時間序列加密智能家居安全控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

　　摘要：本文設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)結構

　　本系統(tǒng)主要由計算機上位機，加密盾連接設備，被控制對象和用戶GSM通信設備組成，如圖1所示?！　?/p>

 

　　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，作為第一個組件導向(Component-oriented)的程序語言，采用面向對象的編程語言，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)和控制家庭設備的功能。

　　加密盾設備作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g設備，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)絡通信中的鏈接設備，如：無線網(wǎng)卡，其目的是把通信和連入網(wǎng)絡中的數(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。

　　控制終端主要負責智能家居系統(tǒng)整個傳感網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)采集以及對控制設備的智能化操作，并且控制顯示設備和輸入設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)絡與用戶手機進行遠程人機交互。其功能包括對室內溫度、濕度、光線強度的采樣以及對節(jié)能LED等的自動調節(jié)等?？刂平K端作為智能家居系統(tǒng)的傳感網(wǎng)絡部分，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。