基于身份驗證技術的智能鬧鐘軟件?

張亞娟 劉寒冰 史建國

（黃河科技學院信息工程學院 鄭州 450063）

基于身份驗證技術的智能鬧鐘軟件?

張亞娟 劉寒冰 史建國

（黃河科技學院信息工程學院 鄭州 450063）

傳統的鬧鐘一般包括鬧鐘的設置，以及一些系統的時間記錄，僅僅具備提醒的功能，沒有任何自定義設置?；谏矸蒡炞C技術的智能鬧鐘軟件除了具有鬧鐘的設置、提醒時間、記錄紀念日、添加背景以及心情描述設置，還在用戶登錄注冊時采用MD5對用戶信息進行加密，從而保護了用戶的隱私，便于軟件的推廣使用。在給出各個功能模塊具體實現后，總結了本款軟件的優缺點，并對下一步的改進方向進行分析。

鬧鐘；身份驗證；MD5；隱私保護

1 引言

隨著iPhone的風靡，基于iOS的應用程序也大量涌現。要使應用程序推廣利用，一方面要考慮功能齊全、操作簡單，蘋果系統自帶的鬧鐘僅僅包括鬧鐘的設置以及一些系統的時間記錄，沒有用戶自定義模塊，不能滿足個性化的需要。另一方面，也是現在大部分用戶關心的物聯網安全問題。盡管iOS維持了較好的安全記錄，但一些新的漏洞暴露出iOS系統也存在嚴重的安全隱患［1］。

目前，物聯網已經在智慧電力、智能家居、醫療健康、環境檢測等領域得到了初步應用［2］。人們為了利用物聯網的便利性，還是比較愿意安裝應用程序的，比如，小區門禁開門軟件，不用帶門禁卡，使用手機操作軟件就能開門。但是人們在獲得服務的過程中，個人隱私信息與物品信息［3］等敏感的信息將會暴露在物聯網環境中，就有可能造成隱私泄露。

無論是物聯網的哪種類型的隱私泄露，都可能涉及個人位置、興趣愛好甚至社會關系等敏感信息，一旦此類數據被惡意監聽或篡改，使個人隱私暴露于公眾，都可能造成無法挽回的損失。

許多智能設備的開發商都是小型創業公司，沒有資源或經驗去提供復雜的安全功能，最明顯的體現就是弱密碼問題，這將導致設備容易被黑客攻擊［4］。因此，解決好物聯網應用過程中的隱私保護問題，是物聯網得到廣泛應用的必要條件之一［5］。

智能鬧鐘軟件，主要優點不僅在于給用戶提供更多的自定義設置，有更高的選擇性，讓用戶體會到它不僅僅是一款提醒時間的鬧鐘，更重要的是，在注冊登錄的過程中采用MD5進行身份驗證，而且將加密數據放在本地，充分考慮了用戶的隱私不被輕易泄露。

2 MD5算法

MD5［6～7］的工作原理是對任意輸入的信息進行補位處理，將得到的字符串以512位進行分組，每一分組又劃分為16個32位二進制數的子分組，最后算法輸出一個將4個32位分析級聯成的128位的哈希值。

MD5廣泛應用于信息安全和身份認證上。在注冊的時候，用戶的密碼是用MD5加密在本地保存；用戶登錄的時候，系統先把用戶輸入的密碼計算成MD5值，然后再去和系統中保存的MD5值進行比較［8］，進而確定輸入的密碼是否是正確的。由于MD5較好的性價比，使它比較適合于智能手機軟件的加密和解密。

3 系統分析與設計

3.1 系統需求分析

經調查，在APP Store上評分最高的一款智能鬧鐘軟件是由runtastic開發的“優質睡眠”鬧鐘，它可提醒你的待辦事項以及記錄你的睡眠時長，此外更重要的一個優點是它可以和蘋果系統自帶的軟件Health——這一可以高度滿足個性化需求的平臺完美地整合。但是非常遺憾的是，這款軟件在2015年4月已經停止了更新。

基于身份驗證技術的智能鬧鐘APP，在APP Store中的嚴重缺乏，有近62%的人們對智能鬧鐘APP都不太滿意，而個人認為，其主要原因可能在于智能鬧鐘APP的設計在人性化方面和隱私保護方面沒有引起開發商的真正重視。

這款智能鬧鐘軟件，除了包括鬧鐘的主要功能提醒人們時間之外，還增加了一些更加任性化的功能，比如說心情描述設置，紀念日的設置，自己實現鈴聲的錄制功能，為自己的鬧鐘設置名字等。

3.2 設計思想

在此款軟件的整個設計實現的過程中，將Modal和Controller進行了分離，而view和Controller則統一到了一起。界面間的交互，通過傳值來實現，例如通知、代理、block等傳值方式，實現三者之間的交互，最終完成整個設計。

4 功能模塊實現

首先我們需要在蘋果的開發者網站上下載我們需要的Xcode版本，以及我們需要的SDK，之后就可以安裝了。

如果你的Mac的版本是10.6.7以上，那么安裝Xcode對你來說將是一件非常簡單的事情。你只需要把下載的Xcode的安裝包拖拽名字為“應用程序”的文件夾形狀里，在Mac電腦上雙擊安裝dmg鏡像即可，等待片刻，iOS開發環境的安裝就已經完成了。

此款軟件主要實現的模塊包括：注冊登錄、我的鬧鐘、添加鬧鐘、鈴聲選擇、紀念日添加、個人中心、錄音設置等九大子模塊。詳細實現如下。

4.1 注冊登錄

在注冊界面，填寫用戶的用戶名、密碼，點擊注冊按鈕的時候，將用戶名和密碼存儲到數據庫中，并將密碼使用MD5加密。加密代碼［9～10］如下。

@implementation NSString（MD5）

-（NSString*）md5str

｛

const char*cStr=［self UTF8String］；

unsigned char digest［CC_MD5_DIGEST_LENGTH］；CC_MD5（cStr，strlen（cStr），digest）；

NSMutableString*output=［NSMutableString string-WithCapacity：CC_MD5_DIGEST_LENGTH*2］；

for（int i=0；i＜CC_MD5_DIGEST_LENGTH；i++）

｛

［output appendFormat：@“%02x”，digest［i］］；

return output；

｝

@end

存儲到數據庫中時，都轉變為大寫。

［database executeUpdate：@“CREATE TABLE user（Name text，password text）”］；

//md5轉大寫給密碼加密

NSString*jiaMiPassword=［_password.text md5str］。uppercaseString；

//插入數據

BOOL insert=［database executeUpdate：@“insert into user values（？，？）”，_nickName.text，jiaMiPassword］；

if（insert）｛

［self addAlertController：@“恭喜你，注冊成功”］；｝

［rs close］；

［database close］；

圖1 數據加密圖

登錄界面包括用戶的用戶名和密碼設置，整個界面通過代碼加第三方庫Massory創建完成。UI的層次結構為給self.View.backgroundColor設置為灰色，在self.view上添加子視圖View設置背景顏色為白色，然后在view刪添加子View，將子view的高設置為1像素，顏色設置為灰色，當做中間線條使用。最后在view上添加label和UITextField來實現用戶名和密碼的輸入。點擊登錄按鈕的時候，首先判斷用戶名和密碼是否為空，其次將輸入的值用MD5加密轉換為大寫判斷和數據庫中存儲的是否一致［11］。

4.2 我的鬧鐘

此功能模塊的界面主要通過UItableview結合UINavigationController+UITabBarCotroller實現整體布局，在UITableView的上部為一個UILable，用來顯示當前的時間。UITableView的cell通過重用方法函數dequeueReusableCellWithIdentifier：實現，優化代碼，省去不必要的多次創建，優化內存。Cell使用的是系統自帶的默認樣式三。左側負責顯示鬧鐘的名稱以及時間，右側負責顯示鬧鐘的開啟和關閉。鬧鐘的時間和名稱通過屬性的傳值從二級界面添加鬧鐘頁面傳值得到。而鬧鐘的開啟按鈕，是由開關控件UISwitch控制。開關控件的功能類似于Windows的復選框，它只有兩種狀態：ture（或者yes）和FALUS（或者NO），兩種狀態的切換方式是：setOn：animate：。通過BOOL值來標記當前的開關狀態。在開啟狀態下，通過比對當前時間和鬧鐘的時間，來控制本地通知的發送。如圖2所示。

4.3 添加鬧鐘

該頁面包括鬧鐘名字的添加設置、鬧鈴的設置以及鬧鐘的時間設置。該界面中鬧鐘鈴聲的設置包括兩個方面，分別為鬧鈴的錄制和選擇。此頁面，首先使用［datePicker date］方法獲取當前時間，通過numberOfComponentsInPickerView：來設置顯示的行數。如圖3所示。

圖2 我的鬧鐘

圖3 添加鬧鐘

4.4 鈴聲選擇

鈴聲選擇包括鈴聲的錄制，以及鈴聲的自選。其中鬧鈴的錄制，是通過調用系統的聲音系統以及Xcode自帶的音頻API來實現錄一段音頻保存起來。而另外一個則是選擇自帶的鈴聲，這些鈴聲是事先下載好的鈴聲，直接導入到項目工程中的，通過以表的形式展現出來，右側為鈴聲的名稱，右側為播放鈴聲的按鈕，通過點擊按鈕來實現鈴聲的播放試聽，如圖4所示。

4.5 紀念日設置

紀念日設置界面，如圖5所示。界面負責顯示所有紀念日，點擊頁面右上角的加號跳轉，跳轉界面 通 過［Self.navgationControllerpushViewController：animation：］來實現，cell的側滑刪除通過-（void）tableView：（UITableView*）tableViewCommitEdittingStyle：（UITableViewCellEditingStyle）editingStyleforRowAtIndexPath：（NSIndexPath*）index-Path函數實現，在某次刪除的時候調用［tableView reloadData］來刷新表。

圖4 鈴聲選擇

圖5 紀念日設置

4.6 紀念日添加

該界面通過使用NSUserDefualut來存儲添加的紀念日的所有信息，包括紀念日時間，紀念日名稱。此款APP的名稱添加均采用UITextField實現輸入，在UIKit框架中，TextField控件由UITextField類創建，此外，它還有對應的UITextFieldDelegate委托協議。委托可以幫助響應事件處理。進入紀念日添加界面，首先獲取當前日期時間，在UIPicker-View上默認顯示當前時間，修改UIDataPiker的模式為DateAndTime。

4.7 個人中心

個人中心界面包括頭像上傳、點擊“你還沒有登錄，點擊登錄”跳轉登錄界面、心情設置、背景設置、清空鬧鐘、幫助中心。頭像上傳是通過UIImagePikerViewController以及遵循UIImagePikerView-Controller協議來調用系統相冊，選擇一張照片并將選擇的圖片作為頁面HeaderImg的背景顯示。點擊“你還未登錄，請點擊登錄”按鈕跳轉登錄界面，此界面上部分為tableView的headerView，下部分為系統cell，用來顯示其他目錄，通過UITableView的delegate協議方法 didSelectCell：（NSInterger）index-Path來獲取當前點擊的是哪個cell，根據cell的index來決定跳轉的頁面。

4.8 心情設置

心情設置，點擊跳轉添加心情頁面，該頁面包括七個button，分別設置為周一，周二等，點擊按鈕彈出自定義View，在View添加TextView為子視圖，以便輸入心情描述文字。自定義view下部分添加Button，用來保存編輯的文字，同時將文字存入數據庫。如圖6所示。

4.9 背景設置

圖6 設置心情

圖7 設置背景

此界面通過for循環創建7個按鈕，負責顯示添加的圖片，同時將圖片添加到數據庫中存儲。點擊“點我添加圖片按鈕”來向divce設備注冊權限，如果用戶允許，則跳轉用戶相冊界面，調用UIImagePikerView對象協議方法，來實現選擇圖片功能。通過一個BOOL數組，來分別標記每一個按鈕是否已經添加過背景顏色。

5 結語

在基于身份驗證技術的智能鬧鐘的實現與設計的過程中，充分的考慮了用戶的需求，同時也考慮到了蘋果手機的呆板枯燥，不能自定義設置自己想要的聲音、名稱等。本軟件具有很高的自定義性，更加的人性化。真正滿足提供給用戶一款可以根據自己的個人喜好來設置自己的鬧鐘，使它具有不同的鈴聲，以及自己錄制聲音的功能。而且登錄的過程中采用MD5進行加密，并把加密數據存放在本地，充分考慮了用戶的隱私不被輕易泄露。

由于蘋果系統的限制性，不允許開發者隨意更改系統聲音以及硬件設置，所以程序不能在后臺一直處于改期狀態。另外，由于MD5是通用算法，攻擊者可以通過生日攻擊法、差分攻擊法、網站查字典暴力破解等多個方法獲取MD5碼相應的原文，進而進入系統，竊取用戶的信息，進而推測用戶的行為。已經有文獻提出，要對MD5算法進行改進，由于計算機的運算速度越來越快，可以加大經過MD5算法加密后的值的位數，但智能手機的運算能力相對較差，因此，下一步考慮在算法中加入隨機數的方法進行二次驗證，加大破解的難度，提高破解的成本，進而彌補MD5的不足。

因此，如何充分考慮智能手機的特點，設計更適合的算法，保護用戶的隱私，是智能終端軟件能否被廣泛推廣的重要因素，也是下一步要研究的方向。

［1］Tielei Wang，Yeongjin Jang，Yizheng Chen，Simon P.Chung，Billy Lau，Wenke Lee.On the Feasibility of Large-Scale Infection of iOS Devices［C］//Proceedings of the 23rdUSENIX Security Symposium，San Diego，USA，2014：79-93.

［2］王和平，景鳳宣.物聯網安全與隱私保護研究［J］.微型機及應用，2015，34（5）：9-12.WANG Heping，JING Fengxuan.Research on Security and Privacy Preservation in Internet of Things［J］.Microcomputer&its Application，2015，34（5）：9-12.

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［4］騰訊科技.智能設備數據泄露嚴重物聯網安全性受質疑［EB/OL］.http：//tech.qq.com/a/20160121/033354.htm Artesyn.Intelligent device data leakage is serious，the security of the Internet of things is questioned［EB/OL］.http：//tech.qq.com/a/20160121/033354.htm.

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Smart Alarm Clock Software Based on User Authentication

ZHANG Yajuan LIU Hanbing SHI Jianguo
（School of Information Engineering，College of Huanghe Science and Technology，Zhengzhou 450063）

Traditional alarm clocks generally include clock settings and some systematic time recordings.They can only remind time but not support custom settings.While the alarm clock with user authentication not only has the functions of clock setting，time reminding，memorial day recording，background adding and mood description setting，but also is capable of encrypting users，information through MD5 when login and register so as to protect user'privacy and facilitate the promotion and utilization of the application.After the concrete realization of all function modules is provided，the advantages and disadvantages of the software are summarized and the next improvement orientation is analyzed.

alarm clock，user authentication，MD5，privacy protection

TP391.43

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.11.025

Class Number TP391.43

2017年5月20日，

2017年6月27日

河南省基礎與前沿技術研究計劃項目（編號：162300410193）；鄭州市科技局科技發展計劃項目（編號：20141371）；鄭州市嵌入式系統應用技術重點實驗室資助項目（編號：121PYFZX177）資助。

張亞娟，女，碩士，副教授，研究方向：物聯網安全、數據管理技術、網絡軟件。劉寒冰，女，碩士，副教授，研究方向：算法分析與設計。史建國，男，博士，教授，研究方向：系統工程。