基于android的统一身份认证的智能家庭门锁-复旦大学实践工作站.doc

手机模拟中学实验项目总结 研究者： 上海交通大学附属中学 高二九班 指导老师：上海交通大学 梁阿磊 复旦大学 冯红伟、张睿身份认证是人类社会中的一个重要议题，[1] ，即所有权、知识性与固有性。传统解决方案求诸金属锁钥[2]。这些方法的局限性在于：1）只保证了三要素中某两个要素的满足，第三要素的欠缺使得认证的安全性降低[3]；2）不易集成，造成了大量资源的浪费（多扇门需要多把钥匙）；3）价格过高、不易使用[4]，尤以生物识别为最。这些局限性不仅表现在门锁这一身份认证的环境下，在其它环境下也非常普遍。 本文以家庭门锁为例，提出了基于Android智能手机的门锁身份识别的方案。本方案的优势在于：1）手机、密码和ID组成身份识别的三要素配对以提高统一性；3）整套系统开发成本低廉，且易于使用。这套方案不仅在门锁的应用上体现出优势，也可以在后续研究中应用在其它环境下。 同时，论文叙述了这套系统的实现，包括：门锁的Android程序开发等， 关键词：身份认证；安全；统一；智能手机；duino 简介 传统的锁主要有钥匙锁、磁卡锁、密码锁、RFID锁以及基于生物识别的锁。根据锁的定义，锁是用来保证门或物品的安全的工具，只能通过钥匙或只有特定的人知道的某一秘密的方式打开[2]。由此可见，这些锁的本质都是在进行身份认证，识别用户的身份以打开锁。 然而现有的锁的身份认证方式有三大局限性。 第一，不够安全。身份认证指的是提供一些信息来证明人的身份[1]，而这些信息可被归为三：所有权（用户有什么，比如钥匙）、知识性（用户知道什么，比如密码）、固有性（用户是什么，比如指纹）[1]。而在身份认证中，满足的要素越多就越安全[]。也就是说，第三要素的欠缺会大大降低其安全性。不幸的是，现有的身份认证方案都只能满足三要素中的两个：对于。因此从安全性角度而言稍有欠缺。 第二，不易集成。日常生活中，人们时常碰到繁琐的身份认证。图显示了人们如今随身携带各种卡片，第三，不适合普通家庭，主要因为价格过高及不易使用，尤以生物识别为最。一套指纹锁设备价格上千，且只有高新技术企业可以生产开发。对于普通家庭，如此高价的设备并不经济，而且还需要良好的养护与谨慎的使用。对于老年人，学习能力较弱，学习使用指纹锁有难度，并不容易接受指纹锁作为日常家门锁[]。 本研究的方案设计中，为了使门锁的使用更容易被接受，参考了传统锁的解决方案。比如，D。进行认证时只有手机、密码与 本文中，首先将介绍该门锁系统的模块组成以及技术背景，其次阐述技术实现中的细节，并用实验验证了方案的可行性，最后对本研究中门锁本身的改进、后续研究（基于Android进行身份认证的统一化系统的其它应用）两方面进行展望。 方案设计 一、模块组成与背景介绍该门锁由手机端、单片机和电控锁三部分组成。 图3 系统结构图 使用前，手机与单片机配对，设置密码、分配ID。使用时，，， 手机端使用Android手机，采集用户输入的密码信息，通过蓝牙发送密码和预先存储的手机ID。Android是一个以Linux为基础的开放源代码操作系统，主要用于移动设备[5]。 单片机主要进行数据分析，比对密码和ID，输出门锁控制信号控制门锁的开启。单片机采用的是Arduino系列的开发板中的Duemilanove（图4）。Arduino是一个开放源代码的单芯片微电脑，它使用了Atmel AVR单片机，采用了基于开放源代码的软硬件平台，并且具有使用类似Java，C 语言的开发环境[6]。 电控锁即市场上普遍的电机锁，受单片机控制打开（图5）。电控锁是根据楼宇电控门的工作原理而开发的新产品，可以配合门禁、考勤、一卡通系统，楼宇对讲系统使用[7]。 二、优势及意义ID ”三个识别要素，大大提高了安全性。第二是统一。一部手机可以与多扇门进行配对，用户可以通过重命名这些门锁来区分它们。第三是适于普通家庭。门锁的开发成本仅200元，价格便宜，易于工厂生产加工 技术实现 一、手机端 软件的编写环境为[8]。 交互界面中，[9]。该算法首先获取当前屏幕大小数据，将当前屏幕设为一个画布（canvas），通过计算手势在屏幕上的变化角度等数据，显示预存的点、圈、线以及箭头等图像，组成锁屏图案界面。本项目采用蓝牙作为手机与单片机间的通讯方式。[10]。 蓝牙通信是本项目的难题之一。 Developers官方安卓程序开发网站上[11]，最后成功实现通信。根据API说明，Android自带的API有BluetoothAdapter，BluetoothDevice