物联网大数据有效信息的加密存储系统设计研究

吕杰

（天津城市建设管理职业技术学院 天津市 300000）

在本文的研究过程中，其采集器的芯片使用上，采用了TTSAD251 芯片，这样就可以在使用的过程中，有着较大的采集范围，同时也能够在处理器当中设定出较多的啮合，以此有效的降低系统的整体功耗。同时在存储器上，采用了SPRTAN-2 的芯片，作为系统当中的结构芯片。在软件进行工作的过程中，需要进行物联网数据的有效信息采集，同时也需要建立起相应的加密文档，并让物联网大数据有效信息进行良好的存储。同时为了保障系统工作的监测，就需要与传统形式的系统进行相应的试验对比，以此证明出加密存储系统，能够有效的保障物联网大数据当中的有效信息，提升存储范畴，以及进一步的提升工作效率。

1 研究背景

在经历了计算机、互联网的高速发展之后，物联网近些年也逐渐进入到了人们的视野当中，成为第三次的信息发展革命。在物联网技术中，在射频识别、红外干扰、卫星定位等技术方面，都已经得到了较为长远的发展，成功的应用到各种类型的生活生产当中。物联网可以依据制定的协议，能够将物品与互联网进行有效的连接，以此可以有效的让各种物品的实际信息，进行高效的互动和沟通。进而让人们实现对物品识别、定位以及管理的智能化发展。在物联网当中，拥有着一个数据库中心，是整个物联网的结构核心所在，可以让物联网在使用的过程中，进行高效的信息传递。在所传递的信息当中，主要可以将其分为三个大类，分别是对象信息、设备信息、实时信息。同时，在这些复杂的信息具有明显特征。其拥有较大的数据量、复杂的关联、较快的增长速度等。因此在实际工作的过程中，需要确保这些信息数据可以具有较高的可靠性，同时也是在物联网运行的过程中，有着较高可靠性的关键所在。

相比之下，传统的物联网大数据信息存储系统，在结构空间方面，比较狭小。同时，在运行过程中，运行效率始终不足，同时在进行系统构建的过程中，在硬件以及软件方面都进行了成本的节约，经常会使用一些比较廉价的设备，因此在使用的过程中，就无法实现物联网在进行信息存储过程中的实际需求。一旦出现了数据的丢失，就会导致严重的信息安全事故的发生，带来严重的经济损失。因此需要针对传统物联网信息存储系统的问题和缺陷，进行物联网大数据有效信息加密存储系统的全新构建。在设计出来的存储系统当中，可以有效的针对网络IP 资源进行实时的监控，即便是在处理复杂网络下的IP 数据网络，其系统都能够有效的进行反馈，以此保障高质量的存储效果。同时，在系统的设计过程中，还需要结合起策略调度方案，这样就可以在对海量的数据进行分析的过程中，分门别类的存储需求，这样就可以较为有效的对物联网数据信息，随着经济的发展，其信息高度发展的当下，进行信息存储方面的高质量处理。

在本文的分析过程中，主要进行了硬件结构方面的框架设计，同时依据硬件的实际情况，从不同的层次进行软件流程的重新构建。并充分的利用时间，对系统的验证进行软件流程的设计。并通过试实验的方式，对系统在运行过程中的实际效果进行分析。通过研究可以发现，其系统可以有效的提升对有效信息的存储效率，同时也能够完成大量数据信息的存储，以便于可以在进行物联网大数据信息安全存储的过程中，提供出更多的可能性。

2 物联网大数据有效信息的加密存储系统硬件设计

在现阶段的物理网环境下，由于各种物品种类的繁杂，使得大数据的有效信息呈现指数级的增长，种类和规模都十分的巨大。因此，在进行加密存储系统的设计过程中，需要保障拥有着较高的采集速度，同时容量上也相对较大。在本文的设计过程中，设计出来的物联网大数据有效信息加密存储系统，需要有多种设备所构成。例如需要由系统总线、采集器、存储器、DSP、转换器以及服务电路等部分所构成。

2.1 采集器设计

在本文系统的设计过程中，主要采用了由丹麦公司所生产的芯片，当作采集器内部的主要芯片。在将采集器安装在嵌入式处理单元之后，需要对系统的信息采集以及处理，并可以实现定时的将一些重要的数据信息，传送到存储单元，以及显示单元当中，并充分的对用户的指令进行相应的解析。同时还需要有效的完成数据采集器的维护命令，并在日常的工作过程中，有效的执行本身日常的采集工作。而系统当中的远程数据采集器，主要是对接收到的数据信息，在信息处理器当中，进行成功的反馈。并采用高速的网络接口，同时也要负责其他网络接口，进行数据信息的交换处理。在工作的过程中，可以进行监控数据、信息的共享操作。对于采集的接口来说，需要能够具有着指令，以及相关的配套服务，以此可以有效的满足本地、远程系统，需要进行采集的实际需求。

而在本系统的采集器选择上，采用了RTU 型号的采集器。该型号的采集器，是一种数据监测采集终端，其具有多种功能，能够在使用的过程中，在移动、电脑终端，都进行远程的终端管理，同时还可以首先高效率的监控以及设置。这样就可以在工作的过程中，进行高效率的采集信息的工作。并且，在采集器当中，进行了高端通信模块的安装，这是一种集成64 位、能够持续稳定工作的高性能处理器。与传统结构不同，在本系统设计中，采用了嵌入式的实时操作系统，能够在系统运行的过程中，提供出多路工业标准的变送器，或者实现热电阻输入、多路数字输入，甚至是多路输出的形式。

在本采集器的使用过程中，主要是针对一些有限无线的网络，因此可以在具体的使用过程中，针对自身的实际需要，对配置进行有针对性的调节。在成功触发之后，会及时的通知用户，将各种数据信息，传输到各个监控中心，这样就会在接下来通知各种设备的开关。采用的RTU 型号的采集器，是一种可以进行远程控制、采集的终端，因此非常适合我国现阶段的各种移动网络，在一定程度上，能够广泛应用于各种工业的施工现场，满足其电流、电压以及压力等需求。在本文的设计过程中，将采集器进行有优化设计，添加了无钥匙开启的功能，以便于用户可以在有效的时间之内，实现功能的开启，为工作添加了更多的灵活性。同时，还具有着很大的可编程能力，因此可以实现远程编辑，以便于能更加高效率的，进行信息采集。用户在使用的过程中，可以通过媒介，比如短信、网络后台等，对当前使用的设备，进行信息数据采集，并执行监控动作。在RTU 采集器当中，可以对所有的TCP 协议，都能支持，因此并不需要再次进行开发。

2.2 处理器设计

在现阶段，在常用处理器的选择上，基本上都是采用单核的处理器。但是在实际操作过程中，单核处理器所执行的指令，以及在并行数据方面，没有一个较大的提升空间，同时在运行的过程中，频率始终比较高，使得系统运行过程中的处理器功能消耗过大。现阶段，在对此问题进行处理的方法上，主要是进行处理器核数的提升，处理器当中核数越多，就会使得可以执行的指令越多，以此实现提升工作效率的效果。在本文进行设计时，采用了多核处理器。并且，对内部IDS 接口，进行了设计，同时实现了内存控制器、PCI-E 接口。

但是由于处理器内部有着多个核心，使得在进行运行的过程中，需要面对着合理分配、调度、平衡任务等方面的问题。其中，在处理器的调度问题上，一直都属于核心问题。在现行系统当中，由于无法支持多核处理器的运行，因此需要针对这个问题，进行负载的均衡处理。在设计的过程中，需要在采用的多核处理器当中，加入三组多核调度算法，分别为共生队列调度、全局队列调度、局部队列调度算法。其中，对于全局队列调度算法来说，就是需要能够起到维护全局任务的作用。以此能够有效的等待队列。一旦在内核空闲的时候，全局任务就能把一些已经准备就绪的任务，放在这个核心中执行，因此在工作的过程中，有着较高的效率，同时内核使用率比较高。在局部队列调度算法执行的过程中，最重要的有点在于，不需要进行CPU 的切换，也能够有效的提升局部缓存的命中率，但是在使用的过程中，也存在着明显的缺陷，使得CPU 的命中率长期都处于比较低的情况当中。而共生调度算法，就是在运转的过程中，将一些资源较多的任务，或者是一些任务较少的任务，进行集中的调度，以此能够有效的避免资源出现冲突的问题。现阶段在进行系统设计的过程中，比较常见使用全局队列算法。

在本文的设计过程中，还依据平衡设计的原则，将其芯片，从内部的各个方面进行有效的权衡。同时在运行的过程中，其CPU能够有效的进行问题的权衡，因此不会使用处理器在运行的过程中，不会有某一个方面的问题，而出现失衡。同时在运行的过程中，其CPU 的权衡问题，也能够得到良好的处理和解决，在使用的过程中，比较方便，是一种低成本、容易完成的设计方案。使得该系统，在整体结构的设计过程中，基于整体为目标。一般情况下，其处理器在简单逻辑方面，都能够起到良好的作用。而在对整个目标进行分析的过程中，就需要进行一定程度的取舍，以此在多核处理器的设计过程中，需要依据科学的角度，进行平衡性的分析，进而保障整个系统的稳定运行。

同时在分布式存储器当中，有一个CIB，都是由两个或者四个处理器构成，因此具有着较大的内存空间，同时在访问速度上比较快。因此，在系统运行的过程中，能够高效率的进行数据缓存的处理，同时在存储器当中，也有着相应的双口RAM 配置。同时一旦在使用的过程中，换成较大的存储器，就需要将其中几个CIB，进行有效的连接，但是在这样的操作以后，就会让访问的速度大幅度下降，并一定程度上，占用了逻辑资源。在块存储器的使用上，采用的是FIPA 的专用设备，在进行安全的过程中，其需要在周围进行芯片的排列，排列的形式上基本上采用数值的排列形式。

2.3 存储器设计

在存储器设计时，一般都采用的是SPRTAN-2 的芯片设计。而在存储器的结构方面，分为三种不同的结构类型，分别为块处存储器、结构分布式存储器结构，以及外部存储器接口。

在分布式的存储器当中，具有着较大的内存空间，同时访问速度比较快。因此在使用的过程中，可以作为处理器数据的缓存行为，同时在存储器当中，可以进行双口RAM 的配置。一旦在使用的过程中，需要采用大存储器，就需要将多个CIB 进行有效的连接。但是这样的工作情况，会严重降低访问的速度，同时会一定程度上占用逻辑资源。在块存储器当中，可以有效的进行单双口存储器的实现，因此可以进行有效的转换。在写优先模式的情况下，是需要将读和写，置于同一地址，同时要保证读写模式相同。而在读优先模式下，需要能够将读写BLAY RAM，其中的一个地址，因此需要优先的对缓冲器，当中的数据进行采集，同时也不能对写操作，产生一定的影响。在保持输出下，其数据不能够影响输出，以此可以写入到缓冲器当中，并持续性的进行读操作数据的表达。在外部存储器的ISHR 接口，与DOM 接口，进行高速访问的过程中，其CILIN 提供了大量的数据信息，可以很好的进行高速存储器，在接口方面的实际设计。

3 物联网大数据有效信息的加密存储系统软件设计

在设计的过程中，对软件进行合理化设计，要以物联网大数据背景下，有效信息为基础，在硬件方面，对机密存储系统进行设计，以此能够有效的利用其硬件的优势。

（1）需要能够对物联网当中的有效信息进行高效率的采集。在物联网当中，有这个各种类型的大数据信息，因此需要对不同种类的信息，调用不同的单位进行使用。而在大数据当中，一些信息数据只适合企业。因此在进行采集的过程中，需要对信息数据，进行分门别类的处理。

（2）要进行加密文档的建立。在加密文档当中，需要保障不会对用户以及各种其他类型的设备，造成严重的影响。而在内部构建中，需要保证保密环境下拥有比较简单的结构，同时便于进行高效的管理，保证其较强的保密性。在加密文档中，可以依据不同的加密方式，将其设计出两种不同的模式。分别为网络版、单机版。在网络版的设计过程中，主要是能够在网络环境下进行使用，但是除了完成存储任务之后，还需要能够进一步实现追踪服务。而单机版，就是可以在没有网络的情况下，加密文档。同时，这样的加密文档，仅仅可以对本机当中的有效信息，进行加密工作。

（3）物联网大数据当中，需要进行有效信息的存储。为了能够尽可能的提升存储过程中的安全性，就需要对存储的完档，都进行访问的权限设置，在存储的过程中，也需要将其设定为全透明，以此能够有效的保障用户在进行共享信息，或者进行离线模式的操作过程中，可以高效率的使用存储设备。只有在有访问权限的时候，才可以进行系统的操作。否则不能够对存储设备，进行有效控制。因此，不能够对存储设备当中，所包含的信息数据，进行打印、盗取以及拖拽。对存储文件，需要定期开展审计管理工作，同时要有相关专业的管理人员，进行用户的管理。以此保障在客户端，进行因子的设置，保障在使用的过程中，客户端位置，并不会被一些外来的信息所攻击，以此能够保障系统可以在一个稳定的环境下进行运行下去。

4 验证和试验

4.1 实验目的

为了保障设计出来的系统，能够有效的提升物联网大数据有效信息的加密效果，就需要能够将其在实践中进行检验，从机密效果、存储容量方面着手。

4.2 实验分析

在对其开展详细的实验之后，需要将其传统的加密存储系统，与本文设计的创新加密技术进行比较分析。操作的过程中，需要在同一时间下，对一个大数据当中的有效信息进行存储，并在同一个时间里，进行加密量的记录。

4.3 实验结论

在进行实验之后，发现在同一个时间当中，传统的存储系统，相比较本文设计的存储加密技术而言，有着较高的效率提升，同时工作效率方面也有着较高的提升。同时，在本文的设计过程中，将存储系统的软硬件进行了有效的结合，使得能够在短时间当中，获得大量的有效信息数据，以此在工作的过程中，可以有效的降低工作成本，在进行信息数据采集的过程中，具有着更为广阔的发展空间。特别是在本文设计的系统当中，其有效信息的节点，远远大于传统的系统。同时在相同的存储次数下，使得取得了良好的存储效果。并且，随着存储此时的提升，这样的系统优势性有着更为显著的提升。在这样的系统之下，可以有效的提升无来往的存储范畴，大概在20%左右。同时其软硬件的完美配合，使得在系统运行的过程中，有效的提升数据的传输能力，同时也进一步的提升存储工作的效率，是一种较高工作效率的系统类型。

5 总结

综上所述，在本文的设计过程中，其采用的加密存储技术，能够有效的提升，在进行物联网大数据有效信息的安全性，同时也进一步的提升了物联网内部的结构，以及在硬件以及软件层面，进行了有效的结合。同时在之后的系统验证过程中，再次检验了设计出来的系统所具有的高效率和安全性。虽然在现阶段的设计过程中，依然存在着一定程度的不足，例如在软件的机构分层方面，依然不够清晰，因此会出现信息无法长期保存的问题，在未来的发展过程，需要重视起对这方面的深入研究。