Дипломна робота Підсистеми зв’язку автономних давачів

ВСТУП

1. АНАЛІЗ СИСТЕМ ЗВ’ЯЗКУ АВТОНОМНИХ ДАВАЧІВ

1.1. Технологія й стандарти Bluetooth зв'язку

1.2. Технологія й стандарт ZigBee

1.3. Технологія й стандарти Wi-Fi зв'язку

1.4. Операційні системи для вбудованих пристроїв

1.4.1. uCos-II

1.4.2. UCLinux

1.4.3. Windows CE

1.5. Стеки протоколів TCP/IP для вбудованих пристроїв

1.5.1. OpenTCP

1.5.2. LWIP

1.5.3. uIp

1.6. Методи шифрування інформації

1.6.1. Загальні положення

1.6.2. Симетричні методи шифрування

1.6.3. Асиметричні методи шифрування

1.6.4. Цифровий підпис

2. ВИБІР ЗАСОБІВ ДЛЯ РЕАЛІЗАЦІЇ ПІДСИСТЕМИ ЗВ’ЯЗКУ АВТОНОМНИХ ДАВАЧІВ

2.1 Опис мікроконтролера LPC2138

2.2. Модем SocketWireless™ Bluetooth

2.3. Операційна система реального часу (RTOS) uCos-II

2.4. Стек протоколів TCP/IP для вбудованої системи. LwIP

2.5. Вибір середовища розробки та його налаштування

3. РЕАЛІЗАЦІЯ ПІДСИСТЕМИ ЗВ’ЯЗКУ АВТОНОМНИХ ДАВАЧІВ

3.1. Загальна структура підсистеми зв’язку автономних давачів

3.2. Архітектура підсистеми захисту

3.3. Реалізація засобів захисту інформації

3.3.1. Генерація ключів

3.3.2. Аутентифікація Нідхема – Шредера

3.3.3. Обмін ключами по протоколу Handshake

3.3.4. Алгоритм шифрування ГОСТ – 89

3.4. Перевірка працездатності підсистеми зв’язку автономних давачів

4. ЕКОНОМІЧНА ЧАСТИНА

4.1. Розрахунок витрат на розробку та впровадження проектного рішення

4.2. Вибір та обґрунтування аналогу

4.3. Визначення комплексного показника якості

4.4. Визначення експлуатаційних витрат

4.5. Розрахунок ціни споживання проектного рішення

4.6. Визначення показників економічної ефективності

Висновок економічної частини

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ДОДАТКИ

В даній бакалаврській кваліфікаційній роботі буде створено підсистему зв’язку автономних давачів на основі мікроконтролера LPC2138, яка містить засоби гарантованої доставки та захисту інформації. Розроблене програмне забезпечення призначене для передавання на відстані телеметричних даних за допомогою автономних датчиків на відповідний мікроконтролер. Необхідністю розробки є виконання бажаних завдань без постійного людського нагляду, наприклад зняття показників газу, електроенергії. Вона буде корисна для людей, яким потрібно отримати інформацію на відстані. Розглянемо детальніше цей аспект.

У століття «інформаційного співтовариства» із упевненістю можна констатувати зростаючий інтерес держав і громадських організацій до телекомунікаційних технологій як основі для створення єдиного інформаційного простору планети. Галузь комп’ютерних технологій здійснила досить стрімкий розвиток за останні 40 років і стало можливою обробка потоків інформації, що постійно збільшуються та стають дедалі складнішими. Для обміну інформацією між комп’ютерами винайшли способи з’єднання, використовуючи різні фізичні середовища для передачі даних.

Склалося розуміння інформаційної інфраструктури - найважливішого компонента будь-якого виду діяльності як сукупності інформаційних ресурсів і програмно-апаратних засобів обчислювальної техніки, інформаційних технологій і телекомунікаційних мереж. Телекомунікаційні технології відіграють ключову роль, визначають темпи і якість побудови інформаційного суспільства. Технології побудови мереж передачі інформації як самостійне поняття виникли лише в середині XX ст., а вже до його кінця спостерігалося їхнє проникнення в усі сфери людської діяльності.

До факторів, що мали визначальний вплив на розвиток мережних технологій, у першу чергу варто віднести успіхи мікроелектронної індустрії та пов'язане з ними вдосконалювання обчислювальної техніки й досягнення останнього часу в технологіях систем оптоволоконного і безпроводового зв'язку.

Еволюція телекомунікаційних технологій здійснюється у двох основних напрямках: у напрямку збільшення пропускної здатності каналів зв'язку, насамперед оптоволоконних, і в напрямку переходу до мобільних технологій.

Ближче всього до поняття «мобільності» перебувають безпроводові способи обміну даними, тому що у всіх інших випадках мають місце бути певні обмеження як на ступінь рухливості пристроїв, так і на швидкість і обсяги переданих даних. У випадку ж безпроводового зв'язку практично єдиним істотним обмеженням є пропускна здатність каналу зв'язку. Можливі кілька способів безпроводової передачі інформації між мобільними пристроями - з'єднання за допомогою радіохвиль, з'єднання за допомогою мікрохвильових технологій. Прийнято класифікувати безпроводові технології передачі даних по «далекобійності» на наступні сектори:

1. Сектор локальних інтерфейсів (короткодіючі технології безпроводової передачі даних (Bluetooth, WirelessUSB);

2. Сектор локальних домашніх і офісних мереж (середньодіючі технології безпроводової передачі даних (WiFi);

3. Сектор регіональних міських мереж (середньодіючі технології безпроводової передачі даних (WiMAX, Mobile Broadband Wireless Access);

4. Сектор глобальних мереж (далекодіючі технології безпроводової передачі даних на базі радіорелейних, стільникових і супутникових технологій).

У той же час можна виділити наступні основні різновиди безпроводових мереж зв'язку, використовуваних для обслуговування мобільних абонентів:

- Персональні;

- Тимчасово створювані мережі довільної структури;

- Локальні мережі безпроводового доступу;

- Безпроводові наземні радіорелейні магістралі;

- Стільникові мережі;

- Глобальні супутникові;

- Гібридні гетерогенні мережі різної конфігурації.

Системи зв’язку автономних давачів відносяться до локальних мереж безпроводового доступу.

Проблема захисту інформації у інформаційних системах є однією із найважливіших у ІТ індустрії. Із збільшенням обсягів інформаційних потоків, природньо, виникає зацікавленість з боку третіх сторін в отриманні цієї інформації.

Як і будь – яке інше середовище передавання інформації, радіозв’язок є особливо привабливим для несанкціонованого доступу з боку третьої сторони, оскільки немає необхідності фізичного втручання у мережу. Тобто інформаційний трафік є повністю доступний для перехоплення, оскільки радіосигнал транслюється у ефірі. Особливу увагу в системах захисту радіозв’язку слід звертати на аутентифікацію абонентів, адже будь – хто має можливість вийти у ефір та приймати чи передавати інформацію видаючи себе за справжнього учасника.

Отже, в даній бакалаврській кваліфікаційній роботі буде створено підсистему зв’язку автономних давачів на основі мікроконтролера LPC2138, яка містить засоби гарантованої доставки та захисту інформації.

В даній бакалаврській кваліфікаційній роботі було розроблено підсистему зв’язку автономних давачів на основі мікроконтролера LPC2138, яка містить засоби гарантованої доставки та захисту інформації. Проведено аналіз технологій зв’язку, вбудовуваних операційних систем, стеків протоколів TCP/IP та методів шифрування інформації.

Проведено вибір засобів для реалізації підсистеми зв’язку автономних давачів. Зокрема вибрано операційну систему uCos II, стек протоколів TCP/IP LwIp та модем SocketWireless™ Bluetooth.

Створено реалізацію підсистеми зв’язку автономних давачів. Зокрема реалізовані: генерація ключів, аутентифікація Нідхема – Шредера, обмін ключами по протоколу Handshake, алгоритм шифрування ГОСТ – 89. Проведено перевірку працездатності підсистеми зв’язку автономних давачів.

Також було проведено розрахунок витрат на створення та підтримку даного програмного продукту.

Дана бакалаврська кваліфікаційна робота виконана повністю у відповідності з завданням.

1. Jeremy Bentham. TCP/IP lean Web Servers For Embedded Systems. CPM Books, Lawrence, Kansas, 2000. – 534с.

2. Дейтел Г. Введение в операционные системы. Том 2. (Приложение). М.: Мир, 1987. – 287 с.

3. Безруков Н. Н. Внутренний мир Windows NT. – К.: Диалектика, 1999. – 540 с.

4. Мешков А. В., Тихомиров Ю. В. Visual C++ и MFC: Пер. с англ. – 2-е изд. перераб. и доп. - СПБ.: БХВ – Санкт-Петербург, 2000. – 1040 с.

5. Защита программного обеспечения: Пер.с англ. Под ред. Д. Гроубера. М.: Мир, 1992. – 320 c.

6. Домарев В. В. Защита информации и безопасности компьютерных систем.-К.: ДиаСофт, 1999. – 480 с.

7. Стэнг Д., Мун С. Секреты безопасности сетей. – К.: Диалектика, 1995. – 554 с.

8. Дейтел Г. Введение в операционные системы. Том 1. М.: Мир, 1987. - 217 с.