船用物聯網信息安全傳輸系統研究

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了船用物聯網信息安全傳輸系統研究范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要:隨著我國水路運輸行業的不斷發展，水路物流已經成為我國的重要經濟組成環節，為了提高水路運輸過程智能化，提高我國水路運輸的管理能力，采用互聯網技術和物聯網技術提升航運船舶的監管能力有重要意義。本文介紹一種船用物聯網的基本組成，并針對船用物聯網中的信息安全問題進行研究，介紹船用物聯網的信息加密技術，設計船用物聯網的信息安全傳輸模塊。

關鍵詞：船用物聯網；信心安全；加密技術；互聯網

引言

我國水路運輸包括內河航運和海上航運，其中我國內河航運具有得天獨厚的資源，黃河和長江流域自古以來就是我國重要的水路運輸和商品貿易通道，促進了我國內部的經濟發展。改革開發以來，我國的經濟發展模式從內向型經濟向外向型經濟轉變，與世界其他各國的商品貿易逐漸增加，我國也成為世界上進出口貿易大國。水路運輸是我國交通運輸體系的重要環節，也是我國經濟發展的支柱產業，提高水路運輸的綜合管理水平具有非常深遠的意義。2011年8月，發改委等部門針對長江流域水路運輸的“智慧航道”進行正式批復，建立智能化的水路運輸信息服務系統成為了一項重要的國家發展策略。船聯網是指將物聯網技術應用于船舶航運場景中，結合射頻識別、傳感器等技術，對水路運輸過程的船舶、集裝箱、港口、航線信標等對象的屬性進行設置，構建智能化的水上運輸交通網絡。船用物聯網有助于提高航道的通信效率，保障船舶的航運安全，具有重要的經濟價值。本文研究的重點是船用物聯網中信息的安全性，本文首先介紹船用物聯網的體系架構和功能模塊，然后結合信息加密技術對船用物聯網的數據安全進行研究，最后設計了系統的信息安全傳輸系統。

1船用物聯網的體系架構與發展現狀研究

船用物聯網的核心是構建水上的智能交通網絡，實現水路交通的精細化管理，以船舶航運過程的數據為中心，實現航運過程的人船、船船互聯。船用物聯網體系主要由船載物聯網終端、交換機、信號收發設備、岸基控制中心、用戶和無線鏈路等組成，在船用物聯網中，船舶自身的狀態數據、貨物數據以及船舶型號數據等通過信號收發器發送至無線網橋和網關，最后發送到岸上基站，基站將反饋信息通過無線鏈路返回至船載終端。船用物聯網能夠為水路運輸提供多種功能，比如航道信息服務、交通信息服務、交通監管、物流服務等，如下：1）航道信息服務為了確保船舶在航道上的航行安全，船舶通常利用VHF或者雷達等設備獲取航道內的各類信息，比如氣象信息、航標、水深、通航狀態等，而利用船用物聯網技術可以直接通過無線網絡從岸基控制中心獲取航道的相關信息，方便快捷。航道信息服務是船用物聯網系統的基礎性服務之一，與船舶的數據交互還包括水位預報、氣象預報等。2）交通監管服務主要是指利用船用物聯網的數據庫，交通管理部分可以對航道內船舶進行組織和調節，由于船用物聯網采用傳感器和射頻識別技術，在船舶通過船閘時能夠利用RFID快速對船舶識別和管理，一旦發現非法船舶或非法貨物時，可啟動報警功能。3）交通信息服務船用物聯網的交通信息服務主要包括兩部分：其一是當前航道的交通狀態信息，包括航道交通擁堵狀況、交通形勢的分析等；其二是巷道內船舶的屬性信息，能夠在電子航道圖上顯示船舶的航行情況，船用物聯網中的每一艘船舶都具有獨立的識別號，利用物聯網可以獲取船舶的相關屬性信息，甚至包括船員信息、船運公司營運證、租賃信息等。交通信息服務有助于提高船舶在航道內的航行效率。4）物流服務。

2船用物聯網的信息安全傳輸系統設計

2.1船用物聯網的信息安全加密技術研究

加密技術是利用密碼算法對信息處理，將明文轉換為密文，然后進行傳輸。密文接收器收到信息后，利用約定的密鑰將密文解密成明文，從而完成整個信息傳輸過程。船用物聯網的數據中含有大量的船舶信息，為了確保船用物聯網中數據的安全性，本文利用信息加密技術對物聯網中的數據進行處理，采用的加密算法是一種對稱加密算法。對稱加密算法是指利用同一個密鑰對信息加密和解密，數據傳輸的雙方需要約定同一個密鑰。對稱加密算法又包括分組密碼技術（DES、RCS）和流密碼技術（AES）2種，其中，分組密碼技術采用64bit長度的密鑰，加密過程包括明文的初始換位、加密變換、逆變換等。

2.2船用物聯網的信息安全傳輸系統設計

本文結合對稱加密技術，對船用物聯網的信息安全傳輸系統進行優化設計，在設計過程中需要遵循以下原則：1）船聯網中的信息安全傳輸系統為了保護數據的安全性，在使用過程中可能會不斷地針對病毒等入侵行為進行更新，因此，需要安全傳輸系統具有良好的擴展性，方便后續硬件與軟件的添加。2）在設計時需要保障信息安全傳輸系統的密碼技術、硬件技術能夠及時的更新，有能力充分應對網絡的入侵行為。系統設計時需要具備硬件、軟件優化、網絡加速等功能。3）系統的通信渠道需要具有擴展性，當某一船聯網的無線信道出現故障時，傳輸系統能夠提供備用的安全信道。4）必須采用標準化、通用的信息傳輸協議，選擇安全、成熟的硬件設備。本文設計的船用物聯網信息安全傳輸系統架構如圖3所示。整個系統主要由內網單元和外網單元組成，內網單元是指船載物聯網終端的單元，外網單元是指控制中心，2個網絡單元之間存在位移的數據傳輸通道，該信息安全傳輸系統具備的功能特點：1）2個網絡單元相對獨立，內網單元具有的安全功能包括身份認證、訪問控制、內容過濾和信號解析等，外網單元除了具有常規的訪問控制和內容過濾等功能，還具有安全審計功能，內網單元和外網單元間具有唯一的隔離數據通道。2）網絡單元采用高性能Intel處理器，對網絡協議和數據的處理能力較強。在內網單元與船舶其他設備的通信過程中，一方面為了確保數據傳輸的安全性，另一方面也考慮設備的兼容性，本文選用USB轉串口通信的結構進行數據傳遞，選擇PL2303LX芯片來完成轉換，圖4為電路圖。3）信息安全傳輸系統的2個網絡單元在物理上是獨立的實體，任意一個網絡單元都不能對另一個單元進行控制等操作。4）內網單元與外網單元之間的數據加密采用對稱加密算法，實際傳輸的數據不是IP數據報文，而是64位密文，網絡單元的訪問控制功能對接口的訪問進行了二次加密，從而增強安全性。

3結語

船用物聯網旨在構建一個智能化的互聯互通網絡，能夠為水路交通運輸船舶提供航道信息、交通信息和監管信息等有。本文研究的方向是船用物聯網的信息安全性，結合對稱加密技術設計了船用物聯網的信息安全傳輸系統，并詳細介紹了該系統的特性與原理。

參考文獻：

[1]何坤金.基于OSG的航道船舶三維可視化信息管理系統[J].計算機與現代化,2015(11):89–92.

[2]程潔,章稷修,徐志遠.物聯網在長江數字航道中的應用[J].水運工程,2014(11):44–47.

[3]陳昕.物聯網技術在泥漿船監管中的應用研究[J].中國新通信,2016,18(4):65–65.

[4]黃海峰.華為加速IoT發展百億計劃+華為智選+方舟實驗室[J].通信世界,2018,27(17).

作者：趙悅品 孫潔麗 單位：河北交通職業技術學院