本文關鍵詞：智能家居系統(tǒng)安全通信技術的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術的興起,各種融合了這兩種技術的產品不斷涌現(xiàn),在家居智能化方面,對智能家居系統(tǒng)的研究是近年來的一個研究熱點。目前絕大部分針對智能家居系統(tǒng)的研究都是基于ZigBee網(wǎng)絡,研究重點都放在如何豐富智能家居系統(tǒng)的控制功能上,對智能家居網(wǎng)絡通信安全方面的研究很少�，F(xiàn)階段各種網(wǎng)絡安全事件時有發(fā)生,對個人的隱私和財產安全都造成了較大威脅。網(wǎng)絡安全已經成為移動互聯(lián)網(wǎng)時代所必須面對的問題,在一個國家的安全體系中其具有和軍事安全同等的地位。隱私是家庭環(huán)境特有的屬性,考慮智能家居系統(tǒng)的安全通信問題有著非�，F(xiàn)實的意義。本文重點研究安全通信技術在智能家居系統(tǒng)中的應用,在選定具體安全通信方案前,設計了一種以433 MHz作為家庭內部無線網(wǎng)絡通信頻率的新的智能家居系統(tǒng)硬件平臺。該硬件平臺是為了解決現(xiàn)階段智能家居系統(tǒng)設備控制模塊價格過高,通信協(xié)議過于復雜,缺少安全保護策略這三種可能影響其市場化的問題。完成了硬件平臺各子功能模塊設計后,本文對硬件平臺進行了聯(lián)合測試,測試結果顯示：系統(tǒng)實現(xiàn)了預設的各種功能,達到了設計要求。針對智能家居系統(tǒng)的安全通信問題,本文在分析了智能家居系統(tǒng)網(wǎng)絡組成結構后,找到了其中可能存在安全通信隱患的環(huán)節(jié),并設計了一種智能家居系統(tǒng)安全通信解決方案。該方案由身份認證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)組成,在對各模塊算法進行研究后,本文將身份認證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)進行了融合。身份認證系統(tǒng)能夠完成登錄用戶身份的合法性檢驗工作,相對于傳統(tǒng)靜態(tài)口令身份認證系統(tǒng)而言,本文所設計的基于哈希函數(shù)消息認證算法的一次口令身份認證系統(tǒng)能夠抵抗靜態(tài)口令丟失攻擊、偽造服務器攻擊、重播攻擊、竊聽鑒權攻擊四種常見的網(wǎng)絡攻擊手段。為解決控制指令在家庭內部無線網(wǎng)絡中傳輸可能存在的被竊聽、篡改等問題,本文設計了基于AES-128加密算法的數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)。為彌補AES-128算法使用單一密鑰而給整個系統(tǒng)通信安全所帶來的影響,本文將身份認證系統(tǒng)產生的128位動態(tài)密鑰輸入數(shù)據(jù)加密系統(tǒng),大大提高了系統(tǒng)的安全性。本文完成了系統(tǒng)硬件平臺的搭建,并在該平臺上實現(xiàn)了本文設計的安全通信解決方案,測試結果顯示：論文完成了預定的課題目標。
【關鍵詞】：智能家居 安全通信 身份認證 數(shù)據(jù)加密
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU855;TN918
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景9
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 智能家居產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 智能家居通信協(xié)議的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 智能家居安全通信技術的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 論文主要研究內容及結構安排14-16
• 第2章 智能家居系統(tǒng)安全通信技術16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 身份認證技術16-22
• 2.2.1 MD5哈希函數(shù)16-19
• 2.2.2 一次口令認證技術19-20
• 2.2.3 基于MD5哈希函數(shù)的HMAC算法20-22
• 2.3 數(shù)據(jù)加密技術22-30
• 2.3.1 對稱加密技術23
• 2.3.2 非對稱加密技術23-24
• 2.3.3 AES-128對稱加密算法24-30
• 2.4 本章小結30-31
• 第3章 智能家居系統(tǒng)硬件平臺設計31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 智能家居系統(tǒng)硬件架構31-32
• 3.3 各模塊硬件電路設計32-37
• 3.3.1 433MHz無線射頻模塊的設計與測試32-33
• 3.3.2 燈光控制電路設計33
• 3.3.3 溫濕度檢測電路設計33-34
• 3.3.4 電機控制電路設計34-35
• 3.3.5 串口通信模塊電路設計35-36
• 3.3.6 單片機控制電路設計36
• 3.3.7 設備控制模塊PCB設計及實物展示36-37
• 3.4 智能家居系統(tǒng)網(wǎng)關硬件展示37
• 3.5 智能家居系統(tǒng)功能測試37-38
• 3.6 本章小結38-39
• 第4章 智能家居系統(tǒng)安全通信方案設計39-52
• 4.1 引言39
• 4.2 智能家居系統(tǒng)網(wǎng)絡組成結構39
• 4.3 智能家居系統(tǒng)安全通信軟件架構39-40
• 4.4 一次口令身份認證系統(tǒng)軟件架構40
• 4.5 身份認證系統(tǒng)客戶端軟件設計40-43
• 4.5.1 身份認證系統(tǒng)客戶端軟件架構41-42
• 4.5.2 基于Android系統(tǒng)的客戶端APP設計42-43
• 4.5.3 基于JAVA的客戶端軟件設計43
• 4.6 嵌入式安全網(wǎng)關的設計43-46
• 4.6.1 協(xié)議轉換模塊設計44-45
• 4.6.2 身份認證服務器軟件架構設計45-46
• 4.7 433MHz無線家庭局域網(wǎng)通信規(guī)約設計46-48
• 4.8 數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)設計48-50
• 4.9 身份認證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)的融合設計50-51
• 4.10 本章小結51-52
• 第5章 智能家居系統(tǒng)安全通信方案的實現(xiàn)52-64
• 5.1 引言52
• 5.2 一次口令身份認證系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)52-59
• 5.2.1 身份認證算法性能的評價標準52-53
• 5.2.2 基于HMAC算法的一次口令身份認證系統(tǒng)設計53-58
• 5.2.3 身份認證系統(tǒng)安全性分析58-59
• 5.3 AES-128數(shù)據(jù)加密算法的實現(xiàn)59-62
• 5.3.1 算法的硬件平臺實現(xiàn)59-60
• 5.3.2 AES-128算法性能分析60-62
• 5.4 智能家居系統(tǒng)系統(tǒng)安全通信方案的驗證62-63
• 5.5 本章小結63-64
• 結論64-65
• 參考文獻65-70
• 致謝70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 徐會艷;吳克力;孫慶英;;無線自組網(wǎng)中基于身份的口令認證方案[J];計算機工程與應用;2013年01期

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本文編號：788222