面向家庭自动化的变量安全操作协议的设计与验证

作     者：邹鹏举 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：屈洪春;付蔚

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：家庭自动化 应用协议 标准化 资源共享 互联互通 

摘      要：家庭自动化是智能家居的重要组成部分,家庭自动化设备常常使用各种不同的通信技术,但是由于标准繁多,不同技术不能互联,且产品同质化问题严重。针对这些问题并根据课题来源要求,本文实现一种面向智能家居自动控制设备的变量安全操作协议(Variable Security Operation Protocol,VSOP)。为了满足精简高效、资源共享的需求,VSOP使用十六进制进行报文编码,设计变量化的交互和描述方式。为了适应安全可靠、互联互通的需求,VSOP在应用层采取可选的加密模式和双向设备验证的技术方案。本文基于简单射频和6LoWPAN两种网络,设计典型节点设备、网络适配器和协议测试软件搭建测试平台,完成对协议的测试和应用验证。论文主要内容包括:1.课题来源于智能家居自动化设备标准编制项目,通过分析相关技术和应用需求,本文提出VSOP协议并进行报文格式、协议分层和拓扑结构设计。2.为了实现资源共享和互操作,本文设计并实现变量定义与变量描述方案、加密操作与异常检测方案、入网验证与设备注册方案、地址匹配与报文嵌套方案、协议数据单元操作方案和报文编号机制。3.使用CC2530分别设计简单射频和6LoWPAN两种网络类型的节点和协调器用于对设计的协议方案进行应用验证,设计可USB扩展的VSOP网络适配器用于构建异构网络和设计Qt上位机测试软件用于报文解析测试,并以此搭建测试平台。4.使用测试平台验证协议方案、网络异构方案和多客户接入服务的可行性和有效性。由于简单射频与6LoWPAN的网络特性不同,在请求响应时间、成功率和错误分布上,VSOP具有不同的、符合网络特点的运行结果。测试结果表明本文提出的变量安全操作协议满足预期的设计要求,可以作为一种应用层标准解决家庭自动化设备互操作性不足的问题。本文的研究工作对多种家庭自动化网络使用应用协议实现互联互通和资源共享具有较高的参考价值。