【文章內(nèi)容簡介】 S， Distributed Control System 分布式控制系統(tǒng)）：隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，微 處理器的普遍使用，計算機技術(shù)可靠性的大幅度增加，目前普遍使用的是第四代過程控制體系（ DCS，或分布式數(shù)字控制系統(tǒng)），它主要特點是整個控制系統(tǒng)不再是僅僅具有一臺計算機，而是由幾臺計算機和一些智能儀表和智能部件構(gòu)成一個了控制系統(tǒng)。 第五代過程控制體系（ FCS， Fieldbus Control System 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）：FCS 是從 DCS 發(fā)展而來。 “分散控制 ”發(fā)展到 “現(xiàn)場控制 ”；數(shù)據(jù)的傳輸采用 “總線 ”方式。主要的總線有 Profibus， LonWorks 等 [6]。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 20xx 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 3 章 技術(shù)分析 WiFi技 術(shù)簡介 WiFi 是一種可以將設(shè)備以無線方式互相連接的技術(shù)。 WiFi 是一個無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由 WiFi 聯(lián)盟 (WiFi Alliance)所持有。目的是改善基于IEEE 標(biāo)準的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。 為什 么選用 WiFi WiFi最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，不需要對現(xiàn)有的家庭布線環(huán)境進行大規(guī)模改裝，因此非常適合智能家居的需要，具有廣闊市場前景。 由于 規(guī)定的發(fā)射功率不可超過 100 毫瓦，實際發(fā)射功率約 60~70毫瓦，這是一個什么樣的概念呢？手機的發(fā)射功率約為 200 毫瓦至 1 瓦間，手持式對講機高達 5 瓦，而且無線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機直接接觸人體，是絕對安全的。 相關(guān)技術(shù)比較 為什么不選用行情漸好的 Zigbee（紫蜂）技術(shù)呢？我們不妨 對兩種技術(shù)進行比較： 表 31 技術(shù)比較 無線技術(shù) 優(yōu)點 缺點 節(jié)點成本 WiFi 使用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，高速率、前向后向兼容 高功耗、協(xié)議開銷大、需要接入點 約 20 美元 藍牙 目前用量很大、對語音最優(yōu) 以移動電話為中心，每網(wǎng)最多 8 個節(jié)點 低于 5 美元 ZigBee 低功耗、可選路的網(wǎng)狀網(wǎng)，無需接入點 目前還沒有產(chǎn)品，預(yù)計的成本和時間表可能不切實際 50 美分（預(yù)計） 通過對比我們不難發(fā)現(xiàn)，雖然藍牙的技術(shù)成熟價格低廉，但是藍牙的的設(shè)計初衷是用于語音，并且藍牙不是一種組網(wǎng)技術(shù)，它只能連接 8 個器件，通信距離也短。這些限制意味著只有當(dāng)與其它無線技術(shù)配合使用時，藍牙才更加有用，這是我們不選用藍牙的原因 [7]。 Zigbee 近年來發(fā)展前景看好，它功率低，組網(wǎng)靈活，深受研究人員喜愛。然而現(xiàn)階段 Zigbee 技術(shù)僅僅處于實驗階段，目前尚沒有成熟的產(chǎn)品推向大眾，并徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 20xx 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 且成本較高，不宜使用 [8]。 WiFi在企業(yè)中已經(jīng)非常普遍，故自然會考慮選用它來提供 M2M（ Machine to Machine）連接。目前，諸如 Airespace、 Trapeze Networks 等無線交換機廠商，已經(jīng)推出能夠?qū)崟r跟蹤器具的軟件。此外 WiFi前后兼容性好，可以把語音、遙測和 RFID 融合在一起，一網(wǎng)多用可以簡化管理、降低成本、減少干擾。雖然WiFi的功耗較大，但是由于我們的設(shè)計是智能家居中，有穩(wěn)定的電源供應(yīng)，無須擔(dān)心此問題。 所以， WiFi技術(shù)無疑是我們家居方向理想的實踐方案。 WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的幾種認證與加密方式 Open System 完全不認證也不加密，任何人都可以連到無線基地臺使用網(wǎng)絡(luò)。 WEP (Wired Equivalent Privacy) 有線等效加密 最基本的加密技術(shù)，手機用戶、筆記型計算 機與無線網(wǎng)絡(luò)的 Access Point（網(wǎng)絡(luò)金鑰 AP）擁有相同的網(wǎng)絡(luò)金鑰，才能解讀互相傳遞的數(shù)據(jù)。這金鑰分為 64bits 及 128bits 兩種，最多可設(shè)定四組不同的金鑰。當(dāng)用戶端進入 WLAN前必須輸入正確的金鑰才能進行連接。 WEP 加密方法很脆弱。網(wǎng)絡(luò)上每個客戶或者計算機都使用了相同的保密字，這種方法使網(wǎng)絡(luò)偷聽者能刺探你的密鑰，偷走數(shù)據(jù)并且在網(wǎng)絡(luò)上造成混亂。 WPA (WiFi Protected Access) 商務(wù)寶采用的加密方式 由 WiFi Alliance (家用的 WPAPSK (PreShared Key)與企業(yè)用的 WPAEnterprise 版本。 為了堵塞 WEP 的漏洞而發(fā)展的加密技術(shù)，使用方法與 WEP 相似。無線基地臺與筆記型計算機必須設(shè)定相同的 Key，計算機才可以連入基地臺。但其進入 WLAN 時以更長詞組或字串作為網(wǎng)絡(luò)金鑰。并且 WPAPSK 運用了 TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)技術(shù)，因此比 WEP 難被破解而更加安全。 WPAPSK 通過為每個客戶 分配唯一的密鑰而工作，但需要給雇員密碼以便登陸系統(tǒng)。這樣，外部的人可通過他們享用網(wǎng)絡(luò)資源。如果你希望修改密碼（建議每隔一段時間修改密碼以防止偷聽者解碼），你可能得跑到每臺電腦前去輸入新的密碼。 采用 IEEE 則需要有另一臺儲存無線使用者賬戶數(shù)據(jù)的 RADIUS (Remote Authentication DialIn User Service)服務(wù)器，當(dāng)筆記型計算機連入無線基地臺時，無線基地臺會要求使用者輸入賬號密碼、或是自動向筆記型計算機徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 20xx 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 索取儲存在計算機硬盤 的使用者數(shù)字憑證，然后向 RADIUS 服務(wù)器確認使用者的身分。而用來加密無線封包的加密金鑰 (Key)，也是在認證的過程中自動產(chǎn)生，并且每一次聯(lián)機所產(chǎn)生的金鑰都不同 (專業(yè)術(shù)語稱為 Session Key)，因此非常難被破解。 用用戶名和密碼安全登陸網(wǎng)絡(luò)后，每個客戶會自動得到一個唯一的密鑰，密鑰很長并且每隔一段時間就會被更新。這樣 WiFi監(jiān)聽者就不能獲取足夠的數(shù)據(jù)包來解碼密鑰。即使一個密鑰因為某種原因被解碼了，富于經(jīng)驗的黑客有可能發(fā)現(xiàn)新的密鑰，但是加密鎖已經(jīng)變了。 一但應(yīng)用了 WPAEnterprise，不像 WPAPSK 那樣，雇員將不會知道密碼。這樣，外部的人就不能通過他們享用網(wǎng)絡(luò)資源。 WPAEnterprise 還可以節(jié)約你大量的時間；你無需花費大量的時間去人工更換客戶的密碼。 WPA2 WPA2 顧名思義就是 WPA 的加強版，也就是 IEEE 無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準。同樣有家用的 PSK 版本與企業(yè)的 IEEE 版本。 WPA2 與 WPA 的差別在于，它使用更安全的加密技術(shù) AES (Advanced Encryption Standard)，因此比WPA 更難被破解、更安全。 MAC ACL (Access Control List) MAC ACL 只能用于認證而不能用于加密。在無線基地臺輸入允許被連入的無線網(wǎng)卡 MAC 地址，不在此清單的無線網(wǎng)卡無法連入無線基地臺。 Web Redirection 這種方式是 WISP (Wireless Inter Service Provider，例如統(tǒng)一安源 WiFly)最常用的方式。無線基地臺設(shè)定成 Open System，但是另外在后臺利用存取控制網(wǎng)關(guān)器 (Access Control Gateway, ACG)，攔截筆記型計算機 發(fā)出的 Web 封包(開啟瀏覽器嘗試上網(wǎng) )，并強制重導(dǎo)到認證網(wǎng)頁要求輸入賬號密碼，然后 ACG向 RADIUS 認證服務(wù)器來確認使用者的身分，認證通過才可以自由到其它的網(wǎng)站。 各種加密方式對比 安全加密方式 WEP 特性里使用了 rsa 數(shù)據(jù)安全性公司開發(fā)的 rc4 prng 算法。全稱為有線對等保密 (Wired Equivalent Privacy， WEP)是一種數(shù)據(jù)加密算法，用于提供等同于有線局域網(wǎng)的保護能力。使用了該技術(shù)的無線局域網(wǎng)，所有客戶端與無線接入點的數(shù)據(jù)都會以一個共享的密鑰進行加密，密鑰的 長度有 40 位至 256 位兩種，密鑰越長，黑客就需要更多的時間去進行破解，因此能夠提供更好的安全保護。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 20xx 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 安全加密方式 WPA 加密即 WiFi Protected Access，其加密特性決定了它比 WEP 更難以入侵，所以如果對數(shù)據(jù)安全性有很高要求，那就必須選用 WPA 加密方式了(Windows XP SP2 已經(jīng)支持 WPA 加密方式 )。 WPA 作為 IEEE 通用的加密機制 WEP 的升級版，在安全的防護上比 WEP 更為周密，主要體現(xiàn)在身份認證、加密機制和數(shù)據(jù)包檢查等方面，而且它還提升了無線網(wǎng)絡(luò)的管 理能力。 、 WEP 對比 WPA 與 WEP 不同， WEP 使用一個靜態(tài)的密鑰來加密所有的通信。 WPA不斷的轉(zhuǎn)換密鑰。 WPA 采用有效的密鑰分發(fā)機制，可以跨越不同廠商的無線網(wǎng)卡實現(xiàn)應(yīng)用。另外 WPA 的另一個優(yōu)勢是，它使公共場所和學(xué)術(shù)環(huán)境安全地部署無線網(wǎng)絡(luò)成為可能。而在此之前，這些場所一直不能使用 WEP。 WEP 的缺陷在于其加密密鑰為靜態(tài)密鑰而非動態(tài)密鑰。這意味著，為了更新密鑰， IT人員必須親自訪問每臺機器，而這在學(xué)術(shù)環(huán)境和公共場所是不可能的。另一種辦法是讓密鑰保持不變，而這會使用戶容易受到攻擊。由于互操作問題 ，學(xué)術(shù)環(huán)境和公共場所一直不能使用專有的安全機制。 ：目前最強的無線加密技術(shù) WPA2 是 WiFi聯(lián)盟驗證過的 IEEE 標(biāo)準的認證形式， WPA2 實現(xiàn)了 的強制性元素，特別是 Michael 算法被公認徹底安全的 CCMP(計數(shù)器模式密碼塊鏈消息完整碼協(xié)議 )訊息認證碼所取代、而 RC4 加密算法也被AES 所取代。 在 WPA/WPA2 中， PTK 的生成是依賴于 PMK 的，而 PMK 的方式有兩種，一種是 PSK 方式，也就是預(yù)共享密鑰模式 (preshared key， PSK，又稱為個人模式 )，在這種方式中 PMK=PSK。而另一種方式則需要認證服務(wù)器和站點進行協(xié)商來產(chǎn)生 PMK。下面我們通過公式來看看 WPA 和 WPA2 的區(qū)別： WPA = IEEE draft 3 = IEEE + WEP(選擇性項目 )/TKIP WPA2 = IEEE = IEEE + WEP( 選擇性項目 )/TKIP/CCMP 目前 WPA2 加密方式的安全防護能力非常出色，只要你的無線設(shè)備均支持WPA2 加密，那你將體驗到最安全的無線網(wǎng)絡(luò)生活。即使是目 前最熱的 “蹭網(wǎng)卡 ”也難以蹭入你的無線網(wǎng)絡(luò)，用戶大可放心使用。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 20xx 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 表 32 加密方式對比 加密技術(shù) 加密算法 特點 WEP RSA 數(shù)據(jù)安全性公司開發(fā)的 rc4prng 算法 WEP 加密方法很脆弱。網(wǎng)絡(luò)上每個客戶或者計算機都使用了相同的保密字，這種方法使網(wǎng)絡(luò)偷聽者能刺探你的密鑰，偷走數(shù)據(jù)并且在網(wǎng)絡(luò)上造成混亂 WPA 還是 WEP 中使用的 Rc4 算法 為了堵塞 WEP 的漏洞而發(fā)展的加密技術(shù)，使用方法與 WEP 相似。并且 WPAPSK 運用了TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)技術(shù)，因此比 WEP 難被破解而更加安全。 WPA2 支持 AES(高級加密算法 )，因此它需要新的硬件支持，它使用 CCMP(計數(shù)器模式密碼塊鏈消息完整碼協(xié)議 ) WPA2 是 WPA 的升級版 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 20xx 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 4 章 無線窗簾的設(shè)計 項目概要 我們主要做的是一個基于 WiFi的自動窗簾控制設(shè)計，人們可以通過控制面板來對窗簾進行升、停、降。設(shè)計這個自動窗簾主要是為了使大家能夠很方便的了解有關(guān) WiFi以及物聯(lián)網(wǎng)的有關(guān)知識，能夠體驗到智能家居給我們的生活帶來的舒適、便利、高效、節(jié)能、環(huán)保，讓 “物聯(lián)網(wǎng) ”深入人心。 無線窗簾的結(jié)構(gòu)示 意圖 圖 41 無線窗簾的示意圖 操作者通過控制臺面板上的控制按鈕 UP、 STOP、 DOWN 控制窗簾的升、停、降。控制面板通過與開關(guān)量 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換模塊 ET7050 直連，該模塊將由用戶操作的控制面板發(fā)出的控制信號（開關(guān)量）轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號，并將之通過雙絞線傳遞至無線 AP1（ AccessPoint）。使用 WIFI 標(biāo)準的無線 AP1 接收到信號后，對該信號進行 加密 并發(fā)送給信號覆蓋范圍內(nèi)的 AP2， AP2 收到數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)解密，并轉(zhuǎn)發(fā)給與 AP2 通過雙絞線相連的網(wǎng)絡(luò) 開關(guān)