專利名稱：物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種實驗裝置系統(tǒng)，特別是一種用于物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)和科研的實驗裝置系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個領(lǐng)域的運用，物聯(lián)網(wǎng)安全問題也越來越突出，物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)也顯得更加重要。物聯(lián)網(wǎng)安全是物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)和科研領(lǐng)域中最重要的一部分，是物聯(lián)網(wǎng)能否應(yīng)用的關(guān)鍵。并且物聯(lián)網(wǎng)安全涉及的內(nèi)容十分廣泛?，F(xiàn)階段，國內(nèi)還沒有系統(tǒng)針對物聯(lián)網(wǎng)安全的教學(xué)實驗和科研實驗裝置和系統(tǒng)，在實際教學(xué)中，物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)的實際操作教學(xué)往往需要用到大量人力物力資源。

實用新型內(nèi)容針對國內(nèi)還沒有系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)安全的教學(xué)實驗和科研實驗裝置系統(tǒng)，本實用新型提供了一種物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)，它系統(tǒng)架構(gòu)清晰，設(shè)置合理，功能齊全，在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上可以構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗教學(xué)平臺，可以全面覆蓋物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)和科研關(guān)鍵實驗，并節(jié) 省成本。本實用新型的技術(shù)方案如下:物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)，包括總線控制模塊、嵌入式芯片系統(tǒng)模塊、傳感器模塊、RFID模塊、M2M通信模塊、顯示裝置、顯示控制模塊、存儲控制模塊和存儲模塊；其中嵌入式芯片系統(tǒng)模塊、傳感器模塊、RFID模塊、M2M通信模塊、顯示控制模塊和存儲控制模塊分別與總線控制模塊連接；所述顯示裝置與顯示控制模塊連接，所述存儲模塊與存儲控制模塊連接。按上述方案，所述的嵌入式芯片系統(tǒng)模塊采用ARM系列芯片。按上述方案，所述的傳感器模塊為溫度傳感器。傳感器模塊還可以為濕度傳感器，聲音傳感器，可見光傳感器或磁傳感器。按上述方案，所述的RFID模塊包括RFID讀卡器和RFID標(biāo)簽。按上述方案，所述的M2M通信模塊采用可支持主流3G系統(tǒng)和協(xié)議的通信模塊。按上述方案，所述的顯示裝置為顯示屏，優(yōu)選電容觸摸屏。按上述方案，所述的實驗裝置系統(tǒng)還包括安全演示實驗系統(tǒng)。進(jìn)一步的，所述的安全演示實驗系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)輸入裝置和數(shù)據(jù)輸出產(chǎn)生過程演示裝置。本裝置系統(tǒng)的工作原理為:傳感器節(jié)點從外部獲取感知數(shù)據(jù)，例如溫度數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)通過傳感器節(jié)點上的預(yù)先部署的實驗系統(tǒng)軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后將處理過的數(shù)據(jù)傳到Μ2Μ模塊，在Μ2Μ模塊中可以設(shè)定數(shù)據(jù)的接收端，例如接收端為另一個Μ2Μ模塊，然后數(shù)據(jù)被傳到接收端。數(shù)據(jù)加密后的結(jié)果，傳輸過程，以及接收后的數(shù)據(jù)分別顯示在顯示屏上。顯示控制模塊控制顯示屏的顯示。[0014]另一方面，RFID標(biāo)簽將ID數(shù)據(jù)進(jìn)行密碼運算后，通過相應(yīng)的RFID協(xié)議發(fā)送到RFID讀寫器，RFID讀寫器根據(jù)協(xié)議規(guī)范進(jìn)行后續(xù)動作。RFID讀寫器可將ID通過M2M模塊傳給指定的接收方。ID加密后的結(jié)果，傳輸過程，以及接受后的數(shù)據(jù)分別顯示在顯示屏上。顯示控制模塊控制顯示屏的顯示。也可以通過存儲模塊輸入數(shù)據(jù)，存儲模塊中的數(shù)據(jù)通過嵌入式芯片模塊進(jìn)行密碼運算，如ZUC算法，LBLock算法等，通過M2M模塊傳輸給接收端。存儲數(shù)據(jù)加密后的結(jié)果，傳輸過程，以及接受后的數(shù)據(jù)分別顯示在顯示屏上。顯示控制模塊控制顯示屏的顯示。使用該裝置系統(tǒng)配合軟件系統(tǒng)可以進(jìn)行如下實驗，首先可選擇實驗入口:a)若進(jìn)入Linux系統(tǒng)，安裝有密碼算法和協(xié)議演示實驗系統(tǒng)。b)若進(jìn)入Android系統(tǒng)，安裝有ANDROID安全演示實驗系統(tǒng)。c)若進(jìn)入TINYOS系統(tǒng)，安裝有傳感器安全演示實驗系統(tǒng)。d)若進(jìn)入WIND0W8系統(tǒng)，安裝有平臺安全演示實驗系統(tǒng)。下面詳細(xì)介紹各演示實驗系統(tǒng):1.密碼算法和協(xié)議演示實驗系統(tǒng)該實驗系統(tǒng)運行于Linux平臺之下，其中密碼算法實驗系統(tǒng)包括:a)國家密碼局指定商用密碼算法演示系統(tǒng):包括SM2演示實驗系統(tǒng)，SM3演示實驗系統(tǒng)和SM4演示實驗系統(tǒng)。b)輕量級分組加密算法演示系統(tǒng):主要包括LBlock算法演示實驗系統(tǒng)。c)輕量級公鑰加密算法演示系統(tǒng):主要包括NTRU算法演示實驗系統(tǒng)。d)通信加密算法演示系統(tǒng):主要包括ZUC算法演示實驗系統(tǒng)。e)傳感器系統(tǒng)加密算法演示系統(tǒng):主要包括TinyECC算法演示實驗系統(tǒng)。密碼協(xié)議演示實驗系統(tǒng)包括:a) RFID安全協(xié)議算法演示系統(tǒng):主要包括Hash鎖協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，隨機(jī)化Hash鎖協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，Hash鏈協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，Good Reader算法演示實驗系統(tǒng)和David數(shù)字圖書館協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)。b)傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議算法演示系統(tǒng):主要包括SPINS協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，uTELSA協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，Blundo密鑰分配協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)和EG密鑰分配協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)。c)無線局域網(wǎng)安全協(xié)議算法演示系統(tǒng):主要包括WEP實驗算法演示實驗系統(tǒng)，IEEE802.1X認(rèn)證實驗算法演示實驗系統(tǒng)，IEEE802.1li認(rèn)證實驗算法演示實驗系統(tǒng)，TKIP和CCMP實驗算法演示實驗系統(tǒng)和WAPI協(xié)議實驗算法演示實驗系統(tǒng)。d)無線通信網(wǎng)安全協(xié)議實驗演示系統(tǒng):主要包括GSM認(rèn)證與密鑰協(xié)商協(xié)議實驗演示實驗系統(tǒng)和3G認(rèn)證與密鑰協(xié)商協(xié)議演示實驗系統(tǒng)。e)無線個域網(wǎng)安全協(xié)議實驗演示系統(tǒng):主要包括Bluetooth安全演示實驗系統(tǒng)和ZigBee安全演示實驗系統(tǒng)。f)核心網(wǎng)安全協(xié)議實驗演示系統(tǒng):主要包括IPSec演示實驗系統(tǒng)，SSL/TLS演示系統(tǒng)，6LoffPAN演示實驗系統(tǒng)，RPL和CoAP演示實驗系統(tǒng)。2.ANDROID安全演示實驗系統(tǒng)該實驗系統(tǒng)運行于ANDROID平臺之下，包括:ANDROID系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全實驗演示系統(tǒng)，OMS安全實驗演示系統(tǒng)，ANDROID平臺取證實驗演示系統(tǒng)，ANDROID平臺隱私保護(hù)演示系統(tǒng)和IOS實驗演示系統(tǒng)。3.傳感器安全演示實驗系統(tǒng)該實驗系統(tǒng)運行于TinyOS平臺之下，包括=TinyOS安全實驗演示系統(tǒng)和TinyECC算法演示實驗系統(tǒng)。4.平臺安全實驗系統(tǒng)該實驗系統(tǒng)運行于Windows 8平臺之下,包括:工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗演示系統(tǒng),云計算服務(wù)系統(tǒng)實驗演示系統(tǒng)，云存儲安全實驗演示系統(tǒng)，計算虛擬化安全實驗演示系統(tǒng)，安全算法的FPGA實現(xiàn)演示實驗系統(tǒng)和安全芯片設(shè)計實驗演示系統(tǒng)。本實用新型的有益效果為:本實用新型的實驗裝置系統(tǒng)包括總線控制模塊、嵌入式芯片系統(tǒng)模塊、傳感器模塊、RFID模塊、M2M通信模塊、顯示裝置、顯示控制模塊、存儲控制模塊以及存儲模塊等，其系統(tǒng)架構(gòu)清晰，通過有限的硬件裝置可配合各種實驗演示系統(tǒng)，為各種物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域的教學(xué)和科研實驗提供了一個統(tǒng)一的平臺，便于開展物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域的教學(xué)和科研實驗，也能減少實驗室投資。

圖1為本實用新型一個實施例的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型一個實施例搭載的軟件系統(tǒng)模塊圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型。為了使本實用新型的技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1所示，本實用新型提供的物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)，包括總線控制模塊1、嵌入式芯片系統(tǒng)模塊3、傳感器模塊5、RFID讀卡器2、RFID標(biāo)簽21、M2M通信模塊4、顯示裝置71、顯示控制模塊7、存儲控制模塊8和存儲模塊81 ;其中嵌入式芯片系統(tǒng)模塊3、傳感器模塊5、RFID模塊2、M2M通信模塊4、顯示控制模塊7和存儲控制模塊8分別與總線控制模塊連接；顯示裝置71與顯示控制模塊7連接，存儲模塊81與存儲控制模塊8連接。嵌入式芯片系統(tǒng)模塊3采用ARM系列芯片。傳感器模塊5為溫度傳感器。RFID讀卡器2和RFID標(biāo)簽21共同組成RFID模塊。M2M通信模塊4采用可支持主流3G系統(tǒng)和協(xié)議的通信模塊。顯示裝置為電容觸摸屏。使用該裝置系統(tǒng)配合軟件系統(tǒng)可以進(jìn)行如下實驗，所需要的軟件系統(tǒng)模塊如圖2所示:該實驗系統(tǒng)運行于Linux平臺之下，其中密碼算法實驗系統(tǒng)包括:a)國家密碼局指定商用密碼算法演示系統(tǒng):包括SM2演示實驗系統(tǒng)，SM3演示實驗系統(tǒng)和SM4演示實驗系統(tǒng)。b)輕量級分組加密算法演示系統(tǒng):主要包括LBlock算法演示實驗系統(tǒng)。[0053]c)輕量級公鑰加密算法演示系統(tǒng):主要包括NTRU算法演示實驗系統(tǒng)。d)通信加密算法演示系統(tǒng):主要包括ZUC算法演示實驗系統(tǒng)。e)傳感器系統(tǒng)加密算法演示系統(tǒng):主要包括TinyECC算法演示實驗系統(tǒng)。密碼協(xié)議演示實驗包括:a) RFID安全協(xié)議算法演示系統(tǒng):主要包括Hash鎖協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，隨機(jī)化Hash鎖協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，Hash鏈協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，Good Reader算法演示實驗系統(tǒng)和David數(shù)字圖書館協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)。b)傳感器網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議算法演示系統(tǒng):主要包括SPINS協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，uTELSA協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)，Blundo密鑰分配協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)和EG密鑰分配協(xié)議算法演示實驗系統(tǒng)。c)無線局域網(wǎng)安全協(xié)議算法演示系統(tǒng):主要包括WEP實驗算法演示實驗系統(tǒng)，IEEE802.1X認(rèn)證實驗算法演示實驗系統(tǒng)，IEEE802.1li認(rèn)證實驗算法演示實驗系統(tǒng)，TKIP和CCMP實驗算法演示實驗系統(tǒng)和WAPI協(xié)議實驗算法演示實驗系統(tǒng)。d)無線通信網(wǎng)安全協(xié)議實驗演示系統(tǒng):主要包括GSM認(rèn)證與密鑰協(xié)商協(xié)議實驗演示實驗系統(tǒng)和3G認(rèn)證與密鑰協(xié)商協(xié)議演示實驗系統(tǒng)。e)無線個域網(wǎng)安全協(xié)議實驗演示系統(tǒng):主要包括Bluetooth安全演示實驗系統(tǒng)和ZigBee安全演示實驗系統(tǒng)。f)核心網(wǎng)安全協(xié)議實驗演示系統(tǒng):主要包括IPSec演示實驗系統(tǒng)，SSL/TLS演示系統(tǒng)，6LoffPAN演示實驗系統(tǒng)，RPL和CoAP演示實驗系統(tǒng)。2.ANDROID安全演示實驗該實驗系統(tǒng)運行于ANDROID平臺之下，包括:ANDROID系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全實驗演示系統(tǒng)，OMS安全實驗演示系統(tǒng)，ANDROID平臺取證實驗演示系統(tǒng)，ANDROID平臺隱私保護(hù)演示系統(tǒng)和IOS實驗演示系統(tǒng)。3.傳感器安全演示實驗該實驗系統(tǒng)運行于TinyOS平臺之下，包括=TinyOS安全實驗演示系統(tǒng)和TinyECC算法演示實驗系統(tǒng)。4.平臺安全實驗該實驗系統(tǒng)運行于Windows 8平臺之下,包括:工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗演示系統(tǒng),云計算服務(wù)系統(tǒng)實驗演示系統(tǒng)，云存儲安全實驗演示系統(tǒng)，計算虛擬化安全實驗演示系統(tǒng)，安全算法的FPGA實現(xiàn)演示實驗系統(tǒng)和安全芯片設(shè)計實驗演示系統(tǒng)。在以上4個系統(tǒng)，Linux系統(tǒng)，Android系統(tǒng)，TinyOS系統(tǒng)，Windows 8系統(tǒng)中均提供相應(yīng)的軟件開發(fā)系統(tǒng)模塊。軟件開發(fā)系統(tǒng)模塊包括:提供的軟件編譯工具，如模擬器，虛擬器等；軟件編譯系統(tǒng)工具:如C/C++/0bject-C編譯器，Java編譯器，F(xiàn)PGA工具等；虛擬化工具:如Zen, vmffare, Cgywin等。本實用新型系統(tǒng)設(shè)置合理，功能齊全。能全面綜合各種物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域的教學(xué)和科研實驗，內(nèi)容全面，符合學(xué)習(xí)規(guī)律。下面通過一個具體的實驗例，說明本裝置系統(tǒng)的工作過程。首先，在多個傳感器節(jié)點間部署EG密鑰分配方案或者Blundo密鑰方案，部署的密鑰保存到傳感器節(jié)點上。[0073]傳感器節(jié)點從外部獲取感知數(shù)據(jù)，例如溫度數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)通過傳感器節(jié)點上的TinyOS中的TinyECC系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)加密，添加簽名，傳到M2M模塊，M2M模塊中可以設(shè)定數(shù)據(jù)的接收端，例如接收端為另一個M2M模塊，然后數(shù)據(jù)被傳到接收端。數(shù)據(jù)加密后的結(jié)果，傳輸過程，以及接收后的數(shù)據(jù)分別顯示在顯示屏上。顯示控制模塊控制顯示屏的顯示。RFID標(biāo)簽將ID數(shù)據(jù)進(jìn)行密碼運算后，通過相應(yīng)的RFID協(xié)議發(fā)送到RFID讀寫器，RFID讀寫器根據(jù)協(xié)議規(guī)范進(jìn)行后續(xù)動作。RFID讀寫器可將ID通過M2M模塊傳給指定的接收方。ID加密后的結(jié)果，傳輸過程，以及接收后的數(shù)據(jù)分別顯示在顯示屏上。顯示控制模塊控制顯示屏的顯示。對存儲模塊中的數(shù)據(jù)，通過嵌入式芯片模塊進(jìn)行密碼運算，如ZUC算法，LBLock算法等，通過M2M模塊進(jìn)行傳輸給接收端。存儲數(shù)據(jù)加密后的結(jié)果，傳輸過程，以及接收后的數(shù)據(jù)分別顯示在顯示屏上。顯示控制模塊控制顯示屏的顯示。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)，其特征在于:包括總線控制模塊、嵌入式芯片系統(tǒng)模塊、傳感器模塊、RFID模塊、M2M通信模塊、顯示裝置、顯示控制模塊、存儲控制模塊和存儲模塊；其中嵌入式芯片系統(tǒng)模塊、傳感器模塊、RFID模塊、M2M通信模塊，顯示控制模塊和存儲控制模塊分別與總線控制模塊連接；所述顯示裝置與顯示控制模塊連接，所述存儲模塊與存儲控制模塊連接。
2.如權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述的嵌入式芯片系統(tǒng)模塊采用ARM系列芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳感器模塊為溫度傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述的RFID模塊包括RFID讀卡器和RFID標(biāo)簽。
5.如權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述的M2M通信模塊采用可支持主流3G系統(tǒng)和協(xié)議的通信模塊。
6.如權(quán)利要求1所述的物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)科研實驗裝置系統(tǒng)，其特征在于:所述的顯示裝置為顯示屏。
專利摘要本實用新型涉及一種用于物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)和科研的實驗裝置系統(tǒng)，該裝置系統(tǒng)包括總線控制模塊，嵌入式芯片系統(tǒng)模塊，傳感器模塊、RFID模塊、M2M通信模塊，顯示裝置，顯示控制模塊，存儲控制模塊和存儲模塊；其中嵌入式芯片系統(tǒng)模塊，傳感器模塊、RFID模塊、M2M通信模塊，顯示控制模塊和存儲控制模塊分別與總線控制模塊連接；所述顯示裝置與顯示控制模塊連接，所述存儲模塊與存儲控制模塊連接。本實用新型系統(tǒng)架構(gòu)清晰，設(shè)置合理，功能齊全；使用本裝置系統(tǒng)能全面覆蓋物聯(lián)網(wǎng)安全教學(xué)和科研關(guān)鍵實驗，有利于展開物聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域的教學(xué)和科研實驗，也能減少實驗室投資。
文檔編號G09B23/18GK203026021SQ20122063864
公開日2013年6月26日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者任偉, 牟揚, 任毅, 熊峰 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)