本發(fā)明屬于大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)。
背景技術(shù):
目前數(shù)據(jù)、信號(hào)的傳輸系統(tǒng)通常建立在某單一類(lèi)的網(wǎng)絡(luò)或者局部性網(wǎng)絡(luò)組合的基礎(chǔ)上,例如把互聯(lián)網(wǎng)和WIFI等無(wú)線短距離數(shù)據(jù)傳輸方式相結(jié)合,從而構(gòu)成一種局部性的數(shù)據(jù)和信號(hào)傳輸體系,來(lái)達(dá)到設(shè)備控制的目的。此類(lèi)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)和信號(hào)的傳輸過(guò)程中,通過(guò)會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)上其他數(shù)據(jù)和信號(hào)的干擾,導(dǎo)致數(shù)據(jù)和信號(hào)的精確性受到破壞,從而不能很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)和信號(hào)的輸出。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明為解決現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和信號(hào)的精確性受到破壞,從而不能很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)和信號(hào)的輸出的技術(shù)問(wèn)題而提供一種基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:
本發(fā)明提供的基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng),所述基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)包括:
與數(shù)據(jù)輸入裝置通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線連接,用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集模塊;
所述GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的路由方法包括以下步驟:
步驟一,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)給定工作區(qū)域中包括1個(gè)源節(jié)點(diǎn)N,1個(gè)目的節(jié)點(diǎn)Sink和n個(gè)中間節(jié)點(diǎn)S1,S2,L,Si,L,Sn,每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)有唯一的編號(hào);其中,源節(jié)點(diǎn)N負(fù)責(zé)生成并發(fā)送數(shù)據(jù),目的節(jié)點(diǎn)Sink負(fù)責(zé)接收從源節(jié)點(diǎn)N發(fā)送的數(shù)據(jù),中間節(jié)點(diǎn)S1,S2,L,Si,L,Sn負(fù)責(zé)將源節(jié)點(diǎn)N發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)Sink;
步驟二,生成數(shù)據(jù),源節(jié)點(diǎn)N自動(dòng)生成數(shù)據(jù)序列data={data1,data2,L,datai,L,data8},作為一次發(fā)送的原始數(shù)據(jù),其中第i個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)datai是28位二進(jìn)制序列;
步驟三,嵌入水印,給定水印序列w={w1,w2,L,wi,L,w8},其中wi是4位二進(jìn)制序列;依次將wi添加到datai后,得到含水印數(shù)據(jù)序列wdata={wdata1,wdata2,L,wdatai,L,wdata8},作為一次發(fā)送的發(fā)送數(shù)據(jù),其中第i個(gè)含水印數(shù)據(jù)項(xiàng)wdatai是32位二進(jìn)制序列;
步驟四,發(fā)送數(shù)據(jù);
步驟五,水印提取和檢測(cè);
步驟六,修改節(jié)點(diǎn)安全度,在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,記錄本次傳輸路徑,即保存轉(zhuǎn)發(fā)含水印數(shù)據(jù)序列wdata所經(jīng)過(guò)的所有中間節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號(hào),在步驟五中,如果目的節(jié)點(diǎn)Sink檢測(cè)到取出的水印序列rw={rw1,rw2,L,rwi,L,rw8}與給定水印序列w={w1,w2,L,wi,L,w8}不一致,即數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中被篡改,則將本次數(shù)據(jù)傳輸路徑中所有節(jié)點(diǎn)的安全度降低為當(dāng)前值的二分之一;
與數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線連接,用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)導(dǎo)出和操控的數(shù)據(jù)操控終端;
所述GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的分布式方法在指定的時(shí)間內(nèi),通過(guò)比較工作節(jié)點(diǎn)的最大有效覆蓋時(shí)間和剩余能量來(lái)安排工作節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)探測(cè)活動(dòng)時(shí)間,從而使得總的有效覆蓋時(shí)間最大;
數(shù)學(xué)模型如下:
ST:0≤si.start≤l,i∈N (2)
si.end-si.start=bi,i∈N (3)
其中C為總的有效覆蓋時(shí)間,l是每一輪的時(shí)間,bi是節(jié)點(diǎn)si在每一輪中的工作時(shí)間;
與數(shù)據(jù)采集模塊有線連接,用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分析和處理的微處理器;所述微處理器歸一化混合矩陣列向量估計(jì)時(shí)頻域跳頻源信號(hào),具體步驟如下:
第一步,對(duì)所有采樣時(shí)刻索引p判斷該時(shí)刻索引屬于哪一跳,具體方法為:如果則表示時(shí)刻p屬于第l跳;如果則表示時(shí)刻p屬于第1跳,其中的第l個(gè)頻率跳變時(shí)刻的估計(jì);
第二步,對(duì)第l(l=1,2,…)跳的所有時(shí)刻pl,估計(jì)該跳各跳頻源信號(hào)的時(shí)頻域數(shù)據(jù),計(jì)算公式如下:
與微處理器有線連接,用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、采樣、查詢(xún)和存儲(chǔ)的RAM存儲(chǔ)器、MRAM存儲(chǔ)器和大容量存儲(chǔ)器;
與微處理器有線連接,用于數(shù)據(jù)安全監(jiān)控的數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊;所述數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)收斂加密方法包括:
(1)數(shù)據(jù)擁有者首先計(jì)算數(shù)據(jù)m的哈希值h(m),其中h(·)是密碼學(xué)中的一個(gè)強(qiáng)哈希函數(shù),h(m)作為加密數(shù)據(jù)m的密鑰;
(2)用h(m)加密數(shù)據(jù),假設(shè)E是一個(gè)對(duì)稱(chēng)密鑰加密函數(shù),則產(chǎn)生的密文就是Eh(m)(m);
(3)用所有的授權(quán)用戶(hù)的公鑰加密h(m),密文是:(C,C′),其中C=Eh(m)(m),C′=FPK(h(m)),F(xiàn)是一個(gè)公鑰加密函數(shù),PK是公鑰;
(4)數(shù)據(jù)只能被授權(quán)用戶(hù)解密,合法用戶(hù)首先用自己的私鑰解密得到h(m),最后用h(m)來(lái)恢復(fù)m,表示如下:
與微處理器有線連接,用于無(wú)用數(shù)據(jù)濾出的數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊;
與微處理器通過(guò)數(shù)據(jù)分析模塊有線連接,用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理的數(shù)據(jù)處理模塊;
與微處理器通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線連接,用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換的云服務(wù)器;
所述電源模塊與微處理器有線連接,用于提供電源;
所述數(shù)據(jù)操控終端的外部安裝有警示燈,警示燈與微處理器有線連接。
進(jìn)一步,所述GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的極限容量計(jì)算方法如下:
利用Laguerre多項(xiàng)式計(jì)算得到:
其中,m=min(Nt,Nr);
n=max(Nt,Nr);
為次數(shù)為k的Laguerre多項(xiàng)式;
如果令λ=n/m,推導(dǎo)出如下歸一化后的信道容量表示式;
其中,
在快速瑞利衰落的情況下,令m=n=Nt=Nr,則v1=0,v2=4;
漸進(jìn)信道容量為:
利用不等式:
log2(1+x)≥log2(x);
式簡(jiǎn)化為:
進(jìn)一步,所述微處理器的信號(hào)離散函數(shù)模型獲取包括:
利用分?jǐn)?shù)階離散微積分的方法,將經(jīng)典的Logistic方程修正為如下差分方程:
式中,為分?jǐn)?shù)階差分算子,t=1-v,2-v,....,a為初始點(diǎn);
將上式中取a=0,進(jìn)而將上式轉(zhuǎn)換為離散函數(shù)模型:
進(jìn)一步,所述數(shù)據(jù)采集模塊接收信號(hào)的信號(hào)模型表示為:
其中xi(t)i=1,2…p是時(shí)頻重疊的分量信號(hào),p為分量信號(hào)的個(gè)數(shù),t為時(shí)間;為方差為N加性高斯白噪聲;為分量信號(hào)xi(t)的幅度;cik為調(diào)制信號(hào);hi(t)(i=1,...,N)為滾降系數(shù)α的升余弦成形濾波函數(shù),且Tsi為各分量信號(hào)的碼元速率;fci為各分量信號(hào)的載波頻率,且wi=2πfci;j為虛數(shù)的表示形式,且滿(mǎn)足j2=-1;各分量信號(hào)之間以及分量信號(hào)和噪聲之間相互獨(dú)立。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:該基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全快捷地分析處理,實(shí)現(xiàn)便捷化和精準(zhǔn)操作控制,通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)輸入裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送到微處理器中,利用RAM存儲(chǔ)器、MRAM存儲(chǔ)器和大容量存儲(chǔ)器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行比對(duì)、采樣、查詢(xún)和存儲(chǔ),在網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊和數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊對(duì)數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控和過(guò)濾,保留有用的數(shù)據(jù)和信號(hào),利用數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理,保證數(shù)據(jù)和信號(hào)的精確性,以此實(shí)現(xiàn)精確控制,利用電源模塊提供電源,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)到云服務(wù)器中。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)的原理框圖;
圖中:1、數(shù)據(jù)輸入裝置;2、數(shù)據(jù)采集模塊;3、數(shù)據(jù)操控終端;4、微處理器;5、RAM存儲(chǔ)器;6、MRAM存儲(chǔ)器;7、大容量存儲(chǔ)器;8、數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊;9、數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊;10、數(shù)據(jù)分析模塊;11、數(shù)據(jù)處理模塊;12、云服務(wù)器;13、電源模塊。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效,茲例舉以下實(shí)施例,并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下。
下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。
本發(fā)明實(shí)施例提供的基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)包括:
與數(shù)據(jù)輸入裝置1通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線連接,用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集模塊2;
與數(shù)據(jù)采集模塊2通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線連接,用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)導(dǎo)出和操控的數(shù)據(jù)操控終端3;
與數(shù)據(jù)采集模塊3有線連接,用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分析和處理的微處理器4;
與微處理器4有線連接,用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、采樣、查詢(xún)和存儲(chǔ)的RAM存儲(chǔ)器5、MRAM存儲(chǔ)器6和大容量存儲(chǔ)器7;
與微處理器4有線連接,用于數(shù)據(jù)安全監(jiān)控的數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊8;
與微處理器4有線連接,用于無(wú)用數(shù)據(jù)濾出的數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊9;
與微處理器4通過(guò)數(shù)據(jù)分析模塊10有線連接,用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理的數(shù)據(jù)處理模塊11;
與微處理器4通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線連接,用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換的云服務(wù)器12。
進(jìn)一步,所述電源模塊13與微處理器4有線連接,用于提供電源。
進(jìn)一步,所述數(shù)據(jù)操控終端3的外部安裝有警示燈,警示燈與微處理器4有線連接。
所述GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的路由方法包括以下步驟:
步驟一,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)給定工作區(qū)域中包括1個(gè)源節(jié)點(diǎn)N,1個(gè)目的節(jié)點(diǎn)Sink和n個(gè)中間節(jié)點(diǎn)S1,S2,L,Si,L,Sn,每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)有唯一的編號(hào);其中,源節(jié)點(diǎn)N負(fù)責(zé)生成并發(fā)送數(shù)據(jù),目的節(jié)點(diǎn)Sink負(fù)責(zé)接收從源節(jié)點(diǎn)N發(fā)送的數(shù)據(jù),中間節(jié)點(diǎn)S1,S2,L,Si,L,Sn負(fù)責(zé)將源節(jié)點(diǎn)N發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)Sink;
步驟二,生成數(shù)據(jù),源節(jié)點(diǎn)N自動(dòng)生成數(shù)據(jù)序列data={data1,data2,L,datai,L,data8},作為一次發(fā)送的原始數(shù)據(jù),其中第i個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)datai是28位二進(jìn)制序列;
步驟三,嵌入水印,給定水印序列w={w1,w2,L,wi,L,w8},其中wi是4位二進(jìn)制序列;依次將wi添加到datai后,得到含水印數(shù)據(jù)序列wdata={wdata1,wdata2,L,wdatai,L,wdata8},作為一次發(fā)送的發(fā)送數(shù)據(jù),其中第i個(gè)含水印數(shù)據(jù)項(xiàng)wdatai是32位二進(jìn)制序列;
步驟四,發(fā)送數(shù)據(jù);
步驟五,水印提取和檢測(cè);
步驟六,修改節(jié)點(diǎn)安全度,在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,記錄本次傳輸路徑,即保存轉(zhuǎn)發(fā)含水印數(shù)據(jù)序列wdata所經(jīng)過(guò)的所有中間節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號(hào),在步驟五中,如果目的節(jié)點(diǎn)Sink檢測(cè)到取出的水印序列rw={rw1,rw2,L,rwi,L,rw8}與給定水印序列w={w1,w2,L,wi,L,w8}不一致,即數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中被篡改,則將本次數(shù)據(jù)傳輸路徑中所有節(jié)點(diǎn)的安全度降低為當(dāng)前值的二分之一;
所述GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的分布式方法在指定的時(shí)間內(nèi),通過(guò)比較工作節(jié)點(diǎn)的最大有效覆蓋時(shí)間和剩余能量來(lái)安排工作節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)探測(cè)活動(dòng)時(shí)間,從而使得總的有效覆蓋時(shí)間最大;
數(shù)學(xué)模型如下:
ST:0≤si.start≤l,i∈N (2)
si.end-si.start=bi,i∈N (3)
其中C為總的有效覆蓋時(shí)間,l是每一輪的時(shí)間,bi是節(jié)點(diǎn)si在每一輪中的工作時(shí)間;
與數(shù)據(jù)采集模塊有線連接,用于對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分析和處理的微處理器;所述微處理器歸一化混合矩陣列向量估計(jì)時(shí)頻域跳頻源信號(hào),具體步驟如下:
第一步,對(duì)所有采樣時(shí)刻索引p判斷該時(shí)刻索引屬于哪一跳,具體方法為:如果則表示時(shí)刻p屬于第l跳;如果則表示時(shí)刻p屬于第1跳,其中的第l個(gè)頻率跳變時(shí)刻的估計(jì);
第二步,對(duì)第l(l=1,2,…)跳的所有時(shí)刻pl,估計(jì)該跳各跳頻源信號(hào)的時(shí)頻域數(shù)據(jù),計(jì)算公式如下:
所述數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)收斂加密方法包括:
(1)數(shù)據(jù)擁有者首先計(jì)算數(shù)據(jù)m的哈希值h(m),其中h(·)是密碼學(xué)中的一個(gè)強(qiáng)哈希函數(shù),h(m)作為加密數(shù)據(jù)m的密鑰;
(2)用h(m)加密數(shù)據(jù),假設(shè)E是一個(gè)對(duì)稱(chēng)密鑰加密函數(shù),則產(chǎn)生的密文就是Eh(m)(m);
(3)用所有的授權(quán)用戶(hù)的公鑰加密h(m),密文是:(C,C′),其中C=Eh(m)(m),C′=FPK(h(m)),F(xiàn)是一個(gè)公鑰加密函數(shù),PK是公鑰;
(4)數(shù)據(jù)只能被授權(quán)用戶(hù)解密,合法用戶(hù)首先用自己的私鑰解密得到h(m),最后用h(m)來(lái)恢復(fù)m,表示如下:
進(jìn)一步,所述GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的極限容量計(jì)算方法如下:
利用Laguerre多項(xiàng)式計(jì)算得到:
其中,m=min(Nt,Nr);
n=max(Nt,Nr);
為次數(shù)為k的Laguerre多項(xiàng)式;
如果令λ=n/m,推導(dǎo)出如下歸一化后的信道容量表示式;
其中,
在快速瑞利衰落的情況下,令m=n=Nt=Nr,則v1=0,v2=4;
漸進(jìn)信道容量為:
利用不等式:
log2(1+x)≥log2(x);
式簡(jiǎn)化為:
進(jìn)一步,所述微處理器的信號(hào)離散函數(shù)模型獲取包括:
利用分?jǐn)?shù)階離散微積分的方法,將經(jīng)典的Logistic方程修正為如下差分方程:
式中,為分?jǐn)?shù)階差分算子,t=1-v,2-v,....,a為初始點(diǎn);
將上式中取a=0,進(jìn)而將上式轉(zhuǎn)換為離散函數(shù)模型:
進(jìn)一步,所述數(shù)據(jù)采集模塊接收信號(hào)的信號(hào)模型表示為:
其中xi(t)i=1,2…p是時(shí)頻重疊的分量信號(hào),p為分量信號(hào)的個(gè)數(shù),t為時(shí)間;為方差為N加性高斯白噪聲;為分量信號(hào)xi(t)的幅度;cik為調(diào)制信號(hào);hi(t)(i=1,...,N)為滾降系數(shù)α的升余弦成形濾波函數(shù),且Tsi為各分量信號(hào)的碼元速率;fci為各分量信號(hào)的載波頻率,且wi=2πfci;j為虛數(shù)的表示形式,且滿(mǎn)足j2=-1;各分量信號(hào)之間以及分量信號(hào)和噪聲之間相互獨(dú)立。
下面結(jié)合工作原理對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的描述。
通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊2利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)輸入裝置1的數(shù)據(jù)發(fā)送到微處理器4中,利用RAM存儲(chǔ)器5、MRAM存儲(chǔ)器6和大容量存儲(chǔ)器7對(duì)接收到的數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行比對(duì)、采樣、查詢(xún)和存儲(chǔ),在網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊8和數(shù)據(jù)過(guò)濾模塊9對(duì)數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控和過(guò)濾,保留有用的數(shù)據(jù)和信號(hào),利用數(shù)據(jù)分析模塊10和數(shù)據(jù)處理模塊11對(duì)數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理,保證數(shù)據(jù)和信號(hào)的精確性,以此實(shí)現(xiàn)精確控制,利用電源模塊13提供電源,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)到云服務(wù)器12中。
以上所述僅是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制,凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改,等同變化與修飾,均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。