時間序列加密智能家居安全控制系統的設計與實現

　　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，用戶數據和信息碼通過隨機的6字節時間偏移量進行加密，采用32或64字節數據包處理并打包傳輸，通過穩定的數據編碼格式(格雷碼)進行編碼，并且提供可選擇的用戶確認機制。保證了數據信息的安全性和穩定性。

　　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生的隨機數，通過無線通信設備傳送)，并且用戶數據和信息碼通過隨機的6字節時間偏移量設定的函數進行加密，采用32或64字節數據包處理并打包傳輸，通過穩定的數據編碼格式(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GSM通信設備組成，如圖1所示。　　

 

　　系統上位機采用了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據包，對數據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，類似于網絡通信中的鏈接設備，如：無線網卡，其目的是把通信和連入網絡中的數據進行編碼和加密。實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無線RF射頻收發模塊。

　　控制終端主要負責智能家居系統整個傳感網絡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進行簡單的實際控制的人機交互，同時采用GSM網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能LED等的自動調節等。控制終端作為智能家居系統的傳感網絡部分，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人機交互的輸入;ATmega128和STC12C5A60S2之間通過RS485通信協議，以保證數據通信的穩定性和安全性。