基于ECC與嵌入式的智能家居安全協(xié)議研究與設(shè)計.pdf

1、智能家居起源于20世紀(jì)80年代，真正興起卻是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟之后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中無線通信技術(shù)的成熟讓智能家居系統(tǒng)省去了繁雜的布線環(huán)節(jié)，成本大幅下降。無線信號的開放性，使其極易被攻擊者取得和分析，存在泄漏隱私的風(fēng)險。智能家居方便了人們的生活，但其安全問題也飽受質(zhì)疑。
　　考慮到無線通信信號的開放性，本文提出了利用基于橢圓曲線密碼體制的加密算法來保證信息的保密性，利用基于橢圓曲線的數(shù)字簽名技術(shù)來保證通信信息的不可抵賴性，對信息的加密以

2、及數(shù)字簽名都需要私鑰，故私鑰極為重要，不可泄露，所以本文設(shè)計了密鑰管理機(jī)制來保證密鑰安全。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)將家電控制節(jié)點(diǎn)嵌入家電設(shè)備中，普通家電即可改造成智能家電，每個控制節(jié)點(diǎn)安裝CC1101無線模塊，工作頻率為433MHz，該頻率的信號穿透性強(qiáng)，適合于多墻壁的家庭環(huán)境。智能家居的中心控制節(jié)點(diǎn)是智能網(wǎng)關(guān)，其上安裝了CC1101通信模塊，智能家居系統(tǒng)中各個節(jié)點(diǎn)完成身份驗(yàn)證后，建立以智能網(wǎng)關(guān)為根節(jié)點(diǎn)的樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無

3、線網(wǎng)絡(luò)。
　　(2)本文設(shè)計了基于橢圓曲線密碼體制的加密算法加密通信信息，保證家庭內(nèi)部無線網(wǎng)絡(luò)通信的機(jī)密性，橢圓曲線的離散對數(shù)問題是該算法的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，保證了該算法的安全性。
　　(3)本文采用了基于橢圓曲線密碼體制的數(shù)字簽名方案，同時利用了我國的標(biāo)準(zhǔn)SM3哈希函數(shù)，數(shù)字簽名是信息的發(fā)出者在信息上打上自己的身份碼，使得信息發(fā)出者不能抵賴信息是他所發(fā)出，同時也可驗(yàn)證消息是否完整。
　　(4)結(jié)合STM32芯片內(nèi)Hash的讀

4、保護(hù)功能，設(shè)計了一個硬件級安全的密鑰管理機(jī)制，來保證密鑰安全，節(jié)點(diǎn)的加密密鑰由自己生成，加密私鑰在生命周期中一直保存在讀保護(hù)的Hash中，攻擊者無法獲得。結(jié)合芯片ID的唯一性，將其作為節(jié)點(diǎn)身份編碼的一部分，為節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)和通信時的身份識別提供了安全保障。
　　(5)利用隨機(jī)預(yù)言模型分析了本文設(shè)計的數(shù)據(jù)加密算法的安全性，隨機(jī)預(yù)言模型中用到了歸約工具，將加密算法的安全性問題歸約到橢圓曲線離散對數(shù)問題上來，而人們普遍認(rèn)同此問題難解，因此，本