基于光通信技術的物聯網數據加密技術分析

毛榮杰，夫魯合·努爾買買提，羅慧陽，郭佳菊，巴乃依·波拉提別克

（國網新疆電力有限公司 阿勒泰供電公司，新疆 阿勒泰 836500）

0 引 言

隨著數據與信息總量大幅度增加，對物聯網信息、數據傳輸及安全性提出了全新需求。為此，本次研究設計出基于光通信技術的物聯網數據加密技術，有效對物聯網中的信息數據進行加密處理，避免物聯網在日常工作中出現問題。

1 光通信技術概述

光通信技術主要利用光波作為基礎數據傳輸介質，完成信息和數據的通信功能，達到與無線信息通信技術相同的處理效果。從本質上來看，光通信技術屬于電磁波通信技術中的核心，但是相對于傳統光波形式的傳播來說，該技術在操作模式上超過了無線電波常規使用標準，加上光通信技術所產生的波長距離較短，因此實際進行信息傳輸時，技術內所承載的信息容量更大。

光通信技術在實施過程中主要分為兩種類型，即光纖傳輸模式以及無線傳輸模式。以上兩種技術操作模式在應用時具有高滲透性以及靈活性等優勢，因此將其使用在信號覆蓋區域或者物聯網數據傳輸區域可以展現出其自身應有的價值[1]。我國現代化信息通信以及物聯網平臺建設水平不斷提升，光通信技術則向更完善且全面的方向發展[2]。

目前，我國現有的物聯網平臺光通信技術主要包含4G技術、5G技術以及全球定位系統（Global Positioning System，GPS）移動化信息通信技術等。隨著物聯網數據加密技術的不斷發展與進步，企業及管理部門始終將把光通信技術引進至物聯網數據加密系統作為核心發展目標，實現了物聯網數據加密技術的數據檢測與合理監控。

2 物聯網數據加密技術概述

物聯網平臺主要利用信息數據射頻識別、紅外線感應設備、GPS以及激光外部掃描等信息數據接收與傳感設備，按照標準文件協議，將任何物品信息與互聯網相互連接，完成數據之間的流通和交換。從本質上來看，物聯網數據加密技術是一種集合智能化信息識別、系統定位、數據跟蹤、安全監控以及日常管理等功能的全新網絡平臺模式[3]。

物聯網數據加密技術在網絡平臺上要建立一個集合信息傳感網絡、信息通信網絡以及互聯網的龐大結構網絡，并且通過互聯網數據感知技術，實現信息和數據傳輸過程中不受時間、地點以及人物的約束，就能夠完成信息數據交換和加密等建設目標[4]。

物聯網數據加密技術在實際運轉環節上主要利用密碼操作技術針對信息和數據進行系統化交換，實現信息的隱蔽技術處理，以此確保數據與信息的安全系數。技術人員應充分考慮用戶使用情況選擇適合的數據加密模式，如果物聯網平臺的用戶通過不良技術手段在數據庫中獲得信息和數據，或者用戶的信息收集行為已經構成線路竊聽，那么則需要利用物聯網數據加密技術，對物聯網平臺上所產生的敏感數據進行合理化處理[5]。

3 物聯網數據加密技術

3.1 信息傳輸協議

信息傳輸協議是光通信技術的核心設計模式，傳輸時所產生的光波能源屬于電磁波傳輸模式，其傳輸頻率相比傳統無線電波來說，運轉頻率更高、所產生波長更短。

由于光波傳輸模式具有傳輸頻率帶寬、信息通信快、傳輸容量大以及抗電磁干擾能力強等技術優勢[6],該技術在物聯網數據加密以及傳輸結構上的信息傳輸協議主要包含兩個結構組件：系統控制硬件設備以及系統轉發設備。本次技術研究主要針對設備的傳輸協議開展一系列方案設計，并且在原始協議的基礎條件上進行系統優化與結構改進，添加全新協議字段匹配區域，如以太網絡、傳輸控制協議/用戶數據報協議（Transmission Control Protocol/User Data Protocol，TCP/UDP）等，有效將信息匹配區域中強制協議模式轉化為可選擇模式，有效提高信息數據傳輸的靈活程度。

物聯網的流表設定是一種全新的表達技術方式。流表作為信息傳輸協議的主要構成環節，能夠對傳統技術中可能產生的問題開展全面探索，對流表中的優先級別問題進行一系列方案設計[7]。由于流表選項中包含多個操作指令，其中單個指令具有一個或者多個動作，如某一流表選項被選定之，則需要執行其操作指令，并且將流表選項內的內容與計數設備相互對應，如果流表選項更新成功后，則需要隨之更新相應的技術設備，以此不斷增加傳輸協議文件的多樣化，保證數據和信息傳輸合理性。

3.2 數據加密設置

根據以上數據傳輸協議對于信息的相關要求，應對網絡中的數據開展相關的加密處理，因此在此環節使用高級加密標準（Advanced Encryption Standard，AES）完成整個加密流程。技術人員要通過矩形二維數據小組充分展現信息傳輸工程中的數據狀態，以此作為基礎條件，將數據設定為4行、Na列矩陣。矩陣中Na表示數據與信息的小組劃分范圍，根據數據實際分組情況進一步表示為：加密執行結束之后，需要將相應加密文件全面輸出，并且根據加密文件內部結構，將密文反應狀態表示為[8]

vi=simodx4，i/4，0≤i＜4N（1）通過以上數據加密設定，應對傳統信息傳輸網中的數據和信息加密流程開展結構優化，并且利用優化完成的結果，實現物聯網數據加密的最終目的。為此，在方案設計過程中，如果使用AES密鑰，其字符長度應設定為128 bits、192 bits等，保證對物聯網平臺上的各種模式能夠進行信息和數據加密。除此之外，通過對密鑰的更換完成數據與信息分組，通過系統組合的方式對物聯網平臺的復雜信息技術加密[9]。

為了有效解決物聯網平臺上代碼之間串聯和干擾等問題，需要使用多延時的數據與信息計算方式，隨機選擇物聯網信息聯通通道，結合優化方案設計，針對原始物聯網數據加密技術所產生的問題進行結構優化，將系統研究中的設計內容進行有效結合。物聯網數據加密技術的操作流程如圖1所示。

圖1 物聯網數據加密技術的操作流程

4 物聯網數據加密技術實驗

4.1 實驗環境設定

為了進一步驗證方案設計中物聯網數據加密技術的可行性和有效性，本次研究中需要搭建物聯網實驗平臺[10]。

由于物聯網實驗平臺主要由 Mininet模擬系統以及交換設備共同構成，而其頂端交換設備在方案設定上應為實驗網絡控制設備提供系統支持，通過以上結構能夠對物聯網數據傳輸開展信息模擬。為此應根據實驗環境使用Mininet軟件模擬出至少6個交換設備以及5臺平臺端口，在Mininet軟件啟動之后，還應全面接受網絡控制設備的操作指令，設定實驗參數，以此保證試驗環節的可行性。實驗平臺參數如表1所示。

表1 實驗平臺參數

使用表1實驗參數，有效構建出實驗基礎條件，而在此次研究和實驗過程中，需要對比傳統方案設計和技術特點以及所提出的丟包率、時間延長方式、數據加密效果、技術差距等，將試驗次數設定為5次，以此不斷提升試驗結果的合理性與有效性。

4.2 實驗結果

對于物聯網數據加密技術來說，丟包率是加密效果以及使用性能的重要標準之一，其中不同實驗環節所得到的丟包率如表2所示[11]。

表2 數據丟包率實驗結果

由表2可知，光通信技術傳輸網絡的數據丟包率是3種加密技術中最低的，是網絡傳輸中物聯網數據加密技術最為有效的處理技術之一。

通過一系列試驗操作所得到結果可知，光通信技術展現的數據加密性能較高，能夠對物聯網數據加密技術使用過程中所產生的丟包率過高問題進行合理彌補。根據表2數據變化趨勢詳細分析，光通信技術在實施過程中普遍具有延時性較小并且數據波動小等特點，其技術操作十分穩定。將物聯網數據加密技術的實驗結果以及傳輸網絡延時結構相結合進行詳細分析，確保光通信技術的數據加密在物聯網數據加密技術使用過程中可以展現出較高的技術價值[12]。

5 結 論

我國計算機應用技術以及數據核算能力的全面突破為數據加密與信息流通的穩定發展提供了一系列平臺和環境，在此次研究過程中設計出全新物聯網數據加密技術，增加物聯網信息和數據安全系數，為后續物聯網提供了更多的優化可能性。