基于物聯(lián)網(wǎng)的金融數(shù)據(jù)動態(tài)安全存管系統(tǒng)設(shè)計

朱哲良 鄧璐娟

摘? 要： 針對傳統(tǒng)金融數(shù)據(jù)存管系統(tǒng)存在的存儲效率低、存儲空間小及穩(wěn)定性能差等問題，設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)的金融數(shù)據(jù)動態(tài)安全存管系統(tǒng)。該系統(tǒng)感知層采集和融合金融數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行安全保護(hù);存儲層采用云安全存儲服務(wù)體系存儲從感知層獲取的大量金融數(shù)據(jù)，并通過約束性軟件函數(shù)實現(xiàn)金融動態(tài)云數(shù)據(jù)的合理調(diào)度;應(yīng)用層統(tǒng)計和展示金融數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。實驗結(jié)果表明，該存管系統(tǒng)的金融數(shù)據(jù)存儲效率無限接近于100%，金融數(shù)據(jù)存儲空間高達(dá)12 TB，在高壓情況下系統(tǒng)可進(jìn)行穩(wěn)定的大量金融數(shù)據(jù)同步上傳及在線查看，實現(xiàn)金融數(shù)據(jù)的安全管理。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng); 金融數(shù)據(jù); 安全存管系統(tǒng); 服務(wù)體系; 數(shù)據(jù)調(diào)度; 存儲效率

中圖分類號： TN919?34; TM311.13? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2019）16?0058?04

0? 引? 言

物聯(lián)網(wǎng)是基于Internet建立起來的將人與人之間交流轉(zhuǎn)向物與物之間交流的新形式網(wǎng)絡(luò)連接，推動社會與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，金融數(shù)據(jù)量逐漸變得龐大，使得傳統(tǒng)金融數(shù)據(jù)存管系統(tǒng)存儲量小、存儲效率低下、存儲系統(tǒng)性能不穩(wěn)定等一系列問題的解決迫在眉睫[2]。金融數(shù)據(jù)“財富”的泄露會給企業(yè)帶來巨大的損失[3?4]。面向金融數(shù)據(jù)的安全性，以及花樣百出的攻擊方式，建立基于物聯(lián)網(wǎng)的金融數(shù)據(jù)動態(tài)安全存管系統(tǒng)，不但能夠?qū)崿F(xiàn)金融數(shù)據(jù)的高效動態(tài)存儲，還可以有效抑制金融數(shù)據(jù)丟失問題[5]，提高金融數(shù)據(jù)的動態(tài)管理性能，節(jié)約金融企業(yè)的資金，免除硬件、軟件的維護(hù)顧慮，增強(qiáng)總體金融數(shù)據(jù)動態(tài)存管的穩(wěn)定性能。

1? 金融數(shù)據(jù)動態(tài)安全存管系統(tǒng)設(shè)計

1.1? 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)為核心，在此基礎(chǔ)上延展到物與物之間的信息交流，也就是將任意物品和互聯(lián)網(wǎng)相對接，進(jìn)行信息交流，實現(xiàn)物品智能化識別、定位以及跟蹤管理等一系列措施的網(wǎng)絡(luò)?；谖锫?lián)網(wǎng)的金融數(shù)據(jù)動態(tài)安全存管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含感知層、存儲層、應(yīng)用層。

1） 感知層。感知層作為系統(tǒng)實現(xiàn)金融數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)，位于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最前沿，對物聯(lián)網(wǎng)功能的實現(xiàn)起決定性作用。感知層由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN、無線射頻識別系統(tǒng)RFID、無線視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)部分組合而成，用于金融數(shù)據(jù)采集、融合以及完成以往金融數(shù)據(jù)的輸送[6]。

2） 存儲層。存儲層是系統(tǒng)的核心部分，儲存從感知層中采集的大量金融數(shù)據(jù)，同時分為物聯(lián)網(wǎng)信息存儲中心和政府物聯(lián)網(wǎng)安全中心。二者各司其職，物聯(lián)網(wǎng)信息存儲中心將依據(jù)特定統(tǒng)計規(guī)范整理的大量金融數(shù)據(jù)[7]，通過云安全存儲服務(wù)體系實施存儲，且僅針對滿足金融數(shù)據(jù)訪問權(quán)限的用戶開放。而當(dāng)統(tǒng)計用戶想通過系統(tǒng)查詢金融數(shù)據(jù)，第一次注冊時，物聯(lián)網(wǎng)安全中心負(fù)責(zé)計算生成口令，獲取和用戶身份屬性相匹配的口令，確保用戶成功訪問統(tǒng)計金融數(shù)據(jù)。

3） 應(yīng)用層。應(yīng)用層是基于用戶不同種類的需求，從存儲層獲取與其相對應(yīng)的金融數(shù)據(jù)，完成用戶需求的統(tǒng)計業(yè)務(wù)邏輯[8]，并采用圖形形態(tài)的可視界面展現(xiàn)各項業(yè)務(wù)的統(tǒng)計結(jié)果。

1.2? 安全存管時鐘同步采樣電路設(shè)計

感知層采集金融數(shù)據(jù)時通過安全存管時鐘同步采樣電路，動態(tài)調(diào)控數(shù)據(jù)采集時間，確保數(shù)據(jù)采集過程的穩(wěn)定運行。電路采用12位采樣數(shù)據(jù)模塊的同步開關(guān)，將調(diào)整的電路通過動態(tài)增益方式進(jìn)行反饋。存管系統(tǒng)線性動態(tài)浮動區(qū)間[9]為35～50 dB。依照物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境特點，利用網(wǎng)絡(luò)自動接口功能設(shè)計反饋的動態(tài)增益模塊。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下金融數(shù)據(jù)動態(tài)安全存管與時鐘樣本的采集密不可分。

1.3? 金融數(shù)據(jù)的云安全存儲服務(wù)體系

存儲層采用云安全存儲服務(wù)體系存儲大量金融數(shù)據(jù)，將特有安全存管技術(shù)融入金融數(shù)據(jù)存管過程中是云安全核心技術(shù)。云安全存儲服務(wù)體系主要包括大規(guī)模的安全的捕捉框架和累積安全網(wǎng)絡(luò)包，服務(wù)體系依據(jù)各終端反饋的非正常信息數(shù)據(jù)迅速開發(fā)出與其相對應(yīng)的開源包，并與全網(wǎng)共享金融數(shù)據(jù)[11]，云安全存管服務(wù)體系構(gòu)架如圖1所示。

云計算建立在金融數(shù)據(jù)發(fā)展的前提上，金融數(shù)據(jù)的基本特性是高速性、多樣性和大規(guī)模性。傳統(tǒng)金融數(shù)據(jù)存管方法不再適應(yīng)現(xiàn)階段金融數(shù)據(jù)的階躍性發(fā)展需求[10]。而將安全管理日志通過虛擬化方式架構(gòu)在互聯(lián)網(wǎng)之上的方法就是以云計算為核心的金融數(shù)據(jù)云安全存管服務(wù)體系。換言之，云計算的某項分支就是金融數(shù)據(jù)的一份子。所以，本文系統(tǒng)存儲層采用云安全存管服務(wù)體系，實現(xiàn)海量金融數(shù)據(jù)的云安全存儲，具有與金融數(shù)據(jù)共同發(fā)展，并與之匹配的絕對實力。

云數(shù)據(jù)調(diào)度算法對總體云安全存管過程具有重要價值，通過約束性軟件函數(shù)實現(xiàn)云數(shù)據(jù)的調(diào)度，下面是詳細(xì)。

通常的金融數(shù)據(jù)調(diào)度問題計算公式為：

[E（a）=i=1nθi（ktia）+ωd（a）] （1）

安全存儲計算公式為：

[R（h）min=i=1nθi（-hi）-ωd1ωi=1nkihi]? ? ?（2）

式中：[θ1，θ2，…，θi∈2i]是[i]個數(shù)據(jù)的向量，也是數(shù)據(jù)的損失;[d]，[ω]分別表示正則化函數(shù)和共軛函數(shù);[a]，[h]分別表示原始數(shù)據(jù)變量和對偶數(shù)據(jù)函數(shù)變量;[t≥0]為正則化函數(shù)參數(shù)。

每一個儲蓄變量[oi]都有一個數(shù)據(jù)變量[ki]所對應(yīng)，數(shù)據(jù)變量與存儲變量間的關(guān)系如下：

[θi（ktia）=（ktia-oi）2?d（a）2=ai]? ? ? （3）

通過式（3）計算可得約束性軟件函數(shù)為：

[f（a）min=12Ca-b33+ta2]? ? ? ? ?（4）

式中矩陣[C]是[x]項數(shù)據(jù)的排列。

系統(tǒng)通過約束性軟件函數(shù)實現(xiàn)云金融數(shù)據(jù)的合理調(diào)度。

2? 實驗結(jié)果

本文設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)的金融數(shù)據(jù)動態(tài)安全存管系統(tǒng)，為了驗證該系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。實驗面向某國有銀行中的金融數(shù)據(jù)的安全存儲和管理過程進(jìn)行分析，對比PEST存管系統(tǒng)、拉普拉斯能量存管系統(tǒng)與本文存管系統(tǒng)的金融數(shù)據(jù)存儲效率，結(jié)果如圖2所示。

分析圖2可知，本文存管系統(tǒng)具備良好協(xié)調(diào)金融數(shù)據(jù)的能力，提升數(shù)據(jù)存儲效率，隨著數(shù)據(jù)量的不斷提高，金融數(shù)據(jù)的存儲效率無限接近100%，且高于其他兩種系統(tǒng);對比PEST存儲系統(tǒng)和拉普拉斯能量存儲系統(tǒng)的存儲效率效果可得，本文存管系統(tǒng)可實現(xiàn)海量金融數(shù)據(jù)的高效率存儲，使用價值更高。

三種存管系統(tǒng)存儲量對比結(jié)果如圖3所示。

分析圖3可知，本文存管系統(tǒng)的存儲空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PEST存管系統(tǒng)和拉普拉斯能量存管系統(tǒng)的存儲空間，本文存管系統(tǒng)能夠儲存更多的金融數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全。本文存管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲效率更高，存儲量更大，可以實現(xiàn)海量金融數(shù)據(jù)存儲和迅速讀取。

2.1? 金融數(shù)據(jù)上傳

為了簡單化處理測試過程，實驗在本文設(shè)計金融數(shù)據(jù)動態(tài)安全存管系統(tǒng)上建立一個測試用附件來上傳頁面，模擬在一個頁面中，同步上傳2項金融數(shù)據(jù)的情景，基于壓力測試的客戶端，創(chuàng)建訪問附件上傳頁面腳本，借用壓力測試工具啟動多個用戶同步并發(fā)調(diào)用腳本，對本文系統(tǒng)進(jìn)行金融數(shù)據(jù)上傳的響應(yīng)時間與吞吐量進(jìn)行測試。表1為金融數(shù)據(jù)上傳實驗情景設(shè)計。

本文系統(tǒng)的金融數(shù)據(jù)上傳的結(jié)果如表2所示。

綜合考慮金融數(shù)據(jù)個數(shù)與響應(yīng)時間，當(dāng)用戶數(shù)處于10～30個時，金融數(shù)據(jù)個數(shù)逐步遞增，用戶數(shù)處于30～100個時，金融數(shù)據(jù)個數(shù)開始遞減，達(dá)到100個用戶時，由于啟動和停止的時間增加致使金融數(shù)據(jù)個數(shù)瞬間增加。30個用戶以上時響應(yīng)時間顯著增高，由此證明，當(dāng)前所處架構(gòu)前提下，系統(tǒng)可支撐30個并發(fā)用戶在同一時刻上傳金融數(shù)據(jù)，擁有約為208.9個/min的金融數(shù)據(jù)上傳速率，且平均吞吐量達(dá)到2 MB/s。當(dāng)并發(fā)用戶在10～100個期間時，本文系統(tǒng)上傳金融數(shù)據(jù)的失敗事物數(shù)都為0，均未產(chǎn)生異?，F(xiàn)象，證明本文系統(tǒng)在高壓情況下進(jìn)行金融數(shù)據(jù)上傳作業(yè)依舊能保證穩(wěn)定運行。

2.2? 金融數(shù)據(jù)在線查看

借用壓力測試工具啟動多個用戶同步并發(fā)調(diào)用腳本，對本文系統(tǒng)進(jìn)行金融數(shù)據(jù)在線查看的響應(yīng)時間與吞吐量進(jìn)行測試，表3為金融數(shù)據(jù)在線查看的實驗場景設(shè)計。本文系統(tǒng)進(jìn)行金融數(shù)據(jù)在線查看結(jié)果如表4所示。

綜合考慮金融數(shù)據(jù)個數(shù)與響應(yīng)時間，當(dāng)用戶處于10～100個時，金融數(shù)據(jù)個數(shù)逐漸增加，用戶達(dá)到100時，金融數(shù)據(jù)個數(shù)增加幅度逐漸變小，與此同時響應(yīng)時間顯著提高。由此可以證明，本文系統(tǒng)進(jìn)行金融數(shù)據(jù)查看時，可以支撐100個并發(fā)用戶同時瀏覽文件，響應(yīng)時間約為0.02 s，同時可以看出本文系統(tǒng)查看金融數(shù)據(jù)時的失敗事物數(shù)是0，未產(chǎn)生異常現(xiàn)象，說明本文系統(tǒng)在高壓情況下仍然能夠穩(wěn)定進(jìn)行金融數(shù)據(jù)的查看。

3? 結(jié)? 論

本文設(shè)計一種基于物聯(lián)網(wǎng)的金融數(shù)據(jù)動態(tài)安全存管系統(tǒng)，總體結(jié)構(gòu)包括感應(yīng)層、存儲層、應(yīng)用層。其中的存儲層采用云安全存儲服務(wù)體系存儲金融數(shù)據(jù)，通過約束性軟件函數(shù)實現(xiàn)對云數(shù)據(jù)的調(diào)度。

實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的存管系統(tǒng)具備良好的海量金融動態(tài)數(shù)據(jù)存儲性能，金融數(shù)據(jù)存儲效率較高、存儲空間較大。該系統(tǒng)能提高金融數(shù)據(jù)管理的安全性，為我國金融行業(yè)的發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

注：本文通訊作者為鄧璐娟。

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