基于ECC與嵌入式的智能家居安全協(xié)議研究與設計.pdf

1、智能家居起源于20世紀80年代，真正興起卻是在物聯(lián)網(wǎng)技術的成熟之后，物聯(lián)網(wǎng)技術中無線通信技術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，所以本文設計了密鑰管理機制來保證密鑰安全。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)將家電控制節(jié)點嵌入家電設備中，普通家電即可改造成智能家電，每個控制節(jié)點安裝CC1101無線模塊，工作頻率為433MHz，該頻率的信號穿透性強，適合于多墻壁的家庭環(huán)境。智能家居的中心控制節(jié)點是智能網(wǎng)關，其上安裝了CC1101通信模塊，智能家居系統(tǒng)中各個節(jié)點完成身份驗證后，建立以智能網(wǎng)關為根節(jié)點的樹型拓撲結構無

3、線網(wǎng)絡。
　　(2)本文設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)絡通信的機密性，橢圓曲線的離散對數(shù)問題是該算法的數(shù)學基礎，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準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，同時也可驗證消息是否完整。
　　(4)結合STM32芯片內(nèi)Hash的讀

4、保護功能，設計了一個硬件級安全的密鑰管理機制，來保證密鑰安全，節(jié)點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的Hash中，攻擊者無法獲得。結合芯片ID的唯一性，將其作為節(jié)點身份編碼的一部分，為節(jié)點入網(wǎng)和通信時的身份識別提供了安全保障。
　　(5)利用隨機預言模型分析了本文設計的數(shù)據(jù)加密算法的安全性，隨機預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，而人們普遍認同此問題難解，因此，本