一種基於家庭網關的雲安全處理方法及系統的製作方法
2023-05-17 19:05:46
專利名稱：一種基於家庭網關的雲安全處理方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及數字家庭技術領域，具體涉及ー種基於家庭網關的雲安全處理方法及系統。
背景技術：
雲計算(cloud Computing)是ー種新興的商業計算模型,他將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統能夠根據需要獲取計算能力、存儲空間和各種軟體服務。雲計算服務不僅包括網絡上以應用的方式提供的服務，還包括以提供數據中心的硬體或者系統軟體為內容的服務，我們把數據中心的軟體和硬體就稱之為雲。Web應用和Web服務放置在大型的數據中心或者大型的伺服器上，然後以服務的形式發布以供別人通過網絡進行訪問。雲是ー個虛擬計算機資源池，實現了將計算效能作為網際網路服務進行 傳遞。它能夠動態分配虛擬或者物理計算機以部署不同工作強度的計算任務並且監控實時使用的資源從而在需要的時候對分配的任務進行重新平衡。雲計算的架構有很高的擴展性和穩定性所以深受企業的親暱。智能家庭是普適計算的ー種概念，然後因為家庭設備的複雜和多祥性，智能家庭到現在也沒有一個統ー的定義。在大多數人看來，智能空間是在數字家庭中利用普適計算的相關算法來提供人性化的服務，在智能家庭中為了形成一個能夠互相交流的網絡，主要的家電和服務必須能夠遠程監視、控制和訪問。現有的智能家庭只能夠提供給用戶本智能空間內所存在的服務，所以服務的種類大大減少，服務質量也不高。將雲計算應用到數字家庭大環境中已經成為不可逆的潮流，國內眾多電視生廠商都推出了自己的雲電視。用戶也切身體驗到家庭雲所帯來的便利。然而，雲計算本身就處於剛剛起步的階段，而在數字家庭的應用就更為不成熟，有待於進一歩發展。雲計算的安全問題也是阻礙雲計算進一步發展的重要原因。現階段，雲計算和智能家庭在其各自的領域內發展都非常快速，但是到目前為止還沒有相關的研究把二者結合起來。圖I示出了現有的基於機頂盒家庭雲計算系統，它包括機頂盒、伺服器和家電設備。機頂盒為家庭雲計算系統的控制中心，它與家電設備以及伺服器進行計算通信，接收請求計算的數據，控制各具有該計算能力的設備協同執行需要的大規模計算並將各設備返回的計算結果進行合井，輸出給相應的請求計算的設備。該系統定義了基於機頂盒為中心的家庭雲計算系統，但是該系統對用戶的安全認證、數據加密以及防範黑空攻擊等方面並未涉及，系統的安全性較弱。
發明內容
本發明的目的是解決雲計算應用到數字家庭環境中的安全問題，在現有的家庭網關中新增面向雲計算的安全模塊和用戶安全模塊，為用戶提供ー種安全可靠的家庭雲服務。本發明提供一種基於家庭網關的雲安全處理方法，包括如下步驟
家庭網關接收雲端伺服器發送的數據流；基於雙向流解密算法對數據流進行解密；對解密的數據流進行內容解析，解析出相應的用戶權限信息和控制指令；基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法；在判斷出所述控制指令合法後，將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。所述基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法包括判斷用戶是否具有權限完成終端設備的控制；或者判斷用戶所具有的權限以及權限與控制指令是否匹配。所述基於雙向流解密算法對數據流進行解密包括識別雲端伺服器發送的數據流加密的類型,並在本地特徵庫中查找所對應的解密類型,完成對數據流的解密。所述將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上包括解析出所需控制的終端設備，並判斷所述終端設備是否位於家庭網絡中，如果存在家庭網絡中，則將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。在判斷出所述終端設備位於家庭網絡中後，所述方法還包括判斷所述終端設備與家庭網關的通信連接方式，如果是基於有線通信模式，則直接將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；如果是基於無線通信模式，則對所述控制指令完成相應的無線加密，並將所述控制指令發送到家庭網絡的終端設備上。相應的，本發明實施例還提供了一種基於家庭網關的安全雲系統，包括雲端伺服器、家庭網關和終端設備，其中雲端伺服器用於為家庭網絡中的終端設備提供雲服務，井下發數據流到家庭網絡中；家庭網關接收雲端伺服器發送的數據流；基於雙向流解密算法對數據流進行解密；對解密的數據流進行內容解析，解析出相應的用戶權限信息和控制指令；基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法；在判斷出所述控制指令合法後，將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；終端設備用於接收控制指令，基於控制指令完成受控功能。所述家庭網關還用於判斷用戶是否具有權限完成終端設備的控制；或者判斷用戶所具有的權限以及權限與控制指令是否匹配。所述家庭網關用於識別雲端伺服器發送的數據流加密的類型，並在本地特徵庫中查找所對應的解密類型，完成對數據流的解密。所述家庭網關還用於解析出所需控制的終端設備，並判斷所述終端設備是否位於家庭網絡中，如果存在家庭網絡中，則將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。所述家庭網關還用於判斷所述終端設備與家庭網關的通信連接方式，如果是基於有線通信模式，則直接將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；如果是基於無線通信模式，則對所述控制指令完成相應的無線加密，並將所述控制指令發送到家庭網絡的終端設備上。以上技術可以看出，通過引入雲計算模式到智能家庭環境中，提高用戶體驗是當前數字家庭中所稀缺的，將加密認證模塊放置到家庭網關中不僅能夠保證雲服務的安全性，同時也能夠應對多家雲服務提供商雲服務異構帶來的安全問題；在原有的家庭網關之、上加入外部雲安全處理模塊和內部終端安全處理模塊，兩者都是軟體模塊，不僅充分利用了已有的資源，無需再設計硬體同時也符合系統升級的需求，成本小，升級方便。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。圖I是現有技術中基於機頂盒的家庭雲計算系統結構圖；圖2是本發明實施例中的基於家庭網關的安全雲系統結構示意圖；圖3是本發明實施例中的家庭網關結構示意圖； 圖4是本發明實施例中家庭網關中的終端設備通信模塊的結構示意圖；圖5是本發明實施例中的基於家庭網關的雲安全處理方法流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。圖2示出了本發明實施例中的基於家庭網關的安全雲處理系統架構圖，包括有雲端伺服器、家庭網關以及基於家庭網關控制下的若干個終端設備，這裡的雲端伺服器為終端設備提供雲服務，家庭網關完成終端設備與雲端伺服器間的通信橋梁，保障終端設備與雲端伺服器間的安全通信，具體的雲端伺服器用於為家庭網絡中的終端設備提供雲服務，井下發數據流到家庭網絡中；家庭網關接收雲端伺服器發送的數據流；基於雙向流解密算法對數據流進行解密；對解密的數據流進行內容解析，解析出相應的用戶權限信息和控制指令；基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法；在判斷出所述控制指令合法後，將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；終端設備用於接收控制指令，基於控制指令完成受控功能。需要說明的是這裡的家庭網關還用於判斷用戶是否具有權限完成終端設備的控制；或者判斷用戶所具有的權限以及權限與控制指令是否匹配。以及該家庭網關還識別雲端伺服器發送的數據流加密的類型，並在本地特徵庫中查找所對應的解密類型，完成對數據流的解密。這裡的家庭網關還用於解析出所需控制的終端設備，並判斷所述終端設備是否位於家庭網絡中，如果存在家庭網絡中，則將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。具體的，家庭網關還用於判斷所述終端設備與家庭網關的通信連接方式，如果是基於有線通信模式，則直接將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；如果是基於無線通信模式，則對所述控制指令完成相應的無線加密，並將所述控制指令發送到家庭網絡的終端設備上。
雲端伺服器是家庭雲計算數據及運營商提供的其他雲服務的載體，它與家庭網關相連，雲端伺服器需要解決的問題主要是數據訪問和存儲，相對應的安全體系有雲端數據加密以及用戶鑑權；家庭網關是單個家庭中的中心控制器，它不僅負責家庭內部網絡的主控任務，同時還負責家庭網絡和外部網絡，即雲端伺服器的互聯互通，在家庭網關中對外部連接請求進入家庭內部具有嚴格的用戶鑑權；家庭內部網絡是由眾多家電設備及其互聯組成的，家庭內部網絡的互聯方式有很多種，可以是乙太網、電カ線網等有線互聯，也可以是藍牙、WiFi以及紅外等無線互聯方式。雲端伺服器因為不同的服務提供商不同，其對應的加密認證方法也不同。而很多雲服務提供商並沒有雲安全方面的基礎，對數據加密和用戶控制方面依然存在較大的漏洞。不管雲端加密方式如何，在家庭網關中解決安全問題是可行的並且能夠應用於諸多雲端異構的需求。圖3是家庭網關的結構示意圖，面向雲計算的家庭網關在原有家庭網關的基礎之上新增兩個安全模塊，一個是外部雲安全處理模塊(即特徵對此模塊、加密模塊、解密模塊、本地特徵庫模塊等來完成)和內部終端安全處理模塊(用戶認證模塊)。外部雲安全處理模塊是針對家庭網關和外部雲伺服器之間的聯繫進行的ー個安全處理模塊，它和雲·通信模塊和數據處理模塊相連，主要是對向家庭內部向外發送的數據進行流式加密以及對從雲端伺服器發送來的數據進行流式解密。它和雲通信模塊的加解密不同，通信模塊進行的是通信數據的加密解密，屬於位進位層的加解密，而外部雲安全處理模塊是ー種軟體增強模塊，對原有的家庭網關只需進行軟體升級即可而無需進行硬體改造。內部終端安全處理模塊和外部雲安全處理模塊ー樣屬於軟體增強層，它位於數據處理模塊和家庭內網及終端之間，主要是對家庭內部通信、用戶鑑權的控制。此外，雲通信模塊負責和外部的物理通信和通信加密解密，在數字家庭中通信模塊可能涉及多種方式的通信；數據處理模塊是家庭網關的處理器，主要包含對用戶需求的相應、後臺任務的調度以及其他管理。具體的，家庭網關包括如下功能模塊雲通信模塊，用於對通信數據基於位制層的加解密；特徵此對模塊，用於識別雲端伺服器發送的數據流加密的類型；本地特徵庫模塊，用於存儲加密解密數據特徵；解密模塊，用於在本地特徵庫中查詢所對應的解密類型，完成對數據流的解密；數據處理模塊，用於對解密的數據流進行內容解析，解析出相應的控制指令；用戶認證模塊，用於判斷用戶是否具有權限完成終端設備的控制；或者判斷用戶所具有的權限以及權限與控制指令是否匹配；加密模塊，用於在本地特徵庫中查詢所對應的加密類型，完成對數據流的加密；終端設備通信模塊，用於將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。終端設備通信模塊包括設備解析子単元，用於解析所需控制的終端設備，並判斷所述終端設備是否位於家庭網絡中；通信子単元，用於在設備解析子単元判斷所述終端設備存在家庭網絡中時，將所屬控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；通信模式識別單元，用於判斷所述終端設備與家庭網關的通信連接方式，如果是基於有線通信模式，則通信子単元直接將所屬控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；如果是基於無線通信模式，則通信子単元完成對所述控制指令的無線加密，並將所述控制指令發送到家庭網絡的終端設備上。進ー步的，這裡的庭網關還用於判斷用戶是否具有權限完成終端設備的控制；或者判斷用戶所具有的權限以及權限與控制指令是否匹配。進ー步的，這裡的家庭網關用於識別雲端伺服器發送的數據流加密的類型，並在本地特徵庫中查找所對應的解密類型,完成對數據流的解密。進ー步的，這裡的家庭網關還用於解析出所需控制的終端設備，並判斷終端設備是否位於家庭網絡中，如果存在家庭網絡中，則將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。進ー步的，這裡的家庭網關還用於判斷所述終端設備與家庭網關的通信連接方式，如果是基於有線通信模式，則直接將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；如 果是基於無線通信模式，則對所述控制指令完成相應的無線加密，並將所述控制指令發送到家庭網絡的終端設備上。進ー步的，這裡的家庭網關獲取雲端伺服器雲安全的加密解密類型，並在本地特徵庫中查找所對應的加密解密類型，並基於所對應的加密解密類型完成對數據流的加密。進ー步的，這裡的家庭網關基於安全策略學習所需發送到相應雲端伺服器上的加密解密類型；或者家庭網關首先識別出數據流所需發送的雲端伺服器，向雲端伺服器請求獲取加密解密的類型。進ー步的，這裡的家庭網關基於有線通信或者無線通信的方式接收家庭網絡上的終端設備發送的數據流。這裡的無線通信的方式包括藍牙、或者紅外、或者WiFi。相應的，圖5示出了本發明實施例中的基於家庭網關的雲安全處理方法流程圖，包括如下步驟S501 :家庭網關接收雲端伺服器發送的數據流；S502 :基於雙向流解密算法對數據流進行解密；這裡的解密過程包括識別雲端伺服器發送的數據流加密的類型，並在本地特徵庫中查找所對應的解密類型，完成對數據流的解密。S503 :對解密的數據流進行內容解析，解析出相應的用戶權限信息和控制指令；S504 :基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法，如果合法則進入到S405，否則進入到S506基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法可以是判斷用戶是否具有權限完成終端設備的控制；也可以進一歩的判斷用戶所具有的權限以及權限與控制指令是否匹配。S505:在判斷出所述控制指令合法後，將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；具體的，解析出所需控制的終端設備，並判斷所述終端設備是否位於家庭網絡中，如果存在家庭網絡中，則將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。進ー步的，判斷所述終端設備與家庭網關的通信連接方式，如果是基於有線通信模式，則直接將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；如果是基於無線通信模式，則對所述控制指令完成相應的無線加密，並將所述控制指令發送到家庭網絡的終端設備上。
S506 :結束或者終止。綜上，通過引入雲計算模式到智能家庭環境中，提高用戶體驗是當前數字家庭中所稀缺的，將加密認證模塊放置到家庭網關中不僅能夠保證雲服務的安全性，同時也能夠應對多家雲服務提供商雲服務異構帶來的安全問題；在原有的家庭網關之上加入外部雲安全處理模塊和內部終端安全處理模塊，兩者都是軟體模塊，不僅充分利用了已有的資源，無需再設計硬體同時也符合系統升級的需求，成本小，升級方便。本領域普通技術人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬體來完成，該程序可以存儲於ー計算機可讀存儲介質中，存儲 介質可以包括只讀存儲器(ROM, Read Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM, RandomAccessMemory)、磁碟或光碟等。以上對本發明實施例所提供的基於家庭網關的雲安全處理方法及系統，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種基於家庭網關的雲安全處理方法，其特徵在於，包括如下步驟 家庭網關接收雲端伺服器發送的數據流； 基於雙向流解密算法對數據流進行解密； 對解密的數據流進行內容解析，解析出相應的用戶權限信息和控制指令； 基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法； 在判斷出所述控制指令合法後，將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。
2.如權利要求I所述的基於家庭網關的雲安全處理方法，其特徵在於，所述基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法包括 判斷用戶是否具有權限完成終端設備的控制；或者判斷用戶所具有的權限以及權限與控制指令是否匹配。
3.如權利要求I所述的基於家庭網關的雲安全處理方法，其特徵在於，所述基於雙向流解密算法對數據流進行解密包括 識別雲端伺服器發送的數據流加密的類型，並在本地特徵庫中查找所對應的解密類型，完成對數據流的解密。
4.如權利要求I至3任一項所述的基於家庭網關的雲安全處理方法，其特徵在於，所述將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上包括 解析出所需控制的終端設備，並判斷所述終端設備是否位於家庭網絡中，如果存在家庭網絡中，則將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。
5.如權利要求4所述的基於家庭網關的雲安全處理方法，其特徵在於，在判斷出所述終端設備位於家庭網絡中後，所述方法還包括 判斷所述終端設備與家庭網關的通信連接方式，如果是基於有線通信模式，則直接將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；如果是基於無線通信模式，則對所述控制指令完成相應的無線加密，並將所述控制指令發送到家庭網絡的終端設備上。
6.一種基於家庭網關的安全雲系統，其中特徵在於，包括雲端伺服器、家庭網關和終端設備，其中 雲端伺服器用於為家庭網絡中的終端設備提供雲服務，井下發數據流到家庭網絡中； 家庭網關接收雲端伺服器發送的數據流；基於雙向流解密算法對數據流進行解密；對解密的數據流進行內容解析，解析出相應的用戶權限信息和控制指令；基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法；在判斷出所述控制指令合法後，將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上； 終端設備用於接收控制指令，基於控制指令完成受控功能。
7.如權利要求6所述的基於家庭網關的安全雲系統，其特徵在於，所述家庭網關還用於判斷用戶是否具有權限完成終端設備的控制；或者判斷用戶所具有的權限以及權限與控制指令是否匹配。
8.如權利要求6所述的基於家庭網關的雲安全系統，其特徵在於，所述家庭網關用於識別雲端伺服器發送的數據流加密的類型，並在本地特徵庫中查找所對應的解密類型，完成對數據流的解密。
9.如權利要求6至8任一項所述的基於家庭網關的安全雲系統，其特徵在於，所述家庭網關還用於解析出所需控制的終端設備，並判斷所述終端設備是否位於家庭網絡中，如果存在家庭網絡中，則將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。
10.如權利要求7所述的基於家庭網關的安全雲系統，其特徵在於，所述家庭網關還用於判斷所述終端設備與家庭網關的通信連接方式，如果是基於有線通信模式，則直接將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上；如果是基於無線通信模式，則對所述控制指令完成相應的無線加密，並將所述控制指令發送到家庭網絡的終端設備上。
全文摘要
本發明公開了一種基於家庭網關的雲安全處理方法及其系統，其中該方法包括，家庭網關接收雲端伺服器發送的數據流；基於雙向流解密算法對數據流進行解密；對解密的數據流進行內容解析，解析出相應的用戶權限信息和控制指令；基於用戶權限信息判斷所述控制指令是否合法；在判斷出所述控制指令合法後，將所述控制指令發送到家庭網絡中的終端設備上。本發明能夠保障雲服務過程中的安全性，為用戶提供一種安全可靠的家庭雲服務。
文檔編號H04L29/08GK102685144SQ20121016759
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月25日 優先權日2012年5月25日
發明者曾金龍, 林格, 羅笑南 申請人:中山大學