智能家居無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩苑治?/h1>
2017-03-08 19:16賴作華
中國(guó)新通信 2016年24期
賴作華
【摘要】 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在家居控制中得到了廣泛地應(yīng)用，為智能家居的實(shí)現(xiàn)提供了必要的技術(shù)支持。本次研究將著重對(duì)ZigBee技術(shù)的安全性進(jìn)行深入分析，探究了智能家居無線數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)路徑，為智能家居數(shù)據(jù)的安全傳輸提供有效的參考。
【關(guān)鍵詞】 智能家居 無線數(shù)據(jù)傳輸 安全性
改革開放以來，我國(guó)的ZigBee無線傳感技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，使智能家居得以實(shí)現(xiàn)，為人們的生活帶來了極大的便利。然而，受無線網(wǎng)絡(luò)開放性的影響，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所發(fā)送的數(shù)據(jù)可由任意設(shè)備接收，導(dǎo)致智能家居無線傳輸存在一定的不安全性，因此，對(duì)智能家居無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩苑治鲇兄匾膶?shí)踐意義與應(yīng)用價(jià)值。
一、ZigBee技術(shù)的安全性能
1、ZigBee協(xié)議棧。通常，在ZigBee網(wǎng)絡(luò)體系中，PHY、MAC層均采用的是IEEE802.15.4相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee聯(lián)盟下的NWK與APL層則建立在PHY與MAC層之上，通常，PHY層僅能夠提供基本的無線通信功能，而MAC層則提供的是設(shè)備間單跳與鏈路功能。NWK除了兼具多跳與路由功能外，還能夠建立多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)[1]。APL層主要包括APS層與ZigBee設(shè)備對(duì)象即ZDO層，兩者均能夠?yàn)閼?yīng)用程序提供相應(yīng)的服務(wù)，APL能夠滿足ZDO與其他應(yīng)用程序的建立、傳輸與設(shè)備管理需求。當(dāng)前，我國(guó)智能家居普遍采用的是ZigBee安全體系結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)采用的是IEEE802.15.4安全服務(wù)，在多種安全服務(wù)的支持下，數(shù)據(jù)傳輸能夠得到加密處理，并對(duì)要接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備進(jìn)行密匙與身份認(rèn)證管理。MAC層、NWK層以及APS層等相互協(xié)作能夠確保各自幀的安全傳輸。
2、ZigBee加密算法模式。在ZigBee系統(tǒng)中，多通過高級(jí)加密標(biāo)志實(shí)現(xiàn)對(duì)MAC的算法加密控制，其采用的參數(shù)是128位，在IEEE802.15.4協(xié)議及ZigBee的支持下實(shí)現(xiàn)MAC層幀的一致性與真實(shí)性。一般情況下，MAC會(huì)對(duì)自身進(jìn)行相應(yīng)的安全處理，其安全級(jí)別則由上層控制，其安全性主要包括三種模式，第一種為CTR模式，其采用的是AES加密，第二種為CBC-MAC模式，其通過AES確保一致性，第三種則為CCM模式，其是CTR與CBC-MAC兩種模式的結(jié)合[2]。為了確保數(shù)據(jù)安全性，在CCM技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了CCM*模式，其不僅具備CCM模式的所有特點(diǎn)，而且能夠支持不同安全級(jí)別采用同一密匙，具有一定的優(yōu)越性。
二、智能家居無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珜?shí)現(xiàn)
2.1 ZigBee安全網(wǎng)絡(luò)的建立
通常，在智能家居系統(tǒng)中，首先需通過協(xié)調(diào)器建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，然后根據(jù)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相關(guān)設(shè)置，使其滿足ZigBee網(wǎng)絡(luò)安全的需要。協(xié)調(diào)器通過對(duì)NIB屬性的設(shè)置達(dá)到安全級(jí)別配置。本次研究將協(xié)調(diào)器作為信任中心，選取的是住宅模式，并將NIB進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，建立成為安全的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)新設(shè)備要加入此網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要先發(fā)送原語，并進(jìn)行主動(dòng)或被動(dòng)掃描操作。需要注意的是在掃描操作中，需采用相關(guān)設(shè)備接收協(xié)調(diào)器網(wǎng)絡(luò)信息，再將原語與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。當(dāng)協(xié)調(diào)器接收到命令幀后，向上級(jí)發(fā)送并確認(rèn)原語。每加入一個(gè)新的設(shè)備均需要安全認(rèn)證，具體見圖1。
2.2無線數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)
當(dāng)前，CC2430無線收發(fā)芯片在ZigBee無線模塊中應(yīng)用最為普遍，在AES協(xié)的支持下，其內(nèi)置CPU負(fù)擔(dān)也得到了大大減輕。作為不同層次的共享通用源，AES協(xié)處理器每次只能夠處理1個(gè)實(shí)例，其能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行加密、解密處理，具體見圖2。首先對(duì)DMA進(jìn)行初始化，然后將Key置于AES協(xié)處理器，數(shù)據(jù)傳輸采用的是DMA法，需要設(shè)置相應(yīng)的寄存器與源寄存器，代碼不同，其所采用的加密、解密模式也有所不同[3]。另外還可以通過對(duì)CBC-MAC對(duì)報(bào)文頭進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，并對(duì)數(shù)據(jù)及MAC進(jìn)行加密保護(hù)，以此實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)安全傳輸。
三、結(jié)束語
智能家居系統(tǒng)中應(yīng)用加密技術(shù)一方面能夠確保數(shù)據(jù)安全性，另一方面能夠有效避免外來設(shè)備的干擾，對(duì)智能家居信息的網(wǎng)絡(luò)通信形成了一定的保護(hù)作用，值得參考借鑒。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]陳朝俊. 云計(jì)算與大數(shù)據(jù)下智能家居數(shù)據(jù)安全性分析[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2015， 13（20）：206-206.
[2]安冬輝， 史麗軍， 朱博，等. 基于ANT協(xié)議的智能家居無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電視技術(shù)， 2016， 40（3）：38-43.
[3]韓子康， 陳金鷹， 徐曾萍. 移動(dòng)終端控制下的智能家居安全問題[J]. 通訊世界， 2016， 15（4）：264-264.
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【關(guān)鍵詞】 智能家居 無線數(shù)據(jù)傳輸 安全性
改革開放以來，我國(guó)的ZigBee無線傳感技術(shù)得到了前所未有的發(fā)展，使智能家居得以實(shí)現(xiàn)，為人們的生活帶來了極大的便利。然而，受無線網(wǎng)絡(luò)開放性的影響，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所發(fā)送的數(shù)據(jù)可由任意設(shè)備接收，導(dǎo)致智能家居無線傳輸存在一定的不安全性，因此，對(duì)智能家居無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩苑治鲇兄匾膶?shí)踐意義與應(yīng)用價(jià)值。
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2、ZigBee加密算法模式。在ZigBee系統(tǒng)中，多通過高級(jí)加密標(biāo)志實(shí)現(xiàn)對(duì)MAC的算法加密控制，其采用的參數(shù)是128位，在IEEE802.15.4協(xié)議及ZigBee的支持下實(shí)現(xiàn)MAC層幀的一致性與真實(shí)性。一般情況下，MAC會(huì)對(duì)自身進(jìn)行相應(yīng)的安全處理，其安全級(jí)別則由上層控制，其安全性主要包括三種模式，第一種為CTR模式，其采用的是AES加密，第二種為CBC-MAC模式，其通過AES確保一致性，第三種則為CCM模式，其是CTR與CBC-MAC兩種模式的結(jié)合[2]。為了確保數(shù)據(jù)安全性，在CCM技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了CCM*模式，其不僅具備CCM模式的所有特點(diǎn)，而且能夠支持不同安全級(jí)別采用同一密匙，具有一定的優(yōu)越性。
二、智能家居無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珜?shí)現(xiàn)
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三、結(jié)束語
智能家居系統(tǒng)中應(yīng)用加密技術(shù)一方面能夠確保數(shù)據(jù)安全性，另一方面能夠有效避免外來設(shè)備的干擾，對(duì)智能家居信息的網(wǎng)絡(luò)通信形成了一定的保護(hù)作用，值得參考借鑒。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]陳朝俊. 云計(jì)算與大數(shù)據(jù)下智能家居數(shù)據(jù)安全性分析[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2015， 13（20）：206-206.
[2]安冬輝， 史麗軍， 朱博，等. 基于ANT協(xié)議的智能家居無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電視技術(shù)， 2016， 40（3）：38-43.
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