智能家居中的安全问题

随着计算机网络的快速发展,人们提出了智能家居的概念,但是至今仍未得到普及。家中的温度、光照、视频、声音、电器等重要数据在智能家居的节点中传输。如何保护这些数据的安全确保隐私不会泄露是一个值得长期研究的问题。在本文中,我们对智能家居的隐私和安全问题进行了整理和分类,并且结合了智能家居的特征,探讨了一些特有攻击方法和安全隐患。     

智能家居中的安全问题

随着计算机网络的快速发展,人们提出了智能家居的概念,但是至今仍未得到普及。家中的温度、光照、视频、声音、电器等重要数据在智能家居的节点中传输。如何保护这些数据的安全确保隐私不会泄露是一个值得长期研究的问题。在本文中,我们对智能家居的隐私和安全问题进行了整理和分类,并且结合了智能家居的特征,探讨了一些特有攻击方法和安全隐患。     

智能家居设备电力线链路加密方法

介绍当前智能家居设备互联架构及方式,论述现有智能家居设备中电力线通信加密方法存在的问题.提出一种基于NFC的电力线通信加密方法,该方法使用NFC卡的UID生成网络密钥并对电力线网络链路进行加密.实测表明,该方法较好的解决了现有电力线通信加密存在的问题,增加了NFC读卡的便捷性、准确性、稳定性,具有较高的安全性,对外界干扰具有较强的抑制能力.     

一种基于GTP协议的“动态隧道”防御方法

针对移动通信网中用户分组数据在xGSN设备中的安全传输和隐私保护问题,提出一种基于GTP协议的“动态隧道”防御方法,构建拟态网关,让SGSN和GGSN之间用于传输用户分组数据的隧道标识(TEID)动态变化,打破TEID与用户身份标识的静态对应关系,从而保护用户分组数据。理论分析和仿真结果表明,“动态隧道”方法能提高系统安全性,有效保护用户隐私信息,而且通信开销和延时较低。     

基于XMPP的智能小区远程控制系统研究与设计

为解决智能家居系统中的通信控制实时性不强,系统可扩展性较差的问题,从即时通信领域引入XMPP协议,对传输的XML消息格式进行了扩展,使其适合于家居设备信息的描述和传输;通过asmack类库开发家居远程控制端和家居网关客户端,并对OpenFire服务器进行二次开发,构建了远程控制系统,该系统兼具智能家居控制与即时通信功能;实验表明,该系统控制信息传输时延在150ms以内,服务器端能支持200 000用户,能满足小区用户的日常需求。     

智能电网中家域网安全数据汇聚与调度方法研究

智能电网中通信网络的安全是实施智能电网的一个重要环节。用户信息的隐私保护是智能电网安全服务的一个主要任务。智能电网中用户信息隐私保护主要围绕智能电表数据的机密性和匿名性展开。本文以家域网作为智能电网通信网络的一个基本数据汇聚与调度单元,提出了一种安全的网内数据汇聚与调度方法,从而保证了智能家居设备的用电信息的机密性和匿名性。采用NS-2对本文提出的网内方法进行了仿真研究。仿真结果表明,本文提出的网内数据汇聚与调度方法与传统方法相比具有较高的实用性。     

智能配电网中具有隐私保护的数据安全认证方案

针对智能配电网信息采集系统的隐私安全、存储与通信开销等问题,提出了一种具有隐私保护的数据安全认证方案。该方案融合数据隐私保护和数据完整性认证构建了一个安全可靠的数据传输协议。理论分析和实验结果表明,该方案不仅在节点数量众多的情况下大大降低了节点的存储与通信开销,而且加入了隐私保护,提高了传输的安全性,更加适用于智能配电网信息采集系统。     

消费者对智能家居依然存在隐私顾虑

智能能源消费者合作组织(Smart Energy Consumer Collaborative ,SECC)的一份新报告发现,当前智能恒温器、电器以及扬声器等智能家居设备的所有者,对这些技术非常满意.然而,对于尚未拥有任何智能家居设备的人来说,前期成本和数据隐私问题仍然是主要障碍.     

基于ARM和ZigBee的智能家居系统

为了实现家庭设施的智能化控制,提出了一种基于ARM和ZigBee的智能家居系统。该系统通过ZigBee传感器网络采集家居设备信息与传输控制指令,嵌入式系统进行数据的处理与传输,能够实现与CDMA蜂窝网以及Internet互通,用户既可以通过嵌入式控制平台进行家居系统的控制,又可以通过笔记本电脑与手机等移动设备进行控制。通信仿真和嵌入式样机视频传输性能测试表明,该系统完全能够达到家居系统的一般应用要求。     

VANET中基于不经意传输和群签名的强隐私保护方案

隐私保护是部署VANET的重要需求, 事故责任判定要求隐私可揭露, 因此给出可追踪的VANET隐私保护方案。为解决已有方案中权威伪造签名和权威妥协后隐私泄露问题, 采取不经意传输为车辆颁发私钥, 基于秘密共享联合揭露身份。为确保高效的匿名通信, 采用了群签名、批验证、撤销预处理方法。安全分析表明, 方案在匿名性和健壮性方面优于已有方案; 性能分析表明, 方案通信和计算代价与已有方案相近, 可有效应用于有强隐私保护需求的VANET安全通信。     

智能电网中基于MQTT协议的ABAC访问控制方案

在智能电网环境中,电力运营商和消费者通过智能电表进行大量高精度的用电数据的实时监测,用户机密数据持续暴露于未经授权的访问,在这种传统通信模式下,智能电表对家庭用户能源消耗的细粒度测量造成了严重的隐私安全问题,而现有的静态访问控制方法并不满足智能电网环境基于上下文的动态访问特性。针对此问题,提出一种基于物联网通信协议（MQTT协议）的访问控制方案,通过在MQTT协议中对树型结构的主题列表设计基于ABAC访问控制模型的动态上下文授权策略,并在WSO2系统使用XACML策略语言实现了提出的访问控制方案。性能评估结果表明,该方案能在较低的通信开销内支持动态的访问控制,以解决智能电网中用户的用电信息未经授权而泄露的隐私安全问题。     

基于时间扰动的智能电表隐私保护方法

针对目前智能电表隐私保护方法存在对用户用电模式保护力度不足的问题,提出采用时延扰动来破坏数据波形,在智能电表数据可用性的基础上推导基于时间扰动的智能电表隐私保护模型,通过扰动智能电表数据发布时间来实现数据安全性与可用性的折中,并利用非侵入式负载监测算法对隐私安全性进行检测。实验结果表明,基于时间扰动的智能电表隐私保护方法能够有效地抑制电器切换事件的识别准确率,相比于随机扰动和充电电池方法有更好的抑制效率,多用户的聚合误差稳定在10%左右,同时在计费误差上有着优异的表现。     

Privacy-aware electricity scheduling for home energy management system

In the context of smart grid, home energy management system (HEMS) needs to collect the fine-grained energy consumption data through smart meters. However, the fine-grained data contain the electricity consumption patterns of consumers, which can induce serious privacy issues. In order to protect the electric privacy of consumers, a privacy-aware electricity scheduling strategy for HEMS is proposed in this paper. Firstly, the basic scheduling model of HEMS is presented, and the basic scheduling objective is to minimize the electricity payment while satisfy the daily power demands of consumers. On this basis, a privacy-aware optimal scheduling model adopting rechargeable batteries is established, and the introduction of preference factor enables consumers to make a tradeoff between the total operation cost and privacy security. The electric privacy protection performance is measured by coefficient of determination and the number of features. Besides, the operation cost of batteries is also considered in the modeling process, and the influence battery capacity has on the performance of privacy protection is discussed. Simulation results show that the proposed method is effective and has strong practical application value.     

雾辅助智能电网中容错隐私保护数据聚合方案

针对雾辅助智能电网数据收集过程中存在的隐私泄露问题, 本文提出一种新的支持容错的隐私保护数据聚合方案. 首先, 结合BGN同态加密算法和Shamir秘密共享方案确保电量数据的隐私性. 同时, 基于椭圆曲线离散对数困难问题构造高效的签名认证方法保证数据的完整性. 特别地, 方案具有两种容错措施, 当部分智能电表数据无法正常发送或部分云服务器遭受攻击而无法工作时, 方案仍然能够进行聚合统计. 安全分析证明了方案满足智能电网的安全需求; 性能实验表明, 与已有方案相比, 本文方案计算和通信性能更优.     

基于隐私保护的实时电价计费方案

针对智能电网基于实时电价的计费过程中有大量实时用电数据需要交互和计算,且隐私数据保护不够完善的安全问题,提出了一种基于隐私保护的实时电价计费方案。利用加法同态加密、混合乘法同态加密等技术,保证了实时用电数据在通信、数据聚合、电费计算和账单验证过程中的安全。同时,通过聚合签名技术减少了数据认证过程中的开销。通过对所述方案进行安全性分析和性能分析,表明该方案具有很好的安全性且性能较高。     

基于OFDM的高速电力线载波通信系统设计

随着智能电网的提出和推广,基于电力线载波的通信系统因成本低、通信速率高等优点得到了广泛使用.然而电力线载波通信存在频率选择性衰落、多径衰落以及脉冲干扰等不利条件,为了给智能电网提供高速可靠的通信手段,设计了基于正交频分复用的高速电力线载波通信系统,采用粗步捕获+精准同步的两次同步技术.为了消除大动态噪声和干扰对同步绝对门限设定的影响,提出一种窗口滑动方法,在等分窗口内用后一部分的能量与前一部分的能量的比值作为判决变量,消除大动态噪声和干扰的影响.仿真结果表明,在电力线载波环境下,设计的方案能够很好地解决频率选择性问题,同时具有显著的抗脉冲干扰和多径衰落能力.     

A privacy-preserving aggregation scheme based on immunological negative surveys for smart meters

The smart meter is a basic device of the smart grid, which improves the efficiency of the power grid and brings a lot of convenience for the industry and people’s daily life. However, real-time power consumption data contain some sensitive information, and could disclose the privacy of users. As an immunological technique, the negative survey is proposed to preserve the privacy of static data. In this paper, firstly, we demonstrate that traditional negative survey might disclose the privacy of users when it is used to collect time-series data. Secondly, we propose an improved negative survey method for collecting the time-series data. Thirdly, for the first time, we apply the negative survey to preserving the privacy of the power consumption data aggregated from smart meters. Theoretical analysis and experimental results demonstrate that the method proposed in this paper could aggregate the power consumption data while preserving the privacy of users. Compared with existing techniques, our method is simple and efficient, and does not need a trusted third party. Moreover, it could tolerate the failure of some users and resist differential attack.     

Distributed artificial bee colony approach for connected appliances in smart home energy management system

In this study, we propose a computational intelligence model for the Internet of Things applications by applying the concept of swarm intelligence (SI) into connected devices. Particularly, decentralized management of smart home energy management system (HEMS) is taken into account in which connected appliances, by sharing information with each other, make the individual decisions for optimizing electricity prices of smart HEMS. Specifically, the study includes two main issues: (a) We propose a framework for decentralized management in smart HEMS; and (b) artificial bee colony (ABC) algorithm, a typical algorithm of SI techniques, has been applied for connected appliances in terms of communication and collaboration with each other to optimize the performance of the energy management system. Moreover, regarding the implementation, we develop and simulate a connected environment of smart home systems to evaluate the proposed approach. The simulation indicates the promising results in terms of optimizing the load balancing problem comparing with the conventional approach of the decentralized management system in smart home applications.     

电力载波在智能家居内部网络中的应用

家庭内部网络把智能家居系统中所有的设备有机地结合起来,是实现系统中信息传递的有效途径。目前,多数家庭网络都使用以太网、电话线或无线方式进行组网,但是以太网、电话线布线不方便,无线网络成本相对较高。为了解决以上组网方式的不足,分析了家居系统的电力线具有电力载波通信能力,选择以电力线作为智能家居系统内部网络通信媒介,使用了MI200E载波芯片设计出一个电力载波通信模块,详细地介绍了其硬件设计和软件控制流程。采用电力载波技术作为组网技术,不仅简化了布线,而且有效地降低了系统成本。