基于ECC與嵌入式的智能家居安全協(xié)議研究與設(shè)計(jì).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(wú)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(wú)線信號(hào)的開(kāi)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(xiǎn)。智能家居方便了人們的生活，但其安全問(wèn)題也飽受質(zhì)疑。
　　考慮到無(wú)線通信信號(hào)的開(kāi)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(lái)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(lái)保證通信信息的不可抵賴性，對(duì)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(jì)了密鑰管理機(jī)制來(lái)保證密鑰安全。本文的主要研究?jī)?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(gè)控制節(jié)點(diǎn)安裝CC1101無(wú)線模塊，工作頻率為433MHz，該頻率的信號(hào)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(gè)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(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無(wú)

3、線網(wǎng)絡(luò)。
　　(2)本文設(shè)計(jì)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的機(jī)密性，橢圓曲線的離散對(duì)數(shù)問(wèn)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(shí)利用了我國(guó)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(shí)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(jì)了一個(gè)硬件級(jí)安全的密鑰管理機(jī)制，來(lái)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(wú)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(shí)的身份識(shí)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(jì)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(wèn)題歸約到橢圓曲線離散對(duì)數(shù)問(wèn)題上來(lái)，而人們普遍認(rèn)同此問(wèn)題難解，因此，本