20、安全高效的云连接体域网平台解析

安全高效的云连接体域网平台解析

1. 数据封装与加密

最终的数据包由分类传感器数据的成对半字节组成，随后是传感器的游程编码数组。这些数组代表小波域中传感器的阈值数据。 n 数组被打包成半字节，而 b 数组的元素随后被追加。在传输之前，会添加 MQTT 头部和控制字节。

由于体域网（BSN）平台中微控制器的计算能力和内存有限，需要能在资源受限系统上可靠执行加密操作的算法。这里选择了 SPARX 轻量级块密码算法，它适合资源受限的平台。传统块密码通常为 32 位或更高架构设计复杂的密钥调度，在低于 32 位的架构上使用会增加寄存器压力。而 SPARX 可以预计算轮密钥，且有专门为 32 位及以下架构设计的变体，其内部操作使用 16 位变量实现。本次使用的是 SPARX 64–128 变体，它用 128 位密钥加密 64 位块。较小的块大小在需要低延迟和低能耗的情况下更有优势，能减少加密/解密时因填充造成的空间浪费。

2. 云上传与处理

传感器数据完成压缩和加密后，会上传到 AWS 服务器。使用启用了 IoT 平台的 AWS 实例，AWS IoT 是用于连接设备和云应用安全交互的托管云平台。为使 BSN 平台上的微控制器与 AWS IoT 云平台通信，需配置适当的连接参数和凭证。通过在 AWS 网站生成安全证书并导出到上传到每个设备的程序文件中，让设备获得访问 AWS IoT 云资源的权限。这里仅让 AWS IoT 监听来自配置好的微控制器的传入数据。

AWS 库内部使用的通信协议基于 MQTT，这是一种运行在 TCP/IP 上的轻量级发布 - 订阅网络协议。为尽可能减少消息大小开销