時(shí)間序列加密智能家居安全控制系統的設計與實(shí)現

　　摘要：本文設計了一個(gè)具有加密功能的智能家居安全控制系統，用戶(hù)數據和信息碼通過(guò)隨機的6字節時(shí)間偏移量進(jìn)行加密，采用32或64字節數據包處理并打包傳輸，通過(guò)穩定的數據編碼格式(格雷碼)進(jìn)行編碼，并且提供可選擇的用戶(hù)確認機制。保證了數據信息的安全性和穩定性。

　　引言

　　計算機上位機獲取用戶(hù)的信息碼(賬號)后，自動(dòng)和加密盾中的密碼信息進(jìn)行核對，如果核對正確，便可啟動(dòng)上位機對用戶(hù)信息進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。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(dòng)向綁定的手機用戶(hù)發(fā)送隨機確認碼，用戶(hù)收到確認碼后把確認碼輸入計算機中，自動(dòng)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，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信設備傳送)，并且用戶(hù)數據和信息碼通過(guò)隨機的6字節時(shí)間偏移量設定的函數進(jìn)行加密，采用32或64字節數據包處理并打包傳輸，通過(guò)穩定的數據編碼格式(格雷碼)進(jìn)行編碼，并且提供可選擇的用戶(hù)確認機制。這樣保證了在不同時(shí)刻的信息數據具有較高的隨機性，保證了數據信息的安全性和穩定性。

　　系統結構

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

 

　　系統上位機采用了C#編寫(xiě)，C#是為NET Framework量身訂做的程序語(yǔ)言，作為第一個(gè)組件導向(Component-oriented)的程序語(yǔ)言，采用面向對象的編程語(yǔ)言，具有良好的便利性和易用性。通過(guò)基于UART的底層通信模式，自定義上層的通信數據包，對數據包進(jìn)行自定義的編碼和解碼操作，通過(guò)RS232接口進(jìn)行通信。從而達到獲取傳感器數據和控制家庭設備的功能。

　　加密盾設備作為數據傳輸的中間設備，主要目的是對智能家居系統中的各種傳感器數據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(lèi)似于網(wǎng)絡(luò )通信中的鏈接設備，如：無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，其目的是把通信和連入網(wǎng)絡(luò )中的數據進(jìn)行編碼和加密。實(shí)現數據的安全傳輸和加密。系統采用的是FT232的USB轉UART模塊來(lái)保證數據通信的穩定性，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(wú)線(xiàn)RF射頻收發(fā)模塊。

　　控制終端主要負責智能家居系統整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò )的數據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(hù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)際控制的人機交互，同時(shí)采用GSM網(wǎng)絡(luò )與用戶(hù)手機進(jìn)行遠程人機交互。其功能包括對室內溫度、濕度、光線(xiàn)強度的采樣以及對節能LED等的自動(dòng)調節等?？刂平K端作為智能家居系統的傳感網(wǎng)絡(luò )部分，需要處理更多數據，系統采用了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采用STC12C5A60S2來(lái)控制OCM240128液晶顯示，并通過(guò)XPT2046觸摸屏控制器控制觸摸屏來(lái)實(shí)現人機交互的輸入;ATmega128和STC12C5A60S2之間通過(guò)RS485通信協(xié)議，以保證數據通信的穩定性和安全性。