物聯(lián)網大數(shù)據(jù)有效信息的加密存儲系統(tǒng)設計研究

呂杰

（天津城市建設管理職業(yè)技術學院 天津市 300000）

在本文的研究過程中，其采集器的芯片使用上，采用了TTSAD251 芯片，這樣就可以在使用的過程中，有著較大的采集范圍，同時也能夠在處理器當中設定出較多的嚙合，以此有效的降低系統(tǒng)的整體功耗。同時在存儲器上，采用了SPRTAN-2 的芯片，作為系統(tǒng)當中的結構芯片。在軟件進行工作的過程中，需要進行物聯(lián)網數(shù)據(jù)的有效信息采集，同時也需要建立起相應的加密文檔，并讓物聯(lián)網大數(shù)據(jù)有效信息進行良好的存儲。同時為了保障系統(tǒng)工作的監(jiān)測，就需要與傳統(tǒng)形式的系統(tǒng)進行相應的試驗對比，以此證明出加密存儲系統(tǒng)，能夠有效的保障物聯(lián)網大數(shù)據(jù)當中的有效信息，提升存儲范疇，以及進一步的提升工作效率。

1 研究背景

在經歷了計算機、互聯(lián)網的高速發(fā)展之后，物聯(lián)網近些年也逐漸進入到了人們的視野當中，成為第三次的信息發(fā)展革命。在物聯(lián)網技術中，在射頻識別、紅外干擾、衛(wèi)星定位等技術方面，都已經得到了較為長遠的發(fā)展，成功的應用到各種類型的生活生產當中。物聯(lián)網可以依據(jù)制定的協(xié)議，能夠將物品與互聯(lián)網進行有效的連接，以此可以有效的讓各種物品的實際信息，進行高效的互動和溝通。進而讓人們實現(xiàn)對物品識別、定位以及管理的智能化發(fā)展。在物聯(lián)網當中，擁有著一個數(shù)據(jù)庫中心，是整個物聯(lián)網的結構核心所在，可以讓物聯(lián)網在使用的過程中，進行高效的信息傳遞。在所傳遞的信息當中，主要可以將其分為三個大類，分別是對象信息、設備信息、實時信息。同時，在這些復雜的信息具有明顯特征。其擁有較大的數(shù)據(jù)量、復雜的關聯(lián)、較快的增長速度等。因此在實際工作的過程中，需要確保這些信息數(shù)據(jù)可以具有較高的可靠性，同時也是在物聯(lián)網運行的過程中，有著較高可靠性的關鍵所在。

相比之下，傳統(tǒng)的物聯(lián)網大數(shù)據(jù)信息存儲系統(tǒng)，在結構空間方面，比較狹小。同時，在運行過程中，運行效率始終不足，同時在進行系統(tǒng)構建的過程中，在硬件以及軟件方面都進行了成本的節(jié)約，經常會使用一些比較廉價的設備，因此在使用的過程中，就無法實現(xiàn)物聯(lián)網在進行信息存儲過程中的實際需求。一旦出現(xiàn)了數(shù)據(jù)的丟失，就會導致嚴重的信息安全事故的發(fā)生，帶來嚴重的經濟損失。因此需要針對傳統(tǒng)物聯(lián)網信息存儲系統(tǒng)的問題和缺陷，進行物聯(lián)網大數(shù)據(jù)有效信息加密存儲系統(tǒng)的全新構建。在設計出來的存儲系統(tǒng)當中，可以有效的針對網絡IP 資源進行實時的監(jiān)控，即便是在處理復雜網絡下的IP 數(shù)據(jù)網絡，其系統(tǒng)都能夠有效的進行反饋，以此保障高質量的存儲效果。同時，在系統(tǒng)的設計過程中，還需要結合起策略調度方案，這樣就可以在對海量的數(shù)據(jù)進行分析的過程中，分門別類的存儲需求，這樣就可以較為有效的對物聯(lián)網數(shù)據(jù)信息，隨著經濟的發(fā)展，其信息高度發(fā)展的當下，進行信息存儲方面的高質量處理。

在本文的分析過程中，主要進行了硬件結構方面的框架設計，同時依據(jù)硬件的實際情況，從不同的層次進行軟件流程的重新構建。并充分的利用時間，對系統(tǒng)的驗證進行軟件流程的設計。并通過試實驗的方式，對系統(tǒng)在運行過程中的實際效果進行分析。通過研究可以發(fā)現(xiàn)，其系統(tǒng)可以有效的提升對有效信息的存儲效率，同時也能夠完成大量數(shù)據(jù)信息的存儲，以便于可以在進行物聯(lián)網大數(shù)據(jù)信息安全存儲的過程中，提供出更多的可能性。

2 物聯(lián)網大數(shù)據(jù)有效信息的加密存儲系統(tǒng)硬件設計

在現(xiàn)階段的物理網環(huán)境下，由于各種物品種類的繁雜，使得大數(shù)據(jù)的有效信息呈現(xiàn)指數(shù)級的增長，種類和規(guī)模都十分的巨大。因此，在進行加密存儲系統(tǒng)的設計過程中，需要保障擁有著較高的采集速度，同時容量上也相對較大。在本文的設計過程中，設計出來的物聯(lián)網大數(shù)據(jù)有效信息加密存儲系統(tǒng)，需要有多種設備所構成。例如需要由系統(tǒng)總線、采集器、存儲器、DSP、轉換器以及服務電路等部分所構成。

2.1 采集器設計

在本文系統(tǒng)的設計過程中，主要采用了由丹麥公司所生產的芯片，當作采集器內部的主要芯片。在將采集器安裝在嵌入式處理單元之后，需要對系統(tǒng)的信息采集以及處理，并可以實現(xiàn)定時的將一些重要的數(shù)據(jù)信息，傳送到存儲單元，以及顯示單元當中，并充分的對用戶的指令進行相應的解析。同時還需要有效的完成數(shù)據(jù)采集器的維護命令，并在日常的工作過程中，有效的執(zhí)行本身日常的采集工作。而系統(tǒng)當中的遠程數(shù)據(jù)采集器，主要是對接收到的數(shù)據(jù)信息，在信息處理器當中，進行成功的反饋。并采用高速的網絡接口，同時也要負責其他網絡接口，進行數(shù)據(jù)信息的交換處理。在工作的過程中，可以進行監(jiān)控數(shù)據(jù)、信息的共享操作。對于采集的接口來說，需要能夠具有著指令，以及相關的配套服務，以此可以有效的滿足本地、遠程系統(tǒng)，需要進行采集的實際需求。

而在本系統(tǒng)的采集器選擇上，采用了RTU 型號的采集器。該型號的采集器，是一種數(shù)據(jù)監(jiān)測采集終端，其具有多種功能，能夠在使用的過程中，在移動、電腦終端，都進行遠程的終端管理，同時還可以首先高效率的監(jiān)控以及設置。這樣就可以在工作的過程中，進行高效率的采集信息的工作。并且，在采集器當中，進行了高端通信模塊的安裝，這是一種集成64 位、能夠持續(xù)穩(wěn)定工作的高性能處理器。與傳統(tǒng)結構不同，在本系統(tǒng)設計中，采用了嵌入式的實時操作系統(tǒng)，能夠在系統(tǒng)運行的過程中，提供出多路工業(yè)標準的變送器，或者實現(xiàn)熱電阻輸入、多路數(shù)字輸入，甚至是多路輸出的形式。

在本采集器的使用過程中，主要是針對一些有限無線的網絡，因此可以在具體的使用過程中，針對自身的實際需要，對配置進行有針對性的調節(jié)。在成功觸發(fā)之后，會及時的通知用戶，將各種數(shù)據(jù)信息，傳輸?shù)礁鱾€監(jiān)控中心，這樣就會在接下來通知各種設備的開關。采用的RTU 型號的采集器，是一種可以進行遠程控制、采集的終端，因此非常適合我國現(xiàn)階段的各種移動網絡，在一定程度上，能夠廣泛應用于各種工業(yè)的施工現(xiàn)場，滿足其電流、電壓以及壓力等需求。在本文的設計過程中，將采集器進行有優(yōu)化設計，添加了無鑰匙開啟的功能，以便于用戶可以在有效的時間之內，實現(xiàn)功能的開啟，為工作添加了更多的靈活性。同時，還具有著很大的可編程能力，因此可以實現(xiàn)遠程編輯，以便于能更加高效率的，進行信息采集。用戶在使用的過程中，可以通過媒介，比如短信、網絡后臺等，對當前使用的設備，進行信息數(shù)據(jù)采集，并執(zhí)行監(jiān)控動作。在RTU 采集器當中，可以對所有的TCP 協(xié)議，都能支持，因此并不需要再次進行開發(fā)。

2.2 處理器設計

在現(xiàn)階段，在常用處理器的選擇上，基本上都是采用單核的處理器。但是在實際操作過程中，單核處理器所執(zhí)行的指令，以及在并行數(shù)據(jù)方面，沒有一個較大的提升空間，同時在運行的過程中，頻率始終比較高，使得系統(tǒng)運行過程中的處理器功能消耗過大?，F(xiàn)階段，在對此問題進行處理的方法上，主要是進行處理器核數(shù)的提升，處理器當中核數(shù)越多，就會使得可以執(zhí)行的指令越多，以此實現(xiàn)提升工作效率的效果。在本文進行設計時，采用了多核處理器。并且，對內部IDS 接口，進行了設計，同時實現(xiàn)了內存控制器、PCI-E 接口。

但是由于處理器內部有著多個核心，使得在進行運行的過程中，需要面對著合理分配、調度、平衡任務等方面的問題。其中，在處理器的調度問題上，一直都屬于核心問題。在現(xiàn)行系統(tǒng)當中，由于無法支持多核處理器的運行，因此需要針對這個問題，進行負載的均衡處理。在設計的過程中，需要在采用的多核處理器當中，加入三組多核調度算法，分別為共生隊列調度、全局隊列調度、局部隊列調度算法。其中，對于全局隊列調度算法來說，就是需要能夠起到維護全局任務的作用。以此能夠有效的等待隊列。一旦在內核空閑的時候，全局任務就能把一些已經準備就緒的任務，放在這個核心中執(zhí)行，因此在工作的過程中，有著較高的效率，同時內核使用率比較高。在局部隊列調度算法執(zhí)行的過程中，最重要的有點在于，不需要進行CPU 的切換，也能夠有效的提升局部緩存的命中率，但是在使用的過程中，也存在著明顯的缺陷，使得CPU 的命中率長期都處于比較低的情況當中。而共生調度算法，就是在運轉的過程中，將一些資源較多的任務，或者是一些任務較少的任務，進行集中的調度，以此能夠有效的避免資源出現(xiàn)沖突的問題?，F(xiàn)階段在進行系統(tǒng)設計的過程中，比較常見使用全局隊列算法。

在本文的設計過程中，還依據(jù)平衡設計的原則，將其芯片，從內部的各個方面進行有效的權衡。同時在運行的過程中，其CPU能夠有效的進行問題的權衡，因此不會使用處理器在運行的過程中，不會有某一個方面的問題，而出現(xiàn)失衡。同時在運行的過程中，其CPU 的權衡問題，也能夠得到良好的處理和解決，在使用的過程中，比較方便，是一種低成本、容易完成的設計方案。使得該系統(tǒng)，在整體結構的設計過程中，基于整體為目標。一般情況下，其處理器在簡單邏輯方面，都能夠起到良好的作用。而在對整個目標進行分析的過程中，就需要進行一定程度的取舍，以此在多核處理器的設計過程中，需要依據(jù)科學的角度，進行平衡性的分析，進而保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

同時在分布式存儲器當中，有一個CIB，都是由兩個或者四個處理器構成，因此具有著較大的內存空間，同時在訪問速度上比較快。因此，在系統(tǒng)運行的過程中，能夠高效率的進行數(shù)據(jù)緩存的處理，同時在存儲器當中，也有著相應的雙口RAM 配置。同時一旦在使用的過程中，換成較大的存儲器，就需要將其中幾個CIB，進行有效的連接，但是在這樣的操作以后，就會讓訪問的速度大幅度下降，并一定程度上，占用了邏輯資源。在塊存儲器的使用上，采用的是FIPA 的專用設備，在進行安全的過程中，其需要在周圍進行芯片的排列，排列的形式上基本上采用數(shù)值的排列形式。

2.3 存儲器設計

在存儲器設計時，一般都采用的是SPRTAN-2 的芯片設計。而在存儲器的結構方面，分為三種不同的結構類型，分別為塊處存儲器、結構分布式存儲器結構，以及外部存儲器接口。

在分布式的存儲器當中，具有著較大的內存空間，同時訪問速度比較快。因此在使用的過程中，可以作為處理器數(shù)據(jù)的緩存行為，同時在存儲器當中，可以進行雙口RAM 的配置。一旦在使用的過程中，需要采用大存儲器，就需要將多個CIB 進行有效的連接。但是這樣的工作情況，會嚴重降低訪問的速度，同時會一定程度上占用邏輯資源。在塊存儲器當中，可以有效的進行單雙口存儲器的實現(xiàn)，因此可以進行有效的轉換。在寫優(yōu)先模式的情況下，是需要將讀和寫，置于同一地址，同時要保證讀寫模式相同。而在讀優(yōu)先模式下，需要能夠將讀寫B(tài)LAY RAM，其中的一個地址，因此需要優(yōu)先的對緩沖器，當中的數(shù)據(jù)進行采集，同時也不能對寫操作，產生一定的影響。在保持輸出下，其數(shù)據(jù)不能夠影響輸出，以此可以寫入到緩沖器當中，并持續(xù)性的進行讀操作數(shù)據(jù)的表達。在外部存儲器的ISHR 接口，與DOM 接口，進行高速訪問的過程中，其CILIN 提供了大量的數(shù)據(jù)信息，可以很好的進行高速存儲器，在接口方面的實際設計。

3 物聯(lián)網大數(shù)據(jù)有效信息的加密存儲系統(tǒng)軟件設計

在設計的過程中，對軟件進行合理化設計，要以物聯(lián)網大數(shù)據(jù)背景下，有效信息為基礎，在硬件方面，對機密存儲系統(tǒng)進行設計，以此能夠有效的利用其硬件的優(yōu)勢。

（1）需要能夠對物聯(lián)網當中的有效信息進行高效率的采集。在物聯(lián)網當中，有這個各種類型的大數(shù)據(jù)信息，因此需要對不同種類的信息，調用不同的單位進行使用。而在大數(shù)據(jù)當中，一些信息數(shù)據(jù)只適合企業(yè)。因此在進行采集的過程中，需要對信息數(shù)據(jù)，進行分門別類的處理。

（2）要進行加密文檔的建立。在加密文檔當中，需要保障不會對用戶以及各種其他類型的設備，造成嚴重的影響。而在內部構建中，需要保證保密環(huán)境下?lián)碛斜容^簡單的結構，同時便于進行高效的管理，保證其較強的保密性。在加密文檔中，可以依據(jù)不同的加密方式，將其設計出兩種不同的模式。分別為網絡版、單機版。在網絡版的設計過程中，主要是能夠在網絡環(huán)境下進行使用，但是除了完成存儲任務之后，還需要能夠進一步實現(xiàn)追蹤服務。而單機版，就是可以在沒有網絡的情況下，加密文檔。同時，這樣的加密文檔，僅僅可以對本機當中的有效信息，進行加密工作。

（3）物聯(lián)網大數(shù)據(jù)當中，需要進行有效信息的存儲。為了能夠盡可能的提升存儲過程中的安全性，就需要對存儲的完檔，都進行訪問的權限設置，在存儲的過程中，也需要將其設定為全透明，以此能夠有效的保障用戶在進行共享信息，或者進行離線模式的操作過程中，可以高效率的使用存儲設備。只有在有訪問權限的時候，才可以進行系統(tǒng)的操作。否則不能夠對存儲設備，進行有效控制。因此，不能夠對存儲設備當中，所包含的信息數(shù)據(jù)，進行打印、盜取以及拖拽。對存儲文件，需要定期開展審計管理工作，同時要有相關專業(yè)的管理人員，進行用戶的管理。以此保障在客戶端，進行因子的設置，保障在使用的過程中，客戶端位置，并不會被一些外來的信息所攻擊，以此能夠保障系統(tǒng)可以在一個穩(wěn)定的環(huán)境下進行運行下去。

4 驗證和試驗

4.1 實驗目的

為了保障設計出來的系統(tǒng)，能夠有效的提升物聯(lián)網大數(shù)據(jù)有效信息的加密效果，就需要能夠將其在實踐中進行檢驗，從機密效果、存儲容量方面著手。

4.2 實驗分析

在對其開展詳細的實驗之后，需要將其傳統(tǒng)的加密存儲系統(tǒng)，與本文設計的創(chuàng)新加密技術進行比較分析。操作的過程中，需要在同一時間下，對一個大數(shù)據(jù)當中的有效信息進行存儲，并在同一個時間里，進行加密量的記錄。

4.3 實驗結論

在進行實驗之后，發(fā)現(xiàn)在同一個時間當中，傳統(tǒng)的存儲系統(tǒng)，相比較本文設計的存儲加密技術而言，有著較高的效率提升，同時工作效率方面也有著較高的提升。同時，在本文的設計過程中，將存儲系統(tǒng)的軟硬件進行了有效的結合，使得能夠在短時間當中，獲得大量的有效信息數(shù)據(jù)，以此在工作的過程中，可以有效的降低工作成本，在進行信息數(shù)據(jù)采集的過程中，具有著更為廣闊的發(fā)展空間。特別是在本文設計的系統(tǒng)當中，其有效信息的節(jié)點，遠遠大于傳統(tǒng)的系統(tǒng)。同時在相同的存儲次數(shù)下，使得取得了良好的存儲效果。并且，隨著存儲此時的提升，這樣的系統(tǒng)優(yōu)勢性有著更為顯著的提升。在這樣的系統(tǒng)之下，可以有效的提升無來往的存儲范疇，大概在20%左右。同時其軟硬件的完美配合，使得在系統(tǒng)運行的過程中，有效的提升數(shù)據(jù)的傳輸能力，同時也進一步的提升存儲工作的效率，是一種較高工作效率的系統(tǒng)類型。

5 總結

綜上所述，在本文的設計過程中，其采用的加密存儲技術，能夠有效的提升，在進行物聯(lián)網大數(shù)據(jù)有效信息的安全性，同時也進一步的提升了物聯(lián)網內部的結構，以及在硬件以及軟件層面，進行了有效的結合。同時在之后的系統(tǒng)驗證過程中，再次檢驗了設計出來的系統(tǒng)所具有的高效率和安全性。雖然在現(xiàn)階段的設計過程中，依然存在著一定程度的不足，例如在軟件的機構分層方面，依然不夠清晰，因此會出現(xiàn)信息無法長期保存的問題，在未來的發(fā)展過程，需要重視起對這方面的深入研究。