的作用探討[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2019，37（1）：206-207.

[6] 單慧琳，張銀勝.基于改進(jìn)DEA算法的聲波加密傳輸系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2019，45（4）：104-108.

【通聯(lián)編輯：張薇】