面向气象数据监控系统的优化设计与研究

发布时间：2020-04-30 22:24

【摘要】：气象数据是气象领域开展预报和研究的基础。气象数据的准确、可靠和安全与否直接影响数据的传输、加工和天气模式预测等工作,进而影响监控系统、数据加密解密等方面的设计。现阶段气象系统在资料传输、运行监控和数据安全等方面存在一些不足:第一,气象系统网络结构相对落后,然而传输时效、质量控制与处理等方面的现实需求却与日俱增,在此背景下,优化网络结构和加强气象数据传输的能力亟待提高。第二,气象数据多以明文存储。随着气象数据的战略价值不断提升,国内外以窃取敏感气象数据为目的的攻击渗透不断增加,明文存储面临信息泄露的风险不断增大。第三,多数气象信息监控系统相互独立,各系统重要性定位不清,同时缺乏必要的关联关系,导致各类告警需要人工进行分析和处理才能实现故障源定位,处理效率相对较低。本文以解决上述问题为出发点,首先通过设计MSTP和MPLS VPN混合组网的方案,对国家级和省级气象部门之间数据传输时效性、稳定性以及安全性等进行优化,解决了气象网络稳定性不足和资料到报时间无法满足考核节点要求的问题。然后利用机器学习的有关技术,通过Louvain算法确定各系统的重要性和系统之间的连接关系,使用逻辑回归和TF-IDF算法对原有告警日志进行分析,提取关键信息,完善新系统的告警内容,以此为基础设计一套全流程的数据监控系统,将原有多个系统的监控信息进行整合,实现从数据到报信息到设备运行情况的全面监控,最大限度地提高运维监控效率,解决原有监控运维的低效问题。最后,初探可搜索加密技术在气象数据存储方面的应用:首先利用时效性要求相对较低的监控数据进行加密存储和检索来验证其可用性;进而选取部分核心气象数据进行实验,进一步验证其在气象领域应用的可行性,为后续深入的研究打下基础。本研究方案创新性如下:(1)在气象领域应用混合组网方式,解决国省气象部门之间气象数据交互时效性问题。(2)实现国家级气象业务系统的全面监控,通过有关机器学习算法对监控过程进一步优化,提高整体运维效率。(3)设计和实现了一种简单的可搜索加密算法并在实际环境下进行了验证,为该技术在气象领域的应用打下一定的基础。本研究结果一定程度上解决国家级和省级气象数据传输和监控过程中存在的主要问题,也对全国各省级气象系统的建设和优化有一定的参考意义。
【图文】：

结构示意图,认证头协议,边界网关协议,体系结构

Ｐｒｏｔｏｃｏｌ－Ｂｏｒｄｅｒ邋Ｇａｔｅｗａｙ邋Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，多协议边界网关协议），可以实现不同运营商网逡逑络的互联互通，让不同地区的局域网络连为一体［４］，，常见的ＭＰＬＳ邋ＶＰＮ网络结构逡逑如图１－１所示。逡逑ＩＰＳｅｃ邋ＶＰＮ是一种目前正在不断发展和成熟的ＶＰＮ技术。ＩＰＳｅｃ不是一个单逡逑独的协议，它给出了应用于ＩＰ层上网络数据安全的一整套体系结构，该体系结构逡逑包括邋ＡＨ邋（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ邋Ｈｅａｄｅｒ，认证头协议）、ＥＳＰ邋（ＥｎｃａｐｓｕｌａｔｉｎｇＳｅｃｕｒｉｔｙ邋Ｐａｙ邋ｌｏａｄ，逡逑ｌ逡逑

示意图,气象,示意图,网关协议

ＥＢＧＰ邋（Ｅｘｔｅｒｎａｌ邋Ｂｏｒｄｅｒ邋Ｇａｔｅｗａｙ邋Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，外部边界网关协议）与邋ＭＰＬＳ邋ＶＰＮ邋运营逡逑商双ＰＥ设备连接，并与ＭＳＴＰ路由器双线路链路捆绑建立ＩＢＧＰ邻居关系，实现逡逑在网络异常情况下具备线路自动切换的功能［４７４８］，设计后的网络结构示意如图２－２逡逑所示。逡逑１０逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP277;P413

【参考文献】