CN113703373A - 一种深海智能着陆器组网的数据存储和读取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深海智能着陆器组网的数据存储和读取方法，涉及利用深海智能着陆器采集、存储和读取深海数据的技术领域，包括：将采集到的深海数据，进行数据加密后，发送给深海智能着陆器的中控器或子控器，分布式存储于主控器或子控器中，接收构成深海智能着陆器组网的硬件部分保存深海数据保存成功的消息。针对水下监听存在的深海数据存储安全的技术问题，本发明可以安全且全方位监听组网系统的硬件基站，且可实现对已采集深海数据的安全存储。

Description

一种深海智能着陆器组网的数据存储和读取方法
技术领域
本发明涉及利用深海智能着陆器采集、存储和读取深海数据的技术领域，具体涉及一种深海智能着陆器组网的数据存储和读取方法。
背景技术
水下监听网是由水下一系列探测节点组成的传感器网络，一般分为固定式和移动式两种，主要用于军事侦查，港口的航道警戒，海洋观测等，具有非常重要的战略价值。近年来，虽然我国正大力推进网络化的水下警戒系统和海洋观测网络的建设工作，但是与国外相比，我国构建的水下网络化对抗系统及其运行还存在一定的差距，构建的系统主要位于我国近岸或近海、缺乏深远海对抗能力，并且水下对抗网络建设和维护手段单一，深海隐蔽作业能力薄弱，一些制约水下网络中心对抗技术发展的问题尚待解决。
典型的固定式水下监听网是由多个基于声压水听器的声学节点构成，依靠水听器直接测量探测节点上方水域目标的噪声。深海固定式水下监听网可以利用深远海的声传播特性，形成海底远程立体探测通信网络，对水下目标远程探测与大范围预警，并可以结合移动对抗节点，对水下作战节点和平台进行探测、侦察、定位。
中国发明专利申请，公布号： CN107222556A；公布日：2017-09-29；该发明提出了一种水下可信局域网，搭建水下网络相关安全防护体系架构，为水下局域网提供安全防护措施，从整体上解决水下网络面临的主要安全威胁。在水下观测组网中，实现如下安全可信控制功能：1、终端安全可控：防止系统破坏、采集数据被篡改、恶意程序运行等；2、可信接入控制：防止身份非法或者安全状态不合规的终端接入水下网；3、网络可信互连：防止非法或健康度不达标的网络设备相互级联进行通信；4、观测网态势掌控：提供终端安全状态、入网行为监控和综合统计展现。其中涉及：所述的主接驳盒负责各个次接驳盒的汇聚互连；次接驳盒具备在数据链路层实施基于端口的可信接入控制功能，它是各个传感终端接入水下网络的第一道关卡，用于根据终端上报的身份信息与安全状态进行评估，对身份合法并且安全状态良好的终端打开接入端口，否则禁止接入网络，同时对水下组网接入设备的通讯信息及状态进行可信处理，以防数据泄露。该发明详细公开了各类可信设备及其所构成的组网系统，但并未公开如何利用该发明中的各类可信设备及相关软件实现网络交换机配置6-8个网口，网络路由器将FPGA、ARM、外部信息采集模块、摄像头相连接；外部信息采集模块的协议转换器使串行设备快速接入以太网，利用TCP/IP协议进行串口数据包的传输，负责数据的双向透明传送，实现RS232C/485/422转TCP/IP协议网关，完成对各端口的监听和数据的双向传输。
发明内容
发明要解决的技术问题
针对水下监听存在的深海数据存储安全的技术问题，本发明提供了一种深海智能着陆器组网的数据存储和读取方法，它可以安全且全方位监听组网系统的硬件基站，且可实现对已采集深海数据的安全存储。
技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，在深海智能着陆器的控制器上执行，包括：将采集到的深海数据，进行数据加密后，发送给深海智能着陆器的中控器或子控器，分布式存储于主控器或子控器中，接收深海数据保存成功的消息；其中，构成深海智能着陆器组网的硬件部分保存深海数据后，发送深海数据保存成功的消息给发送深海数据的深海智能着陆器的控制器；深海智能着陆器包括互为连接一个以上的中控器，和一个以上的子控器构成；深海智能着陆器组网的硬件部分包括互为连接一个以上的深海智能着陆器，一个以上的接驳设备，一个以上非深海设备；深海数据保存成功的消息包括深海数据标识，构成深海智能着陆器组网的硬件部分标识和硬件部分的签名信息；保存的深海数据包括深海数据标识，深海数据内容，发送深海数据的深海智能着陆器的控制器标识。
优选地，所述分布式存储的方法，包括将深海数据存储于n个中控器或子控器中，
n＞N*s1；
其中N为一个深海智能着陆器的中控器或子控器的总数，s1为一个深海智能着陆器在工作期内的中控器或子控器失效比例。
优选地，所述分布式存储的方法，包括：将深海数据进行数据分片，分为若干个深海数据片，深海数据片被打乱存储于n个中控器或子控器中，
n＞N*s1；
其中N为一个深海智能着陆器的中控器或子控器的总数，s1为一个深海智能着陆器在工作期内的中控器或子控器失效比例。
优选地，所述中控器还包括在线中控器和热备份中控器，所述子控器中的部分包括在线子控器和热备份子控器，其中，在线中控器和热备份中控器，及在线子控器和热备份子控器互为连接。
优选地，当深海智能着陆器组网的硬件部分为两个以上时，一深海智能着陆器的中控器或子控器存储的深海数据，分时向深海智能着陆器组网的其余硬件部分，分布式存储深海数据。
优选地，分布式存储深海数据于m个硬件中，m＞M*s2，s2为硬件失效比例，M为构成深海智能着陆器组网的硬件总数。
优选地，所述分布式存储的方法，包括：对获取到数据存储队列标号，对单次接收到的深海数据的标识、内容、发送方的标识及接收到的时间加密后存储于上次的数据存储队列之后，并将数据存储队列标号加一后保存。
优选地，所述接驳设备或非深海设备中的时间随机器和深海噪音数据随机生成器，时间随机器随机产生时间间隔，深海噪音数据随机生成器随机生成深海噪音数据，所述接驳设备或非深海设备达到随机时间间隔时，向组网系统的其余硬件发送深海噪音数据，按照既定的规则分布式存储深海噪音数据。
优选地，所述深海数据进行数据分片的数量为x，x＞N*s1，且x＞M*s2；其中，N为一个深海智能着陆器的中控器或子控器的总数，s1为一个深海智能着陆器在工作期内的中控器或子控器失效比例。
一种深海智能着陆器组网的数据读取方法，根据以上所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，包括：分布式读取储于主控器或子控器中的数据，解密后，得到采集到的深海数据。
、有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明实施例提出的一种深海智能着陆器组网的数据存储和读取方法，综合深海智能着陆器自身的安全性和稳定性，一方面，构成深海智能着陆器的中控器或子控器，均有备份部分的考虑，以备不时之需，在待探究的深海区域内，环境复杂，硬件部分可能会发生毁损或被盗，通过分布式存储方式，可实现一个深海智能着陆器中，部分硬件的毁损或丢失，不影响已采集到的深海数据丢失。另一方面，构成深海智能着陆器组网的硬件部分，当发生一整个硬件丢失时，通过硬件之间的分布式备份存储的效果，实现对不同独立的硬件已采集到的各类深海数据的备份保存功能，即使发生多个深海智能着陆器或其余硬件的丢失，也不至于导致已采集到的深海数据的丢失或被盗，保留了深海数据找回和复原的方法途径。
通过将采集到的深海数据进行加密，防止深海数据被拦截后，致使深海数据被盗取或作非法利用。通过分布式存储深海数据，实现在一个深海智能着陆器中，不同的子控器之间互相监听功能，在构成深海智能着陆器组网系统的多个硬件部分之间实现互相监听功能，防止因硬件部分毁损或被盗，可能导致已采集到的深海数据丢失或泄露，进而所带来的深海海域资源损失。
附图说明
图1为本发明实施例提出的一种深海智能着陆器组网的系统拓扑图。
图2为本发明实施例提出的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法的流程示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本发明要求保护的范围内。
结合附图1-2，一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，在深海智能着陆器的控制器上执行，包括：将采集到的深海数据，进行数据加密后，发送给深海智能着陆器的中控器或子控器，分布式存储于主控器或子控器中，接收深海数据保存成功的消息；其中，构成深海智能着陆器组网的硬件部分保存深海数据后，发送深海数据保存成功的消息给发送深海数据的深海智能着陆器的控制器；深海智能着陆器包括互为连接一个以上的中控器，和一个以上的子控器构成；深海智能着陆器组网的硬件部分包括互为连接一个以上的深海智能着陆器，一个以上的接驳设备，一个以上非深海设备；深海数据保存成功的消息包括深海数据标识，构成深海智能着陆器组网的硬件部分标识和硬件部分的签名信息；保存的深海数据包括深海数据标识，深海数据内容，发送深海数据的深海智能着陆器的控制器标识。
根据本实施例技术方案的实际应用场景需要，综合深海智能着陆器自身的安全性和稳定性，一方面，构成深海智能着陆器的中控器或子控器，均有备份部分的考虑，以备不时之需，在待探究的深海区域内，环境复杂，硬件部分可能会发生毁损或被盗，通过分布式存储方式，可实现一个深海智能着陆器中，部分硬件的毁损或丢失，不影响已采集到的深海数据丢失。另一方面，构成深海智能着陆器组网的硬件部分，当发生一整个硬件丢失时，通过硬件之间的分布式备份存储的效果，实现对不同独立的硬件已采集到的各类深海数据的备份保存功能，即使发生多个深海智能着陆器或其余硬件的丢失，也不至于导致已采集到的深海数据的丢失或被盗，保留了深海数据找回和复原的方法途径。
子控器包括实现深海数据采集的各类传感子控器，还包括控制深海智能着陆，器自身工作的各类功能模块和系统。非深海设备包括经海下有线通讯线缆，或无线通讯设备，与深海智能着陆器连接的海面设备，或随船设备，或岸基设备。
通过将采集到的深海数据进行加密，防止深海数据被拦截后，致使深海数据被盗取或作非法利用。通过分布式存储深海数据，实现在一个深海智能着陆器中，不同的子控器之间互相监听功能，在构成深海智能着陆器组网系统的多个硬件部分之间实现互相监听功能，防止因硬件部分毁损或被盗，可能导致已采集到的深海数据丢失或泄露，进而所带来的深海海域资源损失。深海数据加密的方式，优选非对称加密，或零知识证明等方式需要多方参与的加密方式，以确保深海不会泄露，进而减少深海数据泄露所带来的损失。
作为本实施例的可选实施方案，所述分布式存储的方法，包括将深海数据存储于n个中控器或子控器中，
n＞N*s1；
其中N为一个深海智能着陆器的中控器或子控器的总数，s1为一个深海智能着陆器在工作期内的中控器或子控器失效比例。
考虑到在深海智能着陆器工作期间内，其中的中控器或子控器存在失效或毁损的可能性，将深海数据存储在高于失效比例数量的中控器或子控器中，以确保在发生意外情况时，采集到的深海数据不丢失，可复原找回。s1的取值，根据深海智能着陆器的测试或检测到的经验值，以及中控器和子控器自身的失效比例，综合确定得到。
作为本实施例的可选实施方案，所述分布式存储的方法，包括：将深海数据进行数据分片，分为若干个深海数据片，深海数据片被打乱存储于n个中控器或子控器中，n＞N*s1；
其中N为一个深海智能着陆器的中控器或子控器的总数，s1为一个深海智能着陆器在工作期内的中控器或子控器失效比例。深海数据进行数据分片后形成带有唯一标识的深海数据片，以便后期组合时，按照该标识将深海数据片组合起来，形成完整的深海数据。
作为本实施例的可选实施方案，所述中控器还包括在线中控器和热备份中控器，所述子控器中的部分包括在线子控器和热备份子控器，其中， 在线中控器和热备份中控器，及在线子控器和热备份子控器互为连接。
一旦在线中控器和在线子控器中的任一发生故障无法工作时，热备份中控器和热备份子控器，可实现实时切换，热切换，从而确保相应的深海数据采集、检测或传感等功能正常运行。
作为本实施例的可选实施方案，当深海智能着陆器组网的硬件部分为两个以上时，一深海智能着陆器的中控器或子控器存储的深海数据，分时向深海智能着陆器组网的其余硬件部分，分布式存储深海数据。m个硬件中，m＞M*s2，s2为硬件失效比例，M为构成深海智能着陆器组网的硬件总数。
s2根据硬件部分的检测或测试情况，及硬件部分自身的失效比例，综合确定的经验值。通过本实施例的技术方案，当硬件整体发生丢失后，可实现对已采集到的深海数据的找回和复原。分时的时间可根据硬件整体的通信水平而定，确保组网系统的通信顺畅无负担，维持计划工作期间内的正常运转即可。
作为本实施例的可选实施方案，所述一深海智能着陆器的中控器或子控器存储的深海数据，分时向深海智能着陆器组网的其余硬件部分，分布式存储深海数据，进一步包括一深海智能着陆器的中控器或子控器，直接或间接，分时向深海智能着陆器组网的其余硬件部分分布式存储深海数据。
直接分时分布式存储是指，一深海智能着陆器的中控器，直接向组网系统中的另一硬件部分的中控器分布式存储深海数据。间接分时分布式存储是指，一深海智能着陆器的中控器，想组网系统中的另一硬件部分的子控器分布式存储深海数据。通过以上数据存储方式，可实现深海数据存储规则的复杂化，特别是当深海数据被盗时，确保已采集的深海数据不发生泄露。特别是，若所述子控器用于采集深海地震数据时，且深海智能着陆器组网的硬件部分为两个以上时，采集到的深海地震数据分布式存储于深海智能着陆器、接驳设备和非深海设备中。
作为本实施例的可选实施方案，所述分布式存储的方法，包括：对获取到数据存储队列标号，对单次接收到的深海数据的标识、内容、发送方的标识及接收到的时间加密后存储于上次的数据存储队列之后，并将数据存储队列标号加一后保存。接收方的再次加密后的存储，可进一步确保深海数据安全，防止深海数据被盗后，深海数据的泄露。从而确保深海数据安全。按照数据存储队列标号的顺序进行存储，方便后期的数据读取。
作为本实施例的可选实施方案，所述接驳设备或非深海设备中的时间随机器和深海噪音数据随机生成器，时间随机器随机产生时间间隔，深海噪音数据随机生成器随机生成深海噪音数据，所述接驳设备或非深海设备达到随机时间间隔时，向组网系统的其余硬件发送深海噪音数据，按照既定的规则分布式存储深海噪音数据。
按照既定的规则在随机时间间隔时，存储随机产生的海噪音数据，以起到人为制造数据噪声的作用，起到迷惑敌方的效果，进一步阻碍深海智能着陆器被盗取后，深海数据泄露，所带来的深海数据非法利用的损失。
作为本实施例的可选实施方案，所述深海数据进行数据分片的数量为x，x＞N*s1，且x＞M*s2；其中，N为一个深海智能着陆器的中控器或子控器的总数，s1为一个深海智能着陆器在工作期内的中控器或子控器失效比例。s2为硬件失效比例，M为构成深海智能着陆器组网的硬件总数。
本实施例还提出了一种深海智能着陆器组网的数据读取方法，根据以上技术方案之一所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，包括： 分布式读取储于主控器或子控器中的数据，解密后，得到采集到的深海数据。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，其特征在于，包括：将采集到的深海数据，进行数据加密后，发送给深海智能着陆器的中控器或子控器，分布式存储于主控器或子控器中，接收深海数据保存成功的消息；
其中，构成深海智能着陆器组网的硬件部分保存深海数据后，发送深海数据保存成功的消息给发送深海数据的深海智能着陆器的控制器；
深海智能着陆器的控制器包括互为连接一个以上的中控器，和一个以上的子控器构成；深海智能着陆器组网的硬件部分包括互为连接一个以上的深海智能着陆器，一个以上的接驳设备，一个以上非深海设备；
深海数据保存成功的消息包括深海数据标识，构成深海智能着陆器组网的硬件部分标识和硬件部分的签名信息；
保存的深海数据包括深海数据标识，深海数据内容，发送深海数据的深海智能着陆器的控制器标识。
2.根据权利要求1所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，其特征在于，所述分布式存储的方法，包括将深海数据存储于n个中控器或子控器中，
n＞N*s1；
其中N为一个深海智能着陆器的中控器或子控器的总数，s1为一个深海智能着陆器在工作期内的中控器或子控器失效比例。
3.根据权利要求1所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，其特征在于，所述分布式存储的方法，包括：将深海数据进行数据分片，分为若干个深海数据片，深海数据片被打乱存储于n个中控器或子控器中，
n＞N*s1；
其中N为一个深海智能着陆器的中控器或子控器的总数，s1为一个深海智能着陆器在工作期内的中控器或子控器失效比例。
4.根据权利要求1所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，其特征在于，所述中控器还包括在线中控器和热备份中控器，所述子控器中的部分包括在线子控器和热备份子控器，其中， 在线中控器和热备份中控器，及在线子控器和热备份子控器互为连接。
5.根据权利要求1所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，其特征在于，当深海智能着陆器组网的硬件部分为两个以上时，一深海智能着陆器的中控器或子控器存储的深海数据，分时向深海智能着陆器组网的其余硬件部分，分布式存储深海数据。
6.根据权利要求5所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，其特征在于，分布式存储深海数据于m个硬件中，m＞M*s2，s2为硬件失效比例，M为构成深海智能着陆器组网的硬件总数。
7.根据权利要求1所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，其特征在于，所述分布式存储的方法，包括：对获取到数据存储队列标号，对单次接收到的深海数据的标识、内容、发送方的标识及接收到的时间加密后存储于上次的数据存储队列之后，并将数据存储队列标号加一后保存。
8.根据权利要求1所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，其特征在于，所述接驳设备或非深海设备中的时间随机器和深海噪音数据随机生成器，时间随机器随机产生时间间隔，深海噪音数据随机生成器随机生成深海噪音数据，所述接驳设备或非深海设备达到随机时间间隔时，向组网系统的其余硬件发送深海噪音数据，按照既定的规则分布式存储深海噪音数据。
9.根据权利要求3所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，其特征在于，所述深海数据进行数据分片的数量为x，x＞N*s1，且x＞M*s2；
其中，N为一个深海智能着陆器的中控器或子控器的总数，s1为一个深海智能着陆器在工作期内的中控器或子控器失效比例；s2为硬件失效比例，M为构成深海智能着陆器组网的硬件总数。
10.一种深海智能着陆器组网的数据读取方法，其特征在于，根据权利要求1-9之一所述的一种深海智能着陆器组网的数据存储方法，包括：
分布式读取储于主控器或子控器中的数据，解密后，得到采集到的深海数据。
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