مقاله راهکاری جهت آسیب پذیری پروتکل های مورد استفاده در خانه هوشمند

بخشی از مقاله

چکیده

خانه هوشمند مجموعهای است از یک سیستم پیشرفته که برای کنترل هوشمند نور ، دما ، وسایل چند رسانهای و تجهیزاتی جهت تامین امنیت خانه به کار میرود که شامل محافظت از پنجره ها ، درها و بسیاری از وسایل امنیتی دیگر میشود . خانههای هوشمند به معنای کلمه ”هوشمند”هستند چون به صورت کاملاً اتوماتیک و با استفاده از سیستمهای کامپیوتری ، بسیاری از کارهای روزمره را به صورت خودکار انجام میدهند.

یکی از آسیبپذیرترین نقاط در شبکههای کامپیوتری کانالهای ارتباطی هستند ، کانالهای ارتباطی قابل شنود ، قابل دستکاری و قابل تحول هستند به عبارتی این کانالها به تنهایی ظرفیت آن را دارند که مثلث امنیت یک شبکه را به چالش بکشند یکی از کارهایی که باید توسط هر کارشناس امنیتی صورت گیرد ، این است که بتواند کانالهای ارتباطی را امن کند ، این ایمنسازی با رمزنگاری اطلاعات ، قبل از قرار گرفتن آنها بر روی کانالهای ارتباط - در لایه پیوند داده - صورت می-گیرد.

در این مقاله به بررسی و مقایسهی تکنولوژیهای ارتباطی خانه هوشمند و میانافزارها و تکنولوژیهای به کاررفته برای ایجاد همکاری در میان سیستمهای خانه هوشمند پرداختهایم و یک راهکار در مورد مهندسی معکوس پارامترهای رادیوئی مورد نیاز ، ارائه شده است . بر اساس یک فرستنده گیرنده مناسب ، یک راهکار کلّی در مورد تحلیل امنیتی ارتباطات بیسیم در سیستمهای اتوماسیون خانگی و تهدیدهای بالقوه و حملهها ارائه شده است . هر دو راهکار در یک پیکربندی آزمون کوچکی از یک سیستم اتوماسیون خانه های بییمِس مدرن نشان داده است.

مقدمه و هدف

سیر پیشرفت تکنولوژی ، بشر امروزی را به استفاده از خانهی هوشمند در راستای انجام وظایف روزمره در نبود وی ، سوق داده است . اصطلاح "خانهی هوشمند" اگرچه اصطلاحی ساده به نظر میآید اما در راستای پیشرفت خود دچار پیچیدگی-های فراوانی شده است. در تعریف این واژه میتوان گفت خانهی هوشمند خانهای است که از تکنولوژی اطلاعات برای نظارت بر محیط ، کنترل دستگاههای الکتریکی و ارتباط با دنیای بیرون استفاده میکند.

خانه هوشمند دارای دو رابط است : رابط کامپیوتر و رابط کنترل از راه دور. وجود مزایایی چون ارتقاء بازده انرژی ، کمک به سالمندان و معلولین ، ارتقاء امنیت ، برنامهریزی دقیق و از همه مهمتر ایمنی بالا باعث شده تا افراد بسیاری خواهان استفاده از این امکانات باشند . علاوه بر وجود مزایای گوناگون ، تهدیدهای جدیدی برای این خانهها و استفاده کنندگان آنها وجود دارد . یک عامل تهدید کننده میتواند این سیستم را با خاموش و روشن کردن یا وارد کردن تهدیدها مورد دستکاری قرار دهد.

شبکه خانه هوشمند شامل زیر سیستمهای ناهمگون است که نیازمند برقراری ارتباط و تبادل داده با یکدیگرند تا بتوانند با هم همکاری داشته باشند و وظایف مشترک را به درستی اجرا نمایند . در این رابطه دو مسئله وجود دارد : اول برقراری ارتباط بین سیستمها و دوم همکاری و انجام وظایف مشترک[5] اگرچه ، برای واقعاً هوشمند کردن خانه ، سیستمهای پیشرفته و هوشمندتری مورد نیاز است . چنین سیستمی ممکن است کنترل صوتی را نیز در هر اتاقی و بصورت اتوماتیکتر و بهینهتر ارائه دهد . با اتوماسیون خانگی ، حوزهی وسیعی از طرحهای پیشرفته امکانپذیر هستند یا حداقل عملی و شدنی میشوند . پرده کرکره ، آباژور را میتوان به عنوان عاملی در شدت نور ، شدت باد و درجه حرارت را ، باز و بسته کرد ، برای مثال میتوان روشنایی را با توجه به سطح نور محیط تنظیم کرد .

پنجرههای باز یا اتاقهای خالی میتوانند بوسیلهی این حسگرها نمایان شوند . سیستم اتوماسیون خانگی میتواند با استفاده از این اطلاعات سیستم گرمائی ، دستگاه تهویه و ایرکاندیشن را بصورت اتوماتیک خاموش کند . زمانیکه اتاق را ترک میکنید ، چراغها ، و دستگاههای صوتی تصویری موجود در آن اتاق بوسیلهی این سیستم خاموش میشوند ، در حالیکه همین برنامهی موسیقی ، رادیوئی یا تلویزیونی برای راحتی و ذخیرهی انرژی به اتاق بعدی منتقل میشوند . میتوان این سیستمهای ذکر شده را بصورت اتوماتیک در طول تماسهای تلفنی بیصدا کرد . برای نمایشهای ارائه شده با پرژوکتور یا در مهمانیها ، نورپردازیهای خاصی را میتوان برنامهریزی کرد .

در هنگام صبح با توجه به زنگ هشدار ساعت میتوان گرم کنندهها و قهوهسازها را فعال کرد . یک ایده دیگر ، ترکیب فریزر ، یخچال و وسائل دیگر با یک نوع کنترل وسائل مرکزی است که بصورت اتوماتیک منابع مصرفی را ثبت میکند . علاوه بر این ، سیستم اتوماسیون خانگی میتواند با تنظیم میزان رطوبت خاک و برآورد نیاز گیاهان برای آبیاری اتوماتیک حیاط و گیاهان خانگی مورد استفاده قرار گیرد . برای دست یافتن به امنیت ، میتوان قفلها ، دوربینها و دزدگیرها را بوسیلهی سیستم اتوماسیون خانگی برای مشاهده و کنترل از راه دور و قفل شدن بصورت اتوماتیک ، تنظیم نمود . با وجود شبیه سازی ، میتوان چراغها را بصورت اتوماتیک خاموش و روشن کرد تا چنین نشان دهند که کسی در خانه است .

در صورتیکه یک استفادهکننده ، یک صدای مشکوک در شب بشنود ، با فشار دادن یک دکمهی اضطراری میتواند همهی چراغهای خانه را در یک لحظه روشن کند . با تشخیص دود توسط یک سنسور هشدار دود میتوان همهی چراغهای خانه را به حالت چشمکزن درآورد و همچنین همهی هشدارهای دیگر در مورد دود را فعال کرد . بعد از مدتی ، سیستم اتوماتسیون خانگی ، یک پیام هشدار را از طریق یک پیامک یا یک ایمیل میفرستد و بصورت اتوماتیک آتشنشانی را باخبر میسازد .

در موارد مشابه برای نشت گاز ، نشت آب و سوء عملهای الکتریکی میتوان با استفاده از سیستم اتوماسیون خانگی بصورت اتوماتیک برق را قطع کرد تا از صدمات بیشتر جلوگیری کند [1]. موارد دیگر اتوماسیون خانگی حفظ سلامت و نشان دادن سلامت است . خانههای هوشمند میتوانند افراد سالمند و ناتوان را پشتیبانی و محافظت کنند و به آنها اجازه دهند تا در خانههای خودشان بمانند و نیاز به مراقبت نداشته باشند . یک مثال ساده عبارت است از یک دستگاه کنترل داروئی اتوماتیک که مقدار مصرف درست دارو و زمان مصرف دارو را زیر نظر دارد . فشار خون ، ضربان قلب و سیگنالهای حیاتی دیگر میتوانند اندازهگیری شوند تا هشدارها را در مورد نشانههای حیاتی بصورت اتوماتیک ایجاد کنند .

چنین اطلاعرسانی میتواند بصورت محلی انجام شود اما در مراکز درمانی دوردست که این هشدارها را دریافت میکنند ، میتوانند بصورت مناسب عکسالعمل نشان دهند تا در صورت لزوم گروه پزشکی را فوراً اعزام نمایند.. تکنولوژیهای کمکرسانی همچون کنترل اتوماتیک روشنائی به عنوان تابعی از سنسورهای محیطی و یا حتی فنآوری رباتیک میتوانند برای بدست آوردن زندگی مستقل و راحت مورد استفاده قرار بگیرند .

رویهمرفته ، اتوماسیون خانگی ، تسهیلات متعددی را برای محیطهای خانگی هوشمند ایجاد میکند . اگرچه استفاده از آن برای کاربران در یک مدت طولانی به طور متوسط بیش از اندازه گران و پیچیده است . حرفهای ها برای ایجاد یک خانهی هوشمند باید کابلهای اختصاصی را برای شبکه سیم کشی شده قرار دهند و سرورهای بزرگی را نصب کنند ، که تجهیز ساختمانهای کنونی یا خانههای اجارهای بسیار مشکل است . بنابراین ، عمدتاً مالکان پولدار و علاقمند به مسائل فنی ساختمانها ، تکنولوژیهای خانه هوشمند را بصورت ترکیبی و وسیع استفاده میکنند . [8] خانه هوشمند چگونه کار میکند یک خانه هوشمند تمام کاره به دو چیز نیاز دارد که آن را از خانههای معمولی متفاوت میسازد . یک کامپیوتر مرکزی که وسایل خانه و    انجام کارهای خانه داری را مدیریت میکند و دیگر سیمکشی و ارتباطات خاص این کار است .

کامپیوتر مرکزی

یک خانه هوشمند در حقیقت شبکهای متشکل از تجهیزات و لوازم منزل ، کلیدهای لامپها و وسایل مختلف است که با یکدیگر در ارتباط هستند که با این روش امکان انجام کارهای زیادی را با دقت و ظرافت لازم در خانه هوشمند ایجاد میکند . برای فعال کردن این شبکه به یک کامپیوتر نیاز داریم . در بسیاری از طرحهای خانههای هوشمند یک کامپیوتر خاص و مجزا برای کنترل این شبکه در نظر گرفته شده است ولی برخی از طرحهای خانه هوشمند بگونهای طراحی شده اند که میتوان از کامپیوترهای شخصی نیز برای این منظور استفاده کرد .

صاحب خانه میتواند بوسیله این کامپیوتر به تمام نقاط خانه دسترسی و کنترل داشته باشد . چه جاهایی که جلوی چشم و سهلالوصول هستند و چه نقاط دور افتاده و خارج از دید مستقیم . او میتواند تمام لامپها را روشن و خاموش نماید ، پردههای پنجرهها را باز کند یا ببندد و بسیاری کارهای دیگر را انجام دهد . کامپیوتر مرکزی این کارها را میتواند به کمک سیمکشی و    اتصالات ویژهای که به همین منظور در خانه هوشمند ایجاد شده است انجام دهد . [3]

کابل کشی ویژه

خانههای امروزه بسیار ساده سیمکشی شدهاند . کلید مستقیماً به خود لامپ یا سایر وسایل برقی بوسیله دو رشته سیم وصل شده است و زمانیکه که کلید زده می شود سیگنال برق از طریق یک رشته سیم به سمت وسیله برقی فرستاده میشود . در خانه هوشمند یک کلید برای وظایف و کارکردهای بسیار متفاوتی بکار گرفته میشود . در پاسخ به دستور الکترونیکی روشن شدن یک لامپ یک سیگنال از لامپ به سیستم توزیع اطلاعات مرکزی فرستاده میشود .

سیستم توزیع اطلاعات یک سیستم کابلکشی است که بطور اختصاصی برای هدف جابجایی سیگنالها و بستههای اطلاعات بین وسایل و اجزا مختلف خانه هوشمند طراحی و نصب شده است . سیستم توزیع اطلاعات این سیگنال را در شبکه خود بین کنترلرها برای تنظیم نور مناسب محیط خانه و یا انجام دادن عمل دیگری توزیع مینماید . این کنترلرها هرکدام یا فقط این سیگنال را از خود عبور میدهند یا در صورت تشخیص اینکه این سیگنال برای این کنترلر است به حالت صحیحی به آن واکنش نشان میدهند ، بطور مثال در مورد لامپ ، میزان لازم انرژی الکتریسیته را به لامپ ارسال میکنند تا لامپ روشن شود .

سیستم توزیع کننده اطلاعات نه تنها سیگنال ارسالی از طرف کلید را منتشر میکند بلکه این امکان را میدهد تا وسایل مختلف سیگنالهایی را به وسایل دیگری ارسال نمایند تا آنها کارهای معین و تعیین شدهای را انجام دهند . به عنوان مثال ساعتی که در خروجی فروشگاه نصب شده است زمانی که به ساعت تعطیلی فروشگاه نزدیک میشود سیگنالی را از طریق شبکه توزیع اطلاعات به دستگاه قهوه جوشی که آن نیز به این سیستم متصل است میفرستد و دستگاه قهوه جوش شروع به درست کردن قهوه میکند . [2]