一种工业设备数据加密存储与安全防护系统的制作方法

本发明涉及工业信息安全，尤其涉及一种工业设备数据加密存储与安全防护系统。

背景技术：

1、工业设备在运行过程中产生大量包含工艺配方、控制参数等敏感信息的原始数据，这些数据需要经过加密存储以保障其安全性和保密性。现有技术中，工业设备数据的加密存储通常采用以下方式：一是对所有数据采用统一的加密策略进行加密后存入存储节点，未考虑不同类型数据对加密强度和存储时效的差异化需求，导致高紧急数据因加密处理耗时过长而无法及时写入，或低敏感数据因过度加密而浪费计算资源；二是存储节点的选择通常基于负载均衡策略，未考虑存储节点的历史敏感数据存储情况以及节点自身的可用状态，导致敏感数据集中存储于部分节点，增加了数据泄露风险，且在节点异常时缺乏有效的节点停用机制，异常节点仍可能被分配数据，造成数据写入失败；三是当存储节点出现写入异常时，系统无法感知异常类型并自适应调整加密策略，只能依赖人工介入进行故障排查和数据恢复，导致异常处理响应慢、数据存储中断时间长。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种工业设备数据加密存储与安全防护系统，用以克服现有技术中因未考虑数据属性与存储环境对加密存储过程的综合影响，导致的数据存储安全性低、存储资源利用不充分及系统自适应能力差的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种工业设备数据加密存储与安全防护系统，包括：

3、数据采集模块，其用以采集工业设备的原始数据，并根据各原始数据携带的标识信息确定对应数据的安全等级，并根据各原始数据的交互频率和数据量确定对应数据的紧急程度；

4、加密存储模块，其分别与所述数据采集模块和存储监测模块相连，用以根据所述安全等级确定各原始数据对应的分级加密策略，并基于所述紧急程度确定是否对处于高安全等级的数据进行加密压缩处理，以及在接收到存储监测模块反馈的信号时调整对应原始数据的安全等级；

5、存储节点判定模块，其与所述加密存储模块相连，用以根据各存储节点的节点负载率和历史敏感存储频次计算各存储节点的节点可用度，并根据所述节点可用度判定对应存储节点是否可用，以及在判定存储节点不可用时将该存储节点停用并设置停用时间窗口；

6、存储执行模块，其分别与所述加密存储模块和所述存储节点判定模块相连，用以在可用存储节点中根据各存储节点的当前剩余存储容量确定各原始数据对应的目标存储节点，以及根据各原始数据的敏感优先级确定各原始数据对应的存储顺序；

7、存储监测模块，其分别与所述加密存储模块和所述存储执行模块相连，用以监测各目标存储节点的数据写入状态，并根据目标存储节点的数据写入失败频次及节点错误率确定是否生成节点异常信号，并将所述节点异常信号反馈至所述加密存储模块或所述存储执行模块，其中，节点异常信号包括节点繁忙信号和节点故障信号。

8、进一步地，所述标识信息包括数据类型编码，所述数据采集模块根据所述数据类型编码匹配预设的安全等级映射表，确定各原始数据对应的安全等级；

9、其中，安全等级包括低安全等级、高安全等级和超高安全等级。

10、进一步地，所述数据采集模块基于交互频率小于预设交互频率且数据量小于预设数据量的条件确定原始数据为低紧急数据；

11、基于交互频率大于或等于预设交互频率或数据量大于或等于预设数据量的条件确定原始数据为高紧急数据。

12、进一步地，所述加密存储模块根据所述安全等级确定各原始数据对应的分级加密策略，其中，安全等级为低安全等级的数据采用轻量级加密算法；

13、安全等级为高安全等级的数据采用国密sm4算法；

14、安全等级为超高安全等级的数据采用非对称加密算法。

15、进一步地，所述加密存储模块针对高紧急数据且安全等级为高安全等级的数据，判定进行加密压缩处理，并将加密时间窗口压缩至第一预设时长；

16、所述第一预设时长小于第二预设时长，所述第二预设时长为针对低紧急数据或安全等级为低安全等级的数据设定的加密时间窗口。

17、进一步地，所述存储节点判定模块基于节点可用度大于预设可用度阈值的条件判定对应存储节点为可用节点；

18、基于所述节点可用度小于或等于预设可用度阈值的条件判定对应存储节点为不可用节点，将该存储节点的状态标记为停用状态，并将停用时间窗口设置为预设基准时长。

19、进一步地，所述存储执行模块根据各原始数据的安全等级确定所述敏感优先级；

20、当多个原始数据的安全等级相同时，所述存储执行模块按照紧急程度从高到低确定存储顺序；

21、所述存储执行模块在可用存储节点中，将当前剩余存储容量大于或等于对应原始数据的数据量的存储节点作为目标存储节点。

22、进一步地，所述存储监测模块响应于目标存储节点的数据写入失败频次大于预设频次且节点错误率小于或等于预设错误率的条件，生成节点繁忙信号并反馈至所述加密存储模块。

23、进一步地，所述加密存储模块响应于所述节点繁忙信号，将对应原始数据的安全等级下调一级，并按照下调后的安全等级对应的分级加密策略重新对所述原始数据进行加密，将降低加密强度后的数据重新发送至所述存储执行模块。

24、进一步地，所述存储监测模块响应于目标存储节点的数据写入失败频次大于预设频次且节点错误率大于预设错误率的条件，生成节点故障信号并反馈至所述存储执行模块；

25、所述存储执行模块响应于所述节点故障信号，将已写入处于故障状态的目标存储节点的数据标记为待迁移数据，并按照所述敏感优先级从高到低的顺序将所述待迁移数据重新分配至其他可用存储节点。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

27、1. 本发明通过数据采集模块对原始数据的安全等级和紧急程度进行双维度评估，并由加密存储模块根据安全等级匹配分级加密策略、根据紧急程度对高安全等级数据进行加密压缩处理，达到了加密策略与数据多维度属性动态适配的效果。高紧急且高安全等级的数据能够在压缩后的加密时间窗口内快速完成加密处理，避免因加密耗时过长导致数据积压或写入延迟；低紧急或低安全等级的数据采用正常加密时间窗口，有效平衡系统计算资源与数据安全需求，解决了现有技术中加密策略僵化、高紧急数据响应不及时的问题。

28、2. 本发明通过存储节点判定模块综合节点负载率和历史敏感存储频次计算节点可用度，并据此区分可用节点与不可用节点，将不可用节点停用并设置停用时间窗口，达到了存储节点合理分配、降低敏感数据泄露风险的效果。数据不会被分配至负载过高或敏感数据存储频次异常的节点，从存储端提升了数据存储的物理安全性。

29、3. 本发明通过存储执行模块在可用存储节点中根据当前剩余存储容量确定目标存储节点，并按照安全等级及紧急程度确定存储顺序，达到了存储资源按需分配与写入顺序优化配置的效果。当多个原始数据安全等级相同时，紧急程度高的数据优先获得存储资源，进一步保障工业场景下高紧急数据的写入时效。

30、4. 本发明通过存储监测模块与加密存储模块、存储执行模块之间建立信号反馈与协同响应机制，达到了存储异常场景下系统自主感知与差异化处置的效果。系统根据写入失败频次与节点错误率的组合条件，将异常区分为繁忙状态和故障状态，并分别触发安全等级下调、数据迁移的处置策略，缩短了存储异常的处置时间，提高了系统在异常场景下的自主协同能力。