智能家居無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩苑治?/h1>
2017-03-08 19:16:51賴作華
中國新通信 2016年24期
賴作華
【摘要】 隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，無線數(shù)據(jù)傳輸技術在家居控制中得到了廣泛地應用，為智能家居的實現(xiàn)提供了必要的技術支持。本次研究將著重對ZigBee技術的安全性進行深入分析，探究了智能家居無線數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)膶崿F(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，我國的ZigBee無線傳感技術得到了前所未有的發(fā)展，使智能家居得以實現(xiàn)，為人們的生活帶來了極大的便利。然而，受無線網絡開放性的影響，網絡設備所發(fā)送的數(shù)據(jù)可由任意設備接收，導致智能家居無線傳輸存在一定的不安全性，因此，對智能家居無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩苑治鲇兄匾膶嵺`意義與應用價值。
一、ZigBee技術的安全性能
1、ZigBee協(xié)議棧。通常，在ZigBee網絡體系中，PHY、MAC層均采用的是IEEE802.15.4相關標準，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，還能夠建立多種拓撲結構網絡[1]。APL層主要包括APS層與ZigBee設備對象即ZDO層，兩者均能夠為應用程序提供相應的服務，APL能夠滿足ZDO與其他應用程序的建立、傳輸與設備管理需求。當前，我國智能家居普遍采用的是ZigBee安全體系結構，該系統(tǒng)采用的是IEEE802.15.4安全服務，在多種安全服務的支持下，數(shù)據(jù)傳輸能夠得到加密處理，并對要接入網絡的設備進行密匙與身份認證管理。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，多通過高級加密標志實現(xiàn)對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的支持下實現(xiàn)MAC層幀的一致性與真實性。一般情況下，MAC會對自身進行相應的安全處理，其安全級別則由上層控制，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兩種模式的結合[2]。為了確保數(shù)據(jù)安全性，在CCM技術的基礎上開發(fā)了CCM*模式，其不僅具備CCM模式的所有特點，而且能夠支持不同安全級別采用同一密匙，具有一定的優(yōu)越性。
二、智能家居無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珜崿F(xiàn)
2.1 ZigBee安全網絡的建立
通常，在智能家居系統(tǒng)中，首先需通過協(xié)調器建立相應的網絡，然后根據(jù)需要對網絡進行相關設置，使其滿足ZigBee網絡安全的需要。協(xié)調器通過對NIB屬性的設置達到安全級別配置。本次研究將協(xié)調器作為信任中心，選取的是住宅模式，并將NIB進行相應的設置，建立成為安全的ZigBee網絡。當新設備要加入此網絡時，需要先發(fā)送原語，并進行主動或被動掃描操作。需要注意的是在掃描操作中，需采用相關設備接收協(xié)調器網絡信息，再將原語與網絡進行連接。當協(xié)調器接收到命令幀后，向上級發(fā)送并確認原語。每加入一個新的設備均需要安全認證，具體見圖1。
2.2無線數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)膶崿F(xiàn)
當前，CC2430無線收發(fā)芯片在ZigBee無線模塊中應用最為普遍，在AES協(xié)的支持下，其內置CPU負擔也得到了大大減輕。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個實例，其能夠對數(shù)據(jù)進行加密、解密處理，具體見圖2。首先對DMA進行初始化，然后將Key置于AES協(xié)處理器，數(shù)據(jù)傳輸采用的是DMA法，需要設置相應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CBC-MAC對報文頭進行相應的保護，并對數(shù)據(jù)及MAC進行加密保護，以此實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)安全傳輸。
三、結束語
智能家居系統(tǒng)中應用加密技術一方面能夠確保數(shù)據(jù)安全性，另一方面能夠有效避免外來設備的干擾，對智能家居信息的網絡通信形成了一定的保護作用，值得參考借鑒。
參 考 文 獻
[1]陳朝俊. 云計算與大數(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絡系統(tǒng)設計[J]. 電視技術， 2016， 40（3）：38-43.
[3]韓子康， 陳金鷹， 徐曾萍. 移動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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一、ZigBee技術的安全性能
1、ZigBee協(xié)議棧。通常，在ZigBee網絡體系中，PHY、MAC層均采用的是IEEE802.15.4相關標準，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，還能夠建立多種拓撲結構網絡[1]。APL層主要包括APS層與ZigBee設備對象即ZDO層，兩者均能夠為應用程序提供相應的服務，APL能夠滿足ZDO與其他應用程序的建立、傳輸與設備管理需求。當前，我國智能家居普遍采用的是ZigBee安全體系結構，該系統(tǒng)采用的是IEEE802.15.4安全服務，在多種安全服務的支持下，數(shù)據(jù)傳輸能夠得到加密處理，并對要接入網絡的設備進行密匙與身份認證管理。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，多通過高級加密標志實現(xiàn)對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的支持下實現(xiàn)MAC層幀的一致性與真實性。一般情況下，MAC會對自身進行相應的安全處理，其安全級別則由上層控制，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兩種模式的結合[2]。為了確保數(shù)據(jù)安全性，在CCM技術的基礎上開發(fā)了CCM*模式，其不僅具備CCM模式的所有特點，而且能夠支持不同安全級別采用同一密匙，具有一定的優(yōu)越性。
二、智能家居無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珜崿F(xiàn)
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三、結束語
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