基于wi-fi的自动窗帘控制设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于wi-fi的自动窗帘控制设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

S， Distributed Control System 分布式控制系统）：随着半导体制造技术的飞速发展，微 处理器的普遍使用，计算机技术可靠性的大幅度增加，目前普遍使用的是第四代过程控制体系（ DCS，或分布式数字控制系统），它主要特点是整个控制系统不再是仅仅具有一台计算机，而是由几台计算机和一些智能仪表和智能部件构成一个了控制系统。 第五代过程控制体系（ FCS， Fieldbus Control System 现场总线控制系统）：FCS 是从 DCS 发展而来。 “分散控制 ”发展到 “现场控制 ”；数据的传输采用 “总线 ”方式。 主要的总线有 Profibus， LonWorks 等 [6]。 徐州工业职业技术学院 20xx 届毕业生毕业设计（论文） 5 第 3 章 技术分析 WiFi技 术简介 WiFi 是一种可以将设备以无线方式互相连接的技术。 WiFi 是一个无线网路通信技术的品牌，由 WiFi 联盟 (WiFi Alliance)所持有。 目的是改善基于IEEE 标准的无线网路产品之间的互通性。 为什 么选用 WiFi WiFi最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制，不需要对现有的家庭布线环境进行大规模改装，因此非常适合智能家居的需要，具有广阔市场前景。 由于 规定的发射功率不可超过 100 毫瓦，实际发射功率约 60~70毫瓦，这是一个什么样的概念呢。 手机的发射功率约为 200 毫瓦至 1 瓦间，手持式对讲机高达 5 瓦，而且无线网络使用方式并非像手机直接接触人体，是绝对安全的。 相关技术比较 为什么不选用行情渐好的 Zigbee（紫蜂）技术呢。 我们不妨 对两种技术进行比较： 表 31 技术比较 无线技术 优点 缺点 节点成本 WiFi 使用现有网络，高速率、前向后向兼容 高功耗、协议开销大、需要接入点 约 20 美元 蓝牙 目前用量很大、对语音最优 以移动电话为中心，每网最多 8 个节点 低于 5 美元 ZigBee 低功耗、可选路的网状网，无需接入点 目前还没有产品，预计的成本和时间表可能不切实际 50 美分（预计） 通过对比我们不难发现，虽然蓝牙的技术成熟价格低廉，但是蓝牙的的设计初衷是用于语音，并且蓝牙不是一种组网技术，它只能连接 8 个器件，通信距离也短。 这些限制意味着只有当与其它无线技术配合使用时，蓝牙才更加有用，这是我们不选用蓝牙的原因 [7]。 Zigbee 近年来发展前景看好，它功率低，组网灵活，深受研究人员喜爱。 然而现阶段 Zigbee 技术仅仅处于实验阶段，目前尚没有成熟的产品推向大众，并徐州工业职业技术学院 20xx 届毕业生毕业设计（论文） 6 且成本较高，不宜使用 [8]。 WiFi在企业中已经非常普遍，故自然会考虑选用它来提供 M2M（ Machine to Machine）连接。 目前，诸如 Airespace、 Trapeze Networks 等无线交换机厂商，已经推出能够实时跟踪器具的软件。 此外 WiFi前后兼容性好，可以把语音、遥测和 RFID 融合在一起，一网多用可以简化管理、降低成本、减少干扰。 虽然WiFi的功耗较大，但是由于我们的设计是智能家居中，有稳定的电源供应，无须担心此问题。 所以， WiFi技术无疑是我们家居方向理想的实践方案。 WiFi无线网络的几种认证与加密方式 Open System 完全不认证也不加密，任何人都可以连到无线基地台使用网络。 WEP (Wired Equivalent Privacy) 有线等效加密 最基本的加密技术，手机用户、笔记型计算 机与无线网络的 Access Point（网络金钥 AP）拥有相同的网络金钥，才能解读互相传递的数据。 这金钥分为 64bits 及 128bits 两种，最多可设定四组不同的金钥。 当用户端进入 WLAN前必须输入正确的金钥才能进行连接。 WEP 加密方法很脆弱。 网络上每个客户或者计算机都使用了相同的保密字，这种方法使网络偷听者能刺探你的密钥，偷走数据并且在网络上造成混乱。 WPA (WiFi Protected Access) 商务宝采用的加密方式 由 WiFi Alliance (家用的 WPAPSK (PreShared Key)与企业用的 WPAEnterprise 版本。 为了堵塞 WEP 的漏洞而发展的加密技术，使用方法与 WEP 相似。 无线基地台与笔记型计算机必须设定相同的 Key，计算机才可以连入基地台。 但其进入 WLAN 时以更长词组或字串作为网络金钥。 并且 WPAPSK 运用了 TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)技术，因此比 WEP 难被破解而更加安全。 WPAPSK 通过为每个客户 分配唯一的密钥而工作，但需要给雇员密码以便登陆系统。 这样，外部的人可通过他们享用网络资源。 如果你希望修改密码（建议每隔一段时间修改密码以防止偷听者解码），你可能得跑到每台电脑前去输入新的密码。 采用 IEEE 则需要有另一台储存无线使用者账户数据的 RADIUS (Remote Authentication DialIn User Service)服务器，当笔记型计算机连入无线基地台时，无线基地台会要求使用者输入账号密码、或是自动向笔记型计算机徐州工业职业技术学院 20xx 届毕业生毕业设计（论文） 7 索取储存在计算机硬盘 的使用者数字凭证，然后向 RADIUS 服务器确认使用者的身分。 而用来加密无线封包的加密金钥 (Key)，也是在认证的过程中自动产生，并且每一次联机所产生的金钥都不同 (专业术语称为 Session Key)，因此非常难被破解。 用用户名和密码安全登陆网络后，每个客户会自动得到一个唯一的密钥，密钥很长并且每隔一段时间就会被更新。 这样 WiFi监听者就不能获取足够的数据包来解码密钥。 即使一个密钥因为某种原因被解码了，富于经验的黑客有可能发现新的密钥，但是加密锁已经变了。 一但应用了 WPAEnterprise，不像 WPAPSK 那样，雇员将不会知道密码。 这样，外部的人就不能通过他们享用网络资源。 WPAEnterprise 还可以节约你大量的时间；你无需花费大量的时间去人工更换客户的密码。 WPA2 WPA2 顾名思义就是 WPA 的加强版，也就是 IEEE 无线网络标准。 同样有家用的 PSK 版本与企业的 IEEE 版本。 WPA2 与 WPA 的差别在于，它使用更安全的加密技术 AES (Advanced Encryption Standard)，因此比WPA 更难被破解、更安全。 MAC ACL (Access Control List) MAC ACL 只能用于认证而不能用于加密。 在无线基地台输入允许被连入的无线网卡 MAC 地址，不在此清单的无线网卡无法连入无线基地台。 Web Redirection 这种方式是 WISP (Wireless Inter Service Provider，例如统一安源 WiFly)最常用的方式。 无线基地台设定成 Open System，但是另外在后台利用存取控制网关器 (Access Control Gateway, ACG)，拦截笔记型计算机 发出的 Web 封包(开启浏览器尝试上网 )，并强制重导到认证网页要求输入账号密码，然后 ACG向 RADIUS 认证服务器来确认使用者的身分，认证通过才可以自由到其它的网站。 各种加密方式对比 安全加密方式 WEP 特性里使用了 rsa 数据安全性公司开发的 rc4 prng 算法。 全称为有线对等保密 (Wired Equivalent Privacy， WEP)是一种数据加密算法，用于提供等同于有线局域网的保护能力。 使用了该技术的无线局域网，所有客户端与无线接入点的数据都会以一个共享的密钥进行加密，密钥的 长度有 40 位至 256 位两种，密钥越长，黑客就需要更多的时间去进行破解，因此能够提供更好的安全保护。 徐州工业职业技术学院 20xx 届毕业生毕业设计（论文） 8 安全加密方式 WPA 加密即 WiFi Protected Access，其加密特性决定了它比 WEP 更难以入侵，所以如果对数据安全性有很高要求，那就必须选用 WPA 加密方式了(Windows XP SP2 已经支持 WPA 加密方式 )。 WPA 作为 IEEE 通用的加密机制 WEP 的升级版，在安全的防护上比 WEP 更为周密，主要体现在身份认证、加密机制和数据包检查等方面，而且它还提升了无线网络的管 理能力。 、 WEP 对比 WPA 与 WEP 不同， WEP 使用一个静态的密钥来加密所有的通信。 WPA不断的转换密钥。 WPA 采用有效的密钥分发机制，可以跨越不同厂商的无线网卡实现应用。 另外 WPA 的另一个优势是，它使公共场所和学术环境安全地部署无线网络成为可能。 而在此之前，这些场所一直不能使用 WEP。 WEP 的缺陷在于其加密密钥为静态密钥而非动态密钥。 这意味着，为了更新密钥， IT人员必须亲自访问每台机器，而这在学术环境和公共场所是不可能的。 另一种办法是让密钥保持不变，而这会使用户容易受到攻击。 由于互操作问题 ，学术环境和公共场所一直不能使用专有的安全机制。 ：目前最强的无线加密技术 WPA2 是 WiFi联盟验证过的 IEEE 标准的认证形式， WPA2 实现了 的强制性元素，特别是 Michael 算法被公认彻底安全的 CCMP(计数器模式密码块链消息完整码协议 )讯息认证码所取代、而 RC4 加密算法也被AES 所取代。 在 WPA/WPA2 中， PTK 的生成是依赖于 PMK 的，而 PMK 的方式有两种，一种是 PSK 方式，也就是预共享密钥模式 (preshared key， PSK，又称为个人模式 )，在这种方式中 PMK=PSK。 而另一种方式则需要认证服务器和站点进行协商来产生 PMK。 下面我们通过公式来看看 WPA 和 WPA2 的区别： WPA = IEEE draft 3 = IEEE + WEP(选择性项目 )/TKIP WPA2 = IEEE = IEEE + WEP( 选择性项目 )/TKIP/CCMP 目前 WPA2 加密方式的安全防护能力非常出色，只要你的无线设备均支持WPA2 加密，那你将体验到最安全的无线网络生活。 即使是目 前最热的 “蹭网卡 ”也难以蹭入你的无线网络，用户大可放心使用。 徐州工业职业技术学院 20xx 届毕业生毕业设计（论文） 9 表 32 加密方式对比 加密技术 加密算法 特点 WEP RSA 数据安全性公司开发的 rc4prng 算法 WEP 加密方法很脆弱。 网络上每个客户或者计算机都使用了相同的保密字，这种方法使网络偷听者能刺探你的密钥，偷走数据并且在网络上造成混乱 WPA 还是 WEP 中使用的 Rc4 算法 为了堵塞 WEP 的漏洞而发展的加密技术，使用方法与 WEP 相似。 并且 WPAPSK 运用了TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)技术，因此比 WEP 难被破解而更加安全。 WPA2 支持 AES(高级加密算法 )，因此它需要新的硬件支持，它使用 CCMP(计数器模式密码块链消息完整码协议 ) WPA2 是 WPA 的升级版 徐州工业职业技术学院 20xx 届毕业生毕业设计（论文） 10 第 4 章 无线窗帘的设计 项目概要 我们主要做的是一个基于 WiFi的自动窗帘控制设计，人们可以通过控制面板来对窗帘进行升、停、降。 设计这个自动窗帘主要是为了使大家能够很方便的了解有关 WiFi以及物联网的有关知识，能够体验到智能家居给我们的生活带来的舒适、便利、高效、节能、环保，让 “物联网 ”深入人心。 无线窗帘的结构示 意图 图 41 无线窗帘的示意图 操作者通过控制台面板上的控制按钮 UP、 STOP、 DOWN 控制窗帘的升、停、降。 控制面板通过与开关量 网络转换模块 ET7050 直连，该模块将由用户操作的控制面板发出的控制信号（开关量）转换为网络信号，并将之通过双绞线传递至无线 AP1（ AccessPoint）。 使用 WIFI 标准的无线 AP1 接收到信号后，对该信号进行 加密 并发送给信号覆盖范围内的 AP2， AP2 收到数据后对数据解密，并转发给与 AP2 通过双绞线相连的网络 开关。