CN113014532A - 用户认证方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用户认证方法，所述用户认证方法包括：网关处于在线状态时，响应于用户对所述网关的第一触发动作，在所述网关生成第一认证文件并上传至云服务器，所述第一认证文件包括数字证书和用户密钥；所述网关处于离线状态时，在所述网关对用户设备发来的认证文件进行验证，当接收的认证文件与所述第一认证文件一致时，认证发送认证文件的用户设备。

Description

用户认证方法和装置
技术领域
本发明主要涉及智能家居领域，尤其涉及一种用户认证方法和装置。
背景技术
智能家居(smart home)系统中，智能网络设备(例如门窗传感器、人体红外探测传感器、温湿度传感器、智能开关)通过物联网技术(Internet of Things,IoT)组建成智能家居网络，用户可以对智能家居网络中的智能网络设备进行远程控制、联动控制以及其它自动化配置等，从而实现家居生活的智能化和自动化。
网关连接至家庭内网与家庭外网，作为家庭内网与家庭外网之间枢纽，实现家庭内网与家庭外网之间的通信，是整个智能家居系统中至关重要的组成。网关可以通过路由器与家庭外网之间进行数据交互，实现对智能网络设备的远程控制、联动控制以及其它自动化配置等功能。
现有技术中，用户在用户设备的应用程序中登陆，并向云服务器发送认证请求，因为所有的账号信息都存储在云服务器中。但在离线场景下，用户设备和网关无法访问云服务器，导致网关很难验证用户是否为合法用户。
为此，一些智能家居系统在用户设备和网关中预设了密钥，在网关与用户设备建立连接之后，用户设备将密钥发送至网关，网关将验证发送密钥的用户是否合法。然而，一旦预设的密钥被破解，智能家居系统可被任意攻击和控制，严重威胁用户的个人信息安全。
发明内容
本发明旨在提供一种用户认证方法和装置，以验证建立连接的用户设备是否合法，提高网络连接的安全性。
为实现上述目的，本发明提出了一种用户认证方法，所述用户认证方法包括：网关处于在线状态时，响应于用户对所述网关的第一触发动作，在所述网关生成第一认证文件并上传至云服务器，所述第一认证文件包括数字证书和用户密钥；所述网关处于离线状态时，在所述网关对用户设备发来的认证文件进行验证，当接收的认证文件与所述第一认证文件一致时，认证发送认证文件的用户设备。如此，需要向网关施加第一触发动作才能够将生成第一认证文件，如果不能实体接触到网关，则无法生成第一认证文件，避免了无线网络攻击的接入，提高了认证的可信度。
在本发明的一实施例中，所述方法包括：响应于用户对所述网关的第二触发动作，将所述第一认证文件上传至所述云服务器。如此，需要向网关施加第二触发动作才能够将第一认证文件上传至云服务器，如果不能实体接触到网关，则无法将第一认证文件上传至云服务器，避免了无线网络攻击的接入，进一步提高了认证的可信度。
在本发明的一实施例中，用户对所述网关的第一触发动作和/或所述第二触发动作包括用户触发所述网关的按键。如此，通过机械的方式检测用户的触发动作，进一步提高了认证的可信度。
在本发明的一实施例中，所述方法包括：在所述网关发送网络连接探测包，在所述网络连接探测包的收发延迟时间小于预设值时，判定所述网关处于在线状态；以及在所述网络连接探测包的收发延迟时间大于所述预设值时，判定所述网关处于离线状态。通过网络连接探测包判断网关的网络状态，提高了判断的实时性和准确性。
在本发明的一实施例中，所述方法还包括：检测所述网关与发送认证文件的用户设备是否位于同一局域网；以及在检测到所述网关与发送认证文件的用户设备位于同一局域网时，接收用户设备发送的认证文件，否则拒绝接收。如此，由于局域网为限定访问的内网，网关仅接收来自同一局域网发送的用户认证请求，消除了非同一局域网用户认证带来的网络攻击，进一步提升了网络连接的安全性。
在本发明的一实施例中，所述方法包括：采用https协议将所述第一认证文件上传至云服务器。与http协议相比，https协议更加安全，可防止数据在传输过程中不被窃取和改变，确保数据的完整性。
在本发明的一实施例中，所述方法还包括：将所述网关连接至网络设备，所述网络设备为智能家居系统中的智能网络设备。如此，本发明的实施例中的用户认证方法可以适用于智能家居系统，以验证建立连接的用户设备是否合法，提高智能家居系统中网络连接的安全性。
本发明还提出一种用户认证装置，所述用户认证装置包括：证书生成单元，在网关处于在线状态时，响应于用户对所述网关的第一触发动作，在所述网关生成第一认证文件并上传至云服务器，所述第一认证文件包括数字证书和用户密钥；认证单元，在所述网关处于离线状态时，在所述网关对用户设备发来的认证文件进行验证，当接收的认证文件与所述第一认证文件一致时，认证发送认证文件的用户设备。
本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在被运行时执行如上所述的用户认证方法。
本发明还提出一种电子设备，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中的指令，其中所述指令被所述处理器执行时实现如上所述的用户认证方法。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1是一种智能家居环境的示意图；
图2是根据本发明的一实施例的用户认证方法的流程图；
图3是根据本发明的一实施例的用户认证装置的框图。
附图标记列表
110 云服务器
120 路由器
130 网关
140 用户设备
150 网络设备
210,220 步骤
300 用户认证装置
310 证书生成单元
320 认证单元
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
图1是根据一种智能家居环境的示意图。如图1所示，智能家居环境包括云服务器110、路由器120、网关130、用户设备140和网络设备150。其中，网关130和网络设备150固定地位于住宅内部，构成本发明的实施例中的智能家居系统。
云服务器110可以是由多台服务器构成的服务器集群，也可以是由多台服务器构成的云计算中心。云服务器110可以是为用户提供后台服务的计算机设备，后台服务可以是网络攻击检测服务等。云服务器110可以基于路由器120通过无线用户认证至网关130和用户设备140，以在云服务器110与网关130之间、云服务器110与用户设备140之间进行数据交互。
网关130连接至家庭内网(包括多个网络设备150)与家庭外网(包括广域网、蜂窝无线网络)，作为家庭内网与家庭外网之间枢纽，实现家庭内网与家庭外网之间的通信。网关130可以通过有线网络或无线用户认证至路由器120，从而与家庭外网之间进行数据交互，实现智能家居的远程控制、联动控制以及其它自动化配置等功能。
用户设备140可以通过局域网直接连接至路由器120，也可以通过广域网(例如云服务器110)实现与路由器120之间的连接。用户设备140用于与用户之间进行交互，用户通过无线设备140可以基于网关130与网关130进行无线通信。用户设备140可以是台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、可穿戴电子设备等，此处不做限定。
网络设备150至少连接至一个网关130，作为智能家居系统的执行器。多个网络设备150组成智能家居网络。一个网关130可以与多个网络设备150连接，多个网关130也可以与一个网络设备150连接。同一时间一个网络设备150只与一个网关130进行通信，同一时间一个网关130可以与多个网络设备150进行通信。网关130与网络设备150之间可以通过蓝牙协议、Wi-Fi协议或ZigBee协议等方式进行连接和通信。网络设备150包括但不限于门窗传感器、人体红外探测传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、智能开关、灯、空调、电视、报警器等。
本发明提出了一种用户认证方法，该用户认证方法可以在图1所示的智能家居环境中执行。可以理解，本发明的实施例中的用户认证方法并不限于智能家居中，也可以应用于其它通用的通信系统。图2是根据本发明的一实施例的一种用户认证方法的示意图。下面参考图2对本发明的实施例中的用户认证方法进行说明。本发明的实施例中的用户认证方法包括：
步骤210，网关处于在线状态时，响应于用户对网关的第一触发动作，在网关生成第一认证文件并上传至云服务器，第一认证文件包括数字证书和用户密钥。
在此步骤中，对于网关连接状态的检测，可以在网关发送网络连接探测包，在网络连接探测包的收发延迟时间小于预设值时，判定网关处于在线状态。
用户对网关施加第一触发动作之后，网关进入接入点模式(Ap Mode)。第一触发动作可以包括用户触发网关的按键，例如单击、双击、长按或触摸网关的按键。按键可以是实体按键，也可以是虚拟按键。第一触发动作是用户触发网关的单个按键，也可以是用户同时触发网关的多个按键。如此，需要向网关施加第一触发动作才能够将生成第一认证文件，如果不能实体接触到网关，则无法生成第一认证文件，避免了无线网络攻击的接入，提高了认证的可信度。
第一认证文件可以包括数字证书和用户密钥client.key。数字证书可以包括ca证书ca.crt和用户数字证书client.crt。数字证书可以使用openssl生成。用户密钥可以使用加密算法(例如AES加密算法)生成。
在一些实施例中，可以响应于用户对网关的第二触发动作，将第一认证文件上传至云服务器。用户对网关施加第二触发动作之后，网关进入站点模式(Station Mode)。第二触发动作可以与第一触发动作相同，也可以与第一触发动作不同。
相应地，第二触发动作可以包括用户触发网关的按键，例如单击、双击、长按或触摸网关的按键。按键可以是实体按键，也可以是虚拟按键。第二触发动作是用户触发网关的单个按键，也可以是用户同时触发网关的多个按键。如此，需要向网关施加第二触发动作才能够将第一认证文件上传至云服务器，如果不能实体接触到网关，则无法将第一认证文件上传至云服务器，避免了无线网络攻击的接入，进一步提高了认证的可信度。
可以使用https协议将该第一认证文件上传至云服务器，并使用https协议将该第一认证文件下载至用户设备端。https协议是一种请求-响应(request-response)协议，在网关和用户设备向云服务器发送请求时，云服务器才会做出响应。与http协议相比，https协议更加安全，可防止数据在传输过程中不被窃取和改变，确保数据的完整性。
步骤220，网关处于离线状态时，在网关对用户设备发来的认证文件进行验证，当接收的认证文件与第一认证文件一致时，认证发送认证文件的用户设备。
在此步骤中，对于网关连接状态的检测，可以在网关发送网络连接探测包，在网络连接探测包的收发延迟时间大于预设值时，判定网关处于离线状态。
判定网关处于离线状态时，网关对用户设备发来的认证文件进行验证，当接收的认证文件与第一认证文件一致时，确定发送认证文件的用户设备合法，即认证发送认证文件的用户设备。具体地，网关在一段时间可能接收到多个认证文件，其中一个认证文件包括了步骤210中生成的ca证书ca.crt、用户数字证书client.crt以及用户密钥client.key，则网关认定发送认证文件的用户设备合法，否则就是非法用户设备。
在一些实施例中，可以检测网关与发送认证文件的用户设备是否位于同一局域网；以及在检测到网关与发送认证文件的用户设备位于同一局域网时，接收用户设备发送的认证文件，否则拒绝接收。可以分别获取网关和用户设备的服务集标识(SSID)信息，并比对网关的SSID信息和用户设备的SSID信息，若相同，则表示网关与用户设备位于同一局域网，否则位于不同的局域网。
如此，由于局域网为限定访问的内网，网关仅接收来自同一局域网发送的用户认证请求，消除了非同一局域网用户认证带来的网络攻击，进一步提升了网络连接的安全性。
在步骤220之后，还可以将网关连接至网络设备，网络设备为智能家居系统中的智能网络设备，使得本发明的实施例中的用户认证方法可以适用于智能家居系统，以验证建立连接的用户设备是否合法，提高智能家居系统中网络连接的安全性。
在此使用了流程图用来说明根据本发明的实施例的方法所执行的操作。应当理解的是，前面的操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
本发明提出一种用户认证方法，用户在施加第一触发动作后网关生成第一认证文件并上传至服务器，并在离线状态时对用户设备发来的认证请求进行验证，如果不能实体接触到网关，则无法生成第一认证文件并上传至服务器，避免了无线网络攻击的接入，提高了认证的可信度。
下面以智能家居环境中的云服务器110、网关130和用户设备140为例，结合图1，提供一个本发明的实施例中的用户认证方法的非限制性的示例。
检测到网络连接探测包的收发延迟时间为50ms，小于预设的收发延迟时间100ms，判定网关130处于在线状态。用户长按网关130的按键之后，网关130进入接入点模式，生成第一认证文件(ca证书ca.crt、用户数字证书client.crt以及用户密钥client.key)。用户再次按压网关130的按键之后，网关130进入站点模式，网关130采用https协议将第一证书文件上传至云服务器110上。合法的用户设备140采用https协议从云服务器110下载该第一证书文件。
检测到网络连接探测包的收发延迟时间为150ms，大于预设的收发延迟时间100ms，判定网关130处于离线状态。在接受同一局域网用户设备140的认证请求之后，网关130在一段时间可能接收到来自用户设备140的多个认证文件，其中一个认证文件包括了第一证书文件(ca证书ca.crt、用户数字证书client.crt以及用户密钥client.key)，则网关130认定发送认证文件的用户设备140合法，否则认定用户设备140非法。
本发明还提出一种用户认证装置300。图3是根据本发明的一实施例的一种用户认证装置的框图300。如图3所示，本发明的实施例中的用户认证装置300包括：
证书生成单元310，在网关处于在线状态时，响应于用户对网关的第一触发动作，在网关生成第一认证文件并上传至云服务器，第一认证文件包括数字证书和用户密钥；
认证单元320，在网关处于离线状态时，在网关对用户设备发来的认证文件进行验证，当接收的认证文件与第一认证文件一致时，认证发送认证文件的用户设备。
本发明的实施例中的用户认证装置300的工作过程可参考上文的用户认证方法，此处不再赘述。
本发明又提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令在被运行时执行根据上文的用户认证方法。
本发明还提出一种电子设备，包括处理器、存储器和存储在存储器中的指令，其中指令被处理器执行时实现上文的用户认证方法。
应该理解，上文所描述的实施例仅是示意。本文描述的实施例可在硬件、软件、固件、中间件、微码或者其任意组合中实现。对于硬件实现，处理单元可以在一个或者多个特定用途集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器和/或设计为执行本文所述功能的其它电子单元或者其结合内实现。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用户认证方法，所述用户认证方法包括：
网关处于在线状态时，响应于用户对所述网关的第一触发动作，在所述网关生成第一认证文件并上传至云服务器，所述第一认证文件包括数字证书和用户密钥(210)；
所述网关处于离线状态时，在所述网关对用户设备发来的认证文件进行验证，当接收的认证文件与所述第一认证文件一致时，认证发送认证文件的用户设备(220)。
2.根据权利要求1所述的用户认证方法，其特征在于，所述方法包括：响应于用户对所述网关的第二触发动作，将所述第一认证文件上传至所述云服务器。
3.根据权利要求2所述的用户认证方法，其特征在于，用户对所述网关的第一触发动作和/或所述第二触发动作包括用户触发所述网关的按键。
4.根据权利要求1所述的用户认证方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述网关发送网络连接探测包，在所述网络连接探测包的收发延迟时间小于预设值时，判定所述网关处于在线状态；以及在所述网络连接探测包的收发延迟时间大于所述预设值时，判定所述网关处于离线状态。
5.根据权利要求1所述的用户认证方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测所述网关与发送认证文件的用户设备是否位于同一局域网；以及
在检测到所述网关与发送认证文件的用户设备位于同一局域网时，接收用户设备发送的认证文件，否则拒绝接收。
6.根据权利要求1所述的用户认证方法，其特征在于，所述方法包括：采用https协议将所述第一认证文件上传至云服务器。
7.根据权利要求1所述的用户认证方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述网关连接至网络设备，所述网络设备为智能家居系统中的智能网络设备。
8.一种用户认证装置(300)，所述用户认证装置包括：
证书生成单元(310)，在网关处于在线状态时，响应于用户对所述网关的第一触发动作，在所述网关生成第一认证文件并上传至云服务器，所述第一认证文件包括数字证书和用户密钥；
认证单元(320)，在所述网关处于离线状态时，在所述网关对用户设备发来的认证文件进行验证，当接收的认证文件与所述第一认证文件一致时，认证发送认证文件的用户设备。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令在被运行时执行如权利要求1-7中任一项所述的用户认证方法。
10.一种电子设备，包括处理器、存储器和存储在所述存储器中的指令，其中所述指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的用户认证方法。
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