基于WAPI的无线物联网接入终端设计与研究

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随着网络技术的发展与互联网的普及,物联网已成为研究的热点,物联网的提出改变了人们传统的信息获取手段,使得信息网络化进入到一个新的阶段。通过信息传输终端和传输网络将各种物理对象,包括安全监控系统、智能跟踪系统、楼道控制系统等各种信息化管理系统,实现它们之间的信息交换使得人类向智能化管理又迈出了崭新的一步。通过各种信息传输网络实现高效的互联互通,通过云系统来实现资源共享,保证系统稳定运行,并使用高强度的信息安全技术,为系统提供安全的全方位服务,覆盖实时监控、远程定位、历史记录、智能故障分析、越限报警、处理回馈等多方面功能,完成了对物联网内的所以对象的监控、管理、分析、处理、保留历史数据等一系列工作。WAPI是我国于2003年5月12日发布的WLAN国家标准。此标准的一个重要部分就是宽带无线IP标准工作组指定的新的安全机制—无线局域网鉴别和保密基础机构。这是目前我国在WLAN领域唯一获得批准的协议,是针对IEEE802.11中的WEP协议安全问题所提出来的新一代安全解决方案。WAPI采用国家密码管理委员会办公室批准的公开密钥体制的椭圆加密算法和私钥体制的分组密码算法,分别用于WLAN设备的数字证书、密钥协商和传输数据的加解密,从而实现设备的身份鉴别、链路鉴别、访问控制和用户信息在无线传输状态下的加密保护。本文依托项目“基于WAPI的通信模块”。本文设计了一个基于物联网概念下接入终端的实物,实现了信息的接收和输出。文章对以下几点做了阐述:1.首先介绍了本文研究背景、研究目的和意义,无线网络具有灵活的组网方式和较高的传输速率,本文详细讨论了包括WLAN技术、蓝牙技术、Zibbee技术这些当前主流技术背景和特点,并且详细阐述了这些无线技术中最重要的安全问题,最后研究了国内外现状。2.针对无线网络安全问题,国际标准组织先后制定了相应的标准,我国也提出了具有自主知识产权的安全标准WAPI。文章对WAPI标准认证体系、安全关联的建立(包括基础结构模式和自组网模式)、WAPI鉴别基础结构等等做了详细的分析和阐述。对WAPI协议双向认证过程进行了详尽的阐述。分析了基于WAPI技术的信息交换机制,介绍了WAPI的保密基础结构,论述了其通信过程中的安全性能。着重介绍了基于WAPI技术中的ECC、ECDSA算法。3.介绍了系统的总体设计,从系统硬件设计主要来完成硬件框图;从系统软件设计主要来完成基于WAPI的ECC算法。算法是WAPI的重要模块,其主要包括椭圆曲线加密算法和椭圆曲线数字签名算法。4.主要介绍了硬件部分的设计实现。本设计采用的是GainSpan公司研发的GS1010。GS1010连同其嵌入式软件堆栈设备的设计是一个高度集成的超低功耗无线系统的芯片,其中包含802.11,媒体存取控制器(MAC)和基带处理器,片上闪存和SRAM,以及单一封装的应用处理器。它提供了一个高度可扩展,可靠,可管理和安全的无线链路,无线传感器网络,利用广泛接受的IEEE802.11标准的基础设施,以满足日益增长的需求。基于GS1010设计了包括电源模块、复位模块、DOWNLOAD下载模块、键盘输入模块、显示模块、串口模块、USB模块、传感器模块,分析每部分电路的工作过程以及调试过程,完成系统电路设计。在设计过程中还为系统添加了抗干扰设计,增强了系统稳定性和安全性。5.主要介绍了软件部分的设计实现,首先介绍了使用的一种开源软件Openssl,然后根据软件设计中的流程图来完成基于WAPI的算法,并对结果进行验证。最后对全文从内容上进行了总结,对无线技术的应用前景做了展望。
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