基于TrueTime的智能家居系统仿真后，如何实现dos攻击

随着计算机技术、网络技术以及通信技术的高速发展，智能家居成为近几年的一个研究热点，人们对智能家居的智能化要求也越来越高。在现有的智能家居产品中，家居网络大多是有线的，随着电子产品、传感器数量的增加，有配圆线网络体现出了其不足：布线麻烦终端节点数量多，需要数量多的电缆增加或者删减网络中的节点不方便等。无线通信技术的发展能很好地解决以上缺点。因此，智能家居的内部网络系统的研究重心也从有线网络转为无线网络 。

针对智能家居环境监测系统对环境参数(如温度、亮度、湿度等)数据的传输速率要求不是很高，而对设备的功耗要求却较高的情况，本文设计了一种ZigBeel 智能家居无线传感器网络。但是，由于实验室条件以及其他客观因素的限制，设计的节点数目有限，只能做简单的组网和数据传输测试。为了测试所设计的节点在节点数目较多的网络中的运行情况，因此，利用MAT—LAB 7.0的TrueTime工具箱对所设计的ZigBe无线传感器网络进行了仿真。

1 ZigBee无线传感器网络

1.1 ZigBee节点

ZigBee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据该协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低功耗、低数据速率、低成本，可以嵌入各种设备。

根据不同的应用，无线传感器节点的组成也不相同，但是一般都由数据采集、数据收发、数据处理和电源4部分构成，如图1所示。

温度、亮度、湿度等传感器将采集到的环境数据经MSP430微控制器处理后，通过CC2480无线射频收发器发送到其他节点或者系统主控制器。

MSP430单片机最大的特点是超低功耗，工作电压为1.8～3.6 V，待机电流<1 IxA，通过控制位可以设定1种活动模式和5种低功耗模式，同时内部集成有丰富的片内外设。根据不同的应用场合采用不同型号培芦塌，主要是根据应用程序选择芯片RAM和Flash存储单元的大小。

无线数据收发模块采用TI公司的CC2480无线射频芯片。CC2480是首款经ZigBee认证的新Z—Accel系列网络处理器产品，它能够简化设计，缩短上市时间。当配置为终端设备时，自动转换到低功耗模式(<0.5 A)，具有SPI或UART两种通信模式和l0个函数调用的Sim—pleAPI，简化了开发过程。

在该设计的节点中，MSP430主控制器和CC2480采用UART通信方式，软件设计上以嵌入式实时 *** 作系统~C/OS—II为软件设计平台。设计应用程序时，节点之间通信采用符合ZigBee2006协议栈标准的Z-Stack协议栈。超低功耗处理器和超低功耗无线收发模块的结合，使节点的功耗得到了极大的降低。

1.2 无线传感器网络功能

整个无线传感器网络由温度、亮度、湿度等传感器子节点构成，不同子节点采集不同的环境数据，将采集到的数据通过无线收发模块发送到主控制器或其他节点。主控制器根据接收到的数据，结合控制策略，发出控制指令，通过无线收发传输到终端控制器哗蚂。如某个房间检测到温度是A1，通过无线传感器网络传输到主控制器，而控制策略的期望值是A2，于是主控制器发出调节空调温度的指令至终端控制器。无线传感器网络主要完成数据采集、处理以及传输等功能。

由于实验室条件和其他客观条件的限制，共设计了4个传感器节点进行温度检测、数据传输交换以及简单的自动组网等试验。

由于篇幅的限制，这里就不再详细介绍。本文的侧重点是在MATLAB 7.0的TrueTime工具箱中对设计的网络节点进行仿真，根据实际节点的参数验证所设计的网络节点在构建大网络的情况下的网络性能。

2 无线传感器网络仿真

TrueTime工具箱是一种基于MATLAB的实时控制与网络控制仿真工具箱，包括4个模块：实时内核模块、网络通信模块、电池模块和无线网络模块。无线网络模块中，目前的TrueTime1.5版本中支持两种协议：IEEE 802.11 b/g(WEAN)和IEEE 802.15.4(ZigBee)。

本文设计的ZigBee传感器网络节点之间的通信采用符合ZigBee 2006协议栈规范的Z—Stack协议栈。ZigBee 2006协议栈的物理层(PHY)和媒体接入层(MAC)协议为IEEE 802.15.4协议标准，网络层由ZigBee技术联盟制定，应用层的开发根据用户自己的应用需要对其开发利用。

TrueTime工具箱中的无线模块的IEEE 802.15.4(ZigBee)协议主要是物理层(PHY)和媒体接入层(MAC)，ZigBee 2006协议栈的网络层路由是基于Ad Hoc按需矢量路径协议AODV(Ad hocOn demand Distance Vector)，支持在环境中移动、连接失败和包丢失的环境应用。

2.1 仿真模型构建

利用TrueTime工具箱的模块，结合MAT.LAB/Simulink仿真环境，构建具有20个传感器节点的仿真模型。传感器节点主要是以True—Time Kernel模块为核心，节点与节点的数据传输通过TrueTime Wireless Network无线模块。无线模块中的协议选择IEEE 802.15.4(ZigBee)协议，结合设计的节点参数，对网络的参数进行设置。模块中的IEEE 802.15.4(ZigBee)协议只是包含了物理层(PHY)和MAC层协议，而所设计节点是运行在Z.Stack协议之上的。因此，根据ZigBee 2006协议栈规范，在仿真节点上必须添加AODV路由协议。

2.2 初始化与参数设置

初始化主要包括两个方面的初始化：一是仿真场景的初始化二是节点的初始化。场景初始化主要包括节点个数、位置初始化、路由表初始化、AODV参数初始化(如Hello信息的生存时间等参数的初始化)。初始化文件以M文件形式存在，模块属性中的initialization function中调用该初始化文件。在仿真过程中，通过修改文件中的参数，可以设置不同的仿真场景条件。

节点的初始化文件也以M文件形式存在，在TrueTime Kernel模块中调用节点初始化文件。初始化主要是以创建任务为主进行初始化，由TrueTime工具箱提供的各种不同函数初始化内核模和网络模块，创建仿真所需要的任务。

参数设置主要是根据采用的CC248无线收发芯片的参数对无线网络模块的参数进行设置。

……

开始，0.0002s时，节点1要发送数据到节点10，没有路由路径存在，于是开始查找、发现路由。如图4(a)所示，在0.0l1 884 S时，建立了一条新的路由路径：l—l2—1O。在该路径一直保持的时间内，数据都是经过节点12发送到节点10上。

在仿真过程中，让节点l2缓慢移动，移动到一定的位置范围时，会与节点1失去连接，于是路径就被破坏了，数据就先暂时存储在缓冲区中，寻找新的路径。在8.507 4 S时新的路径建立后，数据路径l—3一l2一l0发送到节点10。在8.514 1 S时，又寻找到一条跳数更少的路径，于是数据就经1—13—10发送到节点10。

从仿真结果可以看出，所设计的ZigBee无线传感器网络在节点较多的情况下，能够实现路由发现、路由维护以及路由路径重组等。经仿真证明，所设计的网络节点可以在较大的网络环境中运行。

3 结 语

本文利用MATLAB 7.0的TrueTime工具箱对所设计的智能家居的ZigBee无线传感器网络进行了仿真验证，验证所设计的无线ZigBee网络节点在节点较多的情况下能够实现路由建立、路由保持、数据发送以及路由重新创建等。仿真试验结果表明，网络运行稳定。

随着智能家居系统智能化的不断提高，传感器数量会越来越多，无线传感器网络在智能家居中的地位会越来越重。

ZigBee无线网络具有低功耗、组网方便等优点，相信今后在智能家居的家庭网络中，ZigBee无线传感器网络会逐渐取代有线网络。

智能家居是能能够实现完全的智能化，不仅需要硬件的支撑，还需要软件的支撑，也就是如何让硬件拥有思维，实现智能化。智能家居系统看起来很深奥，其实我们可以把这套系统想象成一个人，一个管家，根据我的要求帮助我们把家里的事物管理好的大管家。而这个大管家是由我们人创造出来的，它不是一个生物体，没有“血”没有“肉”，有的是芯片、传感器、锋兄电阻电容等等，这些好比他的细胞，他的器官等。而这个管家聪明与否，是否能安装你的意愿去工作，最终决定的是它的“大脑”，“大脑”由中央处理器（CPU）和运行上面的软件系统决定。处理器决定他处理事物的能力，而软件系统决定它处理事物的效率。软件系统的研究呈现多元化的发展态势，不同方式方法的处理方式使得“大脑”越来越聪明，越来越会做事情。今天先讲讲让这个管家变聪明的方法之一：人工智能技术。

1、认知人工智能 ：“人工智能”技术最初是在1956年，一帮科学家聚会时探头机器模拟智能的一系列问题时提出的，也正是从那次聚会，“人工智能”智能的概念和应用被逐步扩展开来，人工智能英文缩写（AI），是计算机科学的一个分支，是研究用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术以及应用系统的一门科学，主要是生产出一种新的能与人类智能相似的方式作出反应的智能机器（关于人工智能的概念摘自于百度百科）。概念嘛是要讲一讲的，作为科普嘛，但是这个概拍基者念读起来还是比较绕嘴的，简单说吧，就是让机器和人一样有意识，有思维能力，去判断和处理事情。其实就是机器人的一种，而机器人就是计算机的一种，会动，会思维的计算机。声音识别就是机器人的耳朵，图像识别就是机器人的眼睛，当然这些说起来容易，做起来却是麻烦的，这些技术也是通过人类几十年的努力，一代一代科学家、工程师等等人的努力而来。不要小看人工智能，自诞生以来就被人们所重视，被誉为20世纪70年代以来世界三大尖端技术之一。近几十年来，人工智能处理在计算机领域得到广泛的应用外，还在机器人，控制系统，仿真系统中得到了广泛的应用。

现在的人工智能领域已经作为一门独立的科学而存在，它不仅仅是计算机科学，还涉及到心理学、哲学和语言学等等，远远超出了计算机科学的范畴，逐步与思维科学进行结合，人工智能不仅仅是一些数据处理和逻辑判断，更重要的是可以思考，可以根据外界条件很相关数据进行自我学习（深度学习）。说了这么多，可能好多人还是比较糊涂，但是有看过《最强大脑》的朋友都知道百度推出的人工智能机器“小度”，这就是人工智能一个很好的例子，它不仅可以与主持人对话，还可以与选手进行比赛，在某些能力方面已经超过人类能力的极限。机器有人的思维的好处就是机器是可以复制的，它的能力它的思维可以复制，可以根据其特点应用到它可以应用的领域，而一个人的能力是不可以复制的，而且人在不同的阶段能力是不同的，这也是人工智能不断在开发和改进的因素。

2、人工智能怎么应用到智能家居中 ，我们可以设想一下，如果我们家中安装一套功能足够强大的智能家居系统，而这个系统有一套完整的思维能力可以替你做想做的事情。首先，你下班回家的时候，如果你家里的门上袭薯装了摄像头，那么他会识别出你的脸，不用你拿出钥匙即可开门。如果你到家天色以晚，你的“大管家”帮你自动打开灯，帮你把室内调节到你最舒适的温度，你可以命令你的“管家”帮你打开电视，准备一杯香甜的咖啡，扫地机器人帮你打扫房间，你只需要端着咖啡看着你喜欢的电视即可，这不是科幻大片，这是智能家居规划的蓝图。这就是人工智能的利好，他不仅知道你是不是它的主人，还可以可以根据你的命令帮你做任何家务事情。

纯手打，望采纳，谢谢！

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