同步脈沖數字通信加密傳輸系統在網絡安全中的應用

陳 赫

（長治學院 物理系，山西 長治 046011）

隨著互聯網技術的不斷發展和快速普及，網絡攻擊、黑客入侵等事件層出不窮，導致信息泄露與數據竊取等行為頻頻發生，給個人、企業、國家等帶來了嚴重的安全威脅。加密技術是針對上述問題的一種重要手段。在數字通信方面，同步脈沖數字通信加密傳輸系統是一種常見的加密技術，該技術能夠提供安全可靠的數字通信環境，對網絡安全方面具有重要的應用價值［1］。文章旨在探討同步脈沖數字通信加密傳輸系統在網絡安全中的應用，為網絡安全提供一種有效的解決方案。

1 基于同步脈沖的數字通信加密傳輸系統硬件設計

目前，網絡中的通信加密傳輸機制仍存在技術短板，并且系統的安全架構設計并不完備，所以，為能夠適應數字通信加密傳輸系統業務的需要，在傳統系統硬件結構的基礎上，又配備了網絡系統控制器，以對系統網絡節點的管理實現更加深入理解，從而使系統局域網中的網絡節點之間可以進行聯合管理，使系統的網絡通信數據可以同時進行系統管理與數據匹配［2］。在數字通信加密傳輸系統中，數字信息主要以源代碼形式出現，其主要作用是能夠讓傳輸的信息數據得到有效反饋。這一技術的原理是在解調器的匹配濾波器上依據符號速率對相關信號進行實時采樣，然后實現數字信息的同步。

數字通信加密傳輸系統巧妙地結合了加密技術、數字處理技術等多種現代網絡技術。為了保障數據信息的傳輸效率，防止外部黑客的侵襲，該系統基于傳統數字信息傳輸系統技術，通過安全技術芯片對系統內部的數據文件進行加密，對互聯網產業的發展提供專業化的技術支持［3］?；谕矫}沖的數字通信加密傳輸系統硬件結構如圖1 所示。

圖1 基于同步脈沖的數字通信加密傳輸系統硬件結構

2 基于同步脈沖的數字通信加密傳輸系統軟件設計

2.1 系統安全架構設計

現階段，保障系統的安全性是數字通信系統最重要的技術發展趨勢。其安全性不同于傳統的網絡安全，要確保CPS 系統的安全性，就需要清楚地了解系統所面對的各類可能的威脅。因此，在現有的安全體系結構基礎上，文章提出了一種基于IPSec 體系結構的信息處理方法，IPSec 安全體系結構如圖2 所示。它是明確安全現狀、規劃安全工作、制定安全策略和安全解決方案的基礎。該結構體系有兩種明確的基礎目標：第一，保護IP 數據包的安全性，針對網絡系統進行風險評估，以此掌握各類可能存在的風險，并制定出相應的對策和應急預案。第二，為抵御線上的網絡攻擊提供有效的防護措施，利用安全控制，可以最大程度地減少風險，并且可以對殘余風險展開實時的監控和分析，同時還可以在突發事件出現的時候，對其進行應急響應和災難恢復，從而保證網絡系統及業務數據的安全［4］。

圖2 IPSec 安全體系結構

該技術涵蓋了網絡訪問安全、第一次認證、第二次認證、應用安全以及SBA 領域安全等內容。其中網絡訪問安全域的主要功能就是協助網絡節點實現與信息的交互安全，它是數字通信加密的第二道墻，可以有效阻止內部網絡的攻擊，并可以對內部網絡進行監控、過濾、記錄和報告，并切斷內部網絡與外部網絡的聯系，以保護通信傳輸到通信設備的這個過程為基礎，來設定安全防護裝置。網絡安全數據分類表如表1 所示。在企業的管理機制下，要想達到網絡的安全，就必須要利用運行機制中的技術手段。當企業內部的計算機、網絡以及服務器等設備發生故障的時候，網絡管理員要能夠及時地找到問題并對其進行解決。

表1 網絡安全數據分類表

2.2 數字通信RS 加密技術

為進一步保證數字通信數據傳輸的安全，該系統設置了完整的數字通信保密體系。該加密機制采用RSA 加密技術，利用安全芯片進行安全認證、數據加解密等操作，以保障數據傳輸的安全性和完整性。在信息安全方面，SSL 在身份驗證和重要信息傳遞中加以使用，保證了信息的安全性和可靠性。在電子郵件的收發環節，采用嚴密的密碼技術，可以有效地阻止黑客入侵，確保數據信息傳輸的安全性［5］。其數字通信加密流程如圖3 所示。

圖3 RSA 解密算法流程

RSA，即公開密鑰密碼，是當前被研究最多的一種公開密鑰算法，已經有將近30 年的歷史了，它經受過多種不同的攻擊，被公認為是當前最好的公開密鑰算法。在公開密鑰加密中，存在著許多特定的算法，比如 RSA、Rubin、ElGamal 和橢圓曲線等。RSA 作為目前應用最為廣泛的一種非對稱密碼體制，采用了密碼學的方法對數據進行了加密，達到了隱蔽的目的，以保證數據的安全性。

2.3 基于同步脈沖的數字通信傳輸功能的實現

在數字通訊中，一個數字通訊系統必須具備各種不同的同步函數，以達到準確的資料通訊目的。它的技術目的是使收發雙方可以進行同步通信，從而達到統一的信息和數據的交互，所以，在通信系統中，能否充分地完成數據的同步，就成了重要的技術指標。如果不能達到同步，就會造成整個系統的癱瘓。因此，要使數據互通，就需要制定統一的標準與規格，并形成一個數據源。為了能夠實現基于同步脈沖的數字通信傳輸功能，文章主要以通信設備作為主要介質，運用網絡接入所構成的安全域來防止外部網絡攻擊從系統內部流入，保障系統網絡節點之間的信息交互安全，同時需要運用網絡切片、歸屬環境這兩種應用來驗證用戶是否為系統安全用戶，通過反復的信息認證保護系統用戶與內部業務訴求之間的通信安全，以便在不同的數據庫間進行數據共享［6］。

2.4 網絡同步

在該系統架構中，協調節點用以收集無線網絡以及網絡運行中的數據，并將其上傳到網絡，從而使系統的網絡結構更為完美。在數字通信和計算機網絡中，為了使各個站能夠保證“信息公開”以及“數據開放”，必須對其進行原始數據的收集，并使其能夠在網絡與用戶端進行雙向的數據交換。但受網絡、網速等因素影響，多個不同任務的反饋速度會存在一定差異，使得多個任務之間沒有進行有效的協作，進而造成多個任務的失效或出錯［7］。

2.5 幀同步

“字”與“句”構成了語言交流中的“信息流”，起到了篇章銜接與信息傳達的作用，在語言交際中起著舉足輕重的作用［8］。在多通道時，為了在接收端實現對來自不同方位的信號的精確辨識，發射端信息流的開始和結束處需添加特定的代碼，以實現對信息的辨識。對接收者而言，獲得和證實此信息的過程被稱為“框架同步”或者“分組同步”。該框架能夠為系統提供一種API，能夠讓組件定時釋放緩沖區，允許實施者利用自身硬件組件內的同步資源對程序進行調試。而且，幀同步必須在啟動之后于最短的時間內完成，或者在幀丟失之后，必須在最短的時間內恢復。在語音通信中，100 ms 以下的通信中斷很難被人耳感知到，因此，通常假定幀同步恢復時間在約10 ms 左右。而在此基礎上，通過對圖像進行拼接，得到的圖像也要達到某種格式，因此對圖像處理算法的實時性和高效性提出了更高的要求。

2.6 載波同步

載波同步，也叫載波還原，與接收機的載波頻率相同，主要是將其提供給解調機，以進行相干解調。由于接收到的信號含有分立的載波成分，且每一個載波成分都占據一個頻率范圍，所以在接收端可以使用合適的帶通濾波器將多個載波成分分開，得到想要的信號［9］。在該接收機上，可將該信號載波與該信號的本機相關的載波分離開來，用這種方法所得到的本機相關載頻和接收到的載頻是一樣的。該方法簡單實用，對多個載波信號的接收和處理都有較好的效果。

2.7 位同步

位同步也稱碼元同步，是一種對數位符號進行時間對準的處理方式［10］。它通過從一個消息代碼的數據流中抽取一個時鐘信號對一個消息符號進行標識。位同步是進行準確采樣和決策的前提，它只在數字通信中是必需的。提取出來的位置同步信息是一個具有與碼速率相同的定時脈沖，而相位是由決策時的信號波形來確定的，它可以在符號的中部，也可以在符號的結束時間或者其他時間點。時鐘同步主要有兩種，一種是時間同步，另一種是頻率同步，即時間與時間間隔的統一，時間用來標識某件事發生的時間，時間間隔或頻率代表某件事持續的時間。這兩種算法都存在著計算量大、適用范圍小、難以在短期內獲得最優解或近似最優解的問題。

3 同步脈沖數字通信加密傳輸系統的實際應用

同步脈沖數字通信加密傳輸系統的技術創新性主要體現在利用同步脈沖技術對通信數據的解碼處理，能夠確保數字通信代碼各分行與總行之間的時間同步。它還可以控制系統網絡節點，輔助系統數字通信數據傳輸，從多個層次保護通信數據的安全性和完整性，包括網絡接入安全、網絡域安全、首次認證、二次認證、應用安全、流程域安全以及SBA 域安全等，從而有效地保護通信數據的安全性與完整性。同步脈沖數字通信加密傳輸系統可利用RSA 加密技術構建數字通信加密機制，對通信數據進行加密處理?？蛻舳撕头掌鱎SA 加密技術數據傳輸如表2 所示。

表2 客戶端和服務器RSA 加密技術數據傳輸

在網絡安全中，當客戶端和服務器需要進行加密通信時，該系統可以提供安全保障。具體而言，客戶端可以運用RSA 加密技術對要傳輸的數據進行加密處理，然后將加密后的數據通過網絡發送給服務器。服務器接收到數據后，再運用相應的解密技術對數據進行解碼處理，從而獲得原始數據。在上述過程中，即使數據被第三方截獲，也無法被解密，因為只有客戶端和服務器才擁有正確的解密密鑰。因此，該系統可以有效防止通信數據被未經授權的第三方獲取或利用，從而保障了網絡安全。

4 結論

在通信工程中，數字通信加密系統有著非常重要的作用。文章提出的系統是在傳統加密的基礎上，通過對軟件和硬件加以創新和優化，并采用了有別于傳統加密技術的同步脈沖數字通信加密傳輸技術，從而能夠將防入侵能力與高傳輸速率的通信傳輸功能所具備的優勢加以結合，實現了系統內部隱私數據的互聯共享。本系統采用計算機通信技術，可以有效地完成各項工作，對企業信息化建設具有積極的推動作用。