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LGWL-BIS01型感知層信息安全實驗箱
一、產品簡介
LGWL-BIS01型 感知層信息安全實驗箱是輔助信息安全相關的理論課程，使學生了解和掌握物聯(lián)網(wǎng)，主要是感知層的信息安全對應的攻擊和安全措施。也可作為信息安全研究方向的科研開發(fā)平臺。
LGWL-BIS01型 感知層信息安全實驗箱將多種輕量級安全加密算法融入到物聯(lián)網(wǎng)傳感層ZigBee設備、網(wǎng)絡層網(wǎng)關設備、應用層PC端應用系統(tǒng)中，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；特別在感知層RFID設備中增加了雙向身份認證機制，防止設備受到攻擊。
LGWL-BIS01型 感知層信息安全實驗箱是輔助信息安全相關的理論課程，使學生了解和掌握物聯(lián)網(wǎng)，主要是感知層的信息安全對應的攻擊和安全措施。也可作為信息安全研究方向的科研開發(fā)平臺。
LGWL-BIS01型 感知層信息安全實驗箱將多種輕量級安全加密算法融入到物聯(lián)網(wǎng)傳感層ZigBee設備、網(wǎng)絡層網(wǎng)關設備、應用層PC端應用系統(tǒng)中，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?；特別在感知層RFID設備中增加了雙向身份認證機制，防止設備受到攻擊。
LGWL-BIS01型 感知層信息安全實驗箱包括射頻通信區(qū)、網(wǎng)絡傳感區(qū)、網(wǎng)關匯聚區(qū)、應用科研區(qū)。其中，射頻通訊區(qū)主要針對RFID的身份安全認證，基于2.4GHZ射頻通信實現(xiàn)單向，雙向信息安全認證，配有防跟蹤，防重放，防假冒等安全策略，讓學習者了解信息安全認證在各個領域的具體應用；網(wǎng)絡傳感區(qū)針對ZigBee自組網(wǎng)，支持五種輕量級加解密算法和黑白名單防入侵的安全策略，讓學習者了解加密算法在傳感網(wǎng)中的應用；網(wǎng)關匯聚區(qū)主要針對Cortex-A9智能網(wǎng)關，實時接收ZigBee上報信息，內嵌五種加密算法，可自由配置，信息加解密后與應用科研區(qū)進行交互；PC端安裝應用科研系統(tǒng)，配合捕獲器和以太網(wǎng)通信協(xié)議展示傳感層節(jié)點入網(wǎng)的身份認證流程、加密傳輸?shù)念愋?、網(wǎng)絡拓撲結構、TCP/IP數(shù)據(jù)加密傳輸以及應用場景環(huán)境參數(shù)的檢測、處理、傳輸與控制。
二、功能特點
1.感知層包含RFID終端閱讀器和RFID標簽：支持單、雙向身份認證的安全認證協(xié)議，能夠達到防跟蹤、防重放、防碰撞的目的。
2.身份認證過程可視化：為方便教學實驗與科研，將閱讀器和標簽均接入上位機，由上位機控制終端操作認證協(xié)議的執(zhí)行過程，完成整個協(xié)議的執(zhí)行。
3.感知層包含ZigBee終端設備：可以配置為加密數(shù)據(jù)傳輸，支持ZUC、Snow 3G、Lblock、Kasumi、AES五種加密算法。支持黑白名單防攻擊。
4.加密算法類型可展示：自帶OLED屏幕，顯示加密類型、設備類型。
5.數(shù)據(jù)處理與加解密網(wǎng)關：支持感知層采樣數(shù)據(jù)的解析顯示、控制命令的下發(fā)；支持五種輕量級加密算法，可任選，并采用TCP通信協(xié)議與PC端應用程序進行數(shù)據(jù)交互。
6.物聯(lián)網(wǎng)安全架構管理平臺的科研與開發(fā)：
(1)以流程條方式展示傳感層節(jié)點入網(wǎng)的認證步驟；
(2)可動態(tài)顯示數(shù)據(jù)明文和密文；
(3)支持傳輸協(xié)議融入五種加密算法；
(4)能自動識別所有連接的ZigBee節(jié)點；實時顯示網(wǎng)絡拓撲結構；實時滾動顯示ZigBee MAC/NWK/APS數(shù)據(jù)幀詳細的數(shù)據(jù)；
(5)Log窗口顯示：當前網(wǎng)絡中有節(jié)點加入到網(wǎng)絡中時，在Log窗口中會打印出節(jié)點加入網(wǎng)絡的Log信息，包括節(jié)點的網(wǎng)絡地址和IEEE地址；
(6)柱狀圖方式查看加密算法的計算量、復雜度，可檢測安全算法的性能；
(7)檢測協(xié)議中安全算法的性能：密文隨機性檢測、跟隨性檢測、明密文獨立性檢測、明文雪崩檢測等；
7.基于場景的項目式應用開發(fā)：可以運用平臺上的傳感器、控制器組成不同的應用場景，如環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
二、功能特點
1.感知層包含RFID終端閱讀器和RFID標簽：支持單、雙向身份認證的安全認證協(xié)議，能夠達到防跟蹤、防重放、防碰撞的目的。
2.身份認證過程可視化：為方便教學實驗與科研，將閱讀器和標簽均接入上位機，由上位機控制終端操作認證協(xié)議的執(zhí)行過程，完成整個協(xié)議的執(zhí)行。
3.感知層包含ZigBee終端設備：可以配置為加密數(shù)據(jù)傳輸，支持ZUC、Snow 3G、Lblock、Kasumi、AES五種加密算法。支持黑白名單防攻擊。
4.加密算法類型可展示：自帶OLED屏幕，顯示加密類型、設備類型。
5.數(shù)據(jù)處理與加解密網(wǎng)關：支持感知層采樣數(shù)據(jù)的解析顯示、控制命令的下發(fā)；支持五種輕量級加密算法，可任選，并采用TCP通信協(xié)議與PC端應用程序進行數(shù)據(jù)交互。
6.物聯(lián)網(wǎng)安全架構管理平臺的科研與開發(fā)：
(1)以流程條方式展示傳感層節(jié)點入網(wǎng)的認證步驟；
(2)可動態(tài)顯示數(shù)據(jù)明文和密文；
(3)支持傳輸協(xié)議融入五種加密算法；
(4)能自動識別所有連接的ZigBee節(jié)點；實時顯示網(wǎng)絡拓撲結構；實時滾動顯示ZigBee MAC/NWK/APS數(shù)據(jù)幀詳細的數(shù)據(jù)；
(5)Log窗口顯示：當前網(wǎng)絡中有節(jié)點加入到網(wǎng)絡中時，在Log窗口中會打印出節(jié)點加入網(wǎng)絡的Log信息，包括節(jié)點的網(wǎng)絡地址和IEEE地址；
(6)柱狀圖方式查看加密算法的計算量、復雜度，可檢測安全算法的性能；
(7)檢測協(xié)議中安全算法的性能：密文隨機性檢測、跟隨性檢測、明密文獨立性檢測、明文雪崩檢測等；
7.基于場景的項目式應用開發(fā)：可以運用平臺上的傳感器、控制器組成不同的應用場景，如環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
三、產品結構
產品組成如圖所示：
產品組成如圖所示：
1、ZigBee加密傳輸部分
包含2組ZigBee自組網(wǎng)絡。ZigBee傳感器節(jié)點與協(xié)調器之間可配置為加密數(shù)據(jù)傳輸，加密類型支持ZUC、snow3G、Lblock、kasumi、AES五種輕量級加密算法。ZigBee協(xié)調器支持白名單入網(wǎng)保障機制，根據(jù)申請入網(wǎng)設備的MAC地址識別并判斷該節(jié)點是否合法，從而做出允許或拒絕入網(wǎng)的動作。Android網(wǎng)關采用TCP協(xié)議與PC服務器通信，實時接收ZigBee協(xié)調器解密后的傳感層數(shù)據(jù)，內嵌五種加密類型，支持靈活配置，將傳感層數(shù)據(jù)經(jīng)過解析、重組，加密傳輸至PC端服務器信息平臺。服務器軟件平臺通過捕獲器捕獲傳感網(wǎng)幀，以流程條方式動態(tài)展示傳感層認證步驟，顯示繪制網(wǎng)絡拓撲結構，MAC/NWK/APS數(shù)據(jù)幀詳細數(shù)據(jù)，支持五種輕量級算法的加解密，分析數(shù)據(jù)幀的加密類型，統(tǒng)計加密算法的效率、列表顯示設備狀態(tài)、遠程監(jiān)測與控制傳感器設備等。技術架構如圖所示：
包含2組ZigBee自組網(wǎng)絡。ZigBee傳感器節(jié)點與協(xié)調器之間可配置為加密數(shù)據(jù)傳輸，加密類型支持ZUC、snow3G、Lblock、kasumi、AES五種輕量級加密算法。ZigBee協(xié)調器支持白名單入網(wǎng)保障機制，根據(jù)申請入網(wǎng)設備的MAC地址識別并判斷該節(jié)點是否合法，從而做出允許或拒絕入網(wǎng)的動作。Android網(wǎng)關采用TCP協(xié)議與PC服務器通信，實時接收ZigBee協(xié)調器解密后的傳感層數(shù)據(jù)，內嵌五種加密類型，支持靈活配置，將傳感層數(shù)據(jù)經(jīng)過解析、重組，加密傳輸至PC端服務器信息平臺。服務器軟件平臺通過捕獲器捕獲傳感網(wǎng)幀，以流程條方式動態(tài)展示傳感層認證步驟，顯示繪制網(wǎng)絡拓撲結構，MAC/NWK/APS數(shù)據(jù)幀詳細數(shù)據(jù)，支持五種輕量級算法的加解密，分析數(shù)據(jù)幀的加密類型，統(tǒng)計加密算法的效率、列表顯示設備狀態(tài)、遠程監(jiān)測與控制傳感器設備等。技術架構如圖所示：
2、RFID安全認證部分
RFID數(shù)據(jù)安全部分由4個RF TAG標簽，1個RF 讀寫器，1個監(jiān)聽器組成，一組用于正常通信，一組用于數(shù)據(jù)監(jiān)聽或者數(shù)據(jù)模擬；要求RFID閱讀器與標簽之間能夠通過隨機數(shù)，哈希算法對標簽ID進行身份認證，確保標簽身份合法性，同時能夠在上位機界面上展現(xiàn)身份認證的詳細過程，具體認證種類有單向認證，雙向認證，防跟蹤，防重放，防假冒等，讓學習者了解信息安全認證的原理，過程及其重要性。
3、硬件技術參數(shù)
（1）箱體結構：長寬高≥（50cm*32cm*10cm）。傳感層包含2組無線傳感網(wǎng)套件、RFID身份認證套件及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關。
（2)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關≥1個：主芯片：采用S5P4418 Cortex-A9高性能處理器，可插接通訊模塊：ZigBee 2.4GHz，WIFI/BLuetooth二合一模塊、GPS定位模塊、4G移動通信模塊等。外設接口包括：以太網(wǎng)、串口、485、CAN、USB、USB otg、攝像頭、TF卡槽、模擬攝像頭TV、HDMI、按鍵等。
（3)ZigBee通訊模塊≥6個：主控芯片：Cortex-M3微控制器，主頻72MHZ，內存64KB，F(xiàn)LASH為512KB；射頻芯片：CC2530，支持IEEE 802.15.4，運行主頻32MHz，工作頻率：2.4GHz，加載Z-STACK2007協(xié)議棧，PCB板載天線，1個主控芯片固件升級JTAG口，通信模塊的固件升級需借助協(xié)調器功能板；可插接傳感器板。
（4)傳感器≥2組，每組標配≥3種傳感器；
a.溫濕度傳感器：型號 SHT1X，兩線制數(shù)字接口（SCL、SDA），直接與Cortex-M3微控制器I/O相連，響應速度快，濕度測量范圍：0~100%RH，溫度測量范圍：-40~123.8℃，濕度測量精度：±4.5%RH，溫度測量精度：±0.5℃；
b.光線傳感器：光敏電阻LXD5516，傳感器板由LM393、光敏電阻與可調電阻組成。模擬型電壓輸出，有光時輸出高電平電壓，無光時，輸出低電平電壓，輸出接口直接與Cortex-M3微控制器AD通道相連；
c.LED-BEEP聲光報警器：2個LED燈（紅燈、藍燈）,1個BEEP蜂鳴器，用于聲、光報警；控制I/O直接與Cortex-M3微控制器I/O相連；
d.繼電器模塊：可控制LED燈、5V風扇，管腳與Cortex-M3微控制器I/O相連；
e.可燃氣體模塊：主要監(jiān)測可燃氣體的濃度，與Cortex-M3微控制器I/O相連；
（5）RFID安全認證終端：標配6個終端設備，通過上位機應用軟件的設置切換不同的角色，如閱讀器端、標簽端、竊聽端。
（6）硬件參數(shù)為：
主控芯片：CORTEX-M3內核，主頻72MHZ，內存64KB，F(xiàn)LASH為512KB；
射頻模塊：RF24LE1E
天線：板載天線
輸出功率：23dBm
靈敏度：-129dBm
顯示部分：彩色顯示屏，黑底紅字；
通信接口：USB轉串口，波特率默認9600bps，用戶可設定；
供電電源：DC 5V
下載方式：JTAG口
工作溫度：-40℃~+85℃；
RFID數(shù)據(jù)安全部分由4個RF TAG標簽，1個RF 讀寫器，1個監(jiān)聽器組成，一組用于正常通信，一組用于數(shù)據(jù)監(jiān)聽或者數(shù)據(jù)模擬；要求RFID閱讀器與標簽之間能夠通過隨機數(shù)，哈希算法對標簽ID進行身份認證，確保標簽身份合法性，同時能夠在上位機界面上展現(xiàn)身份認證的詳細過程，具體認證種類有單向認證，雙向認證，防跟蹤，防重放，防假冒等，讓學習者了解信息安全認證的原理，過程及其重要性。
3、硬件技術參數(shù)
（1）箱體結構：長寬高≥（50cm*32cm*10cm）。傳感層包含2組無線傳感網(wǎng)套件、RFID身份認證套件及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關。
（2)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關≥1個：主芯片：采用S5P4418 Cortex-A9高性能處理器，可插接通訊模塊：ZigBee 2.4GHz，WIFI/BLuetooth二合一模塊、GPS定位模塊、4G移動通信模塊等。外設接口包括：以太網(wǎng)、串口、485、CAN、USB、USB otg、攝像頭、TF卡槽、模擬攝像頭TV、HDMI、按鍵等。
（3)ZigBee通訊模塊≥6個：主控芯片：Cortex-M3微控制器，主頻72MHZ，內存64KB，F(xiàn)LASH為512KB；射頻芯片：CC2530，支持IEEE 802.15.4，運行主頻32MHz，工作頻率：2.4GHz，加載Z-STACK2007協(xié)議棧，PCB板載天線，1個主控芯片固件升級JTAG口，通信模塊的固件升級需借助協(xié)調器功能板；可插接傳感器板。
（4)傳感器≥2組，每組標配≥3種傳感器；
a.溫濕度傳感器：型號 SHT1X，兩線制數(shù)字接口（SCL、SDA），直接與Cortex-M3微控制器I/O相連，響應速度快，濕度測量范圍：0~100%RH，溫度測量范圍：-40~123.8℃，濕度測量精度：±4.5%RH，溫度測量精度：±0.5℃；
b.光線傳感器：光敏電阻LXD5516，傳感器板由LM393、光敏電阻與可調電阻組成。模擬型電壓輸出，有光時輸出高電平電壓，無光時，輸出低電平電壓，輸出接口直接與Cortex-M3微控制器AD通道相連；
c.LED-BEEP聲光報警器：2個LED燈（紅燈、藍燈）,1個BEEP蜂鳴器，用于聲、光報警；控制I/O直接與Cortex-M3微控制器I/O相連；
d.繼電器模塊：可控制LED燈、5V風扇，管腳與Cortex-M3微控制器I/O相連；
e.可燃氣體模塊：主要監(jiān)測可燃氣體的濃度，與Cortex-M3微控制器I/O相連；
（5）RFID安全認證終端：標配6個終端設備，通過上位機應用軟件的設置切換不同的角色，如閱讀器端、標簽端、竊聽端。
（6）硬件參數(shù)為：
主控芯片：CORTEX-M3內核，主頻72MHZ，內存64KB，F(xiàn)LASH為512KB；
射頻模塊：RF24LE1E
天線：板載天線
輸出功率：23dBm
靈敏度：-129dBm
顯示部分：彩色顯示屏，黑底紅字；
通信接口：USB轉串口，波特率默認9600bps，用戶可設定；
供電電源：DC 5V
下載方式：JTAG口
工作溫度：-40℃~+85℃；
四、配置清單
|
序號
|
名稱
|
數(shù)量
|
備注
|
|
1
|
Cortex-A9網(wǎng)關
|
1
|
含7寸電容觸摸顯示屏
|
|
2
|
網(wǎng)關I/O基礎功能模塊
|
1
|
|
|
3
|
ZigBee捕獲器
|
1
|
|
|
4
|
ZigBee協(xié)調器
|
2
|
|
|
5
|
ZigBee安全傳輸模塊
|
6
|
|
|
6
|
嵌入式核心模塊
|
6
|
Zigbee加密節(jié)點的處理器模塊
|
|
7
|
嵌入式接口底板
|
6
|
Zigbee加密節(jié)點的底板
|
|
8
|
繼電器控制器模塊
|
1
|
|
|
9
|
煙霧傳感器模塊
|
1
|
|
|
10
|
溫濕度傳感器模塊
|
2
|
|
|
11
|
光敏傳感器模塊
|
1
|
|
|
12
|
LED蜂鳴器控制模塊
|
1
|
|
|
13
|
RFID安全認證終端
|
6
|
含屏幕
|
|
14
|
傳感器采集控制程序
|
1
|
|
|
15
|
ZigBee加密安全傳輸應用程序
|
1
|
|
|
16
|
網(wǎng)關客戶端網(wǎng)絡安全傳輸軟件
|
1
|
|
|
17
|
物聯(lián)網(wǎng)安全架構科研平臺軟件
|
1
|
|
|
18
|
RFID雙向身份認證應用程序
|
1
|
|
|
19
|
RFID安全認證上位機應用軟件
|
1
|
|
|
20
|
5VDC3A電源適配器
|
1
|
|
|
21
|
交叉串口線
|
1
|
|
|
22
|
網(wǎng)線
|
1
|
|
|
23
|
方口USB線
|
1
|
|
|
24
|
Micro USB彎頭數(shù)據(jù)線
|
3
|
|
|
25
|
Micro USB直頭數(shù)據(jù)線
|
1
|
|
|
26
|
TF卡
|
1
|
|
|
27
|
TF卡讀寫器
|
1
|
|
|
28
|
CC2530 Debugger調試器
|
1
|
|
|
29
|
J-link仿真器
|
1
|
|
|
30
|
串口下載調試板
|
1
|
|
五、實驗項目
1、RFID安全認證應用開發(fā)
|
類別
|
實驗名稱
|
|
RFID系統(tǒng)攻防實驗原理實驗
|
實驗1 RFID技術概述
實驗2 RFID認證
實驗3 RFID認證協(xié)議攻防策略
實驗4 協(xié)議采用的策略
|
|
RFID系統(tǒng)攻防實驗
|
實驗5 單向安全認證
實驗6 單向認證防跟蹤
實驗7 單向認證重放
實驗8 單向認證防標簽假冒
實驗9 雙向安全認證
實驗10 雙向認證防跟蹤
實驗11 雙向認證防重放實驗
實驗12 雙向認證防DOS實驗
實驗13 多標簽防碰撞實驗
|
2、ZigBee安全加密傳輸應用開發(fā)
|
類別
|
實驗名稱
|
|
ZigBee安全加密傳輸實驗
|
實驗一、ZigBee傳感網(wǎng)簡介
實驗二、實驗前的準備
實驗三、ZigBee無加密傳輸實驗
實驗四、ZigBee應用層數(shù)據(jù)加密實驗
實驗五、ZigBee網(wǎng)絡白名單增刪實驗
實驗六、ZigBee節(jié)點入網(wǎng)認證與幀統(tǒng)計實驗
實驗七、網(wǎng)關與PC上位機雙向加密通訊實驗
|
