智能家居无线数据传输的安全性分析

2017-03-08赖作华

中国新通信 2016年24期

赖作华

【摘要】随着现代科学技术的不断发展，无线数据传输技术在家居控制中得到了广泛地应用，为智能家居的实现提供了必要的技术支持。本次研究将着重对ZigBee技术的安全性进行深入分析，探究了智能家居无线数据安全传输的实现路径，为智能家居数据的安全传输提供有效的参考。

【关键词】智能家居无线数据传输安全性

改革开放以来，我国的ZigBee无线传感技术得到了前所未有的发展，使智能家居得以实现，为人们的生活带来了极大的便利。然而，受无线网络开放性的影响，网络设备所发送的数据可由任意设备接收，导致智能家居无线传输存在一定的不安全性，因此，对智能家居无线数据传输的安全性分析有着重要的实践意义与应用价值。

一、ZigBee技术的安全性能

1、ZigBee协议栈。通常，在ZigBee网络体系中，PHY、MAC层均采用的是IEEE802.15.4相关标准，ZigBee联盟下的NWK与APL层则建立在PHY与MAC层之上，通常，PHY层仅能够提供基本的无线通信功能，而MAC层则提供的是设备间单跳与链路功能。NWK除了兼具多跳与路由功能外，还能够建立多种拓扑结构网络[1]。APL层主要包括APS层与ZigBee设备对象即ZDO层，两者均能够为应用程序提供相应的服务，APL能够满足ZDO与其他应用程序的建立、传输与设备管理需求。当前，我国智能家居普遍采用的是ZigBee安全体系结构，该系统采用的是IEEE802.15.4安全服务，在多种安全服务的支持下，数据传输能够得到加密处理，并对要接入网络的设备进行密匙与身份认证管理。MAC层、NWK层以及APS层等相互协作能够确保各自帧的安全传输。

2、ZigBee加密算法模式。在ZigBee系统中，多通过高级加密标志实现对MAC的算法加密控制，其采用的参数是128位，在IEEE802.15.4协议及ZigBee的支持下实现MAC层帧的一致性与真实性。一般情况下，MAC会对自身进行相应的安全处理，其安全级别则由上层控制，其安全性主要包括三种模式，第一种为CTR模式，其采用的是AES加密，第二种为CBC-MAC模式，其通过AES确保一致性，第三种则为CCM模式，其是CTR与CBC-MAC兩种模式的结合[2]。为了确保数据安全性，在CCM技术的基础上开发了CCM*模式，其不仅具备CCM模式的所有特点，而且能够支持不同安全级别采用同一密匙，具有一定的优越性。

二、智能家居无线数据传输的安全实现

2.1 ZigBee安全网络的建立

通常，在智能家居系统中，首先需通过协调器建立相应的网络，然后根据需要对网络进行相关设置，使其满足ZigBee网络安全的需要。协调器通过对NIB属性的设置达到安全级别配置。本次研究将协调器作为信任中心，选取的是住宅模式，并将NIB进行相应的设置，建立成为安全的ZigBee网络。当新设备要加入此网络时，需要先发送原语，并进行主动或被动扫描操作。需要注意的是在扫描操作中，需采用相关设备接收协调器网络信息，再将原语与网络进行连接。当协调器接收到命令帧后，向上级发送并确认原语。每加入一个新的设备均需要安全认证，具体见图1。

2.2无线数据安全传输的实现

当前，CC2430无线收发芯片在ZigBee无线模块中应用最为普遍，在AES协的支持下，其内置CPU负担也得到了大大减轻。作为不同层次的共享通用源，AES协处理器每次只能够处理1个实例，其能够对数据进行加密、解密处理，具体见图2。首先对DMA进行初始化，然后将Key置于AES协处理器，数据传输采用的是DMA法，需要设置相应的寄存器与源寄存器，代码不同，其所采用的加密、解密模式也有所不同[3]。另外还可以通过对CBC-MAC对报文头进行相应的保护，并对数据及MAC进行加密保护，以此实现无线数据安全传输。