基于區塊鏈的計算機通信網絡安全加密控制系統設計

吳小迪

（黔東南州工業學校< 黔東南技師學院> 貴州 凱里 556000）

0 引言

21世紀為信息化大潮流時代，也是各行業隨著物聯網飛速發展的時代。網絡通信快速迭代，隨之而來的就是通信網絡面臨的安全問題和挑戰性[1]。在信息化技術促進社會發展的過程中，信息網絡安全問題也頻頻發生，給人們生活、生產帶來了嚴重影響。人們在認識到通信網絡在現代社會的重要性的同時，還要認識到所面臨的環境問題，時刻保持安全防范意識，提高自身的安全警惕，設計相應網絡安全系統，提高安全防范技術和能力，保證網絡通信運行的可靠性和安全性顯得尤為重要[2]。

1 計算機通信網絡安全加密系統的架構

圖1為計算機加、解密系統的架構，在系統中的每個客戶端中設置加解密模塊，利用數據加解密實現數據發送，再利用認證與解密對數據進行接收。認證是指提供數字簽名服務，RSA 和SHA-I 組成組合簽名模式。由于RSA 的強度，通過接收方匹配的私鑰擁有者生成簽名。由于SHA-I 的強度，接收方保證其他人都不可能生成與此hash 編碼匹配的新消息，從而保證原始消息簽名[3]。圖1中的加解密模塊能夠提供保密和認證的功能，并且保證數據在傳輸過程中的機密性和安全性。

圖1 計算機加密系統架構

2 系統的硬件設計

2.1 處理器

本文處理器使用四核H32MAXQ30，對交易數據進行加密，對密文進行存儲。在用戶發送區塊鏈公開請求時，有效識別請求部件。通過反饋請求解密交易信息，滿足區塊鏈的實際需求。在處理過程中，處理器運行的空間為64 G，對數據及時存儲，對數據安全性有了必要保證[4]。

2.2 數據采集器

為了使數據加密效率得到提高，設計隱私保護系統，本文利用數據采集器對交易數據進行實時捕獲。數據采集設備使用H2Q3500PN2.0，最長續航時間為15 天，利用Wi-Fi 和TCP/TP 實現通信，能夠采集多源數據，使采集效率得到提高[5]。

2.3 加密技術

在數據傳輸過程中保證數據的安全是非常必要的，加密技術在傳輸過程中屬于可靠安全保障措施。在現代生活中，加密技術被廣泛應用到互聯網中，尤其是金融、軍事和財政等領域中。一般加密技術包括明碼和密碼兩種：明碼指的是沒有通過加密處理的數據信息，密碼指的是通過加密處理的信息。密鑰指的是明碼到密碼加密的處理過程，具備包含參數的函數變換公式，在此函數變換中為正變換；相反，假如使密碼轉變成為明碼就是反變換[6]。圖2為數據加解密結構，用戶一般認為d 是不會加密的，在變換過程中要求密鑰參數k 參與，得到d 和e 的正確計算值。由此可以看出，數據加密技術安全保障是通過密鑰值k 和加密程度決定。在加密過程中的方法有很多，總體可以包括移位密碼、代替密碼、乘積密碼等。移位密碼指的是改變明碼和密碼位置得到的，也稱為移位代換密碼；代替密碼指的是通過字符、代碼等代替明碼轉換得到的；乘積密碼指的是復雜加密方法，通過符號的混合代替明碼，利用指數乘積運算方法進行加密。在實際操作中，通過三種密碼變換更迭后，在數據傳輸過程中更加可靠安全，無法被破解盜密[7]。

圖2 數據加解密結構

3 系統模塊設計

3.1 網絡爬蟲模塊

網絡爬蟲模塊為網絡安全漏洞檢測模塊的創建基礎，執行精度與實施效率會對系統最終漏洞掃描精度值造成影響。在進行區塊鏈網頁抓取時，網絡爬蟲模塊在應用中要遵循廣度優先、最佳優先、深度優先三項處置策略。最佳優先指的是全部已經訪問的URL 權限都要存儲在檢測信息提取模塊中。在執行網頁信息檢測的時候，爬行URL 種子庫能夠直接調用URL 種子庫數據，避免對網絡漏洞檢測造成影響。系統通過網絡爬蟲模塊鏈接區塊鏈，在信息庫中存儲漏洞數據，檢測信息提取模塊數據信息錄入和轉存，以此無限擴張掃描web 漏洞覆蓋范圍[8]，圖3為網絡爬蟲模塊結構。

圖3 網絡爬蟲模塊結構

3.2 任務管理模塊

任務管理模塊的執行功能包括對網絡安全漏洞檢測任務的開始、刪除、編輯、停止等處理。點擊任務管理模塊，自動跳轉到顯示列表中，包括硬盤、內存、以太網、藍牙等。CPU 任務能夠將系統網絡進行全面的展示，降低平均占用率，加快系統的檢測運行速度。假如用戶需要掃描網絡時，安全漏洞數值較高，就會提高內存占用數值，使區塊鏈網絡更加復雜。硬盤狀態能夠顯示所承載的網絡漏洞檢測數值，假如此數值指標表現數值過大，就會降低系統檢測精準性[9]，以下為部分代碼：

3.3 漏洞檢測模塊

漏洞檢測模塊能夠利用數據庫讀取安全漏洞檢測字符串數，創建全新待檢測URL 隊列形式。讀取漏洞荷載被替換的字符串值，也就是漏洞檢測代碼。在不改變爬蟲模塊提取目標時，能夠改變漏洞檢測模塊源碼編譯行為，直到系統應用主機生成唯一的漏洞數據并有所響應，表示目標沒有漏洞。如果網絡服務器存儲在HTML 文檔，說明安全漏洞響應狀態為2XX 形式。檢測所有區塊鏈漏洞表，表示目標網絡中不存在明顯XSS 型漏洞。根據上述信息檢測結果對區塊鏈漏洞表進行檢測，如果不存在數據沖突行為，表示在系統檢測主機中將判別結果進行反饋[10]，漏洞數據檢測原理詳見表1。

表1 XSS 型漏洞數據檢測原理

3.4 監控模塊

基于FTP 客戶端設計數據通信管理模塊，為客戶端提供預警、發文、收文等功能。在監控模塊中添加FTP 客戶端，稱之為高級FTP 客戶端，主要功能為：

（1）用戶管理。高級FTP 客戶端能夠對用戶進行添加和刪除，并且對用戶名和密碼進行修改。將此數據動態在服務器端數據庫中鏈接，每添加一名用戶名就會自動生成相應的客戶端發件夾和收件夾[11]；

（2）密碼修改。高級FTP 客戶端能夠通過本地對服務器密碼進行修改，還能夠對普通客戶端密碼修改，并在數據庫中記錄密碼；

（3）日志查詢。高級FTP 客戶端能夠對服務器記錄的客戶端登錄信息、IP 信息和文件傳送信息進行查詢；

（4）文件發送。高級FTP 客戶端能夠對每個客戶端發送文件[12]。

4 實驗研究

4.1 實驗環境和方法

利用傳統系統和本文系統進行對比，實現不同系統對比實驗的設計。傳統系統能夠對地面用戶通信網絡進行加密工作，通過互聯網模式對通信網絡進行安全加密。傳統系統的覆蓋面積比較廣，但是缺乏安全性能。ATM-Sat 項目能夠對通信網絡進行安全加密，擴充互聯網通信網絡安全管理數據，但是會提高信道誤碼率[13]。實驗環境詳見圖4。

圖4 實驗環境圖

4.2 實驗結果和討論

將拓撲網絡監管中心連接衛星鏈路，發送監管中心的安全報文，通信鏈路通過報文中的安全內容對密鑰進行全面拓撲。鏈路定期發送網絡拓撲信息，方便用戶查詢網絡安全加密數據并根據空間站特點，利用區塊鏈管理鏈路數據，拓展新型結構密鑰。衛星節點鏈路存在一定復雜性，從而使通信誤碼率得到提高，丟失安全通信包。所以，要用不同方法對比加密深度[14]，圖5為對比結果。

圖5 對比結果

通過圖5可以看出，對本文系統實現星間通信網絡安全加密，通過區塊鏈技術實現通信網絡鏈路通信數據的全方位覆蓋，能夠指定通信安全數據發送協議。區塊鏈與通信鏈路為映射關系，能夠結合鏈路數據，避免由于誤碼率出現加密誤差。地面分布式操作系統能夠對通信網絡進行加密，使加密程度得到降低。

圖6為信道誤碼率對比結果，通過圖6可以看出來，本文系統的誤碼率比較小，主要是因為本文的通信鏈路和區塊鏈技術存在映射關系，在安全節點參數內容中存在可更改的操作，能夠改善信道環境。其次，本文系統利用路由約束安全數據，能夠滿足安全加密數據協調性的需求[15-16]。

圖6 信道誤碼率對比結果

5 結語

在通信網絡不斷發展的過程中，人們的生產生活更加方便，也豐富了社會效益。但是，在外部環境日益變化的時候，通信網絡也受到外部的威脅。假如核心技術受限于人，外部惡意攻擊導致的節點傳輸風險、病毒風險等都會導致網絡不穩定，使人們處于被動防護狀態。為了凈化網絡環境，保證通信網絡穩定和安全，實現安全技術革新、提高系統穩定性，不僅要使用加密技術，還要在技術上有所突破，并且根據此技術得到全新的進步和發展。