基于多目标优化的通信信息队列运维监控系统

李呓瑾 宁浩宇

（云南电网有限责任公司信息中心，云南昆明 650000）

0.引言

通信信息队列是指在通信网络终端中，用于提供传输信息与存储信息的空间，信息在此过程中以队列的形式存储，因此，终端在传输或调度信息的同时，也可以保存信息[1]。但由于终端计算机网络的开放性与共享性过强，导致通信信息队列在网络传输中极易出现数据丢失、信息失真、队列标准化排序被恶意篡改的问题，这些问题已严重影响到了用户端对通信网络的信任。因此，急需设计一个针对通信信息队列的运维监控系统，对数据传输过程进行远程监控与追踪，以此种方式，保证信息在网络中传输的安全性与稳定性[2]。针对此方面的研究，早在1998年便有相关技术人员对此展开了研究，但由于研究过程中一直没有实现将信息传输算法与终端调度算法进行融合，导致设计的运维监控系统在投入市场后，未能被普遍接纳。因此，在本文的研究中，引进了多目标优化技术，将接收端作为优化的目标，当传输的通信信息队列明确目标与通信路径后，便可以实现在传输中在很大程度上降低外界环境对其的干扰。目前，多目标优化技术已被广泛应用到工业生产资源调度、物流运输信息获取、技术生产流程设计等领域中，但此项技术尚未在计算机领域涉及，因此，本文将基于多目标优化的应用，对通信信息队列运维监控系统展开设计。

1.硬件设计

本文结合通信信息队列的特点，将其运维监控系统划分为4个硬件组成部分，分别为上位机终端部分、上位机抗干扰部分、远程电源终端控制部分以及显示部分，如图1所示。

图1 通信信息队列运维监控系统硬件框架

系统中计算机、显示器均沿用传统系统对应型号设备，本文仅针对系统中的干扰器和加密IC卡进行优化选型设计。

1.1 上位机干扰器选型

由于通信信息所处环境相对开放，因此常常会受到环境中各类干扰因素的影响，为了减小环境因素对信息通信安全传输的威胁，本文引入上位机干扰器实现对通信信息队列传输的保护。在电磁辐射当中可能会存在部分机密信息，干扰器的主要作用是阻挡通信信息队列在进行运维过程中产生的电磁辐射[3]。综合本文运维监控系统的运行要求，选用型号为GRQ-46H310型号干扰器，该型号干扰器的干扰方式为空间乱数加密干扰和噪声混淆覆盖多种干扰，可实现对通信信息队列的全方位保护；干扰带宽为1MHz～1.5GHz；发射干扰强度为小于75dbμV，传输干扰强度为小于65dbμV；工作电源为交流220V+-10%；运行过程中的功率小于1.25W；当出现故障问题时刻通过声光报警对故障作出指示；运行工作温度在0℃～50℃范围以内；最大湿度为80%。

1.2 加密IC卡选型

在本文监控系统当中引入非接触式加密IC卡硬件，并将该结构作为本文系统的核心部分，在加密IC卡当中设置核心控制板，实现对本文监控系统的运行控制。该硬件主要包括12位AES安全机制、传感器、网线以及上述核心控制板。在系统运行的过程中，为了确保通信信息队列中的隐私数据不被非法入侵者攻击，利用加密IC卡实现对信息队列的加密，从而进一步提高通信信息队列的安全性，为系统运维和监控提供有利条件。

2.软件设计

2.1 基于多目标优化提取信息队列通信传输参数

将上述硬件作为基础，针对本文运维监控系统的软件进行设计，引入多目标优化技术，对信息队列通信传输参数进行提取。假设将一段时间作为通信信息队列的运维周期，将其周期长度设置为1h，将通信信息中数据的安全性、传输效率等左右多种优化目标，构建如下所示的多目标优化函数：

公式（1）中，M表示为安全性的优化目标；mi（i=1，2,3，……，n）表示为第i的安全性优化目标的子目标；a表示为决策变量；L表示为传输效率的优化目标；li（i=1，2,3，……，n）表示为第i个传输效率优化目标的子目标。根据公式（1）可知，决策变量a应当满足s.t.a∈σ，其中σ表示为决策变量a具体的可行解空间大小，对于决策变量a的约束条件应当不为0。将该公式作为目标，将其代入到本文监控系统当中，对信息队列通信传输参数提取。需要提取的通信传输参数包括key、data和mode。其中第一种参数是针对通信信息队列当中各类数据加密和解密时所需的密钥；第二种参数是针对加密和解密过程中产生的数据选择种类；第三种参数是在一般工况条件下通信信息队列的传输模式。按照128位的分组法针对提取的各类信息队列进行分组，并完成10次迭代操作，完成对各类参数的获取。

2.2 基于IP核设计通信信息队列运维接口信号

将加密IP核引入到本文运维监控系统当中，并通过128位宽度的系统总线对IP接口信号进行设计，根据本文系统的运行需要。将通信信息队列接口当中能够支持系统运行和传输的TCP和UDP协议进行加密，以此进一步提高本文系统在对通信信息队列运维监控的安全性。

2.3 通信信息队列终端远程监管

将上述基于IP核的通信信息队列运维接口信号作为基础，针对通信环境当中的各类信息队列进行终端远程监管。在本文系统当中，自动屏蔽来自通信环境中繁琐的技术问题，将整个通信环境中信息队列的运维状态按照实际情况进行可视化展现，并在系统显示界面当中对整个通信环境中各类信息队列之间的影响和依赖关系展现。通过CPU占用、内存情况、SGA等多个预定义阈值时间以及通信状态全面对通信环境当中各个组件的性能进行监控，并通过对各类参数的变化，判断通信传输质量和效率。同时，将本文系统通过无线传输的方式与移动设备终端连接，方便对本文系统进行远程控制，从而及时发现通信传输过程中存在异常现象的队列，并对其进行及时处理，从而避免出现通信传输崩溃，造成大量数据信息受损或丢失的问题，确保通信信息队列的正常运行。

3.结语

通过本文上述对运维监控系统设计，从理论和实践两方面实现了对通信信息队列的安全防护，并进一步提高了通信信息队列的传输效率。在未来研究当中，还将针对更加复杂的通信环境，对其影响信息安全传输的各类因素进行综合分析，并通过引入更多加密技术，提高本文运维监控系统的适用性。