云計算環境下無線通信大數據同步傳輸方法

摘要：在無線通信網絡中，由于信號干擾、傳輸距離等因素存在，在大數據傳輸時，大量的數據分組會因延遲而難以按時抵達接收端，進而影響數據同步。因此，文章提出云計算環境下無線通信大數據同步傳輸方法。該方法采用RSA公鑰加密算法加密無線通信大數據，設計基于修改頻率的輪詢策略，實時同步加密數據并在云計算環境下基于內部使用模式，實現無線通信大數據的安全同步傳輸。實驗結果表明，該方法在保障云計算環境下無線通信大數據機密性的同時，顯著提升了數據的同步性與傳輸性能。

關鍵詞：云計算環境；無線通信；大數據；數據傳輸；同步傳輸

中圖分類號：TP391

文獻標志碼：A

0 引言

隨著信息化高速發展，無線通信技術以其獨特的靈活性和便捷性，在眾多領域中發揮著不可替代的作用。隨著物聯網技術進步，無線通信數據量激增。無線通信大數據的同步傳輸成為連接數據產生端與數據處理端的關鍵環節，對于實現數據的實時分析、決策支持及資源優化配置具有重要意義。近年來，數據同步傳輸成為我國研究領域的重要課題，靖永志等^［1］設計了基于部分能量耦合線圈的數據同步傳輸方法，實現無線能量和信號的同步傳輸，但該方法在傳輸過程中存在較大的傳輸時延，無法滿足要求較高的工程需求。靖永志等^［2］設計了基于積分解調的數據同步傳輸方法，實現無線能量和信號的同步傳輸，但該方法積分解調需特定硬件，增加成本，難以大規模應用。魏業鳴等^［3］設計了基于Local SGD的數據同步通信策略，可以顯著提升數據傳輸精確度，但Local SGD的本地多輪迭代特性導致異構集群節點間的計算時間差距增大，從而帶來較大的同步時延。針對上述問題，本文提出云計算環境下無線通信大數據同步傳輸方法，以期為無線通信大數據的高效、安全同步傳輸提供理論和技術支持。

1 云計算環境下無線通信大數據同步傳輸

1.1 無線通信大數據加密

在云計算環境下，為了保障無線通信大數據同步傳輸的機密性，本文采用RSA公鑰加密算法，對無線通信大數據進行加密處理^［4］。RSA加密算法基于大整數分解的數學難題，通過生成一對公鑰和私鑰，實現數據的加密和解密。在無線通信過程中，發送方利用接收方的公鑰對大數據進行加密，確保數據在傳輸過程中的保密性。該算法的非對稱特性有效防止了未授權訪問，即使加密數據被截獲，攻擊者也無法輕易解密，從而保證了數據的安全性。首先，隨機選擇2個足夠大的質數a和b，選擇1024位或更大的質數計算模數m：

m=a×b（1）

其次，為了選擇合適的加密指數z，須計算歐拉函數f（m）：

f（m）=（a-1）×（b-1）（2）

一般而言，RAS算法的加密指數z是一個小于f（m）且和f（m）互質的整數，所以根據式（2）即可確定RAS算法的最佳加密指數z。此時，根據上述公式所求模數和加密指數，可以得到RAS算法的加密公鑰（z，m），實現無線通信大數據的加密處理^［5］。由于RSA加密的原始數據長度受限，須對大數據進行分割和填充處理，采用PKCS#1標準填充方案，將數據分割成不超過密鑰長度減11字節的數據塊。每個數據塊n的加密過程可表示為：

X=n^zmodm（3）

式中，X是加密后的無線通信大數據密文；n是待加密的無線通信大數據明文數據塊。至此完成基于RSA公鑰加密算法的無線通信大數據加密，以此應對數據同步傳輸過程中面對的安全威脅，實現對無線通信大數據的安全傳輸。

1.2 加密數據實時同步

在云計算環境下，無線通信加密數據的實時同步，不僅關系到數據的一致性，而且影響了用戶體驗，因此，完成無線通信大數據加密處理后，要進行加密數據的實時同步。傳統數據同步方法往往依賴于定時輪詢或事件觸發機制，在面對大規模數據集或頻繁數據變動時，可能面臨同步延遲、資源消耗過大等問題。為解決這些問題，本文提出了一種基于數據修改頻率的自適應輪詢策略^［6］，旨在根據數據的動態變化特性智能調整同步頻率，從而在保障數據實時性的同時，有效減少不必要的同步開銷。首先，加載無線通信加密數據集X，數據集X由n個數據項組成，即X=｛x₁，x₂，…，x_n｝。定時檢查無線通信加密數據集X中每個數據項的修改狀態，假設每個數據項x_i都有一個最后修改時間戳T_i。定義修改頻率P為在單位時間Δt內數據項被修改的次數，具體公式為：

P=（∑ⁿ_i=1δ（T₁-T_i≤Δt）/n）（4）

式中，δ表示狄拉克δ函數，當條件成立時為1，否則為0；T₁表示當前時間。此公式用于評估整個數據集的平均修改活躍度。與此同時，須要計算出輪詢時間間隔T₀：

T₀=（η/P+k）（5）

式中，η表示常數因子，用于根據系統需求調整基準輪詢間隔；k表示極小正數，防止分母為0導致的計算錯誤。此公式通過非線性變換，實現了對修改頻率的敏感響應，確保同步效率與資源利用率的平衡。基于式（4）監測到的修改頻率P，可以動態調整式（5）所求輪詢間隔T₀。具體而言：當P較高時，縮短T₀以加快同步頻率；反之，則延長T₀以減少資源占用^［7-8］。無線通信大數據加密傳輸時，根據上次請求與當前時間確定下次輪詢間隔。輪詢間隔T₀到達時，更新數據項進行加密處理并生成相應的密文，對密文進行無線通信傳輸。設計基于修改頻率的輪詢策略，動態調整輪詢周期，實現高效同步，確保數據一致。

1.3 同步數據安全傳輸

無線通信大數據的加密與同步完成后，可在云計算環境下進行安全傳輸。考慮加密數據同步傳輸需求與資源優化，本文選擇內部使用模式，進行同步數據的安全傳輸。該模式分為云用戶發送加密消息和云成員接收解密消息2個階段。云用戶先使用RSA算法加密數據并上傳至云計算環境，采用簽名算法生成無線通信大數據密文信息X的簽名，公式如下：

Q=Sign（S，X）（6）

式中，Q表示無線通信大數據密文信息X的簽名；Sign表示簽名函數；S表示云用戶的私鑰。然后，云用戶將無線通信大數據的密文X、簽名Q和私鑰S一起封裝成傳輸包B：

B=Enc（X，S‖Q）（7）

將式（7）所示傳輸包B發送至云計算環境中，以待云用戶的使用。在云用戶接收解密消息階段，云計算環境中的云用戶擁有解密密鑰Y（根據RSA算法生成），可以對云計算環境中云用戶上傳的無線通信大數據封裝包B進行下載與解密處理。云用戶首先下載無線通信大數據封裝包B，使用簽名驗證算法驗證封裝包的完整性，具體表達式如式（8）所示。

Verify（G，B，Q）=true/1（8）

式中，Verify表示簽名驗證函數；G表示公鑰，用于驗證簽名。如果驗證結果為真，則接收消息X；否則，丟棄消息。根據式（8）完成簽名驗證后，云用戶須要使用解密密鑰Y對密文X進行解密處理，從而獲取無線通信大數據明文，具體表達式如式（9）所示。

N=Decrypt（Y，X）（9）

式中，N表示無線通信大數據明文。綜上所述，本文在云計算環境下，結合RSA公鑰加密算法、基于修改頻率的輪詢策略以及內部使用模式，實現了無線通信大數據安全同步傳輸，能夠在確保傳輸數據安全性的同時，實現數據的高效同步和資源的優化利用。

2 實驗分析

2.1 實驗設置

為驗證該方法的有效性和優越性，本文搭建了云計算無線通信平臺，展開仿真實驗分析并與基于有序哈希鏈的無線通信大數據同步傳輸方法（對照組一）和基于最大似然估計的無線通信大數據同步傳輸方法（對照組二）進行對比。實驗平臺的軟硬件參數配置如表1所示。

基于表1所示實驗平臺，本實驗采用隨機生成的無線通信大數據集作為實驗數據。該數據集涵蓋了文本、圖像、視頻等多種數據類型，數據量從100 MB到1000 MB不等，確保實驗結果的廣泛適用性。

2.2 機密性分析

本次實驗模擬線性攻擊，檢測云計算環境下無線通信大數據同步傳輸方法的機密性。以數據同步傳輸方法是否具有雪崩效應為指標，即輸入數據變化導致輸出數據不可區分性大變化，是機密性的理想情況。實驗通過線性密碼分析，對1組256 bit明文篡改，統計篡改后密文改變位數，以此判斷實驗組和對照組方法的抗線性攻擊能力，測試結果如圖1所示。

由圖1可知，對照組一方法和對照組二方法下的無線通信大數據同步傳輸雖有一定的雪崩性，但變化位數局限，變換系數低，抗線性攻擊能力弱。而實驗組方法展現強烈的雪崩效應，微小篡改即可導致密文幾乎所有位變化，變換系數高，可有效抵抗線性分析攻擊。這得益于實驗組方法應用RSA公鑰加密算法對大數據進行加密處理，保障了傳輸數據的機密性。

2.3 同步性能分析

為測試實驗組方法的同步性能，本實驗改變待傳輸的數據量，由100 MB增加至1300 MB，在不同數據量下，采用實驗組方法和2種對照組方法進行數據同步傳輸。數據同步時延結果如圖2所示。

由圖2可知，與對照組一方法和對照組二方法相比，實驗組方法在所有數據量下均表現出最低且最穩定的同步時延，具有較好的同步性能。結果表明，云計算環境的高效數據處理能力顯著改善了無線通信大數據的同步性能。

2.4 傳輸性能分析

為了進一步測試實驗組方法和2種對照組方法下無線通信大數據的傳輸性能，本實驗在100 MB～1000 MB的數據傳輸過程中，根據各方法下的傳輸時間，分別統計并整理數據的吞吐量，如圖3所示。

由圖3可知，實驗組方法在所有測試數據量下均展現了最高的吞吐量，平均吞吐量高達529 Mbps，較對照組中2種方法分別提升215 Mbps、131 Mbps，表明實驗組方法在大數據傳輸上具有高效性，同時能夠保持高度的數據安全性。因此，針對無線通信大數據同步傳輸的需求，云計算環境下無線通信大數據的同步傳輸方法提供了更為高效且安全的解決方案。

3 結語

本研究針對云計算環境下無線通信大數據的同步傳輸方法進行探索，采用RSA公鑰加密算法對無線通信大數據進行加密處理，確保數據在傳輸過程中的機密性和安全性；設計加密數據的實時同步機制，實現無線通信大數據的快速、準確同步；結合云計算環境，實現同步數據的安全傳輸。研究結果表明，本文提出的云計算環境下無線通信大數據同步傳輸方法能夠顯著提高數據傳輸的效率和安全性。未來，筆者將繼續深化研究，不斷完善和優化該方法，以期在更多領域實現更廣泛的應用。

參考文獻

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（編輯 王雪芬）

Synchronization transmission method of wireless communication big data in cloud computing environment

JIAO Jingjing， WEI Yanfang

（Computer Department， Kaifeng Vocational College of Culture and Arts， Kaifeng 475000， China）

Abstract：In wireless communication networks， due to factors such as signal interference and transmission distance， a large number of data packets may be delayed and difficult to arrive at the receiving end on time during big data transmission， thereby affecting data synchronization. Therefore， a method for synchronous transmission of wireless communication big data in cloud computing environment is proposed. The RSA public key encryption algorithm is used to encrypt the wireless communication big data， and a polling strategy based on the modified frequency is designed to synchronize the encrypted data in real time， and the secure synchronous transmission of the wireless communication big data is realized based on the internal use mode. The experimental results show that the design method guarantees the big data confidentiality of wireless communication in the cloud computing environment， and also significantly improves the data synchronization and transmission performance.

Key words：cloud computing environment; wireless communication; big data; data transmission; synchronous transmission