面向數(shù)據安全和實時交互的網絡虛擬排爆系統(tǒng)

趙仕明 左建平

摘 要：排爆作業(yè)的危險性顯而易見，但在具體的教學和訓練過程中，需要讓學員掌握基本的知識和技能，傳統(tǒng)的做法就是搭建實景實物，通過實地的實踐，來學習相應的操作。這種學習方法的弊端比較突出，成本高，效率低，風險大，對安全防護等方面的要求較高。而新的網絡虛擬技術的出現(xiàn)，較好地解決了這個難題。通過對相應的對象和環(huán)境進行仿真模擬，讓學員可以很直觀地掌握排爆的基礎內容，將模擬仿真與實地實踐相結合，可以達到非常好的教學效果。

關鍵詞：面向數(shù)據安全 實時交互 網絡虛擬 排爆系統(tǒng)

中圖分類號：TP391.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（b）-0004-02

在公安、消防等相關領域，經常會需要進行排爆作業(yè)，而這些作業(yè)的危險程度很高，需要執(zhí)行排爆任務的人員有精湛的技術，并積累充分的排爆經驗。因此，在對排爆人員進行培訓時，必須強化其技能的全面性和實際動手能力的培養(yǎng)。而虛擬仿真技術的出現(xiàn)，對于排爆訓練的促進作用是非常巨大的。網絡虛擬技術在排爆系統(tǒng)的設計上，必須認真解決數(shù)據安全和實時交互的問題，數(shù)據安全才能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而實時交互則有助于系統(tǒng)的效能發(fā)揮。

1 網絡虛擬排爆系統(tǒng)概述

排爆專業(yè)是一個高危專業(yè)，要想讓排爆人員在復雜緊張的排爆現(xiàn)場有出色穩(wěn)定的發(fā)揮，就必須在平時的專業(yè)教學訓練中加強對該科目實訓課的學習和訓練，整個教學過程危險性非常大，訓練質量也會受到包括訓練設備和訓練場地等客觀條件的較大限制，成本很高但實際的效率卻很低，對實訓采用的訓練物重復進行制作的難度非常大，這也是很大的限制條件。

隨著信息技術的不斷發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實技術在各個領域的廣泛應用，開發(fā)研制三維網絡虛擬排爆系統(tǒng)，成為既很現(xiàn)實又有實用價值的選擇。就目前的技術條件，這種虛擬排爆系統(tǒng)的開發(fā)是很容易實現(xiàn)的，而最關鍵的地方在于兩個方面：一是網絡條件下對排爆系統(tǒng)重要數(shù)據的安全性管理；二是各系統(tǒng)的應用客戶端網絡實現(xiàn)實時交互共享的能力。

2 面向數(shù)據安全和實時交互的網絡虛擬排爆系統(tǒng)設計

可以考慮利用數(shù)據格式自定義、系統(tǒng)隔離構建、用戶權限定級、驗證管理、自動更新場景狀態(tài)等系統(tǒng)功能，實現(xiàn)數(shù)據安全和實時交互的設計目標。

2.1 對網絡虛擬防爆系統(tǒng)的設計思路

數(shù)據安全對于網絡虛擬排爆系統(tǒng)建設來說，是基礎和前提，該系統(tǒng)內含有相關專業(yè)的數(shù)據，而這些數(shù)據文件正是系統(tǒng)進行數(shù)據安全管理的關鍵目標。如果只是簡單地通過對文件加密這樣的靜態(tài)安全防范機制進行數(shù)據安全管理，將難以有效應對系統(tǒng)的內外部風險，同時也會加大系統(tǒng)執(zhí)行安全管理的資源消耗。對于這種含有場景以及模型數(shù)據等內容的整個文件采取加密方式進行傳輸并執(zhí)行解密操作，也必然要影響到所有客戶端的場景有效同步。所以，在設計中可以考慮對內外部用戶可以憑借存在差異性的客戶端，對組裝虛擬排爆系統(tǒng)實施必要的隔離，對于仿真屬性相關的各種數(shù)據進行加密處理，而內部用戶其數(shù)據訪問以及管理權限要通過分級和分塊的方式進行管理，將用戶驗證數(shù)據信息與重要的數(shù)據文件通過分開進行授權的方式進行管理，這樣，各用戶的客戶端可以在同步交互操作過程中不會發(fā)生解密等相關操作，而是傳輸與更新數(shù)據相關的信息。

2.2 網絡虛擬排爆系統(tǒng)的關鍵技術

2.2.1 對重要數(shù)據存儲格式的安全設計

信息數(shù)據在計算機等設備內的存儲格式，這是安全設計的最重要基礎，利用三維建模工具可以構建起所需的空間結構模型，但這些模型數(shù)據并不能完全符合系統(tǒng)進行虛擬仿真一級對數(shù)據執(zhí)行安全管理的實際需要。在實際的開發(fā)設計中，可以對二進制數(shù)據文件的格式進行自定義，比如：ESS文件，使該文件內含有可完成系統(tǒng)實際功能所需要的有關空間結構信息以及非空間結構信息。數(shù)據文件中將要采用的數(shù)據塊標志進行定義，并與數(shù)據塊構成典型的樹狀結構，對仿真數(shù)據模型的空間結構信息以及排爆專業(yè)信息進行存儲，這些信息大致包括空間結構數(shù)據、分類屬性、材質屬性、功能屬性等。

2.2.2 對系統(tǒng)數(shù)據安全防護的機制設計

系統(tǒng)對ESS文件進行生成、保存和應用的過程都是非常重要的階段，需要相應的安全保護措施。為此，在系統(tǒng)進行開發(fā)的過程中就要有對這些環(huán)節(jié)的專業(yè)屬性數(shù)據進行重點保護的考慮，設計開發(fā)了組裝保護系統(tǒng)，具體來說，就是讓系統(tǒng)設計與建模操作總體進行隔離，排爆實用專業(yè)的人員只是在ESS文件生成時才對系統(tǒng)進行專業(yè)屬性數(shù)據導入的工作。而在系統(tǒng)應用時，也要避免排爆專業(yè)人員由于不擅長數(shù)據管理等導致數(shù)據發(fā)生泄露問題，也要將那些ESS文件和驗證信息進行分開管理。不同用戶根據類型和級別，被授權訪問以及管理相應的數(shù)據信息內容，防止無關人員獲取敏感重要數(shù)據，對內部用戶的訪問權限范圍進行了規(guī)范，提高了系統(tǒng)數(shù)據的安全性。

當不同用戶通過客戶端對ESS文件進行訪問時，要通過計算節(jié)點上設置的安全驗證，通過后才能繼續(xù)利用信息資源的分類檢索進行安全驗證，才可以進行系統(tǒng)的訪問和管理工作。各個計算節(jié)點獲取的數(shù)據信息要進行節(jié)點訪問權限和類型的判斷，系統(tǒng)服務器會對各種驗證信息執(zhí)行分類檢索等來確定訪問請求的相關資源以及數(shù)據庫設置授權的驗證信息匹配性檢查，用這樣的方式來避免數(shù)據信息文件可能存在的篡改問題。

2.3 網絡交互系統(tǒng)實時共享設計

為得到實時交互及同步的表現(xiàn)效果，虛擬排爆系統(tǒng)狀態(tài)需要保持足夠高的更新頻率。目前普遍采用的網絡虛擬技術對狀態(tài)實時共享設計大多通過DR算法完成，其優(yōu)點是能夠降低網絡模擬環(huán)境各用戶間的數(shù)據通信量，同時也會短時間內形成大量不一致的數(shù)據。導致DR算法下狀態(tài)差異的原因是：網絡的延時作用，系統(tǒng)狀態(tài)信息在更新過程中會造成網絡發(fā)生延時問題，這使得因爆炸導致快速度運動物體出現(xiàn)偏離軌跡的問題。

為此，可以通過設計系統(tǒng)的自適應狀態(tài)更新，該系統(tǒng)方法是在能觸發(fā)形成關鍵運動行為設計多個敏感范圍，當運動實物處于敏感區(qū)外，可以運用標準的DR算法，而在不同的敏感區(qū)內，可按照運動趨勢和網絡通暢情況，自動調整修正運動相關參數(shù)和刷新頻率。為防止狀態(tài)實時交互可能存在的網絡擁堵問題，可通過擁堵檢測，通過檢測系統(tǒng)回路響應對運動狀態(tài)完成相應的自動調整過程。

3 結語

綜上所述，網絡虛擬排爆系統(tǒng)對于正常的排爆專業(yè)教學和實訓意義重大，是目前技術條件下的最優(yōu)選擇。與傳統(tǒng)的排爆專業(yè)教學訓練方法相比，網絡虛擬排爆系統(tǒng)可以充分發(fā)揮高效率、低成本、無風險等優(yōu)勢，對于學習質量是巨大的促進。對于網絡虛擬排爆系統(tǒng)的設計，需要重點解決兩個問題，即數(shù)據安全問題和實時交互問題，通過有效合理解決這兩個問題，使得虛擬排爆系統(tǒng)可以更加穩(wěn)定高效運行，對最終的教學質量有著直接的推動作用。

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