孙智慧[1]2008年在《家庭网关与终端远程访问设计及实现》文中研究指明传统的家庭上网设备一般是ADSL modem,只具有基本的上下行连接功能,无法提供对于需要流量控制的多种不同数据业务的支持,随着家庭网络服务市场的发展,需要家庭网关具有较强的功能,包括支持多条不同的连接方式,支持不同层次的QoS,支持灵活复杂的远程管理控制及对其挂接终端的访问控制,支持无线接入等多种功能,而且需要支持对因此需要设计符合业务需求的家庭网关和相关的协议来支持以上的要求。本论文研究工作的重点是研究家庭网络的软硬件结构,并对设备的寻址及高层互联协议和远程访问协议进行了比较和分析,设计了一种对家庭网关下挂家庭终端的访问控制方案。具体内容如下:1)研究家庭网关软硬件系统结构,对不同功能的开源代码加以分析,根据实际要求设计并配置家庭网关从底层到高层互联结构。2)研究家庭网络设备的寻址问题,对比IPv4/IPv6寻址方式的不同,考虑不同网络环境下设备的正常识别问题。3)对高层互联协议和相关组织进行分析和和比较,根据实际需要设计合适的互联方案。4)对UPnP协议进行分析,参考研究相关代码,主要研究UPnP协议如何实现设备的发现、配置和控制,并对UPnP NAT Travesal深入研究,论证UPnP协议适合作为家庭网络系统的构建基础:5)介绍TR069协议功能和结构,研究其对家庭网关远程管理的管理流程。6)研究TR069协议并和UPnP协议作比较,设计统一的模型,从而实现ACS服务器通过外部网络对家庭网络内部设备的访问,控制和管理。本论文的章节安排如下:第一章主要介绍了研究背景,研究领域的发展现状,本文具体的研究内容。第二章主要介绍家庭网关的软硬件结构,主要功能的实现第叁章主要介绍家庭网络的寻址问题。第四章主要介绍高层互联技术和服务发现技术,并加以对比第五章主要分析UPnP开源代码,以及UPnP主要模块的设计,着重介绍UPnP NATTraversal的实现方法第六章研究TR069协议结构,网络架构和功能流程,第七章将TR069和UPnP融合,设计对家庭网络内部终端的访问控制方案第八章总结及展望
杜洁[2]2008年在《嵌入式数据库在家庭网关中的研究与设计》文中研究说明在信息家电远程监控系统中,需对大量的实时数据进行采集和处理。家庭网关数据库是信息家电系统的核心,承担了定义数据,与外部设备进行实时数据交换等主要功能。本论文在综合分析当前嵌入式数据库系统的主要功能和发展现状的基础上,针对嵌入式设备的具体特点,结合在家庭网关中的实际应用需求,提出了基于ARM-Linux平台的嵌入式数据库系统的开发与设计方法。本文重点研究嵌入式数据库系统的开发原则、设计过程与体系结构,为构建具有实时性能的嵌入式数据库的设计提供理论依据。并构造了一个S3C44B0X+uCLmux+SQLite+Boa的嵌入式实时家庭网关:以嵌入式微处理器S3C44B0X为中心设计硬件平台,对uCLinux进行实时性改造,并移植uCLinux作为嵌入式实时操作系统,以公共网关接口(CGI)原理为基础,以SQLite为数据存储及管理后台,用软件编程的方法实现实时数据的采集,处理与存储。本文着重针对家庭网关的具体应用,对嵌入式实时数据库系统进行了设计。根据信息家电接口语言在SQLite中生成了家电信息表和实时状态表,并构造了一个HASH函数优化了实时数据库的索引机制。介绍了如何实现实时数据到历史数据的存储,以及设计主动规则库来提高系统的实时性能,从而满足嵌入式家庭网关对数据的实时管理要求。
高飞[3]2011年在《基于叁网融合的数字家庭网络体系结构及安全技术研究》文中认为数字家庭是利用通信、电视和计算机等数字技术,把家庭中的各种通信设备、计算机设备、家用电器、安防设备等,通过数字家庭网络连接在一起,进行监视、控制与管理的一种智能数字家庭。随着我国叁网融合的推进,构建基于叁网融合的数字家庭网络成为智能家庭的迫切需求。目前计算机、家电等行业分别构建的数字家庭网络存在服务协作能力差、各种技术体制不兼容、安全机制不统一的问题。本文研究基于叁网融合的数字家庭网络体系结构及安全关键技术,具体如下：(1)深入分析现有标准化组织提出的集中式和分布式数字家庭网络体系结构,指出其存在的不足。采用“应用域划分子网,服务和安全统一管理”的思想构建基于叁网融合的数字家庭网络体系结构,解决了数字家庭网络服务类型多样,服务资源分散、协同、整合困难及其设备、用户认证问题。(2)分析数字家庭网络存在的安全隐患和安全需求,综合考虑远程用户面、家庭接入面、家庭设备面和家庭用户面,设计了数字家庭网络安全参考模型。在此基础上,为了保证家电设备的真实可信,分析现有的设备认证机制及其缺陷,提出了一种基于PKI的数字家庭网络设备认证方法,分析验证表明,此方法能够实现家庭内部设备、家庭之间设备以及家庭设备与远程终端的真实性认证。(3)在所设计的数字家庭安全体系结构的基础上,提出了一种基于Kerberos的家庭用户认证方法。针对Kerberos认证存在重放攻击、口令猜测攻击、密钥分配和管理困难的问题,使用公钥体制和随机数方式,设计了一种改进的基于Kerberos(?)勺家庭用户认证方法。分析验证表明,此方法简单、高效,无需节点时间同步,能够抵制重放攻击和口令猜测攻击,解决单点登录问题。在以上技术的基础上,设计和实现了数字家庭网络安全管理系统,并对该系统进行了测试,结果表明该系统完成了数字家庭网络中的用户认证、授权、用户管理、设备管理等功能。满足面向叁网融合的数字家庭网络的基本安全需求。本文的研究成果对我国数字家庭网络技术和产业的发展具有一定的参考价值,为其标准制定和应用开发提供支撑。
唐良红[4]2013年在《分层网络路由在家庭网关中的实现》文中进行了进一步梳理随着信息化进程的加快，家庭信息化平台也发生了巨大的变化。家庭网关这一设备逐渐进入千家万户，做为实现网络传输底层协议的路由器对数据传输起着至关重要的作用。使用现有家用小型路由器，除了冗余功能多、使用成本高之外，还有二次开发不灵活，执行效率低，系统结构不紧凑等缺点。因此对路由器的研发具有很重要的实际意义。本文针对家庭网关的特点，对分层网络路由在家庭网关中的实现进行了研究，主要工作包括：首先，对家庭网关中分层网络路由的底层进行了详细设计。此分层网络路由的底层由Zentyal核心底层软件中的Iptables防火墙系统软件进行实现；采用NAT技术进行端口映射与外界网络通信，通过桥连接统一管理内部网络的设备；加入PPPoe、DHCP等多种协议进一步扩充网络路由的相关功能。其次，为了整合底层松散的软件系统架构，实现了家庭网关中分层网络路由的中间逻辑层。这个中间逻辑层分两层进行开发，一层负责记录数据，另外一层负责伺服。为了给用户提供一个良好的便于管理的界面接口，对前端界面以及管理方式进行了开发。所开发的管理方式包括Web管理界面、UPNP管理程序以及网管程序等。再次，为了更好地改善整个家庭网关中网络路由软件系统中QoS策略的执行效率，重新设计和改进了QoS策略以及算法。实验表明改进的QoS算法在准确数据流量的分发以及峰值的保持上较IP优先的算法有很大的改进，能最大程度上保证硬性网络服务资源带宽的平衡分配。最后，对整个系统进行了部署和测试。测试结果表明新开发的家庭网关路由在功能以及可靠性方面均达到预期效果。
陈锋[5]2011年在《基于ARM的嵌入式家庭网关的设计与实现》文中提出高科技产品开始不断走进日常生活之中,家庭信息化将成为必然趋势。家庭信息化就是通过一种设备将家庭中所有家用电器及电子设备连接至一起,形成一个智能化的家庭网络,这样就可以通过互联网访问控制家庭电器设备。目前家庭中正是缺少这种设备(嵌入式家庭网关),使得家电设备无法形成智能化的家庭网络。嵌入式家庭网关是组成家庭网络,实现各种家电设备互联的核心设备和平台。嵌入式家庭网关主要特点是,面向特定应用,对安全性、可靠性要求高,以及成本低等。目前国内外已经研发出多种家庭网关,但成本较高,不适合一般家庭使用。同时采用文件方式对数据进行处理,使得数据容易被修改,删除,替换等,数据安全性得不到保障。基于上述情况,本文介绍了一种新的基于ARM-Linux开发平台,低成本安全性高的家庭网关设计方案。本设计中使用ARM和Linux作为家庭网关软硬件平台,采用嵌入式数据库进行家庭网关数据管理,提高数据安全性。同时介绍一种基于nRF24L01的无线家庭网络组建方案。本文围绕如何实现低成本高性能的嵌入式家庭网关,对设计过程中的关键问题展开研究。首先对嵌入式系统及嵌入式家庭网关研究背景、现状、发展趋势进行分析,阐述本文的研究意义。其次,搭建家庭网关开发平台,包括设计家庭网关硬件及软件开发平台。对其核心硬件进行研究,设计家庭网关硬件电路;对U-Boot, Linux等进行研究,搭建软件开发平台,包括Linux操作系统移植,以及根文件系统的制作。再次,设计嵌入式家庭网关软件。对嵌入式网络服务器BOA、CGI以及嵌入式数据库SQLite展开研究,实现家庭网关功能。最后测试嵌入式家庭网关的功能,对本文设计的嵌入式家庭网关进行分析,并介绍今后下一步的研究工作。
张焕强[6]2003年在《家庭网关中的资源管理》文中研究说明以太网技术的发展使得基于以太网的宽带综合接入成为一个可行的接入网方案。这种方案由社区中心服务器、以太网交换机、以及家庭网关等组成。本文以这种综合接入方案为背景，在家庭网关设计和实现的基础上，深入研究了嵌入式实时多媒体系统中的资源管理问题。本文的主要贡献在于以下几点： 1．提出并实现了一种层级式的软实时任务调度算法 本文对传统实时任务调度算法进行了分类总结，详细分析了多媒体任务的调度问题，提出了一种层级式的软实时多媒体任务调度算法。使用该算法可以为特定进程或进程组提供基于速率的调度，以避免进程之间的相互影响。在Linux环境下实现了这种算法，通过性能分析，表明这种调度算法计算量小，能够保证软实时任务的执行时间，并具有很好的扩展性。 2．提出并实现了一种网络协议处理的调度机制 研究了Linux系统中网络协议处理，分析了Mosberger和Druschel等人提出的网络协议处理调度方法，提出了一种网络协议处理的调度机制，实现了这种机制下的网络协议处理的调度算法。这个调度机制由分类器、队列、调度器、用户接口内核模块、用户接口应用层程序组成，它能够节省CPU时间，并能够为数据流之间的带宽分配提供很好的隔离和QoS保证。 3．提出并实现了一种基于缓冲控制的多媒体播放同步算法 为了解决基于IP网的实时多媒体节目的播放同步问题，提出了一种动态、自适应的缓冲区管理算法。它根据缓冲区的状态，动态丢帧或让某些帧进行重复播放，以维持节目的播放同步，避免由于缓冲区溢出或者排空所造成的播放质量下降的问题。 4．设计和实现了一个实用的家庭网关系统 研究了家庭网关硬件中断请求优先级以及DMA控制器相关的各种优先级的调整，以便在物理层、链路层以及系统的DMA处理中为实时多媒体流提供有效的支持。设计并实现了一个实用的家庭网关系统。本文介绍了该系统的组成、结构，并对系统各个组成模块作了说明。
万爱霞[7]2007年在《智能家庭网络及其安全机制的研究》文中研究表明随着计算机网络技术和信息技术的进步,智能家庭网络得到了前所未有的发展。家庭网络的实现目标是将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理,同时保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。智能家庭系统的一个重要设计部分是家庭网关的设计,传统的家庭网关一般采用PC机,但从实用和经济的角度来衡量,采用嵌入式家庭网关会是一种更为理想的选择。然而,目前家庭网络标准尚未统一,许多技术问题也有待于进一步解决,因此该目标的实现还需要长期不断的努力。嵌入式家庭网关的主要功能是实现嵌入式Internet。嵌入式网关一方面要使其能完成内部家庭网络协议和TCP/IP协议的无缝连接;另一方面,在智能家居通过Internet远程访问控制家电设备,在带来诸多方便的同时,内部家庭网络也暴露在公共面前。家庭网络的安全性也是我们要考虑的问题。在这样的背景下,本文提出了四个观点。第一:智能家庭网络的一种架构方案以及其软硬件的实现方法,该网络能够采用目前存在的多种通讯媒体,实现一定的智能化功能和远程监控功能;第二:以16/32位ARM系列处理器和RTOS环境为出发点,根据现有的内部家庭网络协议多种共存没有形成统一的标准的特点,设计一种新的嵌入式家庭网关的实现方案,提出一种通用设计思想,适用于各种不同的内部家庭网络协议与Internet的无缝连接;第叁:系统地分析了智能家庭网络及嵌入式家庭网关面临的安全威胁及安全需求,在充分考虑其有限的资源的情况下,给出了基于Internet环境的智能家庭网络安全解决方案,为家庭自动化设备的远程监控系统提供了具有保密性、可认证性、可授权性和数据完整性的安全机制;第四:在安全性考虑方面,又针对通过嵌入式家庭网关接入Internet的智能家居系统提出新的安全解决方案,以HTTP摘要认证与定制的嵌入式SSL实现不同安全等级设备的安全机制,并以组策略方式对各种家电设备针对不同的用户分配不同的访问权限。在保证系统安全的同时,大大节约了系统资源,达到优化系统的目的。
曹伟[8]2004年在《基于ARM芯片的嵌入式家庭网关的设计》文中研究表明步入21世纪，现代人对居所环境的追求有了观念上的转变。开始由对物质层面上的宽松环境、豪华装修转变为对精神层面上安全便捷的服务、开放的信息交互等软内容的追求。这直接推动了家庭网络的发展。 作为家庭网络结构中的门户和管理者，家庭网关的地位至关重要。它直接决定了家庭网络的设计所能达到的高度和服务水平。考虑到稳定性和可扩展性，本设计中采用S3c4510+uClinux的组合作为家庭网关的软、硬件基础，在其上展开软硬件平台的设计。 本文从嵌入式开发的角度出发，分两部分详细阐述了家庭网关的结构，介绍了网关的硬件电路和软件系统的设计实现。 文章共分为五部分，其内容介绍如下： 第一章．前言：主要介绍了家庭网络和家庭网关的发展简史和现状，阐述了本文工作的重点及意义。 第二章．嵌入式系统的设计：主要介绍了嵌入式系统的概念，嵌入式系统的特点，家庭网络中软硬件环境的现有条件以及本设计中家庭网关的总体结构。 第叁章．嵌入式网关硬件平台的构建：介绍了嵌入式开发中微处理器的选择方法，并对家庭网关中所用的32位MCU S3c4510作介绍，同时以原理图的形式给出硬件平台的设计。 第四章．嵌入式网关软件平台的设计：对设计中所用的EOS(uClinux)、HTTP协议、CGI规范、家庭网络协议作介绍，并在其基础上描述网关软件的实现。 第五章．嵌入式家庭网关的完善：对嵌入式家庭网关的发展方向及本设计的后续工作作介绍。
李思[9]2008年在《嵌入式Web服务器在家庭网络中的研究与应用》文中研究说明随着计算机技术和信息网络技术的飞速发展,嵌入式系统的应用越来越广泛,而嵌入式产品以其小巧、使用方便、实用等特点越来越受到人们的青睐。近几年来,嵌入式产品越来越多的被应用于信息家电领域。因此设计出以嵌入式系统开发平台为基础,带有人机交互界面和远端网络控制的终端,用于家庭网络中,更方便的实现对模拟家庭设备等被控单元的控制,具有很高的实用价值和研究价值。本文讨论的就是如何搭建这样一个嵌入式Web服务器系统的问题。论文首先简要介绍了一些关于嵌入式系统的基本概念和嵌入式系统的发展现状;然后介绍了基于Linux系统和S3C2410X处理器的嵌入式系统开发平台的基本架构及各个组成部分的开发流程。系统设计主要包含嵌入式Web服务器的设计,嵌入式数据库的设计和基于QT/E的触摸屏图形用户界面设计的叁个部分。在此基础上还介绍了基于Linux与S3C2410X的交叉编译环境的建立,嵌入式系统开发中广泛使用的NFS服务器的建立等,对整个内容整体性进行了补充。
李文博[10]2008年在《基于IAIDL的嵌入式WEB家庭网关的设计》文中研究说明随着互联网技术和信息通信技术向普通家庭生活的不断普及,自动化水平的不断提高,如何将消费电子、计算机和通信融为一体,已成为人们非常关心的一个问题。目前大多数的嵌入式WEB服务器只是一个实施远程监控的平台,而随着市场上各种信息产品功能的不断丰富,人们开始要求能通过嵌入式WEB服务器来实现整个网络上的信息交互、综合和共享,实现统一的人机界面和跨平台的数据库访问。而其所在的智能家居内部网络及家庭网关在国内并没有一个统一的规范,国外的家庭网关产品需要强大的网络运营商支持,这就使得设计一个适合国内使用的具有统一协议标准的家庭网关产品成为必要。本设计中选用了32位嵌入式微处理器S3C2410X做为硬件核心,开发平台为武汉创维特的ARM9,通过移植嵌入式LINUX操作系统到开发平台上,实现信息家电在该系统上的远程监控功能。该家庭网关通过连接到Internet实现远程监控,由IAIDL编译器对信息家电各类信息进行统一描述,将统一格式的家电IAIDL文件送入SQLite存储,当远程用户需要对家庭内部网络进行监控时,由浏览器向BOA发送请求,BOA通过调用相应的CGI程序响应该操作,并通过家庭网关上的通信接口改变家电状态,同时将改变后的信息存储到SQLite中,从而实现基于IAIDL的嵌入式WEB的家庭网关的远程监控功能。
参考文献：
[1]. 家庭网关与终端远程访问设计及实现[D]. 孙智慧. 北京邮电大学. 2008
[2]. 嵌入式数据库在家庭网关中的研究与设计[D]. 杜洁. 湖南师范大学. 2008
[3]. 基于叁网融合的数字家庭网络体系结构及安全技术研究[D]. 高飞. 西安电子科技大学. 2011
[4]. 分层网络路由在家庭网关中的实现[D]. 唐良红. 湖南大学. 2013
[5]. 基于ARM的嵌入式家庭网关的设计与实现[D]. 陈锋. 西华大学. 2011
[6]. 家庭网关中的资源管理[D]. 张焕强. 中国科学院研究生院（软件研究所）. 2003
[7]. 智能家庭网络及其安全机制的研究[D]. 万爱霞. 上海交通大学. 2007
[8]. 基于ARM芯片的嵌入式家庭网关的设计[D]. 曹伟. 中国海洋大学. 2004
[9]. 嵌入式Web服务器在家庭网络中的研究与应用[D]. 李思. 北京邮电大学. 2008
[10]. 基于IAIDL的嵌入式WEB家庭网关的设计[D]. 李文博. 湖南师范大学. 2008
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