CN108768998A - 一种基于ssl加密的智能无线通讯系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无线通讯技术领域，具体涉及一种基于SSL加密的智能无线通讯系统，包括无线通讯系统和SSL加密方法；本发明的无线通讯系统采用两片2051单片机设计方法，与采用一片双串口单片机设计相比，能降低成本、提高芯片利用率、隔离干扰。实践表明该系统结构简单、抗干扰能力强，能很好解决短距离系统之间的无线通信问题；SSL加密方法可以对消息的Hash值进行加密，确保传递的消息在传输过程中没有被修改，加密信息和解密信息使用同样的密钥，其具有加密、解密快速、方便的特点；算法加密解密速度比较快，密钥比较短，加密效率很高；本发明结构简单，实现智能加密，安全性能更高，数据传输效率更高，具有很强的创造性。

Description

一种基于SSL加密的智能无线通讯系统
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，具体涉及一种基于SSL加密的智能无线通讯系统。
背景技术
SSL(SecureSocketsLayer安全套接层),及其继任者传输层安全(TransportLayerSecurity，TLS)是为网络通信提供安全及数据完整性的一种安全协议。TLS与SSL在传输层对网络连接进行加密。SecureSocketLayer，为Netscape所研发，用以保障在Internet上数据传输之安全，利用数据加密(Encryption)技术，可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取及窃听。一般通用之规格为40bit之安全标准，美国则已推出128bit之更高安全标准，但限制出境。只要3.0版本以上之I.E.或Netscape浏览器即可支持SSL。当前版本为3.0。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间，为数据通讯提供安全支持。SSL协议可分为两层：SSL记录协议(SSLRecordProtocol)：它建立在可靠的传输协议(如TCP)之上，为高层协议提供数据封装、压缩、加密等基本功能的支持。SSL握手协议(SSLHandshakeProtocol)：它建立在SSL记录协议之上，用于在实际的数据传输开始前，通讯双方进行身份认证、协商加密算法、交换加密密钥等。在专利号为CN201580082625的专利文件中，公开了一种无线电通讯方法及系统，包括至少一无线电端、至少一转接系统及至少一外部通讯端，其中，该无线电端与该转接系统为无线电信号连接，该转接系统以该无线电信号中的一无线电拨号码比对该转接系统储存的一注册资料，该转接系统根据比对结果转接所述的无线电信号至对应的一外部通讯端，通过该转接装置中的该无线电闸道器与该伺服器连接使远端的无线电端可不受地域或距离的限制与一特定外部通讯端通联。
上述专利文件无线电端可不受地域或距离的限制，但是对于如何提供一种结构简单，实现智能加密，安全性能更高，数据传输效率更高的基于SSL加密的智能无线通讯系统缺少技术性解决方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于SSL加密的智能无线通讯系统，用于解决如何提供一种结构简单，实现智能加密，安全性能更高，数据传输效率更高的基于SSL加密的智能无线通讯系统的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于SSL加密的智能无线通讯系统，其特征在于：包括无线通讯系统和SSL加密方法，所述无线通讯系统基于nRF401作为无线收发芯片，使用两片AT89C2051作为控制芯片，其中一片AT89C2051控制nRF401，AT89C2051的IO接口与串口配合控制nRF401实现异步通讯；另一片AT89C2051能满足总线串口的要求，解决控制AT89C2051由于频繁串行中断而不能及时响应总线的问题，起到分担任务、隔离干扰、串口扩展的作用，所述SSL加密方法采用非对称加密交换信息，使得服务器获得浏览器端提供的对称加密的密钥，然后利用该密钥进行通信过程中信息的加密和解密。为了保证消息在传递过程中没有被篡改，可以加密Hash编码来确保信息的完整性。
优选的，所述SSL加密方法包括以下步骤：
(1)客户端向服务器端发起对话，协商传送加密算法；
(2)服务器向客户端发送服务器数字证书；
(3)客户端向服务器传送本次对话的密钥；
(4)服务器用自己的私钥解密获取本次通信的密钥；
(5)双方的通信正式开始。
优选的，所述(2)中使用DES－RSA－MD5这对组合进行通信。客户端可以验证服务器的身份，决定是否需要建立通信；(3)中在检查服务器的数字证书是否正确，通过CA机构颁发的证书验证了服务器证书的真实有效性之后，客户端生成利用服务器的公钥加密的本次对话的密钥发送给服务器。
优选的，所述SSL加密方法包括一种算法，所述算法采用了64位的分组长度和56位的密钥长度，它将64位的输入经过一系列变换得到64位的输出。解密则使用了相同的步骤和相同的密钥。DES的密钥长度为64位，由于第n*8(n＝1,2,…8)是校验位，因此实际参与加密的长度为56位，密钥空间含有2^56个密钥。
优选的，所述算法对每个分组进行加密，所以输入的参数为分组明文和密钥，明文分组需要置换和迭代，密钥也需要置换和循环移位。在初始置换IP中，根据一张8*8的置换表，将64位的明文打乱、打杂，从而提高加密的强度；再经过16次的迭代运算，在这些迭代运算中，要运用到子密钥；每组形成的初始密文，再次经过初始逆置换IP^-1，它是初始置换的逆运算，最后得到分组的最终密文。
优选的，所述算法的初始置换函数IP：64位明文分组x经过一个初始置换函数IP，产生64位的输出x0，再将分组x0分成左半部分L0和右半部分R0：即将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位，…，依次类推，最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分，L0是输出的左32位，R0是右32位。
(三)有益效果
本发明的无线通讯系统采用两片2051单片机设计方法，与采用一片双串口单片机设计相比，能降低成本、提高芯片利用率、隔离干扰。实践表明该系统结构简单、抗干扰能力强，能很好解决短距离系统之间的无线通信问题；SSL加密方法可以对消息的Hash值进行加密，确保传递的消息在传输过程中没有被修改，加密信息和解密信息使用同样的密钥，因此该密钥无法公开，并且一旦知道其密码，则该加密完全失效。但是其具有加密、解密快速、方便的特点；算法加密解密速度比较快，密钥比较短，加密效率很高；本发明结构简单，实现智能加密，安全性能更高，数据传输效率更高，具有很强的创造性。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的SSL加密方法的算法流程图；
图2是本发明的SSL加密方法原理框图；
图3是本发明的无线通讯系统电路原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于SSL加密的智能无线通讯系统，包括无线通讯系统和SSL加密方法，如图3所示的无线通讯系统基于nRF401作为无线收发芯片，使用两片AT89C2051作为控制芯片，其中一片AT89C2051控制nRF401，AT89C2051的IO接口与串口配合控制nRF401实现异步通讯；另一片AT89C2051能满足总线串口的要求，解决控制AT89C2051由于频繁串行中断而不能及时响应总线的问题，起到分担任务、隔离干扰、串口扩展的作用，所述SSL加密方法采用非对称加密交换信息，使得服务器获得浏览器端提供的对称加密的密钥，然后利用该密钥进行通信过程中信息的加密和解密。为了保证消息在传递过程中没有被篡改，可以加密Hash编码来确保信息的完整性。
如图1所示的SSL加密方法包括以下步骤：
(1)客户端向服务器端发起对话，协商传送加密算法；
(2)服务器向客户端发送服务器数字证书；
(3)客户端向服务器传送本次对话的密钥；
(4)服务器用自己的私钥解密获取本次通信的密钥；
(5)双方的通信正式开始。
(2)中使用DES－RSA－MD5这对组合进行通信。客户端可以验证服务器的身份，决定是否需要建立通信；(3)中在检查服务器的数字证书是否正确，通过CA机构颁发的证书验证了服务器证书的真实有效性之后，客户端生成利用服务器的公钥加密的本次对话的密钥发送给服务器。
如图2所示的SSL加密方法包括一种算法，所述算法采用了64位的分组长度和56位的密钥长度，它将64位的输入经过一系列变换得到64位的输出。解密则使用了相同的步骤和相同的密钥。DES的密钥长度为64位，由于第n*8(n＝1,2,…8)是校验位，因此实际参与加密的长度为56位，密钥空间含有2^56个密钥。
算法对每个分组进行加密，所以输入的参数为分组明文和密钥，明文分组需要置换和迭代，密钥也需要置换和循环移位。在初始置换IP中，根据一张8*8的置换表，将64位的明文打乱、打杂，从而提高加密的强度；再经过16次的迭代运算，在这些迭代运算中，要运用到子密钥；每组形成的初始密文，再次经过初始逆置换IP^-1，它是初始置换的逆运算，最后得到分组的最终密文。
算法的初始置换函数IP：64位明文分组x经过一个初始置换函数IP，产生64位的输出x0，再将分组x0分成左半部分L0和右半部分R0：即将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位，…，依次类推，最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分，L0是输出的左32位，R0是右32位。
算法对明文的处理经过了三个阶段。首先，64位的明文经过初始置换(IP)而被重新排列。而后进行16轮的相同函数的作用，每轮的作用都有置换和代换。最后一轮迭代的输出有64位，它是输入明文和密钥的函数。将其左半部分和右半部分互换产生预输出。最后，预输出再与初始置换(IP)互逆的逆初始置换(IP^-1)作用产生64位的密文。
在一般情况下，当客户端是保密信息的传递者时，他不需要数字证书验证自己身份的真实性，如用户通常使用的网上银行交易活动，客户需要将自己的隐秘信息——账号和密码发送给银行，因此银行的服务器需要安装数字证书来表明自己身份的有效性，否则将会使得信息泄露。当然，在某些安全性要求极高的B2B(Business to Business)应用，服务器端也需要对客户端的身份进行验证，这时客户端也需要安装数字证书以保证通信时服务器可以辨别出客户端的身份，验证过程类似于服务器身份的验证过程。另外，在一些电子商务的应用中，可能还会使用到电子签名，或者为了信息交换的更加安全，会增加电子签名和消息校验码(MAC)。
本发明的无线通讯系统采用两片2051单片机设计方法，与采用一片双串口单片机设计相比，能降低成本、提高芯片利用率、隔离干扰。实践表明该系统结构简单、抗干扰能力强，能很好解决短距离系统之间的无线通信问题；SSL加密方法可以对消息的Hash值进行加密，确保传递的消息在传输过程中没有被修改，加密信息和解密信息使用同样的密钥，因此该密钥无法公开，并且一旦知道其密码，则该加密完全失效。但是其具有加密、解密快速、方便的特点；算法加密解密速度比较快，密钥比较短，加密效率很高；本发明结构简单，实现智能加密，安全性能更高，数据传输效率更高，具有很强的创造性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于SSL加密的智能无线通讯系统，其特征在于：包括无线通讯系统和SSL加密方法，所述无线通讯系统基于nRF401作为无线收发芯片，使用两片AT89C2051作为控制芯片，其中一片AT89C2051控制nRF401，AT89C2051的IO接口与串口配合控制nRF401实现异步通讯；另一片AT89C2051能满足总线串口的要求，解决控制AT89C2051由于频繁串行中断而不能及时响应总线的问题，起到分担任务、隔离干扰、串口扩展的作用，所述SSL加密方法采用非对称加密交换信息，使得服务器获得浏览器端提供的对称加密的密钥，然后利用该密钥进行通信过程中信息的加密和解密，为了保证消息在传递过程中没有被篡改，可以加密Hash编码来确保信息的完整性。
2.根据权利要求1所述的基于SSL加密的智能无线通讯系统，其特征在于：所述SSL加密方法包括以下步骤：
(1)客户端向服务器端发起对话，协商传送加密算法；
(2)服务器向客户端发送服务器数字证书；
(3)客户端向服务器传送本次对话的密钥；
(4)服务器用自己的私钥解密获取本次通信的密钥；
(5)双方的通信正式开始。
3.根据权利要求2所述的SSL加密方法，其特征在于：所述(2)中使用DES－RSA－MD5这对组合进行通信，客户端可以验证服务器的身份，决定是否需要建立通信；(3)中在检查服务器的数字证书是否正确，通过CA机构颁发的证书验证了服务器证书的真实有效性之后，客户端生成利用服务器的公钥加密的本次对话的密钥发送给服务器。
4.根据权利要求1所述的基于SSL加密的智能无线通讯系统，其特征在于：所述SSL加密方法包括一种算法，所述算法采用了64位的分组长度和56位的密钥长度，它将64位的输入经过一系列变换得到64位的输出，解密则使用了相同的步骤和相同的密钥，DES的密钥长度为64位，由于第n*8(n＝1,2,…8)是校验位，因此实际参与加密的长度为56位，密钥空间含有2^56个密钥。
5.根据权利要求4所述的基于SSL加密的智能无线通讯系统，其特征在于：所述算法对每个分组进行加密，所以输入的参数为分组明文和密钥，明文分组需要置换和迭代，密钥也需要置换和循环移位，在初始置换IP中，根据一张8*8的置换表，将64位的明文打乱、打杂，从而提高加密的强度；再经过16次的迭代运算，在这些迭代运算中，要运用到子密钥；每组形成的初始密文，再次经过初始逆置换IP^-1，它是初始置换的逆运算，最后得到分组的最终密文。
6.根据权利要求1所述的基于SSL加密的智能无线通讯系统，其特征在于：所述算法的初始置换函数IP：64位明文分组x经过一个初始置换函数IP，产生64位的输出x0，再将分组x0分成左半部分L0和右半部分R0：即将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位，…，依次类推，最后一位是原来的第7位，L0、R0则是换位输出后的两部分，L0是输出的左32位，R0是右32位。
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