大数据下智能通信信息队列加密传输系统设计

鹿艳晶

摘要： 智能通信信息队列加密传输系统在应用过程中存在加密传输效率低的问题，为此，提出大数据下智能通信信息队列加密传输系统设计。硬件部分，设计计算机，拥有数据处理及数据融合两个选项;设计计算机电子干扰器，依据电子对抗原理利用干扰器阻断携带机密信息的辐射电磁;设计加密IC卡，采用3DES加密标准;设计显示器，传输智能通信信息队列数据。软件部分，计算加密传输入口参数，标识出不同IP接口信号，结合数据与密钥，提高传输安全性;利用大数据下的智能通信信息队列加密传输算法，实现大数据下的智能通信信息队列加密传输。根据实验得出结论：该系统加密传输吞吐率均在3 kbit/s以上，加密传输性能较好。

关键词：大数据;智能通信;信息队列;加密传输

中图分类号： TP343.7      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）08-0045-02

智能通信信息队列指的是在通信过程中用于保存信息的集合，能够在传递信息的同时，保留信息。在智能通信信息队列传输过程中，需要利用加密技术保证通信信息传输安全[1]。在大数据下，智能通信信息队列中的数据量越来越大，因此必然会出现加密传输效率低的问题。由于传统智能通信信息队列加密传输系统中的加密算法与传输算法分离，无法实现统一加密传输信息队列中的数据[2]。可以看出在我国，针对智能通信信息队列加密传输系统的研究普遍停留在理论层面。针对智能通信信息队列加密传输系统的发展方向，提出大数据下智能通信信息队列加密传输系统设计。

1 大数据下智能通信信息队列加密传输系统硬件设计

本文针对系统的硬件部分主要分为4部分，分别为：计算机、计算机干扰器、远程电源终端以及显示器。系统其余硬件均为基础硬件，无须重点设计，在本文中不做多余赘述。

1.1 计算机设计

选用Satellite LS10型号计算机，并配置双核CPU及多个可扩展处理器，内存为6GB大小[3]。服务器的硬件环境配置，如表1所示。

根据表1所示，Satellite LS10型号计算机拥有数据处理及数据融合两种功能，可以同时进行智能通信信息队列加密与传输。所设计的双核多拓展处理器可以平衡通信信息队列，从而提高系统运行稳定性。

1.2 计算机干扰器

干扰器的作用在于阻断信息队列在加密传输过程中的电磁辐射，因为电磁辐射中可能会携带部分机密信息。在传输信息时需要打开干扰器，利用其发出的信号对抗电磁辐射信号，以此覆盖机密信息[4]。计算机干扰器中电源的主要功能是为了给干扰器电源终端及其他外部控制部件提供电力，干扰器电源终端的工作状态为弱电状态，在系统运行过程中产生的电压较低，而系统中的其他外部控制部件为强电工作状态，因此产生的电压差会影响系统的运行效果[5]。为解决这一问题，在布设电源时应将外部其他控制部件的电源与干扰器电源终端的供电电源隔离，进而实现干扰器电源终端支持突发传输方式的同步操作以及自动配置。

1.3 加密IC卡设计

采用非接触式设计加密IC卡，以加密IC卡为系统的核心硬件，内置核心控制板。加密IC卡的主要组成包括：核心控制板、128位AES安全机制、EAL4+传感器、网线以及显卡等。在对加密IC卡的型号进行选择时，应根据核心控制板的功能需要、接口处资源、输入网口和输出网口尺寸大小以及功率消耗等相关因素选择。针对上述要求，本文选择将型号为Y-IC-Ca2342100Q的核心控制板引入到加密IC卡设计当中。核心控制板可以使加密IC卡的各项性能达到最佳，并且在一定程度上节省系统汇总硬件的运行时间，提高系统硬件运行效率。加密IC卡主要用于为智能通信信息队列加密提供驱动，可封装各种协议的IC芯片。

1.4 显示器设计

设计显示器作为系统运行结果的展示界面，将加密后的智能通信信息队列在显示器上显示。基于大数据下，智能通信信息队列数据量大、数据类型多的特点[5]，本文设计的显示器型号为CFR2548，尺寸为32寸，共有24路，通过串口通讯能够直接传输智能通信信息队列数据。通过Sucount K网络与下层控制主机相联。利用显示器中的双核多路，提高传输速率。以此，完成智能通信信息队列加密传输系统硬件部分设计。

2 大数据下智能通信信息队列加密传输系统软件设计

2.1 智能通信信息队列加密传输入口参数计算

智能通信信息队列加密传输入口参数有key、data 及mode。key是指加密与解密时所使用的密匙;data是指加、解密时生成的数据选择;mode是指一般工况下信息队列传输的工作模式。按照64位分组法进行信息队列分组，每组划分为4×4的16字节，迭代次数為10次。加密过程从初始状态开始，历经字节替换、行移位、列混淆、轮密钥变换等过程，进行10轮加密操作，前9轮执行4步，最后1轮少执行一次列混淆操作。设这些运算为[k+1]函数，则可通过公式得出[k+1]函数，如（1）所示：

公式（1）中，[x]表示存储加密密钥;[y]表示待加密明文;[h]表示IP核工作的运行速率;[i]表示IP接口信号数量。通过公式（1）识别不同的IP接口信号后，结合密钥以及数据相互。智能通信信息队列加密传输的10次迭代具体内容是：输入明文;根据 IP接口信号加密密匙;字节复用替换。然后，迭代生成行位移，根据列的混乱程度依次生成第二轮的加密密钥。重复上述操作，直到10次迭代完全结束，通过迭代运算得到密文长度为64位。

2.2 基于IP核设计智能通信信息队列加密传输接口信号

将上文得到的加密IP核装载到系统中，使用64位宽度的Wishbone总线，为Wishbone设计了IP接口信号，修改内容包括I/O、位宽以及指令。智能通信信息队列加密传输IP接口信号具体信息，如表2所示。

结合表2信息，将智能通信信息队列加密传输接口内支持的 TCP 与 UDP 协议进行加密，便可实现数据的加密传输效果。

2.3 大数据下的智能通信信息队列加密传输算法

在本文设计系统中嵌入大数据下的资源调度算法，通过大数据技术的调度功能将静态加密数据调度到动态传输层;再将动态传输层的数据调度到静态加密层中[6]。设大数据下智能通信信息队列的调度循环量为[n]，则大数据交互调度系统静态加密层与动态传输层的计算表达式为[T]，可得：

在公式（2）中，[η]指的是该智能通信信息队列调度循环量下的调度资源峰值;[q]指的是通信信息队列加密传输数据申请系数。通过公式（2），可得出大数据下交互调度系统静态加密层与动态传输层的方程式。为进一步提高加密传输的效率，在应用Hadoop时要保证每个数据的最大长度能够通过二进制字符串进行编制，根据编制后的切分数据调整加密传输的速率。设大数据下的智能通信信息队列加密传输算法为[ζ]，则有公式（3）。

在公式（3）中，[r]指的是该智能通信信息队列调度循环量下的随机纠错权重满载时偏差值。通过公式（3），即可实现大数据下的智能通信信息队列加密传输。

3 仿真实验分析

3.1 实验前期准备

构建实例分析，实验对象为RabbitMQ智能通信信息队列，实验过程中相关准备及设备参数。实验网络覆盖面积为2.4*103×2.4*103/m2，信号传递耗能为15/kJ，缓冲区域覆盖面积为2.4*103[×]2.4*103/m2，CPU配置为2.7～2.9/GHz，缓冲池节点为100/个，计算页面大小为1.024*104/bit。

为确保实验的真实有效性，选择相同的测试指标，测试本文系统与传统系统之间的加密传输吞吐率。加密传输吞吐率越高证明该系统对于智能通信信息队列的加密传输效率越高。在此次的实验中，首先使用本文系统加密传输智能通信信息队列，利用Heapchyer软件记录测得的加密传输吞吐率，使其为实验组;再使用传统系统加密传输智能通信信息队列，同样利用Heapchyer软件记录测得的加密传输吞吐率，设其为对照组，设置10次实验。利用Heapchyer软件记录两种方法的加密传输吞吐率实验结果。

3.2 实验结果分析与结论

采集10组实验数据，实验结果如下图1所示。

由图1可知，在10次实验过程中，本文系统加密传输吞吐率始终在3 kbit/s以上，而对照组的加密传输吞吐率最高为2.3 kbit/s，智能通信信息队列加密传输效率更高，可以应用于大数据下的智能通信信息队列加密传输方面。

4 结束语

通过大数据下智能通信信息队列加密传输系统的设计，希望能够在确保智能通信信息队列加密传输安全的同时，提高智能通信信息队列加密传输的效率。在后期的发展中，应加大本文设计系统在智能通信信息队列加密传输中的应用。实验结果表明，本文设计系统在保证智能通信信息队列加密传输效率方面中的具体优势已经显现出来，可以在现实中广泛投入使用。

参考文献：

[1] 邹爱琴.大数据网络用户隐私信息自适应加密系统设计[J].自动化与仪器仪表，2019（5）：28-31，36.

[2] 吴光凤，陶汝虚，尹雨诗.大数据时代社交网络信息傳输隐私保护仿真[J]. 计算机仿真，2019，36（4）：107-110，189.

[3] 廖克顺.基于贝叶斯网络模型的舰船通信信息传输隐写算法设计[J].广西民族大学学报（自然科学版），2018，24（4）：75-79.

[4] 张小莉.信息加密技术在计算机网络安全中的作用[J].电子技术与软件工程，2019（2）：178.

[5] 熊伟.信息加密技术在计算机网络安全中的作用探讨[J].数字技术与应用，2019，37（1）：206-207.

[6] 单慧琳，张银胜.基于改进DEA算法的声波加密传输系统[J].电子技术应用，2019，45（4）：104-108.

【通联编辑：张薇】