張睿哲+劉建粉

0 引 言

在網(wǎng)絡通信技術高度發(fā)展的今天，各種大數(shù)據(jù)信息通信無線通信網(wǎng)絡進行信息交互和數(shù)據(jù)傳輸，無線通信網(wǎng)絡采用合適的路由轉發(fā)機制，結合UDP和IEEE 2.6等路由協(xié)議，進行無線通信組網(wǎng)的節(jié)點部署和路由設計，在移動無線網(wǎng)絡中，任意兩個節(jié)點之間端到端路徑通過無線路由編碼，采用例如HYMAD混合路由算法、CAR機會網(wǎng)絡路由算法等，實現(xiàn)混合通信和路由分配[1]。然而，當網(wǎng)絡在遭到病毒等外界入侵時，節(jié)點的路由轉發(fā)協(xié)議受到入侵信息的干擾，導致網(wǎng)絡堵塞和丟包延遲，需要通過對無線通信網(wǎng)絡的通信節(jié)點組網(wǎng)優(yōu)化部署，進行網(wǎng)絡傳輸安全控制，設計無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)，提高網(wǎng)絡的安全性和可靠性，相關的算法和系統(tǒng)設計方法受到人們的極大重視。

網(wǎng)絡在受到病毒入侵后，需要進行路由節(jié)點的優(yōu)化通信組網(wǎng)選擇，傳統(tǒng)方法中，對網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇技術主要有基于IntServ綜合服務控制的路由節(jié)點選擇技術，基于機會網(wǎng)絡混合路由算法的節(jié)點組網(wǎng)選擇技術和基于H?EC路由容錯性控制的通信組網(wǎng)節(jié)點選擇方法等[2?4]，在上述算法設計原理的基礎上，相關的學者進行了通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計，取得了一定的研究成果。其中，文獻[5]提出一種基于網(wǎng)絡鏈路資源分配及VXI總線控制的外置式無線通信網(wǎng)絡的節(jié)點優(yōu)化選擇和安全協(xié)議設計，提高了網(wǎng)絡安全性能，系統(tǒng)設計采用、A24和A32地址映射進行循環(huán)鏈路通信，結合中斷管理提高了節(jié)點的防入侵能力，但該系統(tǒng)設計方法構成較為復雜，計算開銷較大，通信過程中的穩(wěn)定性不好。文獻[6] 采用嵌入式控制器設計方法進行了網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制器的設計，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡控制方法，通過GPIB，MXI控制器選擇外置式系統(tǒng)通信方式，實現(xiàn)了對節(jié)點通信組網(wǎng)的優(yōu)化控制設計，提高了通信組網(wǎng)的安全性能，但該系統(tǒng)在進行海量數(shù)據(jù)組網(wǎng)通信傳輸過程中，容易受到網(wǎng)絡外界特征信息的干擾，降低了系統(tǒng)通信和網(wǎng)絡路由數(shù)據(jù)收發(fā)的穩(wěn)健性[7]。

針對上述問題，本文對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡入侵后節(jié)點通信組網(wǎng)選擇和控制系統(tǒng)進行了改進設計。

1 通信組網(wǎng)VMEBus總線輪換調(diào)度控制原理及

系統(tǒng)總體設計

1.1 通信組網(wǎng)VMEBus總線輪換調(diào)度控制原理

為了實現(xiàn)對網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇，需要進行網(wǎng)絡入侵后的節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計，本文采用通信組網(wǎng)VMEBus 總線輪換調(diào)度控制方法進行節(jié)點選擇控制設計，通信組網(wǎng)VMEBus 總線輪換調(diào)度控制方法是建立在MXI總線支持技術之上，對于無線網(wǎng)絡通信組網(wǎng)。采用8位、16位和32位數(shù)據(jù)傳輸模塊構建VXI總線系統(tǒng)，VMEBus 總線輪換調(diào)度控制系統(tǒng)有嵌入式和外掛式兩種方式，在進行網(wǎng)絡入侵后的通信節(jié)點的調(diào)度過程中，通過外置微機或工作站進行80通道的DSP并行計算。在通信組網(wǎng)系統(tǒng)中，主控計算機對通信節(jié)點進行自適應輪換調(diào)度，考慮到VMEBus 總線中一個傳送節(jié)點（中間節(jié)點）S的配置信息，當節(jié)點的在遭到網(wǎng)絡入侵后，其進行路由收發(fā)通信的剩余能量[Eresidual]小于某個規(guī)定的能量閾值 [Ethreshold]時，使用Motorola 56002定點DSP進行節(jié)點的組網(wǎng)控制，分析根據(jù)Source與Sink節(jié)點之間的距離綜合信任值DS。在數(shù)據(jù)融合過程中，采用自適應均衡控制方法對通信區(qū)域[W]中的節(jié)點進行簇頭分發(fā)，節(jié)點通信組網(wǎng)在進行數(shù)據(jù)接收、處理、輸出、融合過程中的，受到網(wǎng)絡攻擊入侵的惡意節(jié)點在通信有效區(qū)域[W]中的坐標參數(shù)假設為[（xi，yi）]，簇內(nèi)節(jié)點通過設置四元組[Ei，Ej，d，t]來表達各個網(wǎng)絡節(jié)點的自適應輪換調(diào)度的堆棧列表。

網(wǎng)絡遭到入侵后的最優(yōu)節(jié)點通信自適應均衡控制信任值為[D]，[D=Si，jt，Ti，jt，Ui，jt]，其中[Si，jt]表示簇內(nèi)節(jié)點在最近時刻獲得共享密鑰；[Ti，jt]表示數(shù)據(jù)輸出量因素；[Ui，jt]表示綜合信任值（相關性）。

進行通信收發(fā)的傳輸功率[pi]，[pk]和[pk+1]所對應的每通道都有一個Delta?Sigma ADC，設置信標節(jié)點的工作頻率的值為1 024 kHz，簇內(nèi)節(jié)點的各通道在時域和頻域傳輸速率分別表述為[ri]，[rk]和[rk+1]。在通信覆蓋半徑內(nèi)，通信組網(wǎng)采用基于VMEBus 總線輪換調(diào)度控制，提高節(jié)點的抗干擾性和抗攻擊能力，綜上分析，得到網(wǎng)絡入侵后節(jié)點通信組網(wǎng)選擇的輪換調(diào)度過程示意圖如圖1所示。

1.2 網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)設計

在上述設計的通信組網(wǎng)VMEBus 總線輪換調(diào)度控制模型的基礎上進行系統(tǒng)設計。首先分析網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的總體構建模型，網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的設計包括了硬件設計和軟件設計兩大部分。其中，硬件設計部分主要包括了對網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的驅動器設計、中央控制模塊設計和程序加載模塊設計等，電路部分包括功率放大器電路、通信接口驅動電路、A/D采樣電路和中央控制處理器電路等。對網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)進行了數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)設計，通過串口、VXI總線、CAN總線構建人機通信模塊，采用時鐘同步技術進行通信節(jié)點組網(wǎng)的程控控制和自適應組網(wǎng)調(diào)控，在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進行自適應輪換調(diào)度和循環(huán)壓控放大，對環(huán)形RAM緩沖區(qū)內(nèi)的惡意節(jié)點進行層次化網(wǎng)格調(diào)度，采用路由分發(fā)模型進行鏈路數(shù)據(jù)收發(fā)和濾波，在自動增益控制中，時域測量和頻域測量兩種方法進行增益控制，采用以太網(wǎng)通信，進行最優(yōu)部署選擇。在主控模塊設計中，采用Delta?Sigma ADC進行集成信息處理，Delta?Sigma ADC使用64X采樣進行數(shù)據(jù)收發(fā)和頻率測量。網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的總體結構模型如圖2所示。

圖2中，網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的信號輸入是通信組網(wǎng)的PCI總線測量信號，信號通過模擬預處理進行放大、濾波等，再通過ADC將信號變成數(shù)字信號，通過信號處理系統(tǒng)進行節(jié)點通信的譯碼控制和自動增益輸出，在通信組網(wǎng)中，通過人機通信接口和外部存儲器進行數(shù)據(jù)I/O收發(fā)轉換，由此實現(xiàn)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制。在此基礎上，進行系統(tǒng)的軟件開發(fā)，軟件開發(fā)中，采用DDE，TCP庫，ActiveX庫進行PCI?MXI接口控制，最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)軟件層次化結構設計，分別為VISA管理層、測試資源層、用戶管理層、用戶應用層[8?9]。通過TPS和軟件平臺用戶工具，進行最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的開發(fā)，系統(tǒng)軟件層次化結構模型描述如圖3所示。

2 系統(tǒng)優(yōu)化設計與實現(xiàn)

2.1 網(wǎng)絡入侵后的節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的硬件部分設計

在上述網(wǎng)絡入侵后的節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的總體結構設計的基礎上，根據(jù)上述功能指標分析，進行系統(tǒng)的硬件電路設計，網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的硬件模塊設計中，主要包括了A/D采樣濾波電路、節(jié)點通信組網(wǎng)的復位電路、時鐘觸發(fā)電路、中央控制電路和外圍接口電路等，系統(tǒng)設計過程描述如下：

首先進行系統(tǒng)的A/D采樣濾波電路設計，A/D電路是實現(xiàn)網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)控制的數(shù)據(jù)收發(fā)功能，是系統(tǒng)設計的基礎。采用有源晶振SRAM，DRAM，SDRAM進行A/D電路的設計，在DSP片內(nèi)構建同步動態(tài)存儲器，對網(wǎng)絡入侵的數(shù)據(jù)信息進行同步動態(tài)濾波處理，通過Synchronous DRA的高速緩存功能，對網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的核心DSP芯片進行時序及組合邏輯控制，綜合考慮整個系統(tǒng)的功耗，得到本文設計的系統(tǒng)的A/D電路如圖4所示。

在對通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的A/D電路設計的基礎上，進行時鐘電路的設計，時鐘電路是通過無源晶體的脈沖觸發(fā)信號實現(xiàn)對網(wǎng)絡入侵后的節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制，使用DSP片內(nèi)的PLL作為時鐘觸發(fā)電路的內(nèi)部振蕩器，在DSP內(nèi)部使用低頻的器件，對網(wǎng)絡入侵后的路由節(jié)點進行自適應循環(huán)調(diào)度，通過時鐘發(fā)生器可從CLKIN引腳接入通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的分頻控制，通過循環(huán)堆棧調(diào)度，實現(xiàn)專用的JTAG測試，工作時鐘經(jīng)過分頻能選擇好合適的輸出電平，有效提高了對網(wǎng)絡入侵的防御能力，采用溫度補償晶振得到時鐘觸發(fā)電路的設計結果如圖5所示。

在此，進行節(jié)點通信組網(wǎng)的復位電路設計，進一步進行網(wǎng)絡入侵后的最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的程序加載電路和中央控制電路設計。中央控制電路是整個系統(tǒng)的核心，本文采用新一代高性能﹑低功耗16位定點TMS320VC5509A芯片進行作為最優(yōu)節(jié)點選擇控制系統(tǒng)的中央控制單元設計，采用時鐘頻率108 MHz的單端存取SARA，構建I2C總線進行多通道緩沖串口MCBSP的控制終端輸出設計，在網(wǎng)絡入侵后的最優(yōu)通信節(jié)點組網(wǎng)中，結合通用串行總線USB進行抗混疊濾波和看門狗電路的定時復位，經(jīng)過處理的數(shù)字信號經(jīng)DAC轉換實現(xiàn)對網(wǎng)絡入侵后的最優(yōu)節(jié)點選擇控制，基于VMEBus 總線輪換調(diào)度控制，得到網(wǎng)絡入侵后的最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)的選擇控制中央控制單元芯片接口電路如圖6所示。

在中央控制模塊設計的基礎上，為了實現(xiàn)節(jié)點通信組網(wǎng)的自動編程和控制指令的擦除操作，需要進行外圍接口電路設計，外圍接口電路包括了FLASH存儲器，對FLASH存儲器采用DSP燒寫，滿足FLASH的數(shù)據(jù)燒寫格式，設計FLASH編程命令周期表，見表1。

2.2 系統(tǒng)的軟件設計

在上述進行網(wǎng)絡入侵后的節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的硬件模塊化設計的基礎上，結合嵌入式控制技術，進行網(wǎng)絡入侵后的節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的軟件設計，軟件設計開發(fā)是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的核心，在軟件開發(fā)中，可采用高級語言如Matlab，C語言進行控制算法和入侵檢測算法的設計實現(xiàn)，在前期的算法設計的基礎上，采用TI TMS320C2000開發(fā)平臺進行節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)。在軟件設計中，主要包括了節(jié)點通信組網(wǎng)的中斷設計和串口寄存器等，使用CAN的接收中斷，通過構建SPORT0_TFSDIV寄存器、SPORT0_TCR2寄存器配置串口0發(fā)送入侵數(shù)據(jù)信息的時延脈沖，通過串口發(fā)送時鐘后，通過兩位地址譯碼+16位數(shù)據(jù)進行串口參數(shù)重組和初始化處理，使用CAN功能對幀同步信號進行配置，首先配置DMA0_START_ADDR寄存器，設定DMA0_X_MODIFY為2，每個緩沖區(qū)滿后都產(chǎn)生中斷，通過VMEBus 總線輪換調(diào)度控制，實現(xiàn)了網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇，綜上分析，系統(tǒng)進行軟件開發(fā)的配置流程如圖8所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試和仿真測試

為了測試本文設計的系統(tǒng)在實現(xiàn)網(wǎng)絡入侵后的通信組網(wǎng)節(jié)點選擇和路由配置中的性能，進行系統(tǒng)調(diào)試仿真實驗。實驗中，系統(tǒng)軟件的開發(fā)平臺采用開放源碼的Linux操作系統(tǒng)，系統(tǒng)主程序的編寫采用嵌入式Linux內(nèi)置TCP/IP協(xié)議設計無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，網(wǎng)絡入侵數(shù)據(jù)庫采用KDDP 2014網(wǎng)絡病毒數(shù)據(jù)進行循環(huán)攻擊入侵，通過 Internet/Intranet 對網(wǎng)絡通信組網(wǎng)節(jié)點的實時傳輸數(shù)據(jù)進行采樣和誤碼分析評估，通信節(jié)點的最大輻射距離[Rmax]為100 m，通信組網(wǎng)傳遞信息的采樣頻帶為2～14 kHz、時寬為1 ms。根據(jù)上述仿真環(huán)境，進行網(wǎng)絡入侵后的最優(yōu)節(jié)點組網(wǎng)選擇，得到采用本文系統(tǒng)進行最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制前后的節(jié)點輸出星座圖如圖9所示。由圖9可知，采用本文設計的系統(tǒng)，進行最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制，能提高對網(wǎng)絡入侵后節(jié)點傳輸信息的抗干擾能力，對入侵信息的免疫性增強，實現(xiàn)最優(yōu)節(jié)點選擇部署，為了測試本文設計系統(tǒng)的性能，采用本文方法和傳統(tǒng)方法，以節(jié)點通信組網(wǎng)的誤碼率為測試指標，得到對比結果如圖10所示，從圖10可知，采用本文設計方法進行網(wǎng)絡入侵后的最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇，降低了通信誤碼率，提高了網(wǎng)絡的安全性。

4 結 語

當網(wǎng)絡在遭到病毒等外界入侵時，節(jié)點的路由轉發(fā)協(xié)議受到入侵信息的干擾，導致網(wǎng)絡堵塞和丟包延遲，需要通過對無線通信網(wǎng)絡的通信節(jié)點組網(wǎng)優(yōu)化部署，進行網(wǎng)絡傳輸安全控制。本文提出一種基于VMEBus總線輪換調(diào)度控制的網(wǎng)絡入侵后最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇技術，結合嵌入式控制技術，進行網(wǎng)絡入侵后的節(jié)點通信組網(wǎng)選擇控制系統(tǒng)的優(yōu)化設計。研究得出，采用本文設計的方法進行網(wǎng)絡入侵后的最優(yōu)節(jié)點通信組網(wǎng)選擇，提高網(wǎng)絡的安全性和可靠性，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率，保障了網(wǎng)絡安全。

參考文獻

[1] 陳震華，許肖梅，陳友淦，等.淺海水聲信道中原模圖LDPC碼的設計及性能分析[J].電子與信息學報，2016，38（1）：153?159.

[2] 何信旺，芮赟，王宗杰，等.濾波器組UMTS系統(tǒng)的信道估計研究[J].計算機技術與發(fā)展，2015（9）：57?60.

[3] 陸興華，謝輝迪，許劍銳.基于近場通訊和物聯(lián)網(wǎng)的飯?zhí)米詣佑媰r系統(tǒng)[J].智能計算機與應用，2015，5（6）：94?97.

[4] 邸珩燁.基于多徑碼間干擾濾波的短波通信優(yōu)化[J].物聯(lián)網(wǎng)技術，2015，5（10）：47?48.

[5] 劉艷峰，魏兵，任新成.近場通信天線場分布特性仿真[J].電子測量技術，2015，38（8）：132?134.

[6] SONMEZ O， MOHAMED H， EPEMA D. On the benefit of processor coallocation in multicluster grid systems [J]. IEEE transactions on parallel and distributed systems， 2010， 21（6）： 778?789.

[7] 黃朝，許鑫，劉敦歌，等.基于多傳感器的微弱磁異常信號提取方法研究[J].電子測量技術，2015，38（10）：91?95.

[8] 潘加亮，熊智，王麗娜，等.一種簡化的發(fā)射系下SINS/GPS/CNS組合導航系統(tǒng)無跡卡爾曼濾波算法[J].兵工學報，2015，36（3）：484?491.

[9] 李秀友，董云龍，黃勇，等.基于迭代線性約束最小方差的穩(wěn)健自適應脈沖壓縮方法[J].電子與信息學報，2015，37（10）：2300?2306.