CN101969413A - 一种家庭网关 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种家庭网关，包括：中央处理器，用于与各个模块间通信实现信号间的处理；虚拟专用网VPN模块，用于采用标准的IPSec协议，与其他支持标准IPSec协议的VPN网关设备建立隧道；QoS模块，用于实现带宽流量控制功能，对UTM物理接口所转发出去的流量进行控制，以及设置带宽策略对数据报文做带宽限制和优先级别设定；防火墙功能模块，用于从区域、VLAN、地址、用户、连接、时间多个层面对数据报文进行判别和匹配，并针对多种应用层协议进行深度内容检测和过滤；日志审计模块，用于提供完善的日志和报警服务功能；网络管理模块，用于实现网络可视化和实时监测分析。通过实施本发明，大大降低了设备的部署、管理和维护成本。

Description

一种家庭网关

技术领域

本发明涉及数字家庭技术领域，具体涉及一种家庭网关。

背景技术

随着Internet的普及与网络技术的发展以及各种信息家电的出现，家居生活需要一个崭新的控制与管理平台。在此平台中，计算机、音频、视频设备以及其他各种家用电器和自动子系统连接在一起，实现家居资源的共享与管理。家庭网关是整个家居网络的核心所在，用以连接信息家电网络和Internet外部网络，完成内外网络间不同通信协议的转换以及家庭内各信息家电间的智能协作，实现对家电设备的智能管理和远程控制。

家庭网关，由物理接口电路、MAC层接口电路和输出电路构成，其特点是：物理接口电路通过光纤或光纤和同轴电缆与家庭外部信号相连接，物理接口电路还通过MAC层接口电路与家庭内无线应用终端相连接。利用同轴电缆连通整个家庭各个被隔断的区域，采用无线信号覆盖家庭各个角落。可通过Internet完成家庭内的各个系统的联网。无论家庭网关是专门设备还是由PC、STB或者甚至有人提出的由手机来扮演，它都将成为数字家庭设备间的枢纽，地位非同寻常。

随着目前家庭网关、媒体中心和智能家庭网络在功能上的不断融合，未来的家庭网关应该满足如下条件：兼容多种外部宽带网络接入方式，成为家庭内部网络和外部网络的连接桥梁和门户；连接并控制家庭内部所有可联网设备，成为家庭内部的网络连接中心和控制中心；存储、分发家庭内部网络的多媒体内容，成为家庭内部的多媒体中心，而目前的数字家庭网关满足不了以上需求，无法提供全面的服务功能。

发明内容

基于本发明的问题，本发明实施例提供了一种家庭网关，可以满足不同用户需求。

本发明实施例提供了一种家庭网关，包括：

中央处理器，用于与各个模块间通信实现信号间的处理；

虚拟专用网VPN模块，用于采用标准的IPSec协议，与其他支持标准IPSec协议的VPN网关设备建立隧道；

QoS模块，用于实现带宽流量控制功能，对UTM物理接口所转发出去的流量进行控制，以及设置带宽策略对数据报文做带宽限制和优先级别设定；

防火墙功能模块，用于从区域、VLAN、地址、用户、连接、时间多个层面对数据报文进行判别和匹配，并针对多种应用层协议进行深度内容检测和过滤；

日志审计模块，用于提供完善的日志和报警服务功能；

网络管理模块，用于实现网络可视化和实时监测分析。

所述家庭网关还包括一内容过滤模块，用于对数据包内容的深度过滤实现对应用层更细粒度的访问控制。

所述内容过滤模块基于应用层协议进行深度内容检测包括：HTTP、FTP、SMTP、POP3、IMAP、TELNET；以及全面支持对即时通讯软件以及P2P协议(如：BT，eMule)的应用和访问控制。

所述网络管理模块基于图形化呈现统计分析数据，让家庭人员形象直观地了解网络的运行状况，分析性能，制订对应的流量控制策略；以及实时监测网络中的所有业务，分析网络质量与业务情况，并实时上报统计数据至网络监控中心。

所述家庭网关还包括一入侵防御模块，用于实现主机防护功能、Anti-DOS功能以及IDS联动功能。

所述家庭网关还包括：反垃圾邮件模块，用于通过过滤、关键词过滤、黑白名单和HASH技术等方式正确的识别并减少接受垃圾邮件，邮件病毒或者邮件攻击程序。

所述家庭网关还包括：反病毒功能模块，用于对使用HTTP、FTP传输的文件以及对使用SMTP、POP3和IMAP协议传送的邮件正文、附件进行病毒检查过滤；并可根据文件扩展名选择过滤或者不过滤的附件类型。

所述安全管理模块负责入网用户的审批、安全管理信息(用户授权等)的收集与分发、与安全有关的审计、控制。

由于本发明实施例采用一体化设计思想，集VPN、防火墙、防病毒、内容过滤、入侵防御、流量管理、防垃圾邮件等多种安全功能于一身，为用户提供多种安全服务，在提供专业VPN功能的同时，确保企业内部网络免受病毒、蠕虫、木马、恶意代码以及黑客攻击等混合威胁的侵害，省却购买多个设备的高昂费用，用户可简便统一地管理各种安全特性及相关日志和报告，大大降低了设备的部署、管理和维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中的家庭网关结构示意图；

图2为本发明实施例中的家庭网关的系统结构图；

图3为本发明实施例中的家庭网关软件体系结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明实施例中的家庭网关结构示意图，该一体化家庭网关功能模块包括中央处理器、VPN、QoS、日志审计、防火墙、带宽管理、内容过滤、入侵防御、反垃圾邮件、防病毒和安全管理等。

中央处理器，用于与各个模块间通信实现信号间的处理。

VPN(Virtual Private Network)虚拟专用网，被定义为通过一个公用网络建立的一个临时的、安全的连接，好比一条穿过非安全网络的安全、稳定的隧道，对所传输的数据进行加密保护。虚拟专用网可以帮助家庭内部网建立可信的安全连接，并保证数据的安全传输。该一体化家庭网关具备VPN网关的一切功能，可作为一台标准的VPN网关使用。采用标准的IPSec协议，可与其他厂商生产的支持标准IPSec协议的VPN网关设备建立隧道。

QoS模块对于网络业务，服务质量包括传输的带宽、传送的时延、数据的丢包率等。在网络中可以通过保证传输的带宽、降低传送的时延、降低数据的丢包率以及时延抖动等措施来提高服务质量。网络资源总是有限的，只要存在抢夺网络资源的情况，就会出现服务质量的要求。该一体化家庭网关提供带宽流量控制功能，可以对UTM物理接口所转发出去的流量进行控制，管理员可以通过设置带宽策略对数据报文做带宽限制和优先级别设定。

日志审计模块提供完善的日志和报警服务功能，方便用户及时跟踪一体化家庭网关的工作状态，并可结合该一体化家庭网关的安全审计综合分析系统(TA)进行集中的、可视的综合审计分析，及时发现安全隐患，提高安全系统成效，并大大提高安全管理的方便性。

防火墙功能模块可以从区域、VLAN、地址、用户、连接、时间等多个层面对数据报文进行判别和匹配，而且还可以针对多种应用层协议进行深度内容检测和过滤。用户可以通过地址转换策略控制内外网之间的访问，如限制外网用户对内网服务器的直接访问以及内网用户使用私有地址对外网的访问；通过报文阻断策略实现简单的二、三层访问控制；通过访问控制规则实现灵活、强大的三到七层的访问控制，还可以设置深度过滤策略针对应用层的内容进行更细颗粒度的访问控制。

宽带管理模块提供以下两种主要的功能：

1、网络可视化：图形化呈现统计分析数据，让家庭人员形象直观地了解网络的运行状况，分析性能，制订对应的流量控制策略。

2、实时监测分析：实时监测网络中的所有业务，分析网络质量与业务情况，并可实时上报统计数据至网络监控中心。

内容过滤模块可以通过对数据包内容的深度过滤实现对应用层更细粒度的访问控制。一体化家庭网关允许用户对以下应用层协议进行深度内容检测：HTTP、FTP、SMTP、POP3、IMAP、TELNET。全面支持对即时通讯软件(如：MSN，QQ)以及P2P协议(如：BT，eMule)的应用和访问控制。

入侵防御功能包括：主机防护功能、Anti-DOS功能以及IDS联动功能。利用主机防护功能，用户可以通过设置SYN代理、并发连接数和并发半连接数来保证被保护主机的正常工作。IDS模块，可以有效检测并抵御常见的攻击行为，当有攻击事件发生时可以记录日志并具有报警功能，用户通过简单设置即可保护指定的网络对象免于受到以下类型的攻击。该一体化家庭网关可以实现与其他厂商入侵检测系统的联动，从而对用户内部网络提供全面、高效的安全保护。

反垃圾邮件模块通过过滤、关键词过滤、黑白名单和HASH技术等方式正确的识别并减少接受垃圾邮件，邮件病毒或者邮件攻击程序等。

反病毒功能模块能够对使用HTTP、FTP传输的文件以及对使用SMTP、POP3和IMAP协议传送的邮件正文、附件进行病毒检查过滤。并可根据文件扩展名选择过滤或者不过滤的附件类型等。

安全管理模块负责入网用户的审批、安全管理信息(用户授权等)的收集与分发、与安全有关的审计、控制等。主要内容是：对上网用户进行管理，分配上网证书，如口令或身份卡等；对用户注册的日期和时间进行管理；对使用系统的特权进行管理；设定危及系统安全的事件和告警方式；提供对网络及网络设备进行安全保护的能力。

根据附图2，一体化家庭网关根据需要以32位RISC处理器的嵌入式微处理为核心，通过外扩存储器(Flash/SDRAM)、网络接口模块、电话语音控制模块、液晶显示屏(LCD)、小键盘、蓝牙模块等来构建硬件平台.并可实现以下四种控制方式：

1)在本地用键盘及显示器进行控制：设有按键和一块点阵的液晶显示器，便于用户在本地进行状态的设置和查询，如数据查询、电器控制等。

2)蓝牙控制模块：网关和家电终端之间的接口，网关和家电中断通过蓝牙传输语音和数据信息。

3)远程的电话语音控制：是一种基于公共电话交换网(PSTN)的电话远程控制.语音控制模块包括双音频接收与发送、振铃检测、模拟摘机、信号音测试等电路，用于电话的指令控制，如远程控制家电、电话报警等。

4)基于Internet的远程控制：采用浏览器端/服务器端结构(B/S结构)，用户可直接用Windows自带的浏览器作为客户端程序，因此达到随时随地可以远程控制的目的。

由附图3可知，一体化家庭网关的软件平台选择免费的嵌入式操作系统Linux。网关的软件体系结构可分为三个层次：

1)硬件驱动层：包括串口驱动、LCD驱动、以太网驱动ROMFS文件系统和其他驱动。

2)Linux内核：提供进程管理、文件管理、内存管理、中断和中断处理、系统初始化等。

3)应用程序层：通过内核的调用，实现相应的应用服务。如：串口通信程序、基于以太网的家居系统的远程查询和控制程序等。

综上，由于本发明实施例采用一体化设计思想，集VPN、防火墙、防病毒、内容过滤、入侵防御、流量管理、防垃圾邮件等多种安全功能于一身，为用户提供多种安全服务，在提供专业VPN功能的同时，确保企业内部网络免受病毒、蠕虫、木马、恶意代码以及黑客攻击等混合威胁的侵害，省却购买多个设备的高昂费用，用户可简便统一地管理各种安全特性及相关日志和报告，大大降低了设备的部署、管理和维护成本。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种家庭网关，其特征在于，包括：

中央处理器，用于与各个模块间通信实现信号间的处理；

虚拟专用网VPN模块，用于采用标准的IPSec协议，与其他支持标准IPSec协议的VPN网关设备建立隧道；

QoS模块，用于实现带宽流量控制功能，对UTM物理接口所转发出去的流 量进行控制，以及设置带宽策略对数据报文做带宽限制和优先级别设定；

防火墙功能模块，用于从区域、VLAN、地址、用户、连接、时间多个层面对数据报文进行判别和匹配，并针对多种应用层协议进行深度内容检测和过滤；

日志审计模块，用于提供完善的日志和报警服务功能；

网络管理模块，用于实现网络可视化和实时监测分析。

2.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，所述家庭网关还包括一内容过滤模块，用于对数据包内容的深度过滤实现对应用层更细粒度的访问控制。

3.如权利要求2所述的家庭网关，其特征在于，所述内容过滤模块基于应用层协议进行深度内容检测包括：HTTP、FTP、SMTP、POP3、IMAP、TELNET；以及全面支持对即时通讯软件以及P2P协议(如：BT，eMule)的应用和访问控制。

4.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，所述网络管理模块基于图形化呈现统计分析数据，让家庭人员形象直观地了解网络的运行状况，分析性能，制订对应的流量控制策略；以及实时监测网络中的所有业务，分析网络质量与业务情况，并实时上报统计数据至网络监控中心。

5.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，所述家庭网关还包括一入侵防御模块，用于实现主机防护功能、Anti-DOS功能以及IDS联动功能。

6.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，所述家庭网关还包括：反垃圾邮件模块，用于通过过滤、关键词过滤、黑白名单和HASH技术等方式正确的识别并减少接受垃圾邮件，邮件病毒或者邮件攻击程序。

7.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，所述家庭网关还包括：反病毒功能模块，用于对使用HTTP、FTP传输的文件以及对使用SMTP、POP3和IMAP协议传送的邮件正文、附件进行病毒检查过滤；并可根据文件扩展名选择过滤或者不过滤的附件类型。

8.如权利要求1所述的家庭网关，其特征在于，所述安全管理模块负责入网用户的审批、安全管理信息(用户授权等)的收集与分发、与安全有关的审计、控制。

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