手機(jī)控制的藍(lán)牙智能門(mén)鎖設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

扈健瑋，姜 琴，楊毯毯

(青島工學(xué)院 信息工程學(xué)院，山東 膠州 266300)

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手機(jī)控制的藍(lán)牙智能門(mén)鎖設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

扈健瑋，姜 琴，楊毯毯

(青島工學(xué)院 信息工程學(xué)院，山東 膠州 266300)

為了解決現(xiàn)有智能門(mén)鎖安全性差、容易遭到嗅探和遠(yuǎn)程攻擊的問(wèn)題，研究并設(shè)計(jì)了一種由智能手機(jī)控制的藍(lán)牙智能門(mén)鎖.該智能門(mén)鎖以CC2540為主控制器，利用手機(jī)帶有的藍(lán)牙系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)控制，利用手機(jī)閃光燈實(shí)現(xiàn)帶外安全驗(yàn)證，能有效避免藍(lán)牙嗅探攻擊.身份驗(yàn)證碼由用戶(hù)輸入，不綁定手機(jī)，避免了手機(jī)更換或丟失對(duì)用戶(hù)造成的麻煩.實(shí)驗(yàn)調(diào)試證明，該智能門(mén)鎖達(dá)到了實(shí)際運(yùn)用的要求，具有安全性高、靈活性好、成本低廉的優(yōu)點(diǎn).

智能門(mén)鎖；藍(lán)牙；手機(jī)閃光燈；CC2540

隨著產(chǎn)品智能化浪潮，各類(lèi)功能的無(wú)線(xiàn)智能門(mén)鎖出現(xiàn)在市場(chǎng)上.這些無(wú)線(xiàn)智能門(mén)鎖在一定程度上提高了門(mén)鎖的安全性和便捷性，擺脫了傳統(tǒng)機(jī)械鎖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易被破壞、安全性差的缺陷；但仍然存在很多不足，如使用RF通信時(shí)還需要給門(mén)鎖另配遙控器，不適合多人共同使用的場(chǎng)合，如使用Wi-Fi通信時(shí)一旦室內(nèi)路由器斷電系統(tǒng)就無(wú)法正常工作，使用ZigBee通信時(shí)開(kāi)發(fā)成本高，且手機(jī)上并沒(méi)有ZigBee模塊，還需要中轉(zhuǎn)設(shè)備輔助[1].

相比之下，藍(lán)牙通信的優(yōu)勢(shì)就凸顯出來(lái)，尤其是在低功耗藍(lán)牙4.0技術(shù)推出之后，得到了IOS、Window8、Android4.3以上版本的全面支持，智能手機(jī)、平板等移動(dòng)終端硬件也開(kāi)始支持藍(lán)牙4.0.當(dāng)前，智能手機(jī)成為安全認(rèn)證領(lǐng)域的新工具，常見(jiàn)的有電子支付、短信驗(yàn)證、二維碼驗(yàn)證等.

本文提出利用智能手機(jī)的藍(lán)牙和閃光燈來(lái)控制智能門(mén)鎖的解決方案兼顧了成本、功耗、安全性能、便捷程度等全方面需求，實(shí)現(xiàn)了利用智能手機(jī)進(jìn)行安全驗(yàn)證、控制智能門(mén)鎖的功能，具有很高的實(shí)用性.

1 系統(tǒng)運(yùn)行原理

本文提出的智能門(mén)鎖系統(tǒng)由門(mén)鎖端和手機(jī)端兩部分組成，系統(tǒng)的通信交互如圖1所示.用戶(hù)驗(yàn)證身份時(shí)，開(kāi)啟手機(jī)端應(yīng)用，應(yīng)用軟件自動(dòng)建立藍(lán)牙主機(jī)端口，把該藍(lán)牙主機(jī)的地址和密碼按照預(yù)定的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換成閃光信號(hào)，用手機(jī)的閃光燈把光信號(hào)發(fā)出.

圖1 手機(jī)與門(mén)鎖通信交互圖

閃光燈的高頻率閃光使門(mén)鎖端的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換電路上產(chǎn)生矩形脈沖電信號(hào).主控制器受到該信號(hào)觸發(fā)，從低功耗休眠狀態(tài)激活到工作狀態(tài)，對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣和解碼，讀取藍(lán)牙主機(jī)的地址和密碼，把藍(lán)牙模塊從電源斷電狀態(tài)激活，指令該模塊連入手機(jī)的藍(lán)牙主機(jī).主控制器隨機(jī)生成驗(yàn)證碼明文，用加密法轉(zhuǎn)換出密文，通過(guò)藍(lán)牙通信發(fā)送密文給手機(jī)端.

手機(jī)端收到密文后提示用戶(hù)輸入數(shù)字秘鑰，手機(jī)端通過(guò)秘鑰解密出明文，將明文轉(zhuǎn)換成閃光信號(hào)由閃光燈模塊發(fā)出.門(mén)鎖的光電轉(zhuǎn)換模塊和控制器將閃光信號(hào)解碼后與原明文對(duì)比，如果相同則認(rèn)證通過(guò)，控制電磁鎖體開(kāi)門(mén).

2 門(mén)鎖端硬件設(shè)計(jì)

2.1 電磁鎖體

電磁鎖的設(shè)計(jì)和電磁鐵一樣，是利用電生磁的原理，當(dāng)電源繼電器閉合，電流通過(guò)硅鋼片時(shí)，電磁鎖會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的吸力緊緊的吸住鐵板達(dá)到鎖門(mén)的效果.而當(dāng)電源繼電器斷開(kāi)，電磁鎖失去吸力即可開(kāi)門(mén)[2].如圖2所示，K是電源繼電器開(kāi)關(guān)，RL是電磁鎖線(xiàn)圈，R是電阻，D是二極管，1、2是工作電源.

圖2 手機(jī)與門(mén)鎖通信交互圖

2.2 光電信號(hào)轉(zhuǎn)換電路

光電信號(hào)轉(zhuǎn)換電路是用來(lái)將手機(jī)閃光燈發(fā)出的閃爍光線(xiàn)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的電路，將轉(zhuǎn)化出的電信號(hào)送入控制器處理.實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)化功能主要依靠光電二極管元件，光電二極管能夠在不同強(qiáng)度光線(xiàn)照射下產(chǎn)生相應(yīng)的電壓，而且反應(yīng)時(shí)間靈敏度比光敏電阻高，可以檢測(cè)變化頻率和變化幅度很高的光信號(hào)，對(duì)閃爍頻率為幾十赫茲的二值閃光信號(hào)能產(chǎn)生頻率相同，跳變邊沿陡峭的方波電信號(hào)[3].

但是光電二極管對(duì)環(huán)境光線(xiàn)一樣會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)電壓，而且自然環(huán)境光線(xiàn)的強(qiáng)度既不恒定又可預(yù)知，無(wú)法從響應(yīng)電壓的幅度上區(qū)分環(huán)境光和閃光燈發(fā)出的閃爍光.利用選頻網(wǎng)絡(luò)電路濾除環(huán)境光產(chǎn)生的響應(yīng)電壓，環(huán)境光線(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)基本是不變的，產(chǎn)生的電壓可以認(rèn)為是一個(gè)直流電壓，使用RC高通濾波網(wǎng)絡(luò)來(lái)阻隔，再加上RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)帶通波器，消除噪聲信號(hào)的帶外成分，提取出設(shè)計(jì)頻率在通帶內(nèi)的閃爍光產(chǎn)生的方波信號(hào).如圖3所示，由C1和R1組成高通濾波網(wǎng)絡(luò)，R2和C2組成低通濾波網(wǎng)絡(luò)，濾除后的電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大輸入到控制器的IO口，電壓大于判定門(mén)限的讀取為1，低于判定門(mén)限的讀取為0.

圖3 光信號(hào)接收轉(zhuǎn)換電路示意圖

2.3 主控制器CC2540

CC2540是一款高性?xún)r(jià)比，低功耗，帶有片上系統(tǒng)的高集成度藍(lán)牙低功耗芯片.片上集成了性能優(yōu)越的RF收發(fā)器，增強(qiáng)型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8051MCU，內(nèi)部可編程flash，8KB內(nèi)存，集成了TI公司的藍(lán)牙低功耗協(xié)議棧.特別適合于對(duì)功耗要求極為苛刻的應(yīng)用系統(tǒng)，成為市場(chǎng)上適應(yīng)性最強(qiáng)，性?xún)r(jià)比最高的單模藍(lán)牙低功耗解決方案[4].本次設(shè)計(jì)選用CC2540作為門(mén)鎖端控制器，發(fā)揮其低成本和低功耗的特性.

門(mén)鎖端系統(tǒng)上電后，進(jìn)入節(jié)電模式，如果沒(méi)有處理任務(wù)，馬上進(jìn)入睡眠模式，在睡眠模式下等待閃光燈信號(hào)轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生中斷信號(hào).

如圖4所示，當(dāng)系統(tǒng)接到閃光燈信號(hào)轉(zhuǎn)換電路傳來(lái)的激活信號(hào)，會(huì)發(fā)生中斷喚醒控制器，解除睡眠模式，接收閃光信號(hào).對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性檢測(cè)，確定數(shù)據(jù)完整后，清除中斷標(biāo)志；從閃光信號(hào)中提取藍(lán)牙連接信息和驗(yàn)證信息，開(kāi)始進(jìn)入藍(lán)牙協(xié)議棧，連入手機(jī)端的藍(lán)牙中心，等待藍(lán)牙中心發(fā)送數(shù)據(jù). 接收完畢后，將數(shù)據(jù)和閃光信號(hào)發(fā)送的驗(yàn)證信息做處理，驗(yàn)證用戶(hù)身份正確后，控制IO口驅(qū)動(dòng)繼電器，控制電磁門(mén)鎖開(kāi)關(guān).

圖4 光信號(hào)接收轉(zhuǎn)換電路示意圖

當(dāng)控制器被閃光信號(hào)激活后，數(shù)據(jù)不完整或出現(xiàn)其他異常，都被視為無(wú)效激活，重新進(jìn)入睡眠模式.成功激活后如果身份驗(yàn)證出錯(cuò)，會(huì)進(jìn)入防攻擊流程，手機(jī)的藍(lán)牙地址將會(huì)被記錄，連續(xù)驗(yàn)證出錯(cuò)后，會(huì)把該地址拉入黑名單，拒絕連接，同時(shí)系統(tǒng)在一分鐘內(nèi)拒絕任何激活，以防止強(qiáng)力攻擊.系統(tǒng)在沒(méi)有處理任務(wù)后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式等待再次激活.處于睡眠模式時(shí)，系統(tǒng)的電能消耗極小.

2.4 門(mén)禁電源

選用DY12UPS門(mén)禁專(zhuān)用后備電源為系統(tǒng)供電.DY12UPS為全自動(dòng)智能型不間斷電源，電池充電電量足，能防止過(guò)充欠充，能提供穩(wěn)定的12V直流輸出，帶UPS電源，停電自動(dòng)供電，保證系統(tǒng)在市電斷電的情況下仍然正常工作.使用該電源還可減小門(mén)禁控制器的負(fù)荷，減小故障隱患.

3 手機(jī)軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件程序主流程

智能門(mén)鎖的IOS客戶(hù)端使用最新推出的Swift語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，Swift語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出的手機(jī)軟件具有維護(hù)方便，效率高，安全性好等特色.

手機(jī)軟件程序的主流程如下：手機(jī)藍(lán)牙建立中心角色，將接入手機(jī)藍(lán)牙的密鑰數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)編碼成閃光燈發(fā)送的信號(hào)，閃光燈發(fā)送數(shù)據(jù)后等待門(mén)鎖端藍(lán)牙接入，門(mén)鎖端接入后，進(jìn)入用戶(hù)操作子流程.用戶(hù)操作流程如圖5所示，用戶(hù)可以選擇開(kāi)啟門(mén)鎖和修改密鑰兩種操作，操作完成后再把信息提供藍(lán)牙和閃光燈發(fā)送給門(mén)鎖端.手機(jī)端將接收門(mén)鎖的驗(yàn)證反饋信息，并顯示操作結(jié)果.

圖5 用護(hù)操作流程示意圖

3.2 手機(jī)端模塊調(diào)用

在藍(lán)牙通信設(shè)計(jì)上，調(diào)用CoreBluetooth.framework框架，進(jìn)行以下的操作步驟：①建立中心角色；②掃描外設(shè)；③連接外設(shè)；④發(fā)現(xiàn)服務(wù)與特征；⑤數(shù)據(jù)交互；⑥斷開(kāi)連接；實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙與門(mén)鎖端的信息交互[5].在中心這邊，由CBCentralManager對(duì)象管理本地中心，來(lái)發(fā)現(xiàn)或連接遠(yuǎn)程外設(shè).此時(shí)正在連接的外設(shè)用CBPeripheral 對(duì)象表示.遠(yuǎn)程外設(shè)的數(shù)據(jù)由CBService和CBCharacteristic對(duì)象表示，當(dāng)你與遠(yuǎn)程外設(shè)CBPeripheral對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)交互時(shí)，是由一個(gè)服務(wù)與特征操作的.

在鍵盤(pán)輸入設(shè)計(jì)上，通過(guò)設(shè)置文本框控件屬性textfaild.secureTextEntry，實(shí)現(xiàn)了密碼輸入內(nèi)容*顯示的功能.在安全設(shè)計(jì)上，調(diào)用arc4random()函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了二進(jìn)制流的隨機(jī)生成.

在閃光燈通信設(shè)計(jì)上，調(diào)用AVFoundation.framework框架，驅(qū)動(dòng)手機(jī)閃光燈模塊的高速亮滅，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)閃爍光信號(hào)喚醒門(mén)鎖端，并發(fā)送數(shù)據(jù)信息功能.

3.3 通信協(xié)議

3.3.1 安全設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)智能門(mén)鎖往往讓用戶(hù)在手機(jī)端輸入開(kāi)門(mén)密碼，也就是一個(gè)固定的驗(yàn)證數(shù)據(jù)，再將驗(yàn)證數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送到門(mén)鎖端，門(mén)鎖收到的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)器中的驗(yàn)證數(shù)據(jù)對(duì)比.這種驗(yàn)證方式有很大的安全問(wèn)題，因?yàn)殚_(kāi)門(mén)密碼往往是固定的一個(gè)數(shù)據(jù)，加密法都是對(duì)同一個(gè)明文產(chǎn)生密文，所以很容易遭到攻擊.

為了解決這個(gè)問(wèn)題，本設(shè)計(jì)采用了“一次一密”的身份信息驗(yàn)證方案.每次驗(yàn)證時(shí)，門(mén)鎖端隨機(jī)生成一個(gè)二進(jìn)制流并發(fā)送給手機(jī)端；用戶(hù)輸入的驗(yàn)證數(shù)據(jù)，不直接發(fā)送，而是把數(shù)據(jù)的二進(jìn)制碼與等長(zhǎng)的隨機(jī)生成的二進(jìn)制碼按位異或生成密文，該次操作所用的隨機(jī)二進(jìn)制碼作為密鑰，通過(guò)閃光燈發(fā)送給門(mén)鎖端，再通過(guò)藍(lán)牙把密文發(fā)送給門(mén)鎖端.這樣藍(lán)牙中的加密算法每次加密的數(shù)據(jù)都是隨機(jī)生成的不具有任何特殊語(yǔ)義的亂碼.這樣攻擊者試圖破解藍(lán)牙層的加密時(shí)，根本無(wú)法驗(yàn)證是否已經(jīng)成功破解.香農(nóng)證明，如果密鑰流是完全隨機(jī)的，并且與明文一樣長(zhǎng)，那么他就是不可破解的[6].

那么要保證加密驗(yàn)證的安全就要確保以下三點(diǎn).

第一是閃光信號(hào)發(fā)送的密鑰不要被截獲.由于閃光燈信號(hào)不像電磁波那樣可以遠(yuǎn)程截獲，使用者自身能夠確保閃光信號(hào)不被泄露.

第二是產(chǎn)生的二進(jìn)制密鑰流是隨機(jī)流.要從數(shù)學(xué)角度證明隨機(jī)生成器是否真的產(chǎn)生了隨機(jī)位流，這是不可能的，所能做的是看隨機(jī)位流是否具有所期望的特征，通過(guò)隨機(jī)性測(cè)試來(lái)驗(yàn)證產(chǎn)生密鑰流的隨機(jī)性，包括單個(gè)位測(cè)試(monobit test)、撲克牌測(cè)試(poker test)、連串測(cè)試(runs test).測(cè)試了10組20000位二進(jìn)制流，測(cè)試結(jié)果如下：

單個(gè)位測(cè)試在于校驗(yàn)0和1的個(gè)數(shù)是否大致相等，我們期望0和1的個(gè)數(shù)是大致相等的.測(cè)試過(guò)程是計(jì)算1的個(gè)數(shù)，如果其個(gè)數(shù)在9654～10346之間，占比在0.4827～0.5173，那么這個(gè)位流就通過(guò)了單個(gè)位測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 單個(gè)位測(cè)試結(jié)果

組號(hào)1的個(gè)數(shù)1的比例199380.496902100290.50145399710.498554100470.50235599000.495006100380.501907101270.50635898810.49405999590.4979510100640.50320

撲克牌測(cè)試，將20000個(gè)二進(jìn)制位分成若干段，每段有4個(gè)二進(jìn)制位，每段所表示的十進(jìn)制數(shù)字是0～15.對(duì)于一個(gè)真正的隨機(jī)流，0～15的個(gè)數(shù)分布也應(yīng)該是隨機(jī)分布的[7].假設(shè)ni是數(shù)字i的個(gè)數(shù)，將這些值帶入下式：

如果1.034

表2 撲克牌測(cè)試結(jié)果

組號(hào)X129.9136229.804839.6384417.7792531.0272622.9888732.2112838.3424923.62241032.8064

連串測(cè)試：連串就是指1或0連續(xù)的序列.在真正的隨機(jī)流中，連串的長(zhǎng)度應(yīng)是隨機(jī)分布的.如果每個(gè)連串的數(shù)量在以下區(qū)間之內(nèi)，那么該位流就通過(guò)了此測(cè)試[8]，結(jié)果見(jiàn)表3.

連串長(zhǎng)度 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量

1 2267～2733

2 1079～1421

3 502～748

4 223～402

5 90～223

6+ 90～223

表3 連串測(cè)試結(jié)果

組號(hào)1連串2連串3連串4連串5連串6連串及以上1248712656713341241262249812156233711341443253112136533881081394250512176383951261305259212406433711151096249612605943851311427251212116483701471378255312556563721141019250712286533711201281025121273631374133129

10組數(shù)據(jù)的測(cè)試結(jié)果全部落在期望之內(nèi)，通過(guò)了隨機(jī)性測(cè)試，說(shuō)明手機(jī)軟件產(chǎn)生的隨機(jī)流是具有較強(qiáng)的隨機(jī)性[9].

第三是防止攻擊者進(jìn)行逐個(gè)嘗試的暴力破解.為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，當(dāng)系統(tǒng)收到來(lái)自同一個(gè)藍(lán)牙MAC地址的驗(yàn)證數(shù)據(jù)連續(xù)出錯(cuò)3次，系統(tǒng)將會(huì)拒絕任何連接1min，并記錄該MAC地址，同時(shí)拒絕該MAC地址的藍(lán)牙設(shè)備在24h內(nèi)的任何請(qǐng)求.那么攻擊者要想每天不間斷的進(jìn)行24個(gè)h的攻擊，就需要1440個(gè)藍(lán)牙MAC地址，每天能夠嘗試1440種組合，而8位的大小寫(xiě)字母與數(shù)字組合共有218340105584896種可能性，大約需要3億年才能?chē)L試所有的組合，顯然暴力破解不再可行[10].

3.3.2 數(shù)據(jù)格式

閃光燈數(shù)據(jù)幀的起始符用‘&’‘%’‘$’三個(gè)字符，不同的起始符區(qū)分幀數(shù)據(jù)的表示內(nèi)容(表4).起始符后有固定長(zhǎng)為8字節(jié)的數(shù)據(jù)，之后為1字節(jié)檢驗(yàn)碼，校驗(yàn)碼為前8字節(jié)數(shù)據(jù)按位異或產(chǎn)生.幀的結(jié)尾用‘#’字符表示結(jié)束.每幀的長(zhǎng)度都固定為11字節(jié)，見(jiàn)表5.

表4 閃光燈數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)符

字符十六進(jìn)制標(biāo)志意義‘&’26藍(lán)牙地址數(shù)據(jù)起始‘%’25藍(lán)牙密碼數(shù)據(jù)起始‘$’24身份驗(yàn)證數(shù)據(jù)起始‘#’23結(jié)束

表5 閃光燈數(shù)據(jù)幀格式

起始符藍(lán)牙地址檢驗(yàn)碼結(jié)束符‘&’8字節(jié)1字節(jié)‘#’起始符藍(lán)牙密碼檢驗(yàn)碼結(jié)束符‘%’8字節(jié)1字節(jié)‘#’起始符校驗(yàn)密鑰檢驗(yàn)碼結(jié)束符‘$’8字節(jié)1字節(jié)‘#’

藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)只有兩類(lèi)，一類(lèi)是安全驗(yàn)證的密文碼，一類(lèi)是操作的反饋信息，都以字符串的形式發(fā)送.

閃光燈數(shù)據(jù)幀的起始符用‘&’‘%’‘$’三個(gè)字符，不同的起始符區(qū)分幀數(shù)據(jù)的表示內(nèi)容，見(jiàn)表1.起始符后有固定長(zhǎng)為8字節(jié)的數(shù)據(jù)，之后為1字節(jié)檢驗(yàn)碼，校驗(yàn)碼為前8字節(jié)數(shù)據(jù)按位異或產(chǎn)生.幀的結(jié)尾用‘#’字符表示結(jié)束.每幀的長(zhǎng)度都固定為11字節(jié)，見(jiàn)表4.

藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)只有兩類(lèi)，一類(lèi)是安全驗(yàn)證的密文碼，一類(lèi)是操作的反饋信息，都以字符串的形式發(fā)送.

3.3.3 驗(yàn)證交互規(guī)則

舉例來(lái)說(shuō)，如用戶(hù)在輸入界面輸入的身份驗(yàn)證碼是ABCD1234，其ASCII碼值為:

0x41,0x42,0x43,0x44,0x31,0x32,ox33,0x34；

生成的八字節(jié)隨機(jī)二進(jìn)制流為：

0x34,0x77,0x50,0x44,0xDC,0x02,0x37,0x93；

身份驗(yàn)證碼與隨機(jī)流按位異或，生成驗(yàn)證密鑰為：

0x75,0x35,0x13,0x00,0xED,0x30,0x04,0xA7；

各字節(jié)按位異或的到幀檢驗(yàn)碼為0x2D；

閃光燈發(fā)出的數(shù)據(jù)幀為：

0x24|0x75,0x35,0x13,0x00,0xED,0x30,0x04,0xA7|0x2D|0x23

藍(lán)牙發(fā)送的數(shù)據(jù)為隨機(jī)二進(jìn)制流：

0x34,0x77,0x50,0x44,0xDC,0x02,0x37,0x93；

門(mén)鎖端收到兩個(gè)數(shù)據(jù)后，將閃光燈數(shù)據(jù)中驗(yàn)證密鑰：

0x75,0x35,0x13,0x00,0xED,0x30,0x04,0xA7；

與藍(lán)牙數(shù)據(jù)中的隨機(jī)二進(jìn)制流，進(jìn)行按位異或操作，運(yùn)算出身份驗(yàn)證碼：

0x41,0x42,0x43,0x44,0x31,0x32,ox33,0x34；

即ABCD1234.

如果和存儲(chǔ)的身份驗(yàn)證碼相同則通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送信息告知驗(yàn)證成功，否則告知驗(yàn)證失敗.4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種基于智能手機(jī)控制的藍(lán)牙智能門(mén)鎖的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方式，并分別具體的給出了門(mén)鎖端的硬件設(shè)計(jì)和手機(jī)端的軟件設(shè)計(jì).本設(shè)計(jì)充分利用智能手機(jī)通用的藍(lán)牙、閃光燈等模塊實(shí)現(xiàn)門(mén)鎖的無(wú)鑰匙控制，避免了傳統(tǒng)智能門(mén)鎖無(wú)線(xiàn)射頻模塊一直處于伺服監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)的功耗浪費(fèi).同時(shí)提出了利用手機(jī)閃光燈實(shí)現(xiàn)安全驗(yàn)證的方案并驗(yàn)證了其可行性與安全性.通過(guò)測(cè)試，本智能門(mén)鎖能夠通過(guò)手機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖和修改開(kāi)鎖密碼的預(yù)期效果.由于本智能門(mén)鎖的控制只使用智能手機(jī)，真正免去了鑰匙的繁瑣，極大的方便了用戶(hù)，加之其低成本，具有較為廣泛的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.

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(編輯：姚佳良)

Design and implementation of intelligent bluetooth lock controlled by smart mobile phone

HU Jian-wei，JIANG Qin，YANG Tan-tan

(School of Information Engineering, Qingdao University of Technology, Jiaozhou 266300,China)

In order to solve the security problem of existing intelligent door lock which is vulnerable to sniffing and remote attacks, research and design of a Bluetooth intelligent door lock controlled by smart mobile phone are made. The intelligent door lock adopts a Bluetooth low energy solution by using the CC2540 uses mobile phones with Bluetooth to implement wireless control, and uses the flash light with verification of safety to effectively avoid the Bluetooth sniffing attack. Authentication input without binding the phone can avoid the trouble induced by the replacement or loss of the phone to the user. The experimental results showed that the smart door lock can meet the requirements of practical application. It has the advantages of high security, good flexibility and low cost.

intelligent door lock；bluetooth；flash light；CC2540

2016-03-05

國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201513995006)；青島工學(xué)院2015年度大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2015CX005)

扈健瑋, 男, 1172951257@qq.com; 通信作者：姜琴, 女, ritajq@126.com

1672-6197(2017)01-0055-05

TP273+.5

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