基于單片機(jī)的通訊安全性探究

潘愛民

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基于單片機(jī)的通訊安全性探究

潘愛民

武漢東湖學(xué)院電子信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430212

通訊工程是一種建立在單片機(jī)技術(shù)以及軟件技術(shù)之上的一種工程技術(shù),在通訊、科研以及國防等領(lǐng)域有著非常大的作用。近些年,通訊工程中引用單片機(jī)技術(shù)的份額越來越高。首先對單片機(jī)技術(shù)以及通訊工程的作用進(jìn)行了簡要介紹與分析,然后對單片機(jī)技術(shù)在通訊工程中的實踐與應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。分析表明：單片機(jī)技術(shù)在通訊工程的大規(guī)模發(fā)展與安全可靠性保障中起著極為重要的作用。

單片機(jī)技術(shù)；通訊安全；安全可靠性

1 單片機(jī)技術(shù)概述

單片機(jī)是POWER1的功能降低的單芯片實現(xiàn)，POWER1是實現(xiàn)POWER指令集架構(gòu)（ISA）的多芯片中央處理單元（CPU），它用于IBM RS / 6000系列的入門級工作站模型，如220和230型。單片機(jī)在33和45 MHz的頻率下工作，它有三個執(zhí)行單元：固定點單元，浮點單元和分支處理器；和8 KB統(tǒng)一的指令和數(shù)據(jù)高速緩存[1]。

像POWER1一樣，存儲器控制器和I / O是緊密集成的，功能單元負(fù)責(zé)以下功能：存儲器接口單元和定序器單元，駐留在與處理器相同的管芯上[2]。 單片機(jī)包含九個功能單元：定點執(zhí)行單元（FXU），浮點執(zhí)行單元（FPU），存儲器管理單元（MMU），存儲器接口單元（MIU），定序器單元，公共片上處理器單元COP），指令獲取單元，以及指令隊列和分派單元。定點單元執(zhí)行整數(shù)指令，在加載存儲操作和分支指令的一些部分中產(chǎn)生地址。它具有由解碼，執(zhí)行和回寫階段組成的三級流水線[3]。

2 基于單片機(jī)的通訊安全性策略

2.1 通訊安全性概述

通訊安全性是至關(guān)重要的[4]，通過防火墻，電子信息門戶可以得到極好的有效的防護(hù)，對于發(fā)現(xiàn)的漏洞，尤其是之前沒有遇到的0Day漏洞要及時填補(bǔ)做好后續(xù)工作，對于電子信息要做好備份，數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題要及時恢復(fù)，查出惡意篡改和丟失的原因，避免之后再出現(xiàn)此類問題[5]。對于通訊技術(shù)的安全性，通過通訊安全工程可以得到很好的詮釋，這一結(jié)合給我們的科技發(fā)展、生活質(zhì)量的提高帶來了極大的震動。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的可靠性優(yōu)勢主要集中于能有效實現(xiàn)整理分析信息化數(shù)據(jù)，同一數(shù)據(jù)庫上建立大量信息數(shù)據(jù)，根據(jù)自己的工作要求進(jìn)行通訊建設(shè)[6]。對電子信息工程人員來說，把握其特點，將其優(yōu)勢與通訊相結(jié)合，才能使得電子通信工程更加高效科學(xué)地發(fā)展。全面及時地傳遞給用戶數(shù)據(jù)，信息化檢索結(jié)合信息整理所形成的咨詢報告能夠滿足用戶的信息需求，這樣使得數(shù)據(jù)源頭的信息完整、準(zhǔn)確、科學(xué)[7]。

2.2 單片機(jī)在通信安全中的應(yīng)用

與POWER1不同，單片機(jī)不具有寄存器重命名能力，因為單元必須適合的有限芯片面積[8]。為了進(jìn)一步節(jié)省芯片面積，浮點乘法 - 加數(shù)陣列為32位寬[9]。為了執(zhí)行64位（雙精度）操作，操作數(shù)被分成兩部分，并且指令在乘法 - 加法數(shù)組中傳遞兩次。浮點流水線包括四個階段，即解碼，乘法，增加和回寫。單片機(jī)具有8 KB統(tǒng)一高速緩存，而不是像POWER1那樣的單獨指令和大數(shù)據(jù)高速緩存[10-15]。統(tǒng)一緩存是雙向集合關(guān)聯(lián)的，并且使用在存儲缺失和最近最少使用（LRU）替換策略上沒有重載的存儲直通策略。它具有64字節(jié)的高速緩存線大小，并且每個高速緩存線被劃分為四個四字（16字節(jié)），其中每個四字在高速緩存目錄中被賦予其自己的有效位。在每個周期期間，可以從中讀取四個字，并且可以向其寫入兩個雙字。存儲器數(shù)據(jù)總線是72位寬，其中64位用于數(shù)據(jù)路徑，8位用于糾錯碼（ECC）。存儲器接口單元管理總線并對進(jìn)入處理器的數(shù)據(jù)執(zhí)行ECC檢查[16]。 ECC邏輯能夠校正單比特錯誤。單片機(jī)操縱著智能互聯(lián)網(wǎng)的高效運行，將線路的暫穩(wěn)態(tài)運行與中繼環(huán)節(jié)的保護(hù)結(jié)合起來，這個貫穿于智能互聯(lián)網(wǎng)的維護(hù)處理過程中[17-19]。對于線路的調(diào)整需要特別留意，流量限額與具體線路相關(guān)。在突然發(fā)生故障的情況下，可以在較短的時間內(nèi)調(diào)整好限流值，緊急狀態(tài)下可以通過自動控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，保障其穩(wěn)定運行[20]。通過單片機(jī)，智能互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行了操控，在完整的運行流程中，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生與同步有著極為重要的作用。加強(qiáng)單片機(jī)設(shè)備的數(shù)據(jù)分析預(yù)處理是極為重要的，新技術(shù)在信息方面的應(yīng)用已經(jīng)大大改變了信號產(chǎn)生與傳輸?shù)姆椒?，通過網(wǎng)絡(luò)共享，互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)部系統(tǒng)的建造越來越適宜于智能互聯(lián)網(wǎng)，單片機(jī)安全傳輸這一技術(shù)的可靠性對于數(shù)據(jù)的操作還是必要的[21-23]。

3 總結(jié)與展望

這一系列高新技術(shù)的發(fā)展使人們對于新興工程尤其是電子信息工程的重視度提升，使科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度又上了一個新的臺階，這也讓人們認(rèn)識到通過對科學(xué)技術(shù)進(jìn)行高效利用，能夠使人們的生活水平大幅提高。

[1]李廣弟等.單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京航空航天出版社，2011.

[2]王東峰等.單片機(jī)C語言應(yīng)用100例[M].電子工業(yè)出版社，2012.

[3]陳海宴.通訊技術(shù)原理及應(yīng)用[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2011.

[4]姜毅，朱民耀，陳榮林，等.基于PIC32單片機(jī)的嵌入式遠(yuǎn)程控制器的設(shè)計[J].工業(yè)控制計算機(jī)，2016，29（4）：103-104.

[5]曾祥宏.基于單片機(jī)的動態(tài)鍵位防窺密碼鍵盤的設(shè)計[J].深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2015（3）：19-21.

[6]鄧華軍.基于單片機(jī)的數(shù)字密碼鎖設(shè)計[J].安順學(xué)院學(xué)報，2013，15（4）：130-132.

[7]吳振雷，張昕.基于單片機(jī)AT89C52模擬AMT自動提款機(jī)系統(tǒng)[J].科學(xué)與財富，2013（4）：207.

[8]范紅剛，艾延寶，劉睿，等.基于STM8單片機(jī)的智能電源插座[J].裝備制造技術(shù)，2012（7）：117-119.

[9]江武志，許娜芬.基于單片機(jī)的金庫門電子密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計[J].山西電子技術(shù)，2011（2）：39-41.

[10]姜毅，朱民耀，陳榮林，等.基于PIC32單片機(jī)的嵌入式遠(yuǎn)程控制器的設(shè)計[J].工業(yè)控制計算機(jī)，2016，29（4）：103-104.

[11]鄭顥軒.基于STM32單片機(jī)的艦船玻璃去霧系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2016（8）.

[12]陶佰睿，衡文麗.基于單片機(jī)的溫室大棚L(fēng)ED智能補(bǔ)光系統(tǒng)設(shè)計[J].中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報，2016（10）：181-184.

[13]侯林，韓韜.基于單片機(jī)的自動門控制系統(tǒng)的安全考慮及軟件保護(hù)簡[J].儀器儀表用戶，2016（9）：8-13.

[14]曾祥宏.基于單片機(jī)的動態(tài)鍵位防窺密碼鍵盤的設(shè)計[J].深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2015（3）：19-21.

[15]黎志.基于單片機(jī)的船用電源檢測系統(tǒng)研究[J].艦船科學(xué)技術(shù)，2015，37（3）：168-172.

[16]劉遠(yuǎn)仲.一種基于單片機(jī)的變頻電壓控制器設(shè)計[J].電子世界，2015（20）：117-118.

[17]陶躍，張平華，張進(jìn)，等.基于52單片機(jī)智能手機(jī)充電器的應(yīng)用研究[J].電腦知識與技術(shù)，2015，11（26）：202-204.

[18]管瑞灝.基于單片機(jī)腕式方向燈的實驗室實現(xiàn)[J].硅谷，2014（11）：11.

[19]閔玉萍.基于ATmega48單片機(jī)的電動自行車控制器的設(shè)計[J].伺服控制，2014（2）：41-43.

[20]繆文南.基于單片機(jī)與OPEN-CV的安全駕駛系統(tǒng)分析[J].電子測試，2013（19）：96.

[21]勾廣輝.基于信息紐扣的考勤系統(tǒng)設(shè)計[J].科技風(fēng)，2012（23）：55.

[22]姜鳳茹.基于PIC單片機(jī)的智能開關(guān)系統(tǒng)設(shè)計分析[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2012（10）：114.

[23]李彥.基于單片機(jī)數(shù)字化密碼電子鎖的設(shè)計[J].都市家教月刊，2011（1）：187.

Research on Communication Security Based on Single Chip Microcomputer

Pai Aimin

School of electronic and information engineering， East Lake College of Wuhan， Hube Wuhan 430212

Communication Engineering is a kind of engineering technology based on SCM technology and software technology，which plays a very important role in communication， scientific research and national defense. In recent years， communications engineering reference to the increasing share of microcontroller technology. In this paper， the microcontroller technology and the role of communications engineering briefly introduced and analyzed， and then SCM technology in the communications engineering practice and application are summarized. The analysis shows that SCM technology plays a very important role in the large-scale development of communication engineering and security and reliability guarantee.

Microcomputer technology；communication security；reliability

U285

A

1009-6434（2016）10-0039-03

姓名：潘愛民，出生年月：1973/11/09，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：湖北省老河口市，當(dāng)前職務(wù)：專職教師，當(dāng)前職稱：工程師，學(xué)歷：碩士，研究方向：單片機(jī)、傳感器、計算機(jī)、通信.