摘 要：為解決傳統(tǒng)管理柜在智能化、安全性及高效性方面不足的問題，本文通過整合身份認證、遠程授權、物品追蹤及環(huán)境監(jiān)測等功能，構建一個高效、安全智能管理系統(tǒng)。研究采用先進加密技術與備份機制保障存儲數(shù)據(jù)的安全性和完整性。同時，利用物聯(lián)網技術實現(xiàn)柜內物品實時監(jiān)控與智能化管理，提升管理效率。通過系統(tǒng)設計、軟件開發(fā)與硬件集成，確保各項功能有效實現(xiàn)與協(xié)同工作。本文成功開發(fā)出集成多功能于一體智能管理柜，不僅實現(xiàn)身份認證、遠程授權、物品追蹤及環(huán)境監(jiān)測等功能深度融合，還通過高級加密技術和數(shù)據(jù)備份策略，顯著提升數(shù)據(jù)存儲的安全性。

關鍵詞：智能化；管理柜；多功能；數(shù)據(jù)保護

中圖分類號：TP 393 文獻標志碼：A

隨著信息技術迅猛發(fā)展，智能管理柜作為現(xiàn)代化辦公設備，已廣泛應用于各類企事業(yè)單位[1]。管理柜集成有工控機、觸摸顯示器、鼠標鍵盤、打印機、刷卡器、指紋識別、人臉識別儀、打印機，工具校驗記錄領用記錄可隨時預覽打印?？刂破魇褂梦宜咀匝兄靼澹湍芎那曳€(wěn)定性高。設備具備定時關機功能，可自主設定關機時間[2-3]。設備配置不間斷電源，可對用戶數(shù)據(jù)做到斷電緩沖保護。然而，在數(shù)據(jù)存儲與處理的過程中，如何確保信息安全與數(shù)據(jù)保護，防止信息泄露或被非法獲取，成為了一個亟待解決的問題[4]。多功能集成技術讓智能管理柜在物品管理、存取控制、環(huán)境監(jiān)測等方面展現(xiàn)出強大的能力，同時也對數(shù)據(jù)保護技術提出更高的要求。

1 系統(tǒng)整體架構設計

為確保系統(tǒng)具備出色的運行可靠性和安全性，選定5.8GHz的雙片式系統(tǒng)作為整個方案的核心。當設計運維管控系統(tǒng)的整體架構時，沿用非常成熟且經過驗證的B/S架構模式[5-6]。該模式被廣大開發(fā)者和企業(yè)認可，并在多個大型系統(tǒng)中成功應用。根據(jù)圖1的架構，系統(tǒng)將劃分為3個層級，每個層級都承擔明確的功能任務，在此次設計中特別選擇與Java開發(fā)語言高度兼容的MVC架構開發(fā)模式。MVC即模型-視圖-控制器，是經典的軟件設計模式。在該模式下，秉持“模塊化”的設計理念開發(fā)各程序和功能。此方法的優(yōu)勢在于它使各功能模塊之間的連接和交互更簡便，大大提高開發(fā)的靈活性和效率[7]。

系統(tǒng)整體架構設計至關重要，它決定軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。本次設計采用分層架構，將系統(tǒng)分為表示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，以確保各層級功能明確、互不干擾，同時融入模塊化設計，提升系統(tǒng)的可擴展性和可維護性，并加入安全驗證和權限控制，保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全、完整。

MVC架構模式的引入進一步優(yōu)化了開發(fā)流程。模型（Model）負責數(shù)據(jù)和業(yè)務邏輯，視圖（View）展示數(shù)據(jù)，而控制器（Controller）則作為用戶請求的接收者和視圖的生成者。這種分離確保代碼的清晰和可維護性，同時也提高了開發(fā)效率。在MVC架構下，可以快速響應市場變化，靈活地進行功能擴展和升級。

在用戶層面，實施嚴格的身份認證機制，結合細粒度的權限控制策略，確保僅有經過授權的用戶能夠訪問其權限范圍內的功能和數(shù)據(jù)，有效防止非法訪問和操作。在數(shù)據(jù)層面，采用先進的加密技術，確保數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的安全性，同時實施嚴格的訪問控制機制，防止數(shù)據(jù)泄露和未授權訪問，為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全提供堅實保障。在系統(tǒng)整體架構設計中，還充分考慮了系統(tǒng)的可擴展性和對未來技術發(fā)展的適應性。采用模塊化設計原則，系統(tǒng)能夠輕松地添加新的功能模塊或更新現(xiàn)有模塊，以適應不斷變化的業(yè)務需求和技術進步，確保系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展和競爭力。同時，為了增強系統(tǒng)的靈活性和通用性，設計中預留了豐富的接口，以便與其他系統(tǒng)進行集成，實現(xiàn)更廣泛的應用場景和更高的業(yè)務價值。這種開放性和可擴展性的設計理念，不僅有助于提升系統(tǒng)的整體性能和功能，還為未來的系統(tǒng)升級和擴展奠定了堅實的基礎，確保系統(tǒng)能夠長期滿足業(yè)務發(fā)展的需求，并緊跟技術發(fā)展的步伐，為用戶提供更優(yōu)質、高效的服務。綜上所述，該系統(tǒng)在設計時充分考慮了安全性、可擴展性和未來技術的發(fā)展，旨在為用戶提供一個安全、可靠、易于擴展和升級的系統(tǒng)解決方案。

2 多功能集成與數(shù)據(jù)保護技術

多功能集成與數(shù)據(jù)保護技術是當今信息系統(tǒng)設計的關鍵要素。多功能集成技術旨在將各種功能模塊無縫銜接，實現(xiàn)系統(tǒng)的高效運作。通過精細的接口設計和協(xié)議匹配，確保不同功能之間的數(shù)據(jù)傳輸與處理既順暢又準確，從而提升整體系統(tǒng)的性能。數(shù)據(jù)保護技術同樣至關重要，它確保信息在傳輸、存儲和處理過程中不被泄露或損壞。采用先進的加密算法和身份驗證機制，為數(shù)據(jù)提供堅實的防護屏障，同時結合備份與恢復策略，即使當面臨突發(fā)情況時也能迅速恢復數(shù)據(jù)。這兩項技術的融合，不僅提升了信息系統(tǒng)的綜合性能，還為用戶數(shù)據(jù)安全提供有力保障，是現(xiàn)代化信息系統(tǒng)不可或缺的組成部分。

多功能集成技術的核心在于實現(xiàn)不同功能模塊之間的無縫銜接。通過精心設計的接口和匹配的通信協(xié)議，確保數(shù)據(jù)在不同模塊間的傳輸與處理既順暢又準確。這種集成方式顯著提升系統(tǒng)的整體性能，使智能管理柜能夠更高效地執(zhí)行物品管理、存取控制和環(huán)境監(jiān)測等任務。

數(shù)據(jù)保護技術領域中，一項重要進展是實現(xiàn)了用戶能夠直接對密文執(zhí)行特定代數(shù)運算的能力。這意味用戶可以在不解密數(shù)據(jù)的前提下，對加密后的數(shù)據(jù)執(zhí)行計算，并獲取運算結果。隨后，當用戶對這些相同的明文數(shù)據(jù)進行加密并對加密結果執(zhí)行相同的代數(shù)運算時，能夠得到與先前對密文運算相同的結果。在加密技術的選擇上，高級加密標準（AES）因其廣泛認可和卓越性能而被廣泛應用。AES是一種對稱加密算法，它提供了128位、192位和256位3種密鑰長度選項，為用戶提供了不同安全級別的選擇。AES的高效性意味它能夠在保證安全性的同時，實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)加密和解密操作。這使AES成為保護敏感數(shù)據(jù)和確保數(shù)據(jù)隱私的理想選擇。

在實際應用中，AES的廣泛應用證明了其在數(shù)據(jù)保護領域的價值和有效性。無論是政府機構、金融機構還是大型企業(yè)，都紛紛采用AES來加密和保護其敏感數(shù)據(jù)。AES的強大安全性得益于其復雜的加密機制和密鑰管理策略，即使面對高級別的網絡攻擊和數(shù)據(jù)泄露風險，AES也能夠提供可靠的數(shù)據(jù)保護。具體來說，數(shù)據(jù)保護的性質可以通過公式（1）、公式（2）來表示。

Epk（m1+m2）=Epk（m1）⊕Epk（m2） （1）

Epk（a×m1）=a⊕Epk（m1） （2）

式中：m1和m2為需要加密的明文；a為常量。

公鑰pk和私鑰sk由安全參數(shù)λ生成。pk用于加密明文，而sk用于解密密文。假設明文m∈Zn，其中n是一個大的正整數(shù)，而Zn是對n取模的整數(shù)的集合，將m的加密表示為Epk（m）。

在本文中，由于數(shù)據(jù)是由多方維護的，因此加密數(shù)據(jù)需要一定數(shù)量的用戶同意才能解密。采用（p，t）-閾值數(shù)據(jù)保護技術算法。私鑰sk被分離（表示為sk1，sk2，…，skp）并分發(fā)給p個用戶。如果一方希望解密密文c，那么至少需要聚合其他奇偶校驗的（t-1）個私鑰。

為保護用戶數(shù)據(jù)的隱私和防篡改，有必要對數(shù)據(jù)進行加密，具體過程如下。

步驟1：解密密文c如公式（3）所示。

c=Epk（m）=gmrnmodn2 （3）

用戶隨機選擇并秘密選擇帶有公鑰pk=（g，n），Z*n表示Zn可逆元素的乘法組的明文m∈Zn。每個用戶k∈K加密值vk并將密文Epk（vk）發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。

步驟2：根據(jù)同態(tài)性質可以得出公式（4）。

Epk（m1+m2）=Epk（m1）+Epk（m2）=gm1+m2（r1r2）modn2

（4）

式中：m1、m2為需要加密的明文，r1，r2∈Z*n是私有隨機數(shù)。

那么，數(shù)據(jù)解密如公式（5）所示。

（5）

CA根據(jù)需要選擇t個用戶，并將C發(fā)送給他們。

步驟3：每個選定的用戶k'根據(jù)步驟1計算C的部分解密Ck'，并將Ck'信息輸出。

步驟4：Cloud將其與從用戶收到的（t-1）部分解密結合起來，以得到結果。

AES的高效性和安全性使其成為保護敏感數(shù)據(jù)的理想選擇。數(shù)據(jù)保護的性質不僅體現(xiàn)在AES的加密算法上，還進一步通過集成多因素認證（MFA）機制來加強身份驗證的安全性。MFA要求用戶提供2種或以上的認證因素，例如密碼、指紋、面部識別或一次性密碼（OTP），從而顯著提高系統(tǒng)的安全性。采用定期和實時的數(shù)據(jù)備份策略，確保在數(shù)據(jù)丟失或損壞時能夠快速恢復，且備份數(shù)據(jù)被加密存儲在安全的離線位置或云存儲服務中，以防止未授權訪問。同時，為實現(xiàn)細粒度的訪問控制，系統(tǒng)實施了訪問控制列表（ACL），允許系統(tǒng)管理員精確定義哪些用戶或用戶組可以訪問特定的資源或執(zhí)行特定的操作，進一步增強了數(shù)據(jù)保護的性質。

3 試驗與結果分析

智能工具管理室的輪廓尺寸為5m×2.5m×1.8m，設計緊湊且功能布局合理，充分體現(xiàn)了空間利用的高效性。該管理室精心規(guī)劃了5個核心模塊，其中包括3個專門用于扭矩扳手的管理柜、1個PAD管理柜以及1個扭矩校驗臺。這樣的配置不僅確保了各類工具的有序存放，還極大地便利了工具的維護與管理，使工作流程更順暢。在外觀設計上，管理室外部涂裝采用了RAL7015色號的涂料，呈現(xiàn)一種淡雅的灰色調，既穩(wěn)重又大氣。而柜門和掛板則巧妙地選用了RAL7047色號，這種深灰色不僅具有良好的耐臟性能，還與外部顏色形成了鮮明的層次感，使整個管理室在視覺上更和諧、統(tǒng)一。這樣的色彩搭配不僅滿足了工業(yè)設計的審美標準，還確保了在實際使用過程中能夠長久保持美觀度，從而提升管理室的整體質感。無論是從功能性的完備程度，還是從美觀性的細節(jié)處理上，這個智能工具管理室都無疑展現(xiàn)出了卓越的設計與制造水準，如圖2所示。

初步測試集中在系統(tǒng)的基本功能上，例如界面顯示與數(shù)據(jù)的準確呈現(xiàn)。測試結果顯示，無論是界面還是數(shù)據(jù)內容，均能夠正常、清晰地展示，這表明系統(tǒng)在基礎功能方面表現(xiàn)穩(wěn)定，沒有發(fā)現(xiàn)顯著的問題。測試人員通過調整各項參數(shù)，模擬運維管理工作中智能裝備柜可能遇到的各種故障情境。這一步驟的目的是為了評估系統(tǒng)的故障檢測精確度。從表1的數(shù)據(jù)可以明顯看出，本次設計的智能裝備柜運維管控系統(tǒng)在故障檢測精確度上具有顯著的優(yōu)勢。這意味當面對實際問題時，該系統(tǒng)能夠更準確地定位和識別故障，為運維人員提供有力的支持。測試團隊還進一步探究了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和分析能力。特別是在高并發(fā)情境下，系統(tǒng)的響應時間和處理效率顯得尤為重要。經過嚴格的測試，該系統(tǒng)在高負載情況下仍然能夠在4.2s內完成整個評估流程。這一表現(xiàn)不僅證明系統(tǒng)的高效性，還顯示出其在處理復雜任務時的優(yōu)越性。

圖3為每秒數(shù)據(jù)分享數(shù)之間的關系。進行30次測試并記錄耗時的平均值。當每秒數(shù)據(jù)分享數(shù)為100～300時，事務確認時間會隨著數(shù)據(jù)分享數(shù)的增加而減少。這是因為事務數(shù)量已達到在Fabric中打包一個塊的數(shù)量閾值。當交易量超過處理能力時，某些交易無法及時確認，這導致交易確認時間開始延長。

與其他的對比系統(tǒng)相比，本次設計的運維管控系統(tǒng)在綜合性能上具有更突出的優(yōu)勢。無論是在故障檢測的精確度上，還是在數(shù)據(jù)處理的速度上，該系統(tǒng)都表現(xiàn)出卓越的性能。這樣的設計不僅提高運維工作的效率，還為企業(yè)的穩(wěn)定運行提供了強有力的技術保障。

4 結語

智能管理柜的多功能集成與數(shù)據(jù)保護技術研究對現(xiàn)代化辦公環(huán)境和數(shù)據(jù)安全具有重要意義。通過深入探究可以發(fā)現(xiàn)，多功能集成不僅提升了智能管理柜的實用性和便捷性，使其能夠滿足各種復雜的管理需求，還在很大程度上提高工作效率。對數(shù)據(jù)保護技術的深入研究為智能管理柜的信息安全提供了堅實的保障，有效防止了數(shù)據(jù)泄露和非法訪問，滿足了企業(yè)和個人對數(shù)據(jù)安全性的迫切需求。隨著技術不斷進步和應用場景不斷拓展，智能管理柜的多功能集成與數(shù)據(jù)保護技術將繼續(xù)發(fā)展，為各行業(yè)的物品管理和數(shù)據(jù)安全提供更全面和高效的解決方案。不斷推動相關技術的研發(fā)與創(chuàng)新，對于促進智能存儲設備行業(yè)的持續(xù)發(fā)展、提高信息安全水平具有深遠的影響。

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