基于智能路由器的攝像頭隱私保護(hù)方法

邱湘開(kāi) 謝志信

摘要

隨著智能家居的不斷普及，家庭安防攝像頭逐漸走入千家萬(wàn)戶，但其聯(lián)網(wǎng)后可能遭到不法分子攻擊，造成用戶家庭隱私畫(huà)面泄露，甚至危害用戶人身安全?，F(xiàn)有聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)論是否有人在家都將家庭監(jiān)控畫(huà)面暴露在互聯(lián)網(wǎng)上，存在極大的安全隱患和隱私泄漏風(fēng)險(xiǎn)。提出通過(guò)檢測(cè)移動(dòng)終端是否在線來(lái)判斷是否有人在家，再利用智能路由器的防火墻模塊實(shí)現(xiàn)家中無(wú)人時(shí)攝像頭自動(dòng)上線，家中有人時(shí)攝像頭自動(dòng)下線。該方法通過(guò)MVC模式設(shè)計(jì)，在openWRT路由器系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，該方法成本低廉，能較好地防止家庭隱私畫(huà)面泄露，保護(hù)用戶隱私，基本達(dá)到預(yù)期功能指標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】隱私保護(hù) openWRT 智能家居 安防攝像頭

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)家庭安防需求也越來(lái)越多。于是各種各樣的智能設(shè)備進(jìn)入到家庭當(dāng)中，其中就有家庭監(jiān)控?cái)z像頭。它能夠把監(jiān)控實(shí)時(shí)畫(huà)面上傳至云端并在線直播，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)家庭環(huán)境，同時(shí)視頻文件存儲(chǔ)于云端。監(jiān)控畫(huà)面上傳并存儲(chǔ)于云端，解決了本地存儲(chǔ)保存易丟失的問(wèn)題，但同時(shí)也帶來(lái)一個(gè)新問(wèn)題即隱私泄漏。新聞?lì)l現(xiàn)由于家庭監(jiān)控?cái)z像頭被黑客攻擊并控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶隱私行為的監(jiān)控，甚至整個(gè)家庭攝像頭畫(huà)面被直播在互聯(lián)網(wǎng)上。

家庭作為人們較為隱私的一個(gè)生活場(chǎng)所，隱私的重要性不言而喻，如何更有效地保護(hù)隱私不受侵犯變得迫在眉睫。然而現(xiàn)有的家庭安防監(jiān)控系統(tǒng)通常較為復(fù)雜，包括安防系統(tǒng)服務(wù)器、報(bào)警主機(jī)、攝像頭，其實(shí)施成本高，普通家庭用戶不容易安裝調(diào)試。其實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)布防、撤防也未能徹底切斷互聯(lián)網(wǎng)連接，存在被黑客攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。本文基于openWRT智能路由器操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一種成本低廉，同時(shí)又能夠有效保護(hù)家庭攝像頭隱私的系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的攝像頭隱私保護(hù)系統(tǒng)，如圖1所示，包括智能路由器、家庭監(jiān)控?cái)z像頭、移動(dòng)終端。智能路由器，是指帶有操作系統(tǒng)的Wi-Fi路由器，包括移動(dòng)終端注冊(cè)模塊、監(jiān)控?cái)z像頭注冊(cè)模塊、終端監(jiān)測(cè)模塊、防火墻模塊等。家庭監(jiān)控?cái)z像頭，是指可通過(guò)有線或無(wú)線連接到智能路由器，并通過(guò)智能路由器連接到互聯(lián)網(wǎng)，可將實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面上傳云端的攝像頭。移動(dòng)終端，是指人們隨身攜帶的智能終端，如手機(jī)、iPad等，它通過(guò)Wi-Fi信號(hào)與智能路由器相連接。

1.2 功能設(shè)計(jì)

為使系統(tǒng)更加易用，在系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的之初就盡量簡(jiǎn)化操作步驟，用戶僅需要在智能路由器上根據(jù)設(shè)備MAC地址注冊(cè)并標(biāo)識(shí)移動(dòng)終端和家庭監(jiān)控?cái)z像頭。標(biāo)識(shí)完成后，系統(tǒng)立即開(kāi)始工作，其基本流程：

1.2.1 注冊(cè)移動(dòng)終端

用戶打開(kāi)智能路由器的管理界面，進(jìn)入到個(gè)人移動(dòng)終端注冊(cè)模塊，通過(guò)MAC地址標(biāo)識(shí)設(shè)備為個(gè)人移動(dòng)終端。

1.2.2 注冊(cè)監(jiān)控?cái)z像頭

用戶打開(kāi)智能路由器的管理界面，進(jìn)入到監(jiān)控?cái)z像頭注冊(cè)模塊，通過(guò)MAC地址標(biāo)識(shí)設(shè)備為監(jiān)控?cái)z像頭。

1.2.3 自動(dòng)斷開(kāi)攝像頭

如圖2所示，智能路由器自動(dòng)監(jiān)測(cè)如有注冊(cè)過(guò)的任一移動(dòng)終端連接到路由器則表示有人在家，則自動(dòng)通過(guò)智能路由器防火墻模塊，丟棄監(jiān)控?cái)z像頭MAC地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包，以使其與互聯(lián)網(wǎng)完全斷開(kāi)，保護(hù)家庭隱私。

1.2.4 自動(dòng)連接攝像頭

如圖3所示，智能路由器自動(dòng)監(jiān)測(cè)如果所有注冊(cè)過(guò)的移動(dòng)終端均未連接到路由器則表示無(wú)人在家，則自動(dòng)通過(guò)智能路由器防火墻模塊，放行監(jiān)控?cái)z像頭MAC地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)包，以使其將監(jiān)控錄像上傳到云端。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本文選擇基于開(kāi)源路由器操作系統(tǒng)openWRT來(lái)實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)的攝像頭隱私保護(hù)系統(tǒng)。openWRT是高度模塊化的、高度自動(dòng)化的嵌入式Linux系統(tǒng)。它提供了一套完整的MVC框架的Web管理界面設(shè)計(jì)方法，它包括uhttp、luci等。uhttp是openWR7下的一個(gè)精簡(jiǎn)的類似于IIS、Apache的WEB服務(wù)器，它內(nèi)存占用少、CPU開(kāi)銷小，非常適合于嵌入式的系統(tǒng)。luci是由lua語(yǔ)言編寫(xiě)的、基于MVC模式搭建網(wǎng)頁(yè)的一整套方法。

2.1 頁(yè)面設(shè)計(jì)

根據(jù)luci的設(shè)計(jì)規(guī)范，在/usr/lib/lua/luci/文件夾下包含model、view、controller三個(gè)子文件夾分別對(duì)應(yīng)M、V、C。

首先，在controller目錄創(chuàng)建camoff.lua控制器，關(guān)鍵代碼如下：

function index（）

entry（{"admin"，"services"，"camoff"}，cbi（"camoff'），i18n（"Camera Offline"），90）.il8n="camoff"

entry（{ "mini"，"services"，"camoff"}，cbi（"camoff"），i18n（"camoff"），90）.i18n="camoff"

end

index（）方法是起始方法，調(diào)用entry（）方法創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)。上面代碼在系統(tǒng)菜單中創(chuàng)建services一級(jí)菜單，同時(shí)創(chuàng)建Camera Offline二級(jí)菜單，并通過(guò)cbi（"camoff"）指定節(jié)點(diǎn)位置。index（）方法是起始方法，調(diào)用entry（）方法創(chuàng)建子節(jié)點(diǎn)。上面代碼在系統(tǒng)菜單中創(chuàng)建services一級(jí)菜單，同時(shí)創(chuàng)建Camera Offline二級(jí)菜單，并通過(guò)chi（"camoff"）指定節(jié)點(diǎn)位置。在model/cbi目錄下創(chuàng)建camoff.lua模型，注冊(cè)若干用于用戶配置的界面組件元素。如圖4，為保持用戶界面的一致性，降低用戶使用門(mén)檻，系統(tǒng)中視圖部分直接調(diào)用系統(tǒng)已有的視圖模板，使增加配置項(xiàng)、刪除配置項(xiàng)、保存配置并啟動(dòng)服務(wù)的功能按鈕與系統(tǒng)風(fēng)格一致。保存的camoff配置文件存儲(chǔ)于/etc/config目錄下，其格式如下：

config general

option enabled'1'

config camera

option mac'43：37：e6：26：b6：ef'

config mobile

option mac'44：37：e6：26：06：09'

2.2 腳本實(shí)現(xiàn)

為方便用戶使用，本文將開(kāi)發(fā)的模塊注冊(cè)成openWRT系統(tǒng)的一個(gè)服務(wù)，用戶可以設(shè)定它跟隨系統(tǒng)一起啟動(dòng)。

在/etc/init.d目錄下創(chuàng)建camoff腳本文件，該腳本包含start（）、stop（）、check online（）、run_camoff（）、run_camup（）、remove_rule（）等方法。服務(wù)通過(guò)start（）方法啟動(dòng)，啟動(dòng)后間隔一分鐘調(diào)用一次check_online（）方法，如圖5。智能路由器一旦監(jiān)測(cè)到有己標(biāo)識(shí)過(guò)的移動(dòng)終端連接上線，則立即調(diào)用run camoff（）方法寫(xiě)入防火墻規(guī)則丟棄己注冊(cè)攝像頭MAC地址的所有數(shù)據(jù)包，從而實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)攝像頭的連接。當(dāng)智能路由器監(jiān)測(cè)到所有己標(biāo)識(shí)的移動(dòng)終端均未能連接，則調(diào)用run camup（）方法寫(xiě)入防火墻規(guī)則放行己注冊(cè)攝像頭MAC地址的所有數(shù)據(jù)包，使攝像頭重新連接上線。stop（）方法的作用是刪除所有關(guān)于注冊(cè)攝像頭MAC地址的防火墻規(guī)則。

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析現(xiàn)有家庭監(jiān)控系統(tǒng)的缺點(diǎn)，如系統(tǒng)成本高、不易部署、隱私保護(hù)策略安全性差等。通過(guò)在智能路由器上基于MVC模式設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一個(gè)攝像頭隱私保護(hù)的模塊，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)移動(dòng)終端的接入，實(shí)現(xiàn)家中無(wú)人時(shí)攝像頭自動(dòng)上線，家中有人時(shí)則攝像頭自動(dòng)下線，以確保家庭隱私安全。

當(dāng)然，使用中系統(tǒng)也存在一些問(wèn)題，比如用戶在配置界面中標(biāo)識(shí)移動(dòng)終端和攝像頭時(shí)，一般家庭用戶很難通過(guò)MAC地址來(lái)辨別設(shè)備類型，從而導(dǎo)致配置出錯(cuò)。后續(xù)工作中，將根據(jù)hostname標(biāo)識(shí)設(shè)備類型或聯(lián)網(wǎng)查詢MAC地址自動(dòng)匹配設(shè)備類型。

參考文獻(xiàn)

[1]張玉清，周威，彭安妮.物聯(lián)網(wǎng)安全綜述[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展，2017（10）：2130-2143.

[2]陳智.基于Wi-Fi的智能安防系統(tǒng)布撤防系統(tǒng)及其方法[P].湖南：N105913624A，2016-08-31.

[3]OpenWrt Project：Welcome to theOpenWrt Project [EB/OL].https//www.openwrt.org.

[4]李曙聰.基于OPENWRT開(kāi)源路由器的智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué)，2014.

[5]吳戀，黃俊偉，黃一峰.基于LuCI框架的MIFI的Web遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)[J].電視技術(shù)，2014，38（03）：79-81.

[6]曹為華，凌強(qiáng)，張雷，徐駿，范寅.基于OpenWrt系統(tǒng)路由器的模式切換與網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2015，34（23）：91-94.