Secure IoT Management System

Полнофункциональная система управления IoT-устройствами с шифрованием данных на всех уровнях взаимодействия. Реализует безопасное управление устройствами через шлюзы с использованием сессионных ключей и криптографических протоколов.

Ключевые особенности

• 🔒 End-to-End Шифрование:
  • AES-GCM для передачи данных
  • HKDF для генерации сессионных ключей
  • Индивидуальные ключи для каждого устройства
• 🌐 Многоуровневая архитектура:
  • Устройства → Шлюзы → Облако → Веб-интерфейс
• 📊 Панель управления:
  • Управление устройствами в реальном времени
  • Генерация токенов доступа
  • Мониторинг состояния системы
• ⚙️ Поддержка устройств:
  • Лампочки (управление яркостью)
  • Умные замки
  • Датчики температуры/влажности
• 🔐 Система безопасности:
  • Механизм обнаружения скомпрометированных устройств
  • Валидация сессионных ключей
  • Защита от MITM-атак

Технологический стек

Backend:

• Python 3.9+
• Flask (веб-интерфейс)
• SQLite (база данных)
• Cryptography (AES-GCM, HKDF)
• Многопоточность

Frontend:

• HTML5, CSS3
• Jinja2 шаблоны
• Vanilla JS

Установка и запуск

1. Клонировать репозиторий:

git clone https://github.com/nedoletoff/secure-iot-system.git
cd secure-iot-system

2. Установить зависимости:

pip install -r requirements.txt

3. Запустить систему:

python run_system.py --gateways 2 --devices-per-gateway 3

Параметры запуска:

• --gateways: Количество шлюзов (по умолчанию: 2)
• --devices-per-gateway: Устройств на шлюз (по умолчанию: 3)

После запуска система будет доступна по адресу: http://localhost:5000

Данные для входа:

• Администратор: admin/admin123
• Пользователь: user/user123 (создается через админку)

Архитектура системы

graph TD
    A[Устройства] -->|Зашифрованное соединение| B[Шлюзы]
    B -->|Защищенный канал| C[Облачный сервер]
    C --> D[База данных]
    C --> E[Веб-интерфейс]
    E --> F[Пользователи]

Loading

Компоненты системы:

1. Устройства:

   • Умные лампочки (Bulb)
   • Умные замки (Lock)
   • Датчики (Sensor)

2. Шлюзы (Gateways):

   • Посредники между устройствами и облаком
   • Управляют сессионными ключами устройств
   • Агрегируют телеметрию

3. Облачный сервер (Cloud):

   • Центральный управляющий компонент
   • Хранит ключи устройств и шлюзов
   • Обрабатывает команды пользователей

4. Веб-интерфейс:

   • Панель управления устройствами
   • Администрирование системы
   • Генерация токенов доступа

Использование системы

1. Аутентификация

Экран входа в систему

2. Панель управления

Для администраторов:

• Управление устройствами
• Просмотр и создание шлюзов
• Генерация токенов доступа
• Управление пользователями

Для обычных пользователей:

• Управление устройствами через токены
• Просмотр состояния устройств
• Контроль параметров устройств

3. Управление устройствами

Панель управления устройствами

• Лампочки:

  • Включение/выключение
  • Регулировка яркости (0-100%)

• Замки:

  • Открытие/закрытие
  • Просмотр состояния

• Датчики:

  • Чтение температуры
  • Чтение влажности
  • Обновление показаний

4. Безопасное взаимодействие

sequenceDiagram
    participant User
    participant Web
    participant Cloud
    participant Gateway
    participant Device
    
    User->>Web: Отправка команды
    Web->>Cloud: Запрос с токеном
    Cloud->>Gateway: Зашифрованная команда
    Gateway->>Device: Зашифрованный запрос
    Device-->>Gateway: Зашифрованный ответ
    Gateway-->>Cloud: Зашифрованный ответ
    Cloud-->>Web: Результат выполнения
    Web-->>User: Обновление интерфейса

Loading

Особенности реализации

1. Криптографическая защита

# Пример шифрования данных
encrypted_data = CryptoUtils.encrypt(
    json.dumps(command).encode(),
    session_key
)

• Уникальные ключи для каждого устройства
• Сессионные ключи с ограниченным временем жизни
• AEAD (AES-GCM) для аутентификации и шифрования

2. Механизм безопасности

def handle_execute(self, conn, message):
    if self.compromised:
        self.logger.warning("Device compromised, ignoring command")
        return
    # ...код обработки команд...

• Автоматическое блокирование скомпрометированных устройств
• Проверка целостности сообщений
• Защита от повторной передачи команд

3. Масштабируемость

• Динамическое создание шлюзов и устройств
• Балансировка нагрузки между шлюзами
• Изолированные сессии для каждого подключения

4. Мониторинг

• Подробное логирование всех операций
• Визуализация состояния устройств
• Отслеживание последней активности

Структура проекта

secure-iot-system/
├── cloud.py               # Облачный сервер
├── gateway.py             # Шлюзы
├── devices/               # Устройства
│   ├── base_device.py     # Базовый класс устройств
│   ├── bulb.py            # Умные лампочки
│   ├── lock.py            # Умные замки
│   ├── sensor.py          # Датчики
├── web_interface/         # Веб-интерфейс
│   ├── templates/         # HTML шаблоны
│   ├── web_interface.py   # Flask приложение
├── database.py            # Работа с базой данных
├── crypto.py              # Криптографические функции
├── logger.py              # Система логирования
├── run_system.py          # Запуск всей системы
├── requirements.txt       # Зависимости
└── README.md              # Документация

Лицензия

Этот проект распространяется под лицензией MIT. Подробнее см. в файле LICENSE.

---

Автор: Никита Лучкин (nedoletoff)
Дата создания: Июнь 2025
Контактная информация: [email protected]
GitHub: https://github.com/nedoletoff

Примечание: Для работы с реальными IoT-устройствами требуется дополнительная адаптация протокола связи и криптографических механизмов под конкретные аппаратные платформы.