近年来,随着智能家居产业的飞速发展,智能门锁、智能网关、智能插座等智能家居设备逐渐进入人们的日常生活。然而,开发人员安全意识的疏忽导致针对智能家居设备的网络攻击事件也随之增多。在这些事件中,攻击者大多利用了设备固件中存在的安全漏洞,因此对智能家居固件进行安全分析是提高智能家居设备安全性的重要手段之一。但是目前固件安全分析领域面临着逆向分析难度大、通信协议复杂多样等许多问题。为了解决这些问题,本文针对智能家居固件安全分析过程中的一些关键技术进行了研究,主要工作如下:1.很多情况下,函数名与函数的功能相关,根据函数名可以定位一些敏感函数,提高固件安全分析工作效率,但无操作系统和基于实时操作系统（Real Time Operating System,RTOS）的智能家居固件中通常不包含函数名信息,安全研究人员只能采用耗时耗力的逆向工程方法分析函数代码来推断其功能。为了解决这一问题,本文提出了一种基于二进制代码相似度比对（简称“二进制比对”）的固件库函数名恢复方法。该方法首先通过收集常用开源函数库构建出一个开源函数签名库,然后根据编译器的初始化函数特征识别出固件的编译环境,根据RTOS的特征字符串和部分系统函数识别出固件的RTOS类型,最后根据这些信息调取相应的开源函数签名库,并利用现有二进制比对工具识别出固件中包含的开源库函数,从而恢复函数名。本文基于该方法实现了一个原型系统并进行了实验评估。实验结果表明,该系统在测试集上能够正确识别出大部分野生固件的编译环境和RTOS类型,库函数名恢复的最佳效果达到73.1%;能够正确识别出全部自编译固件的编译环境和RTOS类型,库函数名的平均恢复效果达到41.1%,平均准确率高达91.7%。2.一些智能家居厂商使用私有通信协议实现设备间的交互,这些协议通常存在着很多安全隐患,但协议的射频参数不公开导致安全研究人员难以捕获到协议数据包,阻碍了协议的逆向分析和漏洞挖掘。为了解决这一问题,本文提出了一种固件私有通信协议射频参数提取方法。该方法针对设备中通信芯片有内置Flash和无内置Flash这两种情况,分别使用固件库函数名恢复方法识别出固件中负责配置射频参数的函数,提取其调用函数中的汇编指令,然后利用模拟执行和动态调试技术提取出函数的参数（包含存放射频参数的内存地址）,并利用构建的常用通信芯片射频参数格式信息知识库自动从函数参数中解析出射频参数各字段内容。为了验证该方法的有效性,本文以使用私有通信协议的某品牌智能门锁和某品牌安防设备作为目标进行了测试,成功提取出了射频参数。3.利用前述研究提出的固件库函数名恢复方法和固件私有通信协议射频参数提取方法,结合现有固件安全分析方法,对某品牌智能门锁进行了实例研究,包括固件提取、固件解包、反汇编、静态分析、动态调试、协议逆向等智能家居固件分析工作,获取了该智能门锁临时密码机制的工作流程和相关协议格式信息,为后续针对该智能门锁的漏洞挖掘工作奠定了基础,同时也验证了本文所提方法的有效性和实用性。