终端安全管理系统在气象网络中的研究与应用

终端安全管理系统是中国气象局信息安全防护体系的重要组成部分,为业务系统和办公网络的各类终端提供基本的安全保证。但是终端安全管理系统在气象业务环境下还没有形成有效的研究和经验积累。随着全国气象业务系统面临的安全风险不断增加,探索气象业务系统部署终端安全防护系统,保证气象数据的安全性的问题亟待解决。文中以气象业务系统的终端数据安全为出发点,根据中国气象局信息网络一体化建设的需要,结合CIMISS等业务系统的数据流转过程,通过研究在业务系统建立终端安全防护机制,引入一定的机器学习算法对安全事件进行分析与分类,在一定的范围内对安全事件进行归纳总结,发现存在的深层次问题并进行针对性整改,从而大幅降低终端用户的安全风险。     

分布式WSN系统中的拜占庭故障算法研究

在分布式WSN系统中,簇内有相当多的无线传感器节点,这些节点可能会部署在各种环境中,采用从单个传感器上所获取信息可靠性不高。为了提高系统的可靠性,需要对多个传感器节点采集数据进行综合,这样就可以有效地提高所获得数据的精度和可信度。研究了在系统节点发生拜占庭故障的情况下,利用现有WSN的数据融合方法以及安全系统中的拜占庭将军问题,提出了一种新的基于OM算法与贝叶斯检测算法的容错检测算法,合理而有效的进行数据融合,减小拜占庭故障对系统的影响,从而使所有节点做出一致决定。通过仿真得出该算法可以保证节点决策具有较高一致性的情况下仍有较高的故障节点减少率。     

一种基于社会网络分析的无线Mesh网络分布式协作入侵检测系统

本文研究了无线Mesh网络的结构特点,以及入侵检测系统在解决其安全问题中的重要作用。分析了网络中的监测节点对入侵检测系统检测的准确性、实时性、开销的影响。在此基础上,本文提出一种基于社会网络思想的入侵检测系统监测节点选择方法,并构建出一种分布式协作的入侵检测检测系统。本文提出的监测节点选择方法综合考虑了节点全局中心性和节点间的联系紧密程度,提出的分布式协作结构能有效降低冗余的检测开销,同时保证检测的实时性和监测信息的有效性。     

基于BP网络判断传感器数据可信度研究

传统方法使用对称及非对称加密对传感器网络系统进行安全保障,需要大量的加解密计算且在密钥被破解后不能准确判断数据的可信性,不能有效保证无线传感器网络系统安全。为保障无线传感器网络系统安全,针对无线传感器网络中节点信息可信度问题,本文提出了一种基于BP网络判断节点信息可信度的方法。该方法在边界路由器上使用BP神经网络,对采集的多特征值数据进行训练,然后用训练所得结果判断节点可信度,进而筛选出数据。该方法具有较低的系统开销与较高的安全保证,能够筛选出问题节点,并保证传感器网络的安全运行。实验结果表明,该方法认证时间短,能达到预期效果。     

基于数据动态冗余的分布式并行系统重构机制

设计高可用分布式并行数据库系统,系统重构不能只局限于单节点状态变化,为此提出了基于数据动态冗余的分布式并行系统重构机制。该机制通过相关事件触发系统检测,及时分布采集节点状态信息,借助数据的再生和转移,在各节点并行完成负载失衡和节点状态变化下的系统自动重构。实际应用表明,该机制解决了多节点状态同时变化的系统资源和数据资源的重构问题,保证了数据库系统的高可用性。     

P2P环境下存储系统的构架与可靠性分析

随着气象业务数据量的日益膨胀,海量数据存储已成为了各气象台站迫切需要解决的问题,同时存储设备出现物理故障后数据的丢失,也常常给气象保障业务带来巨大的损失.为此,文中设计了基于P2P的存储系统的整体构架,通过对完全副本和纠删码两种冗余方式的比较,确定了采用基于Reed-Solomon算法的数据冗余方案,并提出了基于节点可靠性的分层数据存储策略,将一部分数据编码存储在可靠度相对较高的节点上,保证了数据的高可靠性.由于采用P2P技术,系统具有很好的扩展性,相同构架和方法可以复制到其他台站.     

Ad Hoc网络中基于信用的自私节点检测系统

在Ad Hoc网络中,自私节点的存在会导致数据链路的断裂,影响网络的安全性.针对该问题,在欺骗检测系统(CDS)的基础上,提出一种自私节点检测系统.使用信用保证网络的公平性,根据节点的会话报告构造会话链表集合,通过分析会话链表检测网络中的自私节点,克服CDS对特定类型路由协议的限制.仿真结果表明,该系统能较为准确地识别自私节点,使网络吞吐率逐渐恢复到正常水平.     

基于物联网信息采集的广域气象温度准确测量

针对当前的气象温度测量设备中,一旦气温测量区域面积较广,温度测量系统由于温差的存在造成信息滞后,温度计算准确性不高的问题,提出一种基于物联网技术的大区域气象温度检测系统的设计方法,该系统由温度信息采集和温度传感信息处理两部分组成,运用当前较为流行的物联网结构设计系统,远程实时监测较大区域内气象温度信号的实时动态变化,通过MMA7260的传感节点加速器接入节点以及防冲突的软件设计,保证系统的实时性、易用性;以该系统为主的温度监测站,环境温度最高点位1690m处;计算得温度采集结果的相对误差为1.7%,保证了系统的实时性和良好的应用性。     

可信计算模式下P2P匿名通信系统设计

为了提高P2P匿名通信系统的安全性与可信性,需要对P2P匿名通信系统进行设计;当前使用的匿名通信系统,无法在用户节点匿名的情况下,保证P2P匿名通信系统匿名节点的可信性;因此,提出一种基于可信计算模式的P2P匿名通信系统设计方法;该系统的硬件部分分为系统登录模块、通信模块、数据模块、可信计算模块4大模块,模块之间相互合作,形成一个完整的匿名通信系统,匿名通信系统软件设计部分通过建立可信计算的联接,实现在匿名通道中进行数据传递,并对待传递的数据进行层次性打包加密,同时采用可信度计算对匿名通信系统中节点、匿名通道进行计算,形成安全可信的匿名传递通道;实验仿真证明,该方法在保证该系统数据传递的效率的同时提高了匿名通信系统的安全性与可靠性。     

基于ModBus协议和ZigBee网络的气象无线传感网设计

提出了基于ModBus协议和ZigBee网络的气象无线传感网采集系统的方案,该系统包括数据采集模块、数据汇集模块和数据管理模块。多种传感器和CC2531片上系统组成了气象传输系统的采集节点,利用Mesh型网络的自组织、自配置和自维护的功能,使系统允许多点采集,而且单个节点可以采集多种气象要素并进行传输,远端的节点可通过多跳的方式将数据传输到终端。此外,该多气象参数传输系统具有低成本和使用灵活的特点。     

基于分布式认证的完整性保护数据融合方案

针对无线传感器网络(WSN)数据融合中存在的数据完整性保护问题,在双簇头安全融合（DCSA）方案的基础上,提出一个安全高效的数据融合方案,通过在节点间加入对称密钥,采用分布式验证方法,使节点认证与融合同时进行,在向上融合的过程中立即证实子节点融合数据的完整性。同时,利用红黑簇头的监督特性,能够定位恶意节点,增强抗共谋攻击能力。实验结果表明,所提方案在保证与DCSA相同安全等级的前提下,能够及早检测并丢弃错误数据,提高了完整性检测机制的效率,且具有更低的网络能耗。     

基于分布式认证的完整性保护数据融合方案

针对无线传感器网络(WSN)数据融合中存在的数据完整性保护问题,在双簇头安全融合(DCSA)方案的基础上,提出一个安全高效的数据融合方案,通过在节点间加入对称密钥,采用分布式验证方法,使节点认证与融合同时进行,在向上融合的过程中立即证实子节点融合数据的完整性。同时,利用红黑簇头的监督特性,能够定位恶意节点,增强抗共谋攻击能力。实验结果表明,所提方案在保证与DCSA相同安全等级的前提下,能够及早检测并丢弃错误数据,提高了完整性检测机制的效率,且具有更低的网络能耗。     

民航气象资料接收模型研究

在民航业务流程的基础上,对原有民航气象信息处理与传输系统进行研究。分析发现,随着业务量的增加,原有系统在接收气象资料实时性等方面已无法满足需求,进而提出了新一代民航气象资料接收模型。该模型使用多节点并行处理、负载均衡、内存数据库等技术提高了气象资料解码、质量检测、存储等方面的效率。该模型现已成功地应用在民航气象信息处理与传输验证系统上。     

一种气象数据采集传输系统的设计

针对气象检测的需求,提出了一种基于手机和无线传感器网络的数据采集和传输方案,详述了系统设计的原理与软硬件的实现方法。系统以无线通信模块CC2430为采集节点,利用传感器采集数据,通过ZigBee实现对采集数据的无线发送和接收,并通过J2ME编程在手机上实现了气象参数的实时显示、存储和远程上传。本设计具有组网灵活、低成本、功耗小、可靠性高等特点.     

省级新一代国内气象通信系统运行维护

按照中国气象宽带网建设计划,建立了国家级和省级数据传输、通信数据处理和系统监视的统一管理平台。辽宁省级节点采用负载均衡集群技术,搭建由多台服务器组成的负载均衡集群系统,提升系统整体可靠性。该文分析了气象通信系统体系结构,给出了气象通信系统的故障处理和维护方法。     

基于6LoWPAN和模糊控制的实时输液监护系统

为满足更人性化的监护需求,减少患者家属的陪同时间和降低医护人员的工作难度,提出基于6 LoWPAN和模糊控制决策的实时输液监护系统设计方案,采用分层结构,将系统节点分为液滴检测节点、PTC加热器节点、HK 2000G心率传感器节点、SMTIR9902温度传感器节点、数据中转节点、网关节点和模糊控制终端节点7类.采用6LoWPAN技术,网关节点可方便地接入 IPv6互联网,便于数据的采集和传输.通过本系统,医护人员可在本地或远程获取病人输液及生命体征数据,方便及时更换吊瓶、拔针或追踪治疗,为病人提供更舒适、便捷和安全的医疗服务.     

基于过程现场总线技术的振动检测系统

针对当前振动检测系统延迟大、传感网络可控性差、检测精度低等问题,提出了一种基于过程现场总线（Profibus）技术的振动检测系统。首先,在每个检测设备节点处实现卡尔曼滤波、快速傅里叶变换（FFT）等复杂计算,使网络负载与传输大量原始振动数据的传统方案相比降低了约95%,缩短了网络传输时间和工作站的计算时间,提高了系统的实时性和计算能力。然后,采用Profibus协议实现对振动检测设备网络的管理和数据传输,保证了传感网络的稳定性和可控性;并且,在振动检测节点设备上使用高精度振动传感器,在检测节点上对振动数据进行滤波等处理,检测精度高达0.0039 mg。此外,自主设计开发了Profibus协议从站,方便检测设备的功能定制与二次开发;在检测节点设备上采用RT-Thread嵌入式系统内核实现资源分配与任务调度,提高了实时性和可靠性。实验结果表明,所提系统可以快速地对振动现场的原始振动数据进行数据处理并把处理后的数据传输到工作站电脑,实时性高。同时,振动检测设备组成的Profibus网络可以实时显示节点的状态信息,若有网络故障能够及时提醒,网络的可控性好。     

DSR路由发现中基于微支付的安全数据采集激励机制

移动自组织网中的动态源路由(DSR)协议遭受各种主动攻击,这些攻击主要集中在路由发现阶段。目前存在各种各样的攻击检测技术来检测这些攻击。这些攻击检测技术需要收集转发节点采集的安全数据。然而由于转发节点的负载、自私、低电量等情况,转发节点不愿采集安全数据,并且该问题一直未被解决。本文提出一种DSR路由发现中基于微支付的安全数据采集激励机制。允许转发节点将采集的安全数据添加在收到的控制信息中,然后进行转发。转发节点可利用收到的控制信息作为收据在存款服务中心处充值。提出的激励机制能够抑制请求信息滥转发给源节点造成的巨额支付,又尽可能让每个转发节点获得奖励,极大地实现了公平性。     

WSN-UAV基于FPGA的异步带优先级数据转发轮询控制系统

在林、农作物监测作业中,可通过散布无线传感器节点形成的自组织WSN收集作物环境信息。将UAV应用于分簇式WSN作为移动的数据收集节点sink时,UAV不仅需要转发各簇首节点的信息,还需转发自带传感器检测到的重要信息。为了保证UAV传感器检测信息及时转发,并进一步降低簇首节点能耗,延长WSN网络寿命,提出异步带优先级的数据转发轮询控制系统方案,应用马尔可夫链和概率母函数进行建模以分析系统性能。用自带异步读写FIFO功能的FPGA作为主控器件,基于FPGA设计该轮询系统硬件电路结构,验证了该轮询控制系统的可行性和高效性。实验结果表明,该方案能保证UAV及时转发重要数据,缩短服务延迟,提高WSN能耗效率,优化系统性能。     

城市轨道交通综合监控系统的数据安全分析

城市轨道交通综合监控系统需要处理的数据较为复杂，对于数据的安全性、完整性和可靠性具有较高的要求。而综合监控系统的业务数据具有数据包小、对实时性要求较高等特征，因此如何保证对数据保密性的检测效果成为重点关注问题。通过对综合监控系统现存的安全防护措施现状以及数据安全问题进行分析，结合综合监控系统业务数据的特征，提出针对小数据的基于比特平衡性以及字节平衡性的随机性检测方法，通过该方法可以有效降低误报率，保证综合监控系统数据的安全与完整，进而保证城市轨道交通运行的稳定。