時間序列加密智能家居安全控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

　　摘要：本文設(shè)計了一個具有加密功能的智能家居安全控制系統(tǒng)，用戶數(shù)據(jù)和信息碼通過隨機的6字節(jié)時間偏移量進行加密，采用32或64字節(jié)數(shù)據(jù)包處理并打包傳輸，通過穩(wěn)定的數(shù)據(jù)編碼格式(格雷碼)進行編碼，并且提供可選擇的用戶確認機制。保證了數(shù)據(jù)信息的安全性和穩(wěn)定性。

　　引言

　　計算機上位機獲取用戶的信息碼(賬號)后，自動和加密盾中的密碼信息進行核對，如果核對正確，便可啟動上位機對用戶信息進行訪問。在綁定手機業(yè)務(wù)的情況下，下位機控制對象在收到加密盾中的核對信息后，自動向綁定的手機用戶發(fā)送隨機確認碼，用戶收到確認碼后把確認碼輸入計算機中，自動與加密盾中的確認碼核對(加密盾中的確認碼為控制終端產(chǎn)生的隨機數(shù)，通過無線通信設(shè)備傳送)，并且用戶數(shù)據(jù)和信息碼通過隨機的6字節(jié)時間偏移量設(shè)定的函數(shù)進行加密，采用32或64字節(jié)數(shù)據(jù)包處理并打包傳輸，通過穩(wěn)定的數(shù)據(jù)編碼格式(格雷碼)進行編碼，并且提供可選擇的用戶確認機制。這樣保證了在不同時刻的信息數(shù)據(jù)具有較高的隨機性，保證了數(shù)據(jù)信息的安全性和穩(wěn)定性。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)主要由計算機上位機，加密盾連接設(shè)備，被控制對象和用戶GSM通信設(shè)備組成，如圖1所示。　　

 

　　系統(tǒng)上位機采用了C#編寫，C#是為NET Framework量身訂做的程序語言，作為第一個組件導(dǎo)向(Component-oriented)的程序語言，采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，具有良好的便利性和易用性。通過基于UART的底層通信模式，自定義上層的通信數(shù)據(jù)包，對數(shù)據(jù)包進行自定義的編碼和解碼操作，通過RS232接口進行通信。從而達到獲取傳感器數(shù)據(jù)和控制家庭設(shè)備的功能。

　　加密盾設(shè)備作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g設(shè)備，主要目的是對智能家居系統(tǒng)中的各種傳感器數(shù)據(jù)密碼的解碼以及與計算機上位機通信的編碼和解碼操作，類似于網(wǎng)絡(luò)通信中的鏈接設(shè)備，如：無線網(wǎng)卡，其目的是把通信和連入網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進行編碼和加密。實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全傳輸和加密。系統(tǒng)采用的是FT232的USB轉(zhuǎn)UART模塊來保證數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性，編碼解碼部分采用的是宏晶科技的STC12LE5A60S2單片機，通信部分采用了TI公司的CC2500無線RF射頻收發(fā)模塊。

　　控制終端主要負責(zé)智能家居系統(tǒng)整個傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集以及對控制設(shè)備的智能化操作，并且控制顯示設(shè)備和輸入設(shè)備與用戶進行簡單的實際控制的人機交互，同時采用GSM網(wǎng)絡(luò)與用戶手機進行遠程人機交互。其功能包括對室內(nèi)溫度、濕度、光線強度的采樣以及對節(jié)能LED等的自動調(diào)節(jié)等?？刂平K端作為智能家居系統(tǒng)的傳感網(wǎng)絡(luò)部分，需要處理更多數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用了Atmel公司的高端AVR單片機Atmega128作為控制中心，用于傳感器的采樣和系統(tǒng)控制，并負責(zé)GSM的遠程人機交互和CC2500的射頻通信，而本地的人機交互系統(tǒng)采用STC12C5A60S2來控制OCM240128液晶顯示，并通過XPT2046觸摸屏控制器控制觸摸屏來實現(xiàn)人機交互的輸入;ATmega128和STC12C5A60S2之間通過RS485通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性和安全性。