同步脉冲数字通信加密传输系统在网络安全中的应用

陈 赫

（长治学院 物理系，山西 长治 046011）

随着互联网技术的不断发展和快速普及，网络攻击、黑客入侵等事件层出不穷，导致信息泄露与数据窃取等行为频频发生，给个人、企业、国家等带来了严重的安全威胁。加密技术是针对上述问题的一种重要手段。在数字通信方面，同步脉冲数字通信加密传输系统是一种常见的加密技术，该技术能够提供安全可靠的数字通信环境，对网络安全方面具有重要的应用价值［1］。文章旨在探讨同步脉冲数字通信加密传输系统在网络安全中的应用，为网络安全提供一种有效的解决方案。

1 基于同步脉冲的数字通信加密传输系统硬件设计

目前，网络中的通信加密传输机制仍存在技术短板，并且系统的安全架构设计并不完备，所以，为能够适应数字通信加密传输系统业务的需要，在传统系统硬件结构的基础上，又配备了网络系统控制器，以对系统网络节点的管理实现更加深入理解，从而使系统局域网中的网络节点之间可以进行联合管理，使系统的网络通信数据可以同时进行系统管理与数据匹配［2］。在数字通信加密传输系统中，数字信息主要以源代码形式出现，其主要作用是能够让传输的信息数据得到有效反馈。这一技术的原理是在解调器的匹配滤波器上依据符号速率对相关信号进行实时采样，然后实现数字信息的同步。

数字通信加密传输系统巧妙地结合了加密技术、数字处理技术等多种现代网络技术。为了保障数据信息的传输效率，防止外部黑客的侵袭，该系统基于传统数字信息传输系统技术，通过安全技术芯片对系统内部的数据文件进行加密，对互联网产业的发展提供专业化的技术支持［3］。基于同步脉冲的数字通信加密传输系统硬件结构如图1 所示。

图1 基于同步脉冲的数字通信加密传输系统硬件结构

2 基于同步脉冲的数字通信加密传输系统软件设计

2.1 系统安全架构设计

现阶段，保障系统的安全性是数字通信系统最重要的技术发展趋势。其安全性不同于传统的网络安全，要确保CPS 系统的安全性，就需要清楚地了解系统所面对的各类可能的威胁。因此，在现有的安全体系结构基础上，文章提出了一种基于IPSec 体系结构的信息处理方法，IPSec 安全体系结构如图2 所示。它是明确安全现状、规划安全工作、制定安全策略和安全解决方案的基础。该结构体系有两种明确的基础目标：第一，保护IP 数据包的安全性，针对网络系统进行风险评估，以此掌握各类可能存在的风险，并制定出相应的对策和应急预案。第二，为抵御线上的网络攻击提供有效的防护措施，利用安全控制，可以最大程度地减少风险，并且可以对残余风险展开实时的监控和分析，同时还可以在突发事件出现的时候，对其进行应急响应和灾难恢复，从而保证网络系统及业务数据的安全［4］。

图2 IPSec 安全体系结构

该技术涵盖了网络访问安全、第一次认证、第二次认证、应用安全以及SBA 领域安全等内容。其中网络访问安全域的主要功能就是协助网络节点实现与信息的交互安全，它是数字通信加密的第二道墙，可以有效阻止内部网络的攻击，并可以对内部网络进行监控、过滤、记录和报告，并切断内部网络与外部网络的联系，以保护通信传输到通信设备的这个过程为基础，来设定安全防护装置。网络安全数据分类表如表1 所示。在企业的管理机制下，要想达到网络的安全，就必须要利用运行机制中的技术手段。当企业内部的计算机、网络以及服务器等设备发生故障的时候，网络管理员要能够及时地找到问题并对其进行解决。

表1 网络安全数据分类表

2.2 数字通信RS 加密技术

为进一步保证数字通信数据传输的安全，该系统设置了完整的数字通信保密体系。该加密机制采用RSA 加密技术，利用安全芯片进行安全认证、数据加解密等操作，以保障数据传输的安全性和完整性。在信息安全方面，SSL 在身份验证和重要信息传递中加以使用，保证了信息的安全性和可靠性。在电子邮件的收发环节，采用严密的密码技术，可以有效地阻止黑客入侵，确保数据信息传输的安全性［5］。其数字通信加密流程如图3 所示。

图3 RSA 解密算法流程

RSA，即公开密钥密码，是当前被研究最多的一种公开密钥算法，已经有将近30 年的历史了，它经受过多种不同的攻击，被公认为是当前最好的公开密钥算法。在公开密钥加密中，存在着许多特定的算法，比如 RSA、Rubin、ElGamal 和椭圆曲线等。RSA 作为目前应用最为广泛的一种非对称密码体制，采用了密码学的方法对数据进行了加密，达到了隐蔽的目的，以保证数据的安全性。

2.3 基于同步脉冲的数字通信传输功能的实现

在数字通讯中，一个数字通讯系统必须具备各种不同的同步函数，以达到准确的资料通讯目的。它的技术目的是使收发双方可以进行同步通信，从而达到统一的信息和数据的交互，所以，在通信系统中，能否充分地完成数据的同步，就成了重要的技术指标。如果不能达到同步，就会造成整个系统的瘫痪。因此，要使数据互通，就需要制定统一的标准与规格，并形成一个数据源。为了能够实现基于同步脉冲的数字通信传输功能，文章主要以通信设备作为主要介质，运用网络接入所构成的安全域来防止外部网络攻击从系统内部流入，保障系统网络节点之间的信息交互安全，同时需要运用网络切片、归属环境这两种应用来验证用户是否为系统安全用户，通过反复的信息认证保护系统用户与内部业务诉求之间的通信安全，以便在不同的数据库间进行数据共享［6］。

2.4 网络同步

在该系统架构中，协调节点用以收集无线网络以及网络运行中的数据，并将其上传到网络，从而使系统的网络结构更为完美。在数字通信和计算机网络中，为了使各个站能够保证“信息公开”以及“数据开放”，必须对其进行原始数据的收集，并使其能够在网络与用户端进行双向的数据交换。但受网络、网速等因素影响，多个不同任务的反馈速度会存在一定差异，使得多个任务之间没有进行有效的协作，进而造成多个任务的失效或出错［7］。

2.5 帧同步

“字”与“句”构成了语言交流中的“信息流”，起到了篇章衔接与信息传达的作用，在语言交际中起着举足轻重的作用［8］。在多通道时，为了在接收端实现对来自不同方位的信号的精确辨识，发射端信息流的开始和结束处需添加特定的代码，以实现对信息的辨识。对接收者而言，获得和证实此信息的过程被称为“框架同步”或者“分组同步”。该框架能够为系统提供一种API，能够让组件定时释放缓冲区，允许实施者利用自身硬件组件内的同步资源对程序进行调试。而且，帧同步必须在启动之后于最短的时间内完成，或者在帧丢失之后，必须在最短的时间内恢复。在语音通信中，100 ms 以下的通信中断很难被人耳感知到，因此，通常假定帧同步恢复时间在约10 ms 左右。而在此基础上，通过对图像进行拼接，得到的图像也要达到某种格式，因此对图像处理算法的实时性和高效性提出了更高的要求。

2.6 载波同步

载波同步，也叫载波还原，与接收机的载波频率相同，主要是将其提供给解调机，以进行相干解调。由于接收到的信号含有分立的载波成分，且每一个载波成分都占据一个频率范围，所以在接收端可以使用合适的带通滤波器将多个载波成分分开，得到想要的信号［9］。在该接收机上，可将该信号载波与该信号的本机相关的载波分离开来，用这种方法所得到的本机相关载频和接收到的载频是一样的。该方法简单实用，对多个载波信号的接收和处理都有较好的效果。

2.7 位同步

位同步也称码元同步，是一种对数位符号进行时间对准的处理方式［10］。它通过从一个消息代码的数据流中抽取一个时钟信号对一个消息符号进行标识。位同步是进行准确采样和决策的前提，它只在数字通信中是必需的。提取出来的位置同步信息是一个具有与码速率相同的定时脉冲，而相位是由决策时的信号波形来确定的，它可以在符号的中部，也可以在符号的结束时间或者其他时间点。时钟同步主要有两种，一种是时间同步，另一种是频率同步，即时间与时间间隔的统一，时间用来标识某件事发生的时间，时间间隔或频率代表某件事持续的时间。这两种算法都存在着计算量大、适用范围小、难以在短期内获得最优解或近似最优解的问题。

3 同步脉冲数字通信加密传输系统的实际应用

同步脉冲数字通信加密传输系统的技术创新性主要体现在利用同步脉冲技术对通信数据的解码处理，能够确保数字通信代码各分行与总行之间的时间同步。它还可以控制系统网络节点，辅助系统数字通信数据传输，从多个层次保护通信数据的安全性和完整性，包括网络接入安全、网络域安全、首次认证、二次认证、应用安全、流程域安全以及SBA 域安全等，从而有效地保护通信数据的安全性与完整性。同步脉冲数字通信加密传输系统可利用RSA 加密技术构建数字通信加密机制，对通信数据进行加密处理。客户端和服务器RSA 加密技术数据传输如表2 所示。

表2 客户端和服务器RSA 加密技术数据传输

在网络安全中，当客户端和服务器需要进行加密通信时，该系统可以提供安全保障。具体而言，客户端可以运用RSA 加密技术对要传输的数据进行加密处理，然后将加密后的数据通过网络发送给服务器。服务器接收到数据后，再运用相应的解密技术对数据进行解码处理，从而获得原始数据。在上述过程中，即使数据被第三方截获，也无法被解密，因为只有客户端和服务器才拥有正确的解密密钥。因此，该系统可以有效防止通信数据被未经授权的第三方获取或利用，从而保障了网络安全。

4 结论

在通信工程中，数字通信加密系统有着非常重要的作用。文章提出的系统是在传统加密的基础上，通过对软件和硬件加以创新和优化，并采用了有别于传统加密技术的同步脉冲数字通信加密传输技术，从而能够将防入侵能力与高传输速率的通信传输功能所具备的优势加以结合，实现了系统内部隐私数据的互联共享。本系统采用计算机通信技术，可以有效地完成各项工作，对企业信息化建设具有积极的推动作用。