时间序列加密智能家居安全控制系统的设计与实现

摘要：本文设计了一个具有加密功能的智能家居安全控制系统，用户数据和信息码通过随机的6字节时间偏移量进行加密，采用32或64字节数据包处理并打包传输，通过稳定的数据编码格式(格雷码)进行编码，并且提供可选择的用户确认机制。保证了数据信息的安全性和稳定性。

引言

　　计算机上位机获取用户的信息码(账号)后，自动和加密盾中的密码信息进行核对，如果核对正确，便可启动上位机对用户信息进行访问。在绑定手机业务的情况下，下位机控制对象在收到加密盾中的核对信息后，自动向绑定的手机用户发送随机确认码，用户收到确认码后把确认码输入计算机中，自动与加密盾中的确认码核对(加密盾中的确认码为控制终端产生的随机数，通过无线通信设备传送)，并且用户数据和信息码通过随机的6字节时间偏移量设定的函数进行加密，采用32或64字节数据包处理并打包传输，通过稳定的数据编码格式(格雷码)进行编码，并且提供可选择的用户确认机制。这样保证了在不同时刻的信息数据具有较高的随机性，保证了数据信息的安全性和稳定性。

系统结构

　　本系统主要由计算机上位机，加密盾连接设备，被控制对象和用户GSM通信设备组成，如图1所示。　　

　　系统上位机采用了C#编写，C#是为NET Framework量身订做的程序语言，作为第一个组件导向(Component-oriented)的程序语言，采用面向对象的编程语言，具有良好的便利性和易用性。通过基于UART的底层通信模式，自定义上层的通信数据包，对数据包进行自定义的编码和解码操作，通过RS232接口进行通信。从而达到获取传感器数据和控制家庭设备的功能。

　　加密盾设备作为数据传输的中间设备，主要目的是对智能家居系统中的各种传感器数据密码的解码以及与计算机上位机通信的编码和解码操作，类似于网络通信中的链接设备，如：无线网卡，其目的是把通信和连入网络中的数据进行编码和加密。实现数据的安全传输和加密。系统采用的是FT232的USB转UART模块来保证数据通信的稳定性，编码解码部分采用的是宏晶科技的STC12LE5A60S2单片机，通信部分采用了TI公司的CC2500无线RF射频收发模块。

　　控制终端主要负责智能家居系统整个传感网络的数据采集以及对控制设备的智能化操作，并且控制显示设备和输入设备与用户进行简单的实际控制的人机交互，同时采用GSM网络与用户手机进行远程人机交互。其功能包括对室内温度、湿度、光线强度的采样以及对节能LED等的自动调节等。控制终端作为智能家居系统的传感网络部分，需要处理更多数据，系统采用了Atmel公司的高端AVR单片机Atmega128作为控制中心，用于传感器的采样和系统控制，并负责GSM的远程人机交互和CC2500的射频通信，而本地的人机交互系统采用STC12C5A60S2来控制OCM240128液晶显示，并通过XPT2046触摸屏控制器控制触摸屏来实现人机交互的输入;ATmega128和STC12C5A60S2之间通过RS485通信协议，以保证数据通信的稳定性和安全性。