大數據下智能通信信息隊列加密傳輸系統設計

鹿艷晶

摘要： 智能通信信息隊列加密傳輸系統在應用過程中存在加密傳輸效率低的問題，為此，提出大數據下智能通信信息隊列加密傳輸系統設計。硬件部分，設計計算機，擁有數據處理及數據融合兩個選項;設計計算機電子干擾器，依據電子對抗原理利用干擾器阻斷攜帶機密信息的輻射電磁;設計加密IC卡，采用3DES加密標準;設計顯示器，傳輸智能通信信息隊列數據。軟件部分，計算加密傳輸入口參數，標識出不同IP接口信號，結合數據與密鑰，提高傳輸安全性;利用大數據下的智能通信信息隊列加密傳輸算法，實現大數據下的智能通信信息隊列加密傳輸。根據實驗得出結論：該系統加密傳輸吞吐率均在3 kbit/s以上，加密傳輸性能較好。

關鍵詞：大數據;智能通信;信息隊列;加密傳輸

中圖分類號： TP343.7? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0045-02

智能通信信息隊列指的是在通信過程中用于保存信息的集合，能夠在傳遞信息的同時，保留信息。在智能通信信息隊列傳輸過程中，需要利用加密技術保證通信信息傳輸安全[1]。在大數據下，智能通信信息隊列中的數據量越來越大，因此必然會出現加密傳輸效率低的問題。由于傳統智能通信信息隊列加密傳輸系統中的加密算法與傳輸算法分離，無法實現統一加密傳輸信息隊列中的數據[2]。可以看出在我國，針對智能通信信息隊列加密傳輸系統的研究普遍停留在理論層面。針對智能通信信息隊列加密傳輸系統的發展方向，提出大數據下智能通信信息隊列加密傳輸系統設計。

1 大數據下智能通信信息隊列加密傳輸系統硬件設計

本文針對系統的硬件部分主要分為4部分，分別為：計算機、計算機干擾器、遠程電源終端以及顯示器。系統其余硬件均為基礎硬件，無須重點設計，在本文中不做多余贅述。

1.1 計算機設計

選用Satellite LS10型號計算機，并配置雙核CPU及多個可擴展處理器，內存為6GB大小[3]。服務器的硬件環境配置，如表1所示。

根據表1所示，Satellite LS10型號計算機擁有數據處理及數據融合兩種功能，可以同時進行智能通信信息隊列加密與傳輸。所設計的雙核多拓展處理器可以平衡通信信息隊列，從而提高系統運行穩定性。

1.2 計算機干擾器

干擾器的作用在于阻斷信息隊列在加密傳輸過程中的電磁輻射，因為電磁輻射中可能會攜帶部分機密信息。在傳輸信息時需要打開干擾器，利用其發出的信號對抗電磁輻射信號，以此覆蓋機密信息[4]。計算機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為弱電狀態，在系統運行過程中產生的電壓較低，而系統中的其他外部控制部件為強電工作狀態，因此產生的電壓差會影響系統的運行效果[5]。為解決這一問題，在布設電源時應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，進而實現干擾器電源終端支持突發傳輸方式的同步操作以及自動配置。

1.3 加密IC卡設計

采用非接觸式設計加密IC卡，以加密IC卡為系統的核心硬件，內置核心控制板。加密IC卡的主要組成包括：核心控制板、128位AES安全機制、EAL4+傳感器、網線以及顯卡等。在對加密IC卡的型號進行選擇時，應根據核心控制板的功能需要、接口處資源、輸入網口和輸出網口尺寸大小以及功率消耗等相關因素選擇。針對上述要求，本文選擇將型號為Y-IC-Ca2342100Q的核心控制板引入到加密IC卡設計當中。核心控制板可以使加密IC卡的各項性能達到最佳，并且在一定程度上節省系統匯總硬件的運行時間，提高系統硬件運行效率。加密IC卡主要用于為智能通信信息隊列加密提供驅動，可封裝各種協議的IC芯片。

1.4 顯示器設計

設計顯示器作為系統運行結果的展示界面，將加密后的智能通信信息隊列在顯示器上顯示。基于大數據下，智能通信信息隊列數據量大、數據類型多的特點[5]，本文設計的顯示器型號為CFR2548，尺寸為32寸，共有24路，通過串口通訊能夠直接傳輸智能通信信息隊列數據。通過Sucount K網絡與下層控制主機相聯。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列加密傳輸系統硬件部分設計。

2 大數據下智能通信信息隊列加密傳輸系統軟件設計

2.1 智能通信信息隊列加密傳輸入口參數計算

智能通信信息隊列加密傳輸入口參數有key、data 及mode。key是指加密與解密時所使用的密匙;data是指加、解密時生成的數據選擇;mode是指一般工況下信息隊列傳輸的工作模式。按照64位分組法進行信息隊列分組，每組劃分為4×4的16字節，迭代次數為10次。加密過程從初始狀態開始，歷經字節替換、行移位、列混淆、輪密鑰變換等過程，進行10輪加密操作，前9輪執行4步，最后1輪少執行一次列混淆操作。設這些運算為[k+1]函數，則可通過公式得出[k+1]函數，如（1）所示：

公式（1）中，[x]表示存儲加密密鑰;[y]表示待加密明文;[h]表示IP核工作的運行速率;[i]表示IP接口信號數量。通過公式（1）識別不同的IP接口信號后，結合密鑰以及數據相互。智能通信信息隊列加密傳輸的10次迭代具體內容是：輸入明文;根據 IP接口信號加密密匙;字節復用替換。然后，迭代生成行位移，根據列的混亂程度依次生成第二輪的加密密鑰。重復上述操作，直到10次迭代完全結束，通過迭代運算得到密文長度為64位。

2.2 基于IP核設計智能通信信息隊列加密傳輸接口信號

將上文得到的加密IP核裝載到系統中，使用64位寬度的Wishbone總線，為Wishbone設計了IP接口信號，修改內容包括I/O、位寬以及指令。智能通信信息隊列加密傳輸IP接口信號具體信息，如表2所示。

結合表2信息，將智能通信信息隊列加密傳輸接口內支持的 TCP 與 UDP 協議進行加密，便可實現數據的加密傳輸效果。

2.3 大數據下的智能通信信息隊列加密傳輸算法

在本文設計系統中嵌入大數據下的資源調度算法，通過大數據技術的調度功能將靜態加密數據調度到動態傳輸層;再將動態傳輸層的數據調度到靜態加密層中[6]。設大數據下智能通信信息隊列的調度循環量為[n]，則大數據交互調度系統靜態加密層與動態傳輸層的計算表達式為[T]，可得：

在公式（2）中，[η]指的是該智能通信信息隊列調度循環量下的調度資源峰值;[q]指的是通信信息隊列加密傳輸數據申請系數。通過公式（2），可得出大數據下交互調度系統靜態加密層與動態傳輸層的方程式。為進一步提高加密傳輸的效率，在應用Hadoop時要保證每個數據的最大長度能夠通過二進制字符串進行編制，根據編制后的切分數據調整加密傳輸的速率。設大數據下的智能通信信息隊列加密傳輸算法為[ζ]，則有公式（3）。

在公式（3）中，[r]指的是該智能通信信息隊列調度循環量下的隨機糾錯權重滿載時偏差值。通過公式（3），即可實現大數據下的智能通信信息隊列加密傳輸。

3 仿真實驗分析

3.1 實驗前期準備

構建實例分析，實驗對象為RabbitMQ智能通信信息隊列，實驗過程中相關準備及設備參數。實驗網絡覆蓋面積為2.4*103×2.4*103/m2，信號傳遞耗能為15/kJ，緩沖區域覆蓋面積為2.4*103[×]2.4*103/m2，CPU配置為2.7～2.9/GHz，緩沖池節點為100/個，計算頁面大小為1.024*104/bit。

為確保實驗的真實有效性，選擇相同的測試指標，測試本文系統與傳統系統之間的加密傳輸吞吐率。加密傳輸吞吐率越高證明該系統對于智能通信信息隊列的加密傳輸效率越高。在此次的實驗中，首先使用本文系統加密傳輸智能通信信息隊列，利用Heapchyer軟件記錄測得的加密傳輸吞吐率，使其為實驗組;再使用傳統系統加密傳輸智能通信信息隊列，同樣利用Heapchyer軟件記錄測得的加密傳輸吞吐率，設其為對照組，設置10次實驗。利用Heapchyer軟件記錄兩種方法的加密傳輸吞吐率實驗結果。

3.2 實驗結果分析與結論

采集10組實驗數據，實驗結果如下圖1所示。

由圖1可知，在10次實驗過程中，本文系統加密傳輸吞吐率始終在3 kbit/s以上，而對照組的加密傳輸吞吐率最高為2.3 kbit/s，智能通信信息隊列加密傳輸效率更高，可以應用于大數據下的智能通信信息隊列加密傳輸方面。

4 結束語

通過大數據下智能通信信息隊列加密傳輸系統的設計，希望能夠在確保智能通信信息隊列加密傳輸安全的同時，提高智能通信信息隊列加密傳輸的效率。在后期的發展中，應加大本文設計系統在智能通信信息隊列加密傳輸中的應用。實驗結果表明，本文設計系統在保證智能通信信息隊列加密傳輸效率方面中的具體優勢已經顯現出來，可以在現實中廣泛投入使用。

參考文獻：

[1] 鄒愛琴.大數據網絡用戶隱私信息自適應加密系統設計[J].自動化與儀器儀表，2019（5）：28-31，36.

[2] 吳光鳳，陶汝虛，尹雨詩.大數據時代社交網絡信息傳輸隱私保護仿真[J]. 計算機仿真，2019，36（4）：107-110，189.

[3] 廖克順.基于貝葉斯網絡模型的艦船通信信息傳輸隱寫算法設計[J].廣西民族大學學報（自然科學版），2018，24（4）：75-79.

[4] 張小莉.信息加密技術在計算機網絡安全中的作用[J].電子技術與軟件工程，2019（2）：178.

[5] 熊偉.信息加密技術在計算機網絡安全中的作用探討[J].數字技術與應用，2019，37（1）：206-207.

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

【通聯編輯：張薇】