本發(fā)明屬于大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前數(shù)據(jù)、信號的傳輸系統(tǒng)通常建立在某單一類的網(wǎng)絡(luò)或者局部性網(wǎng)絡(luò)組合的基礎(chǔ)上，例如把互聯(lián)網(wǎng)和WIFI等無線短距離數(shù)據(jù)傳輸方式相結(jié)合，從而構(gòu)成一種局部性的數(shù)據(jù)和信號傳輸體系，來達(dá)到設(shè)備控制的目的。此類系統(tǒng)在數(shù)據(jù)和信號的傳輸過程中，通過會受到網(wǎng)絡(luò)上其他數(shù)據(jù)和信號的干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)和信號的精確性受到破壞，從而不能很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)和信號的輸出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和信號的精確性受到破壞，從而不能很好地進(jìn)行數(shù)據(jù)和信號的輸出的技術(shù)問題而提供一種基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供的基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)，所述基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)包括：

與數(shù)據(jù)輸入裝置通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)無線連接，用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集模塊；

所述GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的路由方法包括以下步驟：

步驟一，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)給定工作區(qū)域中包括1個源節(jié)點(diǎn)N，1個目的節(jié)點(diǎn)Sink和n個中間節(jié)點(diǎn)S₁,S₂,L,S_i,L,S_n，每個中間節(jié)點(diǎn)有唯一的編號；其中，源節(jié)點(diǎn)N負(fù)責(zé)生成并發(fā)送數(shù)據(jù)，目的節(jié)點(diǎn)Sink負(fù)責(zé)接收從源節(jié)點(diǎn)N發(fā)送的數(shù)據(jù)，中間節(jié)點(diǎn)S₁,S₂,L,S_i,L,S_n負(fù)責(zé)將源節(jié)點(diǎn)N發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)Sink；

步驟二，生成數(shù)據(jù)，源節(jié)點(diǎn)N自動生成數(shù)據(jù)序列data＝{data₁,data₂,L,data_i,L,data₈}，作為一次發(fā)送的原始數(shù)據(jù)，其中第i個數(shù)據(jù)項(xiàng)data_i是28位二進(jìn)制序列；

步驟三，嵌入水印，給定水印序列w＝{w₁,w₂,L,w_i,L,w₈}，其中w_i是4位二進(jìn)制序列；依次將w_i添加到data_i后，得到含水印數(shù)據(jù)序列wdata＝{wdata₁,wdata₂,L,wdata_i,L,wdata₈}，作為一次發(fā)送的發(fā)送數(shù)據(jù)，其中第i個含水印數(shù)據(jù)項(xiàng)wdata_i是32位二進(jìn)制序列；

步驟四，發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟五，水印提取和檢測；

步驟六，修改節(jié)點(diǎn)安全度，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，記錄本次傳輸路徑，即保存轉(zhuǎn)發(fā)含水印數(shù)據(jù)序列wdata所經(jīng)過的所有中間節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號，在步驟五中，如果目的節(jié)點(diǎn)Sink檢測到取出的水印序列rw＝{rw₁,rw₂,L,rw_i,L,rw₈}與給定水印序列w＝{w₁,w₂,L,w_i,L,w₈}不一致，即數(shù)據(jù)在傳輸過程中被篡改，則將本次數(shù)據(jù)傳輸路徑中所有節(jié)點(diǎn)的安全度降低為當(dāng)前值的二分之一；

與數(shù)據(jù)采集模塊通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)無線連接，用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)導(dǎo)出和操控的數(shù)據(jù)操控終端；

所述GPRS無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的分布式方法在指定的時間內(nèi)，通過比較工作節(jié)點(diǎn)的最大有效覆蓋時間和剩余能量來安排工作節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)探測活動時間，從而使得總的有效覆蓋時間最大；

數(shù)學(xué)模型如下：

ST:0≤s_i.start≤l,i∈N (2)

s_i.end-s_i.start＝b_i,i∈N (3)

其中C為總的有效覆蓋時間，l是每一輪的時間，b_i是節(jié)點(diǎn)s_i在每一輪中的工作時間；

與數(shù)據(jù)采集模塊有線連接，用于對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分析和處理的微處理器；所述微處理器歸一化混合矩陣列向量估計時頻域跳頻源信號，具體步驟如下：

第一步，對所有采樣時刻索引p判斷該時刻索引屬于哪一跳，具體方法為：如果則表示時刻p屬于第l跳；如果則表示時刻p屬于第1跳，其中的第l個頻率跳變時刻的估計；

第二步，對第l(l＝1,2,…)跳的所有時刻p_l，估計該跳各跳頻源信號的時頻域數(shù)據(jù)，計算公式如下：

與微處理器有線連接，用于對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對、采樣、查詢和存儲的RAM存儲器、MRAM存儲器和大容量存儲器；

與微處理器有線連接，用于數(shù)據(jù)安全監(jiān)控的數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊；所述數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)收斂加密方法包括：

(1)數(shù)據(jù)擁有者首先計算數(shù)據(jù)m的哈希值h(m)，其中h(·)是密碼學(xué)中的一個強(qiáng)哈希函數(shù)，h(m)作為加密數(shù)據(jù)m的密鑰；

(2)用h(m)加密數(shù)據(jù)，假設(shè)E是一個對稱密鑰加密函數(shù)，則產(chǎn)生的密文就是E_h(m)(m)；

(3)用所有的授權(quán)用戶的公鑰加密h(m)，密文是：(C，C′)，其中C＝E_h(m)(m)，C′＝F_PK(h(m))，F(xiàn)是一個公鑰加密函數(shù)，PK是公鑰；

(4)數(shù)據(jù)只能被授權(quán)用戶解密，合法用戶首先用自己的私鑰解密得到h(m)，最后用h(m)來恢復(fù)m，表示如下：

與微處理器有線連接，用于無用數(shù)據(jù)濾出的數(shù)據(jù)過濾模塊；

與微處理器通過數(shù)據(jù)分析模塊有線連接，用于對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理的數(shù)據(jù)處理模塊；

與微處理器通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)無線連接，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換的云服務(wù)器；

所述電源模塊與微處理器有線連接，用于提供電源；

所述數(shù)據(jù)操控終端的外部安裝有警示燈，警示燈與微處理器有線連接。

進(jìn)一步，所述GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的極限容量計算方法如下：

利用Laguerre多項(xiàng)式計算得到：

其中，m＝min(N_t,N_r)；

n＝max(N_t,N_r)；

為次數(shù)為k的Laguerre多項(xiàng)式；

如果令λ＝n/m，推導(dǎo)出如下歸一化后的信道容量表示式；

其中，

在快速瑞利衰落的情況下，令m＝n＝N_t＝N_r，則v₁＝0，v₂＝4；

漸進(jìn)信道容量為：

利用不等式：

log₂(1+x)≥log₂(x)；

式簡化為：

進(jìn)一步，所述微處理器的信號離散函數(shù)模型獲取包括：

利用分?jǐn)?shù)階離散微積分的方法，將經(jīng)典的Logistic方程修正為如下差分方程：

式中，為分?jǐn)?shù)階差分算子，t＝1-v，2-v,....，a為初始點(diǎn)；

將上式中取a＝0，進(jìn)而將上式轉(zhuǎn)換為離散函數(shù)模型：

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集模塊接收信號的信號模型表示為：

其中x_i(t)i＝1,2…p是時頻重疊的分量信號，p為分量信號的個數(shù)，t為時間；為方差為N加性高斯白噪聲；為分量信號x_i(t)的幅度；c_ik為調(diào)制信號；h_i(t)(i＝1,...,N)為滾降系數(shù)α的升余弦成形濾波函數(shù)，且T_si為各分量信號的碼元速率；f_ci為各分量信號的載波頻率，且w_i＝2πf_ci；j為虛數(shù)的表示形式，且滿足j²＝-1；各分量信號之間以及分量信號和噪聲之間相互獨(dú)立。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：該基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上對數(shù)據(jù)進(jìn)行安全快捷地分析處理，實(shí)現(xiàn)便捷化和精準(zhǔn)操作控制，通過數(shù)據(jù)采集模塊利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)輸入裝置的數(shù)據(jù)發(fā)送到微處理器中，利用RAM存儲器、MRAM存儲器和大容量存儲器對接收到的數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行比對、采樣、查詢和存儲，在網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊和數(shù)據(jù)過濾模塊對數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行監(jiān)控和過濾，保留有用的數(shù)據(jù)和信號，利用數(shù)據(jù)分析模塊和數(shù)據(jù)處理模塊對數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，保證數(shù)據(jù)和信號的精確性，以此實(shí)現(xiàn)精確控制，利用電源模塊提供電源，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)安全存儲到云服務(wù)器中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)的原理框圖；

圖中：1、數(shù)據(jù)輸入裝置；2、數(shù)據(jù)采集模塊；3、數(shù)據(jù)操控終端；4、微處理器；5、RAM存儲器；6、MRAM存儲器；7、大容量存儲器；8、數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊；9、數(shù)據(jù)過濾模塊；10、數(shù)據(jù)分析模塊；11、數(shù)據(jù)處理模塊；12、云服務(wù)器；13、電源模塊。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下。

下面結(jié)合圖1對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全的大數(shù)據(jù)實(shí)施控制系統(tǒng)包括：

與數(shù)據(jù)輸入裝置1通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)無線連接，用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集模塊2；

與數(shù)據(jù)采集模塊2通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)無線連接，用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)導(dǎo)出和操控的數(shù)據(jù)操控終端3；

與數(shù)據(jù)采集模塊3有線連接，用于對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分析和處理的微處理器4；

與微處理器4有線連接，用于對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對、采樣、查詢和存儲的RAM存儲器5、MRAM存儲器6和大容量存儲器7；

與微處理器4有線連接，用于數(shù)據(jù)安全監(jiān)控的數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊8；

與微處理器4有線連接，用于無用數(shù)據(jù)濾出的數(shù)據(jù)過濾模塊9；

與微處理器4通過數(shù)據(jù)分析模塊10有線連接，用于對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理的數(shù)據(jù)處理模塊11；

與微處理器4通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)無線連接，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換的云服務(wù)器12。

進(jìn)一步，所述電源模塊13與微處理器4有線連接，用于提供電源。

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)操控終端3的外部安裝有警示燈，警示燈與微處理器4有線連接。

所述GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的路由方法包括以下步驟：

步驟一，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)給定工作區(qū)域中包括1個源節(jié)點(diǎn)N，1個目的節(jié)點(diǎn)Sink和n個中間節(jié)點(diǎn)S₁,S₂,L,S_i,L,S_n，每個中間節(jié)點(diǎn)有唯一的編號；其中，源節(jié)點(diǎn)N負(fù)責(zé)生成并發(fā)送數(shù)據(jù)，目的節(jié)點(diǎn)Sink負(fù)責(zé)接收從源節(jié)點(diǎn)N發(fā)送的數(shù)據(jù)，中間節(jié)點(diǎn)S₁,S₂,L,S_i,L,S_n負(fù)責(zé)將源節(jié)點(diǎn)N發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)Sink；

步驟二，生成數(shù)據(jù)，源節(jié)點(diǎn)N自動生成數(shù)據(jù)序列data＝{data₁,data₂,L,data_i,L,data₈}，作為一次發(fā)送的原始數(shù)據(jù)，其中第i個數(shù)據(jù)項(xiàng)data_i是28位二進(jìn)制序列；

步驟三，嵌入水印，給定水印序列w＝{w₁,w₂,L,w_i,L,w₈}，其中w_i是4位二進(jìn)制序列；依次將w_i添加到data_i后，得到含水印數(shù)據(jù)序列wdata＝{wdata₁,wdata₂,L,wdata_i,L,wdata₈}，作為一次發(fā)送的發(fā)送數(shù)據(jù)，其中第i個含水印數(shù)據(jù)項(xiàng)wdata_i是32位二進(jìn)制序列；

步驟四，發(fā)送數(shù)據(jù)；

步驟五，水印提取和檢測；

步驟六，修改節(jié)點(diǎn)安全度，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，記錄本次傳輸路徑，即保存轉(zhuǎn)發(fā)含水印數(shù)據(jù)序列wdata所經(jīng)過的所有中間節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號，在步驟五中，如果目的節(jié)點(diǎn)Sink檢測到取出的水印序列rw＝{rw₁,rw₂,L,rw_i,L,rw₈}與給定水印序列w＝{w₁,w₂,L,w_i,L,w₈}不一致，即數(shù)據(jù)在傳輸過程中被篡改，則將本次數(shù)據(jù)傳輸路徑中所有節(jié)點(diǎn)的安全度降低為當(dāng)前值的二分之一；

所述GPRS無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的分布式方法在指定的時間內(nèi)，通過比較工作節(jié)點(diǎn)的最大有效覆蓋時間和剩余能量來安排工作節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)探測活動時間，從而使得總的有效覆蓋時間最大；

數(shù)學(xué)模型如下：

ST:0≤s_i.start≤l,i∈N (2)

s_i.end-s_i.start＝b_i,i∈N (3)

其中C為總的有效覆蓋時間，l是每一輪的時間，b_i是節(jié)點(diǎn)s_i在每一輪中的工作時間；

與數(shù)據(jù)采集模塊有線連接，用于對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分析和處理的微處理器；所述微處理器歸一化混合矩陣列向量估計時頻域跳頻源信號，具體步驟如下：

第一步，對所有采樣時刻索引p判斷該時刻索引屬于哪一跳，具體方法為：如果則表示時刻p屬于第l跳；如果則表示時刻p屬于第1跳，其中的第l個頻率跳變時刻的估計；

第二步，對第l(l＝1,2,…)跳的所有時刻p_l，估計該跳各跳頻源信號的時頻域數(shù)據(jù)，計算公式如下：

所述數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)收斂加密方法包括：

(1)數(shù)據(jù)擁有者首先計算數(shù)據(jù)m的哈希值h(m)，其中h(·)是密碼學(xué)中的一個強(qiáng)哈希函數(shù)，h(m)作為加密數(shù)據(jù)m的密鑰；

(2)用h(m)加密數(shù)據(jù)，假設(shè)E是一個對稱密鑰加密函數(shù)，則產(chǎn)生的密文就是E_h(m)(m)；

(3)用所有的授權(quán)用戶的公鑰加密h(m)，密文是：(C，C′)，其中C＝E_h(m)(m)，C′＝F_PK(h(m))，F(xiàn)是一個公鑰加密函數(shù)，PK是公鑰；

(4)數(shù)據(jù)只能被授權(quán)用戶解密，合法用戶首先用自己的私鑰解密得到h(m)，最后用h(m)來恢復(fù)m，表示如下：

進(jìn)一步，所述GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的極限容量計算方法如下：

利用Laguerre多項(xiàng)式計算得到：

其中，m＝min(N_t,N_r)；

n＝max(N_t,N_r)；

為次數(shù)為k的Laguerre多項(xiàng)式；

如果令λ＝n/m，推導(dǎo)出如下歸一化后的信道容量表示式；

其中，

在快速瑞利衰落的情況下，令m＝n＝N_t＝N_r，則v₁＝0，v₂＝4；

漸進(jìn)信道容量為：

利用不等式：

log₂(1+x)≥log₂(x)；

式簡化為：

進(jìn)一步，所述微處理器的信號離散函數(shù)模型獲取包括：

利用分?jǐn)?shù)階離散微積分的方法，將經(jīng)典的Logistic方程修正為如下差分方程：

式中，為分?jǐn)?shù)階差分算子，t＝1-v，2-v,....，a為初始點(diǎn)；

將上式中取a＝0，進(jìn)而將上式轉(zhuǎn)換為離散函數(shù)模型：

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集模塊接收信號的信號模型表示為：

其中x_i(t)i＝1,2…p是時頻重疊的分量信號，p為分量信號的個數(shù)，t為時間；為方差為N加性高斯白噪聲；為分量信號x_i(t)的幅度；c_ik為調(diào)制信號；h_i(t)(i＝1,...,N)為滾降系數(shù)α的升余弦成形濾波函數(shù)，且T_si為各分量信號的碼元速率；f_ci為各分量信號的載波頻率，且w_i＝2πf_ci；j為虛數(shù)的表示形式，且滿足j²＝-1；各分量信號之間以及分量信號和噪聲之間相互獨(dú)立。

下面結(jié)合工作原理對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的描述。

通過數(shù)據(jù)采集模塊2利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)輸入裝置1的數(shù)據(jù)發(fā)送到微處理器4中，利用RAM存儲器5、MRAM存儲器6和大容量存儲器7對接收到的數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行比對、采樣、查詢和存儲，在網(wǎng)絡(luò)安全的基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊8和數(shù)據(jù)過濾模塊9對數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行監(jiān)控和過濾，保留有用的數(shù)據(jù)和信號，利用數(shù)據(jù)分析模塊10和數(shù)據(jù)處理模塊11對數(shù)據(jù)和信號進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，保證數(shù)據(jù)和信號的精確性，以此實(shí)現(xiàn)精確控制，利用電源模塊13提供電源，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)安全存儲到云服務(wù)器12中。

以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。