大型音頻架構(gòu)中信息安全的分級(jí)管理

汪曉琦

上一期的文章《音頻系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)定位的方法》中，我們分析了音頻系統(tǒng)在發(fā)展過程中形成的的架構(gòu)關(guān)系，從純模擬——數(shù)模結(jié)合——純數(shù)字——網(wǎng)絡(luò)化——云架構(gòu)共經(jīng)歷了五代的發(fā)展。我們相信，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來還會(huì)有更新更好的解決方案出現(xiàn)。

在AV集成項(xiàng)目中，相互關(guān)聯(lián)的有音頻、視頻和中控技術(shù)。音頻與視頻、中控技術(shù)之間有一個(gè)很不同的地方，即：控制類技術(shù)最大的特征是0和1的關(guān)系。即通和不通。不僅僅是控制和傳輸，數(shù)字化的視頻也是類似的結(jié)果。但音頻需要有不同的考量。

音頻從信號(hào)源到受眾即人耳接收，中間有多個(gè)環(huán)節(jié)不是0和1的關(guān)系。其中包含了從0.01到0.99的變化。包括拾音初期的采樣品質(zhì)變化（AD轉(zhuǎn)換）、還音終端（音箱揚(yáng)聲器）的品質(zhì)特性、還音環(huán)境的聲學(xué)效應(yīng)，還有聲音處理過程中需要兼顧的不同人群的心理因素（心理聲學(xué)），說起來太復(fù)雜了。但如果這些需要完成的工作僅僅保留在少數(shù)人的經(jīng)驗(yàn)之中，恐怕這個(gè)行業(yè)就沒有什么前途了。我們需要提煉其中最主要的共性，并總結(jié)成一套解決方案。

這些，我們將放到下一期的《音頻系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和工程建設(shè)》專題中去講解。這一期，我們討論的問題承接上一期的內(nèi)容，在假設(shè)沒有以上因素干擾的情況下，如何設(shè)計(jì)大型系統(tǒng)的安全管理。

信息安全的分級(jí)管理需求特點(diǎn)

系統(tǒng)安全的概念有很多因素。包括設(shè)備本身的安全、數(shù)據(jù)的安全、操作失誤的管控、信息安全等不同概念。設(shè)備安全可以用冷備份和熱備份的方式解決；數(shù)據(jù)安全在上一期文章中的第五代云架構(gòu)系統(tǒng)方案中已經(jīng)提出了解決方法。本期就談一下操作失誤的管控和信息安全的管理。

從市場(chǎng)營(yíng)銷學(xué)的角度來講，任何人購(gòu)買的任何商品，所需要的都不是這個(gè)商品本身。購(gòu)買音響系統(tǒng)的用戶，器材對(duì)于他們只是一個(gè)工具，目的是它的功能和應(yīng)用附加價(jià)值，直接用戶更關(guān)心的是其工作本身而不是如何去操作音箱的參數(shù)。他們更關(guān)心的是如何完成工作。那么，就有了一個(gè)問題：是系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需要來適應(yīng)用戶的工作習(xí)慣，還是用戶來學(xué)習(xí)設(shè)備的操作技能。這是后續(xù)的《從成本管理的角度去看待AV集成設(shè)計(jì)》將要討論的問題。今天，我們專門討論他們?cè)趹?yīng)用過程中會(huì)出現(xiàn)的問題。當(dāng)然，可以預(yù)加一個(gè)前提：討論的目標(biāo)針對(duì)有一定管理需求的企業(yè)用戶。

用戶級(jí)

首先，最直接的用戶可能是不需要具備專業(yè)音頻和系統(tǒng)知識(shí)的人。我們可以將他們定義為“用戶級(jí)”。他們需要使用而不需要或者有限小范圍的去干預(yù)器材的工作狀態(tài)，比如通道的選擇，擴(kuò)聲音量的選擇。

用戶級(jí)需要用最小的學(xué)習(xí)成本去應(yīng)對(duì)會(huì)場(chǎng)工作秩序。因此，給予他們的操作權(quán)限非常之小。比如話筒音量的調(diào)節(jié)，要求最大不會(huì)導(dǎo)致嘯叫，也不能與其他話筒相比過于突兀；最小也不能沒有聲音，會(huì)誤以為系統(tǒng)故障而導(dǎo)致維護(hù)成本增加。

左圖為用戶級(jí)的控制界面。當(dāng)然還可以有其他形式，比如硬件控制界面。通過上圖的標(biāo)尺可以看到，每個(gè)音量推桿的動(dòng)態(tài)值是不一樣的。最大音量值有了限定，針對(duì)不同信號(hào)源，其最低值也有不同。

管理級(jí)

第二，一般單位會(huì)指定一位或多位管理人員，負(fù)責(zé)對(duì)音響等系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和操作。他們需要比“用戶”更多的權(quán)限，比如：對(duì)話筒音量的調(diào)整、對(duì)信號(hào)源的品質(zhì)的調(diào)整、甚至對(duì)跨越單個(gè)會(huì)議室的信號(hào)的交互等工作的操控等。我們可以稱之為“管理級(jí)”。

監(jiān)控級(jí)

第三，當(dāng)一個(gè)大型系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候，比如同時(shí)有數(shù)十間乃至更多的會(huì)議室在工作的時(shí)候，每個(gè)房間指派一名管理員是不現(xiàn)實(shí)的。但又需要監(jiān)控到所有的系統(tǒng)是否在正常工作，從而為管理和維護(hù)工作的安排給出合適的計(jì)劃。因此需要一個(gè)后臺(tái)監(jiān)控的級(jí)別，我可以稱之為“監(jiān)控級(jí)”。

監(jiān)控級(jí)與管理級(jí)的其中一個(gè)區(qū)別是，監(jiān)控級(jí)可以查看全局而不能做任何調(diào)整；管理級(jí)可以調(diào)整某一個(gè)子項(xiàng)目，不能查看或干涉其他子項(xiàng)目。

工程師級(jí)

第四，我們已知任何大型系統(tǒng)，其功能都不是出廠設(shè)備能夠直接通過組裝完成功能的。都需要工程師在產(chǎn)品基礎(chǔ)軟件的架構(gòu)下進(jìn)行二次開發(fā)。而開發(fā)者可以組建任何的功能，包括傳輸、分配或品質(zhì)管理等。此級(jí)別我們可以給它定義為“工程師級(jí)”。

核心安全級(jí)

第五，工程師顯然已經(jīng)具備的相當(dāng)高的權(quán)限。通常，軟件架構(gòu)的設(shè)計(jì)與硬件的建設(shè)是一家工程商所為。只要他愿意，可以在后臺(tái)任意修改系統(tǒng)的路由架構(gòu)，因此，信息保密對(duì)他們而言是句空話。大型安全項(xiàng)目，必須對(duì)工程師進(jìn)行約束。約束的辦法就是給系統(tǒng)“上鎖”。上鎖的目的主要就是限制信號(hào)的路由關(guān)系，讓安全會(huì)議的信號(hào)不可以跑到其他不能出現(xiàn)的通道。主要方法有軟件上加密路由，硬件上增加MAC地址綁定，規(guī)定硬件與路由器端口必須吻合才能工作。同時(shí)，加密的路由模塊必須增加心跳指令來加以驗(yàn)證，確保該模塊是加密確認(rèn)過的。因此，此級(jí)別為最高級(jí)別，我們稱之為“核心安全級(jí)”。

總結(jié)以上級(jí)別的設(shè)定，從權(quán)限流程，依次為：用戶級(jí)、管理級(jí)、監(jiān)控級(jí)、工程師級(jí)和核心安全級(jí)。

用戶級(jí)的目的是讓用戶在正常工作的同時(shí)擁有少量的調(diào)整權(quán)限；

管理級(jí)用于對(duì)用戶的較高要求給予調(diào)整和功能改變；

監(jiān)控級(jí)負(fù)責(zé)對(duì)整體的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和管理判斷；

工程師級(jí)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)底層架構(gòu)進(jìn)行二次開發(fā)；

核心安全級(jí)為信息安全的最高管理權(quán)限。

信息安全分級(jí)管理的意義

核心工程師級(jí)通常只在對(duì)信息安全有極高要求的項(xiàng)目中出現(xiàn)。使用這個(gè)級(jí)別的功能，優(yōu)缺點(diǎn)都很明顯，優(yōu)點(diǎn)是信息安全得到保障，缺點(diǎn)是編程難度大，調(diào)試繁瑣。并且為了驗(yàn)證此功能的可靠性，還需要通過邏輯手段進(jìn)行“心跳檢測(cè)”（這里并不是指人或生物的生理性心跳，而是指管理模塊與加密模塊之間通過周期性發(fā)送信息，判斷對(duì)方系統(tǒng)的健康狀況，判斷對(duì)方真?zhèn)危?/p>

這樣多個(gè)層級(jí)劃分的系統(tǒng)架構(gòu)有其特定的工作需求。此多級(jí)別安全管理方案在大型企業(yè)的系統(tǒng)中已經(jīng)得到應(yīng)用。經(jīng)專家驗(yàn)收評(píng)定非常認(rèn)可。當(dāng)然，不是所有項(xiàng)目都需要這樣的管理層級(jí)劃分，但最少也應(yīng)該有用戶級(jí)和管理級(jí)兩個(gè)層級(jí)。

了解了上述的五層管理分級(jí)的辦法后，這里可以參考本刊將在后續(xù)刊載的《從成本管理的角度去看待AV集成設(shè)計(jì)》其中的部分內(nèi)容：用戶采購(gòu)一批系統(tǒng)時(shí)，所付出的成本包括：直接購(gòu)買成本、升級(jí)改造成本、管理維護(hù)成本和使用學(xué)習(xí)成本。在數(shù)字化音頻系統(tǒng)的工作能力伴隨AGC、AEC、ANC、Ducker、Gain Sharing等大量智能化算法的幫助下，系統(tǒng)的穩(wěn)定工作已經(jīng)不是問題，智能化工作也不是困難。在系統(tǒng)能夠自動(dòng)完成主要調(diào)整的前提下，給予用戶最小的操作權(quán)限，是降低用戶學(xué)習(xí)成本的最好辦法。

下期預(yù)告：《音頻系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和工程建設(shè)》

對(duì)系統(tǒng)的安全建設(shè)和管理我們已經(jīng)有了解決的辦法。然而，光有安全而不顧及品質(zhì)是不夠的。不是所有的接入信號(hào)和輸出信號(hào)都是遵循標(biāo)準(zhǔn)0dB的動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的。如何對(duì)輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行量化分析，達(dá)到統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的輸出品質(zhì)，是做好一個(gè)音頻項(xiàng)目的關(guān)鍵指標(biāo)。下一期，我們將討論《音頻系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和工程建設(shè)》。這其中，會(huì)非常深入地涉及到音頻信號(hào)的具體參數(shù)的設(shè)定，將會(huì)涉及到一些錄音和聲學(xué)建設(shè)方面的知識(shí)。并且，工程建設(shè)的后續(xù)內(nèi)容含有《音頻工程中的電噪聲原因分析及解決辦法》。敬請(qǐng)關(guān)注。

限于篇幅，不能盡述。有興趣討論的朋友可以與我聯(lián)系。