【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)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(diǎn)是整個(gè)控制系統(tǒng)不再是僅僅具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，而是由幾臺(tái)計(jì)算機(jī)和一些智能儀表和智能部件構(gòu)成一個(gè)了控制系統(tǒng)。 第五代過程控制體系（ FCS， Fieldbus Control System 現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(jì)（論文） 5 第 3 章 技術(shù)分析 WiFi技 術(shù)簡(jiǎn)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(gè)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(zhǔn)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(shì)在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，不需要對(duì)現(xiàn)有的家庭布線環(huán)境進(jìn)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(chǎng)前景。 由于 規(guī)定的發(fā)射功率不可超過 100 毫瓦，實(shí)際發(fā)射功率約 60~70毫瓦，這是一個(gè)什么樣的概念呢？手機(jī)的發(fā)射功率約為 200 毫瓦至 1 瓦間，手持式對(duì)講機(jī)高達(dá) 5 瓦，而且無線網(wǎng)絡(luò)使用方式并非像手機(jī)直接接觸人體，是絕對(duì)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(duì)兩種技術(shù)進(jìn)行比較： 表 31 技術(shù)比較 無線技術(shù) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)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(diǎn) 約 20 美元 藍(lán)牙 目前用量很大、對(duì)語音最優(yōu) 以移動(dòng)電話為中心，每網(wǎng)最多 8 個(gè)節(jié)點(diǎn) 低于 5 美元 ZigBee 低功耗、可選路的網(wǎng)狀網(wǎng)，無需接入點(diǎn) 目前還沒有產(chǎn)品，預(yù)計(jì)的成本和時(shí)間表可能不切實(shí)際 50 美分（預(yù)計(jì)） 通過對(duì)比我們不難發(fā)現(xiàn)，雖然藍(lán)牙的技術(shù)成熟價(jià)格低廉，但是藍(lán)牙的的設(shè)計(jì)初衷是用于語音，并且藍(lán)牙不是一種組網(wǎng)技術(shù)，它只能連接 8 個(gè)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(shí)，藍(lán)牙才更加有用，這是我們不選用藍(lán)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(shí)驗(yàn)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(jì)（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(huì)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(jī)廠商，已經(jīng)推出能夠?qū)崟r(shí)跟蹤器具的軟件。此外 WiFi前后兼容性好，可以把語音、遙測(cè)和 RFID 融合在一起，一網(wǎng)多用可以簡(jiǎn)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(jì)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(shí)踐方案。 WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的幾種認(rèn)證與加密方式 Open System 完全不認(rèn)證也不加密，任何人都可以連到無線基地臺(tái)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(jī)用戶、筆記型計(jì)算 機(jī)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(jìn)入 WLAN前必須輸入正確的金鑰才能進(jìn)行連接。 WEP 加密方法很脆弱。網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)客戶或者計(jì)算機(jī)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(tái)與筆記型計(jì)算機(jī)必須設(shè)定相同的 Key，計(jì)算機(jī)才可以連入基地臺(tái)。但其進(jìn)入 WLAN 時(shí)以更長(zhǎng)詞組或字串作為網(wǎng)絡(luò)金鑰。并且 WPAPSK 運(yùn)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(gè)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(shí)間修改密碼以防止偷聽者解碼），你可能得跑到每臺(tái)電腦前去輸入新的密碼。 采用 IEEE 則需要有另一臺(tái)儲(chǔ)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(jì)算機(jī)連入無線基地臺(tái)時(shí)，無線基地臺(tái)會(huì)要求使用者輸入賬號(hào)密碼、或是自動(dòng)向筆記型計(jì)算機(jī)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(jì)（論文） 7 索取儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)硬盤 的使用者數(shù)字憑證，然后向 RADIUS 服務(wù)器確認(rèn)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(rèn)證的過程中自動(dòng)產(chǎn)生，并且每一次聯(lián)機(jī)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(gè)客戶會(huì)自動(dòng)得到一個(gè)唯一的密鑰，密鑰很長(zhǎng)并且每隔一段時(shí)間就會(huì)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(gè)密鑰因?yàn)槟撤N原因被解碼了，富于經(jīng)驗(yàn)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(huì)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(shí)間；你無需花費(fèi)大量的時(shí)間去人工更換客戶的密碼。 WPA2 WPA2 顧名思義就是 WPA 的加強(qiáng)版，也就是 IEEE 無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。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(rèn)證而不能用于加密。在無線基地臺(tái)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(tái)。 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(tái)設(shè)定成 Open System，但是另外在后臺(tái)利用存取控制網(wǎng)關(guān)器 (Access Control Gateway, ACG)，攔截筆記型計(jì)算機(jī) 發(fā)出的 Web 封包(開啟瀏覽器嘗試上網(wǎng) )，并強(qiáng)制重導(dǎo)到認(rèn)證網(wǎng)頁要求輸入賬號(hào)密碼，然后 ACG向 RADIUS 認(rèn)證服務(wù)器來確認(rèn)使用者的身分，認(rèn)證通過才可以自由到其它的網(wǎng)站。 各種加密方式對(duì)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(duì)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(hù)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(diǎn)的數(shù)據(jù)都會(huì)以一個(gè)共享的密鑰進(jìn)行加密，密鑰的 長(zhǎng)度有 40 位至 256 位兩種，密鑰越長(zhǎng)，黑客就需要更多的時(shí)間去進(jìn)行破解，因此能夠提供更好的安全保護(hù)。 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(jì)（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(duì)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(jī)制 WEP 的升級(jí)版，在安全的防護(hù)上比 WEP 更為周密，主要體現(xiàn)在身份認(rèn)證、加密機(jī)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(duì)比 WPA 與 WEP 不同， WEP 使用一個(gè)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(jī)制，可以跨越不同廠商的無線網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。另外 WPA 的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，它使公共場(chǎng)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(chǎng)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(dòng)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(tái)機(jī)器，而這在學(xué)術(shù)環(huán)境和公共場(chǎng)所是不可能的。另一種辦法是讓密鑰保持不變，而這會(huì)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(chǎng)所一直不能使用專有的安全機(jī)制。 ：目前最強(qiáng)的無線加密技術(shù) WPA2 是 WiFi聯(lián)盟驗(yàn)證過的 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證形式， WPA2 實(shí)現(xiàn)了 的強(qiáng)制性元素，特別是 Michael 算法被公認(rèn)徹底安全的 CCMP(計(jì)數(shù)器模式密碼塊鏈消息完整碼協(xié)議 )訊息認(rèn)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(gè)人模式 )，在這種方式中 PMK=PSK。而另一種方式則需要認(rèn)證服務(wù)器和站點(diǎn)進(jìn)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(xiàng)目 )/TKIP WPA2 = IEEE = IEEE + WEP( 選擇性項(xiàng)目 )/TKIP/CCMP 目前 WPA2 加密方式的安全防護(hù)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(yàn)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(jì)（論文） 9 表 32 加密方式對(duì)比 加密技術(shù) 加密算法 特點(diǎn) 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(gè)客戶或者計(jì)算機(jī)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(yùn)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(jí)加密算法 )，因此它需要新的硬件支持，它使用 CCMP(計(jì)數(shù)器模式密碼塊鏈消息完整碼協(xié)議 ) WPA2 是 WPA 的升級(jí)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(jì)（論文） 10 第 4 章 無線窗簾的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目概要 我們主要做的是一個(gè)基于 WiFi的自動(dòng)窗簾控制設(shè)計(jì)，人們可以通過控制面板來對(duì)窗簾進(jìn)行升、停、降。設(shè)計(jì)這個(gè)自動(dòng)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(shí)，能夠體驗(yàn)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(tái)面板上的控制按鈕 UP、 STOP、 DOWN 控制窗簾的升、停、降?？刂泼姘逋ㄟ^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(hào)（開關(guān)量）轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，并將之通過雙絞線傳遞至無線 AP1（ AccessPoint）。使用 WIFI 標(biāo)準(zhǔn)的無線 AP1 接收到信號(hào)后，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行 加密 并發(fā)送給信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的 AP2， AP2 收到數(shù)據(jù)后對(duì)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)