物联网环境下数据交换模型研究

2019-12-12王聪

科技创新与应用 2019年33期

王聪

摘要：随着信息化技术的不断发展，在物联网环境下，产生了大量的数据，并且数据间的结构及存储方式各不相同，使得数据源之间的交互变得异常复杂，形成了“信息孤岛”，而解决“信息孤岛”问题最有效的方法就是数据交换。基于此，构建一个在物联网环境下的数据交换模型，用以解决数据间的脱节问题，并将构建的数据交换模型与传统的数据交换方法进行对比实验。实验结果表明，构建的交换模型可以有效保证数据信息的安全性。

关键词：物联网;数据;交换;模型

中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）33-0078-02

Abstract： With the continuous development of information technology， a large amount of data has been produced in the environment of the Internet of things， and the structure and storage mode of the data are different， which makes the interaction between the data sources become extremely complex and form an "information isolated island". The most effective way to solve the problem of "information isolated island" is data exchange. Based on this， a data exchange model in the environment of the Internet of things is constructed to solve the problem of disconnection between data， and the constructed data exchange model is compared with the traditional data exchange method. The experimental results show that the exchange model can effectively ensure the security of data information. Keywords： Internet of things; data; exchange; model

引言

随着物联网在各行各业中的深入应用，存储在各个系统中的信息量逐渐增加，其中存在的问题也逐渐增加。一方面，由于数据信息具有分布广泛、管理自治、异构性强等特征，严重影响了各数据源之间的数据交换;另一方面，对于各个系统的要求逐渐严格，数据间的交换需求逐渐增多[1]。正是因为这两方面的问题存在，迫切的需要实现各个数据源之间的透明化数据交换，在交换的过程中不需要考虑数据模型存在的异构、数据的抽取问题以及数据的合成问题[2]。

1 物联网环境下数据交换模型的构建

1.1 模型框架设计

本文构建的基于物联网环境下的数据交换模型主要涉及两种交换主体，一是数据共享中心库，二是业务系统库。构建的数据交换模型图如图1所示。

假设在该数据交换模型中，数据共享中心库和各业务系统库共同组成n个交换主体，根据事物的整合原理可知，总共会产生C2n种交换组合。在这C2n种交换组合方式中，既存在两个业务系统库之间的基于数据共享中心库的数据交换，又存在两个业务系统库之间点对点的直接数据交换方式。从模型的能动性上分析，该模型中既有主动式的数据交换，又有被动式的数据交换。

1.2 数据集成方法设计

数据集成的方法分为三种，分别是单本体、多本体以及单、多混合本体。当用户需要集成的数据源的相似度较高时，对于相似度高的数据源在建立的本体相似度也会随之增高，造成数据重复率过多的现象产生，还会增加模型中建立的各个局部的本体工作量，使整个模型中所包含的本体过于复杂[3]。

为了克服上述问题，基于共享部分局部本体的想法，在数据交换模型中提出一种全新的局部共享本体的数据集成方法。通过这种方法的数据集成可以改变原有单、多混合本体的方法中每个数据源信息对应一个局部本体的映射方法，将相似度过高的多个数据源整合成为一个单独存在的虚拟数据源，以此达到共享一个局部本体的目的[4]。

局部共享本体数据集成方法与其它几种方法存在着很大的差异，其它数据集成方法中，每一个数据源都严格遵循一一对应的关系，每个局部本体都能够反映出数据源中的数据，每个数据元的种类和属性都可以在其中找到对应的唯一数据。而局部共享本体中数据的种类和属性是可以对应数据源中的多个数据，也可能对应一个数据源中的数据，因此在数据集成时，要明确数据的每个属性和种类，在数据源中找到对应的數据。

局部共享本体数据集成方法可以有效地解决模型中局部本体过多时出现的问题，并且，减少了建立在各个局部本体中的工作量以及复杂程度。但需要注意的是，在局部共享本体中，改变一个数据源很可能会使本体产生改变，最终影响其他数据源之间的映射关系。但当数据源之间没有过多的改动时，局部共享本体可以有效地减少局部本体的数量，将交换模型的成本大大降低。

1.3 应用层设计

应用层与客户端的代理服务器的功能相同，主要负责对数据的请求、发布以及查询重写和执行功能等。数据的请求是在请求应答模型中，数据信息需要在数据交换模型中进行交互，形成数据的查询请求。发布功能是在发布模式当中，数据的提供方以及数据的需求方通过在数据交换模型中的交互完成对数据的发布。查询重写和执行功能是在请求应答模式下通过提供方将查询请求转化为交换模型在本地数据源中可以执行的语句，并通过执行完成对结果的查询。

1.4 通信层设计

在数据交换模型中，通信层的主要功能是用于数据交换模型与客户端代理之间的安全、可靠的通信。本文构建的数据交换模型中采用的是一种基于消息的通信方法，将消息作为数据交换过程中的载体。交换数据按照统一个格式进行封装，并放入信息中，通过消息在各个节点之间的传送，实现数据的交换。信息需要经过四个步骤才能实现传送：第一步是将信息格式化，并将全部信息定义为统一的格式;第二步是要对包含敏感数据的信息进行加密处理;第三步是使用简单对象访问协议将信息进行封装;第四步将消息进行传送。

将消息格式化后的文档要能够在网络上进行安全的传送，文档在发送的过程当中需要对其进行适当的加密处理，防止信息在网络上传播的过程中重要的数据被泄露。

1.5 数据交换层设计

本文构建的数据交换模型包含四种数据交换方式，分別是被动式数据交换、主动式数据交换、点对点的数据交换和基于数据共享中心库的数据交换。

被动式的数据交换是指当业务系统库处于被动状态时，用户需要提供相应的账号和密码，才能进行数据的交换。共享的数据交换模型可以根据用户自身的需求高效的完成对数据的获取，不会随着业务系统的规定变化而发生改变。但业务系统库暴露在网络中，数据信息安全性较低。

主动式数据交换是指业务系统库根据用户的需要主动将数据传送到数据交换模型中进行交换。这种交换方法可以保障业务系统库的安全性。

点对点的数据交换是在业务系统中直接交换，通过标准协议将数据集成在一起，优点是数据的传输性能相对较好，但扩展能力差，且权威性和可靠性很难保证。

基于数据共享中心库的数据交换，在数据的交换的过程中，由指定的业务系统数据库中抽取数据进行交换。这种交换方法的优点是对于整体的业务系统影响较小，且能够在不影响其正常使用的状态下完成对数据的交换，还可以保障交换过程中数据的可靠性和权威性。但缺点在于这种方法的依赖性过大，对于不同的业务规则，需要对数据交换模型进行持续的更新和改造。

因此在具体的数据交换过程中要根据实际情况需要，选取不同的交换方法。

2 对比实验

为了验证本文构建的数据交换模型具有更好的应用价值，结合数据的安全访问原理，将其与传统的数据交换方法进行对比试验。

2.1 实验准备

为了使实验更加具有说服力，将实验建立在某高校的校园网络建设当中，完成实验。实验组为本文构建的数据交换模型，将模型建立在高校中的业务系统当中进行数据交换，建立数据共享中心，实现高校各部门的数据互联。

对照组为利用传统数据交换方法对高校中的数据信息进行交换，在保证数据的及时性和一致性的前提下，利用两种方法完成数据交换。

2.2 实验结果

表1 实验对比结果

利用两种方法分别对5组数据信息进行交换，设定完整性最高的数据为100%，表1为两种方法的完整性对比结果。

2.3 实验结果分析

从实验结果可以看出，实验组的完整性明显高于对照组。因此可以说明本文构建的数据交换模型在数据交换的过程中可以在最大程度上保证数据的完整性，并且数据交换模型只能对业务库中授权的数据进行访问，因此也保证了业务数据库的安全性。该模型可以避免传统数据交换方法中的问题，有效降低了数据交换的工作量和工作难度。

3 结束语