CN220022893U - 一种视觉单向网络传输设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种视觉单向网络传输设备，包括电源、摄像头、显卡、显示屏、主板、风扇、硬盘，所述显卡、主板和硬盘通过数据线与高速摄像头与高速显示屏连接构成了编码服务器与解码服务器，所述摄像头通过夹具夹持固定在主承载支架上且与显示屏位置相对，所述显示屏安装在主承载支架的一侧且与摄像头相对，所述风扇安装在蒙壳内部且位于摄像头和显示屏两者相对面的侧边，所述硬盘安装在蒙壳的底部，所诉电源位于摄像头的上方，本实用新型针对数据通讯过程可能会出现数据回包而发生信息泄露的问题进行设计，基于图像识别技术为基础，研发了一套视觉单向网络传输设备，实现了发送端到达接收端的严格单向物理隔离，保证了高密级网络的安全性。

Description

一种视觉单向网络传输设备

技术领域

本实用新型涉及网络安全传输技术领域，尤其涉及一种视觉单向网络传输设备。

背景技术

采用两个处理器进行数据摆渡的方式虽然可以实现数据包的单向传播，但数据通讯过程中可能会出现数据回包的情况，而数据回包的本质是一串比特数据，通过一串比特数据可以编码特定的信息从而产生信息泄漏，导致网络边界权限管理失效。保证网络数据流向的单向性对高密级网络的安全性非常重要，因此需要开发新的设备保证网络数据流动的严格单向。

实用新型内容

为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种视觉单向网络传输设备在保证单向数据传输的前提下，有效提高了保密网络的安全性与隐蔽性。

技术方案如下：

一种视觉单向网络传输设备，包括编码服务器、高刷显示屏、解码服务器、高速摄像头、电源、显卡、主板、风扇和硬盘，其中：编码服务器与解码服务器通过以太网线与外部网络连接；高速摄像头通过夹具夹持固定在主承载支架上且与高刷显示屏位置相对；高刷显示屏安装在主承载支架的一侧且与高速摄像头相对；高速摄像头与高刷显示屏由光学隔离仓所包围；风扇安装在蒙壳内部且位于高速摄像头和高刷显示屏两者相对面的侧边，硬盘安装在蒙壳的底部，电源位于摄像头的上方。

进一步地，编码服务器通过连接以太网线与外部网络进行网络数据包传输，解码服务器通过连接以太网线将解码数据包传输到目标网络。

进一步地，编码服务器与解码服务器用于对二维码图像进行编解码，通过网卡截获网络封包，通过数据线传输二维码编解码信息给高刷显示屏与高速摄像头。

进一步地，高刷显示屏通过HDMI2.0数据线与编码服务器连接，用于发送端展示编码后的二维码；高刷显示屏与高速摄像头的相对位置固定不动。

进一步地，高速摄像头通过USB3.0数据线与解码服务器连接，用于接收并捕捉二维码图像进行解码，位于摄像头的相对位置。

进一步地，高速摄像头和高刷显示屏由光学隔离装置所连接，用于抑制光传输系统中摄像头的反射信号对显示屏的回程光影响。

进一步地，硬盘用于存储编解码过程中所产生的数据以及进行数据备份。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种视觉单向网络传输设备，包括但不限于以下技术效果：

1、本实用新型实现了单向物理隔离，可以解决数据通讯过程中可能会出现数据回包而产生信息泄露的问题。本实用新型基于显示屏与摄像头的物理单向信道。设计了高速摄像头与高刷显示屏进行单向物理信息传递，由于网络包信息可以被编码为二维码展示在屏幕上而被摄像头捕获到，高安全级数据可以流向低安全级网络；由于摄像头不可能向屏幕传播任何信息，则低安全级网络中的数据不能流向高安全级网络。

2、本实用新型保证了网络数据流向的单向性对高密级网络的安全性，能够实现防护措施的异构性，加强网络安全纵深防御，实现自主可控。本实用新型采用基于图像识别的单向数据传输技术。在实际应用中，编码端和解码端之间不存在实物介质连接，作为信息载体介质的物质是光。基于显示屏和摄像机的硬件架构为完全单向的链路。在这种结构中，解码端不具备将数据通过某种介质发射到编码端的能力，编码端也不具备从解码端接收数据的能力。具体来说，显示屏只能展示图片，而不可能接受任何信息，因为其没有任何信号接收器；另一方面，摄像头只能接收信息而不可能发送信息，因为其从物理上来说就没有相关的硬件能做到这一点。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的内部构件位置示意图；

图3为本实用新型的工作原理示意图；

图1-3包括：

1、电源；2、高速摄像头；3、显卡；4、高刷显示屏；5、主板；6、风扇；7、硬盘；8、发送端；9、以太网线；10、编码服务器；11、HDMI2.0数据线；12、单向网闸装置；13、光学隔离仓；14、USB3.0数据线；15、解码服务器；16、接收端。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如附图1-3所示：

在一种可能的实施例中，本实用新型提供一种视觉单向网络传输设备，包括编码服务器10、高刷显示屏4、解码服务器15、高速摄像头2、电源1、显卡3、主板5、风扇6、硬盘7，所述编码服务器与解码服务器通过以太网线9与外部网络8连接，所述高速摄像头2通过夹具夹持固定在主承载支架上且与高刷显示屏4位置相对，所述高刷显示屏4安装在主承载支架的一侧且与高速摄像头2相对，所述高速摄像头2与高刷显示屏4由光学隔离仓13所包围，所述风扇6安装在蒙壳内部且位于高速摄像头2和高刷显示屏4两者相对面的侧边，所述硬盘7安装在蒙壳的底部，所述电源1位于摄像头的上方。

高速摄像头2与高刷显示屏4固定在主承载支架上，保证高速摄像头2与高刷显示屏4在工作下相对位置不发生变化。高速摄像头2通过可靠的夹具夹持，高刷显示屏4使用符合VESA标准的支架进行固定。主承载支架具有减震与避震措施，避免微振动对图像识别造成的影响。高速摄像头2与解码服务器15的数据线连接使用可靠的锁止装置，高刷显示屏4与编码服务器10的连接同样需要保证可靠性。其中，高速摄像头2通过USB3.0数据线与解码服务器15连接，高刷显示屏4通过HDMI2.0数据线与编码服务器10连接。镜头通过C口连接到高速摄像头2。采用定焦摄像头2，镜头的对焦转盘与光圈转盘安装有限位器，保持焦距与光圈的固定。

编码服务器与解码服务器用于对二维码图像进行编解码，通过网卡截获网络封包，通过数据线传输二维码编解码信息给高刷显示屏4与高速摄像头2。所述编码器实现从编码队列中提取数据包，多线程地进行高速编码。将标准的二维码图像融合编码为RGB三色的二维码图像。实现将编码的二维码图像编排为合理的二维码阵列，调用显示屏4接口，高速展示二维码图像阵列。所述解码器实现从二维码解码队列获取二维码，并对二维码实现精准定位，定位后分离RGB三个通道，还原为黑白通道，最后对二维码进行符合协议标准的数据解码。将解码的数据包推入发射队列。编码服务提供了高效、准确的将数据编码成为二维码能力，解码服务提供了二维码解码服务。编码服务与解码服务共同构成了二维码传输信道的数据传输实现。

高速摄像头2用于接收端捕捉二维码图像进行解码，通过数据线使用USB外形接口连接解码服务器。解码服务器实现从二维码解码队列获取二维码，对二维码进行符合协议标准的数据解码。将解码的数据包推入发射队列。针对拍摄到的彩色二维码阵列图像，由于追求很高的拍摄帧率以及受限的成品大小，直接采用得到的彩色图像效果会引起非常低质的解码结果。为了抵消在成像环节产生的干扰因素，需要在获取彩色图像的基础上进行包括镜头矫正(消除鱼眼效应)、暗部补偿(消除暗角效应)、梯形矫正、色彩校正与白平衡的一系列图像处理操作，尽可能还原原始图像。白平衡是描述显示屏中红、绿、蓝三基色混合生成后白色精确度的一项指标，通过白平衡解决色彩还原和色调处理的一系列问题，对在特定光源下拍摄时出现的偏色现象，通过加强对应的补色来进行补偿。

高刷显示屏4用于发送端展示编码后的二维码，与高速摄像头的相对位置固定不动。显示屏4与编码服务器之间采用可靠的有线方式连接，采用线缆以提供足够的显示带宽以支持屏幕刷新。而屏幕刷新的过程包括：从初始位置(第一行左上角)开始扫描，从左到右，进行水平扫描；当每一行扫描完成，扫描线会切换到下一行起点，并发送水平同步信号；依次类推，整个屏幕(一个垂直周期)扫描完成后，显示屏就可以呈现一帧的画面；屏幕最后一行(一个垂直周期)扫描完成后，需要重返左上角初始位置；扫描线回到初始位置之后，准备扫描下一帧，同时发出垂直同步信号。高刷显示屏4要求数据包通过冗余编码方式编码为符合标准的二维码图像，在有少量遮挡和干扰的条件下要能够被识别。将标准的二维码图像融合编码为RGB三色的二维码图像。调用显示屏4接口，将编码的二维码图像编排为合理的二维码阵列从而进行高速展示二维码图像阵列。

高速摄像头2与高刷显示屏4之间使用光学隔离仓13进行封装，用于抑制光传输系统中摄像头的反射信号对显示屏的回程光影响。装置外部为蒙壳结构，用于避免环境光对系统运行产生的干扰，整个光学传输模块为完整的不透光蒙壳。蒙壳内侧(即光学传输模块运行的一侧)需要使用深色哑光材质，使得蒙壳自身的干扰降到最低。蒙壳内需要有一定的热量交换途径，防止摄像头与显示屏超出工作温度。如果采用风冷的方式，需要安装额外的空气滤清装置避免外部异物入侵到蒙壳内。

硬盘7用于存储编解码过程中所产生的数据以及进行数据备。磁盘阵列是最可靠的一种阵列，能保持一份完整的数据备份。RAID 1磁盘阵列支持“热交换”，即在阵列中硬盘的移除或替换可以在系统运行时进行，无须中断退出系统。RAID 1磁盘阵列是十分安全的，主要用在数据安全性很高，而且要求能够快速恢复被破坏的数据的场合。采用RAID1技术备份数据，可以最大程度的保证存储数据的安全性，在即使损失一块磁盘的情况下仍然可以最大程度地保留数据。

本实用新型基于显示屏与摄像头的物理单向信道。在高安全级的网络端放置一个网络数据包编码器和一个显示屏，在低安全级的网络端放置一个摄像头和一个网络数据包解码器。基于显示屏和摄像机的硬件架构为完全单向的链路。编码端和解码端之间不存在实物介质连接，作为信息载体介质的物质是光。在这种结构中，解码端不具备将数据通过某种介质发射到编码端的能力，编码端也不具备从解码端接收数据的能力。实现了发送端到达接收端的严格单向物理隔离，保证了高密级网络的安全性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未实用新型的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种视觉单向网络传输设备，其特征在于：包括编码服务器、高刷显示屏、解码服务器、高速摄像头、电源、显卡、主板、风扇和硬盘，其中：

所述编码服务器与所述解码服务器通过以太网线与外部网络连接；

所述高速摄像头通过夹具夹持固定在主承载支架上且与所述高刷显示屏位置相对；

所述高刷显示屏安装在主承载支架的一侧且与所述高速摄像头相对；

所述高速摄像头与所述高刷显示屏由光学隔离仓所包围；

所述风扇安装在蒙壳内部且位于所述高速摄像头和所述高刷显示屏两者相对面的侧边，所述硬盘安装在所述蒙壳的底部，所述电源位于摄像头的上方。

2.根据权利要求1所述的视觉单向网络传输设备，其特征在于：所述编码服务器通过连接以太网线与外部网络进行网络数据包传输，所述解码服务器通过连接以太网线将解码数据包传输到目标网络。

3.根据权利要求1所述的视觉单向网络传输设备，其特征在于：所述编码服务器与所述解码服务器通过网卡截获网络封包，通过数据线传输二维码编解码信息给所述高刷显示屏与所述高速摄像头；所述编码服务器与所述解码服务器用于对二维码图像进行编解码。

4.根据权利要求1所述的视觉单向网络传输设备，其特征在于：所述高刷显示屏通过HDMI2.0数据线与所述编码服务器连接，用于发送端展示编码后的二维码；所述高刷显示屏与所述高速摄像头的相对位置固定不动。

5.根据权利要求1所述的视觉单向网络传输设备，其特征在于：所述高速摄像头通过USB3.0数据线与解码服务器连接，用于接收并捕捉二维码图像进行解码，位于摄像头的相对位置。

6.根据权利要求1所述的视觉单向网络传输设备，其特征在于：所述高速摄像头和所述高刷显示屏由光学隔离装置所连接，用于抑制光传输系统中摄像头的反射信号对显示屏的回程光影响。

7.根据权利要求1所述的视觉单向网络传输设备，其特征在于：所述硬盘用于存储编解码过程中所产生的数据以及进行数据备份。