一种安全的物联网网关通信系统设计与实现

发布时间：2023-01-26 04:33

　　物联网是国家战略性新兴产业的重要组成部分,是继计算机、互联网、移动通信技术之后的新一轮信息革命。物联网行业快速发展的同时物联网的安全问题日渐严重。而物联网网关又是连接感知层和网络层的桥梁,所以网关的通信安全是物联网安全问题的重中之重。本文根据以上分析,以信息安全传输为准则,设计了一种安全的物联网网关通信系统。首先,设计了一种安全的物联网网关通信方案。现代密码学主要分为对称加密算法和非对称加密算法,通过对两种加密算法优缺点的分析。本文提出了一种AES和RSA混合的加密算法,继承了AES算法的快速性和RSA算法的安全性。在PC端下对此混合算法进行功能测试、安全测试、延时测试,验证此算法的可行性和安全性。基于此混合算法设计了一种物联网网关安全通信方案,研究了如何将此方案应用在网关和感知层设备的通信上,实现网关和感知层设备之间数据的快速安全传输。然后,提出物联网网关的软件设计方案。本网关选取S3C2440作为核心控制器,Linux系统作为本网关操作系统。搭建物联网网关的开发平台,移植Uboot、移植Linux内核、制定根文件系统、挂载NFS网络文件系统。将整个软件设计分为多个小模块,采用面向对... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 物联网发展现状
        1.2.2 物联网网关现状
        1.2.3 物联网网关安全研究现状
    1.3 本文的研究内容及章节安排
第2章 物联网网关总体设计方案及相关技术
    2.1 引言
    2.2 物联网网关相关技术
        2.2.1 嵌入式系统技术
        2.2.2 Zigbee通信技术
        2.2.3 TCP/IP通信技术
        2.2.4 Modbus通信技术
        2.2.5 MQTT通信技术
    2.3 物联网网关总体设计方案
        2.3.1 物联网网关需求分析
        2.3.2 物联网网关的总体设计方案
    2.4 本章小结
第3章 物联网网关通信系统的数据加密算法研究
    3.1 引言
    3.2 现代加密算法分析
        3.2.1 对称加密算法分析
        3.2.2 非对称加密算法分析
    3.3 AES加密算法的研究与实现
    3.4 RSA加密算法的研究与实现
    3.5 AES和 RSA混合加密算法研究与实现
        3.5.1 AES和 RSA算法混合
        3.5.2 安全通讯方案设计与实现
    3.6 AES和 RSA混合算法测试与分析
        3.6.1 AES和 RSA混合算法的功能测试
        3.6.2 AES和 RSA混合算法的安全测试
        3.6.3 AES和 RSA混合算法的延时测试
    3.7 本章小结
第4章 物联网网关通信系统的软件设计
    4.1 引言
    4.2 物联网网关的操作系统选择
    4.3 物联网网关的开发平台搭建
        4.3.1 Uboot的移植
        4.3.2 Linux内核移植
        4.3.3 根文件系统的制作
        4.3.4 挂接NFS网络文件系统
    4.4 通信模块程序设计
        4.4.1 串口通信程序设计
        4.4.2 Zigbee通信程序设计
        4.4.3 Modbus通讯程序设计
        4.4.4 TCP/IP通信程序设计
        4.4.5 MQTT通信程序设计
    4.5 本章小结
第5章 物联网网关通信系统的功能测试和结果分析
    5.1 引言
    5.2 测试环境搭建
    5.3 系统功能测试
        5.3.1 串口和串口透传测试
        5.3.2 Zigbee协议测试
        5.3.3 Modbus协议测试
        5.3.4 MQTT协议测试
    5.4 通信方案测试
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
作者简介



本文编号：3732175