智能家居安全性系统开发设计
智能家居安全性系统开发设计
1.概述
作为新兴技术的物联网，在电子消费商品方面具有很大的市场潜力。而物联网发展过程中智能
家居是一个很重要的环节。对于普通家庭用户来说，是否愿意去购买这类产品，取决于便捷性
和安全性两个方面。本文提出了一个智能家居安全性系统的方案，它使用网关来确保物联网设
备之间的安全通信，同时允许用户通过智能设备进行使用和控制，兼具便捷性。
2.系统总体设计
智能家居发展初期，无线连接多采用蓝牙和 Zigbee.但Wi-Fi 的认证范围普适性强，现已成为主
流，故系统选择 Wi-Fi 作为运行环境。而安全性方面，主要关注点对点通信的安全性认证。系
统结构如图 1所示，家庭内部由网关和连接网络的物联网设备组成。移动设备只要访问网关，
用户即可控制系统。网关融合物联网设备和安全机制帮助设备之间进行认证，每个设备都只能
与网关连接。用户控制系统时，设备的信号可通过网关发送给另一个设备。
3.认证过程
物联网中认证很重要，智能家居也是如此。本系统采用双向认证协议，网关和新设备之间产生
预共享密钥，如图 2所示。此协议使用椭圆曲线密码，密钥安全级别高，预共享密钥的时候它
会在产生额外的系统公用密钥以保证系统安全。
4.系统运行过程
系统运行初始，物联网设备未连接网关，用户可通过 Wi-Fi 连接网关，之后是认证过程，与图
2一致。认证包括两部分，一是在移动设备和物联网设备之间，二是在物联网设备和网关之
间。前者是为了设备共享网络认证凭证，后者是为后续通信做准备。
移动设备与物联网设备之间认证过程如下：首先用户将物联网设备的 ID 和密钥存储到移动设
备，之后用户打开物联网设备，连接 Wi-Fi 并与移动设备开始认证；待到所有设备完成认证，
移动设备发送给物联网设备的网络通行证。而物联网设备与网关认证过程初始则是将物联网设
备信息存储到网关，并且网关认证条件是 ID 和密钥都具备才会进入认证过程。完成认证后，
双方产生的密钥可为之后通信做准备。每个设备只需要存储一个密钥就可以和网关通信，减少
了物联网设备的存储负担。在系统进行认证的同时，家庭网络中的设备可以将设备可控的动作
发送给网关，形成事件列表。用户使用移动设备访问网关时可见到所有设备控制选项，并设定
不同设备的操作。
本系统中，家庭 网 关 可 用 带 有 Wi-Fi 收发模块的树 莓 派 或 者 带 有 E S P 8 2 6 6 芯片的
Arduino Due 单片机来实现。而系统中的智能设备如安卓手机需要安装应用，以便用户输入设
备ID 和预共享密钥来添加新设备。All Joyn 框架是实现此系统的基础，它是 All Seen 联盟开发
的开源物联网框架，可以支持多种设备和不同的操作系统，并且不同的平台有不同的软件组
件，开发方便。
结语
智能家居领域，安全和便捷是用户最主要的两个需求。本文智能家居安全性系统方案以 All
Joyn 框架为基础，使用网关来进行安全认证，用户使用智能手机即可便捷操作。而在认证时，
可以将认证信息转换为二维码，使用户认证更为方便。
参考文献
[1] 孙威 . 物联网产品特性对消费者购买意愿的影响机制研究[D]. 华中科技大学，2011.
[2] 沈玉龙，裴庆祺，马建峰，等. 无线传感器网络安全技术概论 [M]. 北京：人民邮电出版
社，2010.
[3] 何剑辉 . 基于ECC 的RFID 双向认证协议的研究 [D]. 西安电子科技大学，2014.
[4] 官方网站。[EB-OL].[2016-11-15].
摘要：
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智能家居安全性系统开发设计1.概述作为新兴技术的物联网，在电子消费商品方面具有很大的市场潜力。而物联网发展过程中智能家居是一个很重要的环节。对于普通家庭用户来说，是否愿意去购买这类产品，取决于便捷性和安全性两个方面。本文提出了一个智能家居安全性系统的方案，它使用网关来确保物联网设备之间的安全通信，同时允许用户通过智能设备进行使用和控制，兼具便捷性。2.系统总体设计智能家居发展初期，无线连接多采用蓝牙和Zigbee.但Wi-Fi的认证范围普适性强，现已成为主流，故系统选择Wi-Fi作为运行环境。而安全性方面，主要关注点对点通信的安全性认证。系统结构如图1所示，家庭内部由网关和连接网络的物联网设备...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
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