一种物联网智能网关技术验证系统的制作方法

本发明涉及物联网控制，具体为一种物联网智能网关技术验证系统。

背景技术：

1、物联网智能网关技术验证系统是一套用于验证和测试物联网智能网关性能和功能的系统，确保智能网关在实际应用中能够稳定、高效地工作。物联网智能网关在连接各类设备、传感器和云平台中起到了关键枢纽作用。为确保这些网关在实际部署前具备高稳定性和安全性，技术验证系统成为必不可少的工具。物联网智能网关技术验证系统不仅包括硬件的测试，还包括软件、通信协议以及安全等方面的全面检验。从硬件角度，需要综合考虑微处理器soc片上系统、连接模块、嵌入式传感器和电路等多个组件的选择和设计。例如，微处理器的选择取决于所需的处理速度和内存大小，而连接模块则根据应用场景选择合适的无线通信方式，如4g、wi-fi或蓝牙等。同时，高质量的硬件组件和合理的设计是确保网关可靠性和耐用性的基础。在软件层面，物联网网关通常采用linux或rtos实时操作系统作为其主要的操作系统。linux以其丰富的生态和开发便利性著称，而rtos则适用于对实时性要求较高的场景。此外，硬件抽象层的设计使得开发人员能够专注于业务逻辑的开发，而不必关心底层硬件的细节，从而降低了软件与硬件之间的耦合度，提高了系统的可扩展性和维护性。通信协议也是物联网网关的重要组成部分。物联网网关需要支持多种协议，如wifi、4g、ethernet、modbus等，以适应不同的设备和应用场景。这些协议不仅需要满足基本的数据传输需求，还需考虑数据的加密和安全传输，以防止数据泄露和恶意攻击。安全性是物联网智能网关技术验证系统中的关键考量之一。物联网安全网关原型系统是一种集成了多种安全策略的网关系统，包括身份认证、数据加密、流量伪装等防御手段。不仅保护用户隐私和数据保密传输，还通过形式化验证技术深入检 测和证明安全协议的安全性，确保网络协议不会被攻击者攻破。

2、目前，传统物联网智能网关技术验证系统集成了多种安全策略，容易导致兼容性问题，大大增加了系统的资源消耗，在实际使用过程中，进行一次完整的安全验证时，需要经过多次的密钥交换和认证过程，系统的响应时间长，实时处理能力差。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种物联网智能网关技术验证系统，具备多维度兼容稳定性高、响应时间短实时处理能力佳等优点，解决了传统物联网智能网关技术验证系统存在兼容性问题，响应时间长实时处理能力差的问题。

3、（二）技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种物联网智能网关技术验证系统，包括物联网智能网关装置和物联网智能网关软件，物联网智能网关装置和物联网智能网关软件之间通过网络互联，所述物联网智能网关技术验证系统包括多维采集模块、验证分析模块和网关管理模块；

5、所述多维采集模块包括硬件数据单元、软件数据单元和通信数据单元，所述硬件数据单元通过网络连接物联网智能网关装置采集硬件数据集，所述硬件数据集包括物联网智能网关装置中所有硬件组件的验证部署数据，所述软件数据单元通过网络连接物联网智能网关软件采集软件数据集，所述软件数据集包括所有物联网智能网关软件相关的安全配置数据，所述通信数据单元通过网络连接物联网智能网关装置和物联网智能网关软件采集实时数据集，所述实时数据集包括物联网智能网关验证过程中所有时间点的通信数据，所述多维采集模块通过网络将硬件数据集、软件数据集和实时数据集传输至验证分析模块；

6、所述验证分析模块包括逻辑分析单元、深度学习单元和安全验证单元，所述逻辑分析单元根据硬件数据集和软件数据集，分析生成逻辑树，并通过网络传输至深度学习单元，所述深度学习单元设置有gan算法模型，并结合逻辑树和实时数据集，分析生成验证模型，再通过网络传输至安全验证单元，所述安全验证单元将实时数据集代入验证模型，分析生成安全指数，所述验证分析模块通过网络将逻辑树、验证模型和安全指数传输至网关管理模块；

7、所述网关管理模块根据验证模型和安全指数，判断通信数据的安全程度和验证模型的验证处理效率，并进行对应的安全管理措施。

8、优选的，所述物联网智能网关装置中的硬件组件包括微处理器soc、连接组件、嵌入式传感器和电路组件，所述硬件数据集的表达式为，表示微处理器soc的验证速度数据和内存数据，表示连接组件的验证模式和距离数据，表示嵌入式传感器的数据种类，表示电路组件的部署顺序。

9、优选的，所述物联网智能网关软件包括服务器操作系统和应用服务软件，所述软件数据集的表达式为，表示服务器操作系统的安全配置数据，表示应用服务软件的安全配置数据。

10、优选的，所述实时数据集的表达式为，至依次对应物联网智能网关装置和物联网智能网关软件中每个时间点的通信数据，表示通信数据开始传输时的时间点，表示通信数据的来源，1至表示等待物联网智能网关验证的通信数据有组。

11、优选的，所述逻辑树计算公式如下：

12、

13、公式中，表示逻辑树，表示综合硬件数据集中所有硬件组件的验证部署数据，分析得到硬件逻辑树，表示综合软件数据集中所有的安全配置数据，分析得到软件逻辑树，表示通过随机森林集成学习方法，将硬件逻辑树结合软件逻辑树，分析得到完整的物联网智能网关逻辑树。

14、优选的，所述gan算法模型包括生成器和判别器，并通过价值函数结合实时数据集，分析生成验证模型，其计算公式如下：

15、

16、

17、

18、公式中，表示验证模型，表示验证模型计算公式中评估通信数据是否安全的固定参数，即为安全筛选标准，表示综合实时数据集中符合安全筛选标准的通信数据，即为真实数据，表示真实数据分布，表示潜在空间的分布，表示判别器对输入真实数据的预测概率，表示生成器将随机向量映射到数据分布上的结果，表示从真实数据分布中正确识别的期望值，表示从生成器生成的数据分布中采样的数据被错误识别为真实数据的期望值，表示基于逻辑树的基础上，训练gan算法模型并得到的最优解的生成器和判别器，即为验证模型。

19、优选的，所述安全指数计算公式如下：

20、

21、公式中，表示安全指数，表示验证模型中评估通信数据是否安全的固定参数，即为验证标准，表示实时数据集中第组等待物联网智能网关验证的通信数据，表示验证模型按照时间顺序由早到晚依次评估组通信数据是否安全，通信数据与固定参数的比值，即为安全指数。

22、优选的，所述验证模型设置有指数阈值和时差阈值，所述网关管理模块通过验证模型判断通信数据的安全程度，若单组通信数据的安全指数低于指数阈值时，表示该组通信数据的安全程度低，控制物联网智能网关装置和物联网智能网关软件隔离该组通信数据并拒绝提供访问服务。

23、优选的，所述网关管理模块通过验证模型判断通信数据的安全程度时，同步记录该组通信数据判断结束时的时间点，将其标记为，再计算通信数据开始传输时间点与判断结束时间点之间的时间差，其表达式为，若超过时差阈值的次数超过三次时，表示当前验证模型验证处理效率低，所述网关管理模块生成更新信号传输至深度学习单元，所述深度学习单元重新更新验证模型。

24、优选的，所述硬件数据集或软件数据集存在数据更新时，验证分析模块同步更新逻辑树和验证模型。

25、与现有技术相比，本发明提供了一种物联网智能网关技术验证系统，具备以下有益效果：

26、1、本发明通过多维采集模块网络连接物联网智能网关装置和物联网智能网关软件，分类采集硬件数据集、软件数据集和实时数据集，并通过网络传输至验证分析模块，验证分析模块根据硬件数据集和软件数据集分析得到硬件逻辑树和软件逻辑树，再通过随机森林集成学习方法，将硬件逻辑树结合软件逻辑树，分析得到完整的物联网智能网关逻辑树，能够提高后续验证模型的准确性和鲁棒性，多维度兼容稳定性高。

27、2、本发明通过验证分析模块设置逻辑分析单元、深度学习单元和安全验证单元，深度学习单元设置有gan算法模型，并通过价值函数结合逻辑树和实时数据集，分析生成验证模型，不仅符合逻辑树的决策逻辑，还能按照逻辑树的决策逻辑灵活评估通信数据的安全程度，安全验证单元将实时数据集代入验证模型，按照时间顺序依次评估通信数据，分析生成安全指数，数字化评估通信数据的安全程度，便于后续快速判断通信数据是否存在身份伪装、恶意攻击或流量伪装等现象，网关管理模块根据验证模型和安全指数，判断通信数据的安全程度和验证模型的验证处理效率，控制物联网智能网关装置和物联网智能网关软件隔离该组通信数据并拒绝提供访问服务，来保障物联网生态系统的安全性和稳定性，自动更新优化算法模型，保障了整体系统较高的灵活适用性，响应时间短实时处理能力佳。