一、引言

二、技术背景

1. 鸿蒙分布式安全与生物识别

• ​​设备互联​​：手机、平板等终端与智能门锁通过局域网或蓝牙 Mesh 快速连接，建立低延迟的安全通信通道；
• ​​生物识别集成​​：支持指纹、人脸等生物特征的本地采集与云端同步（需用户授权），通过鸿蒙统一的生物认证 API 实现高精度识别；
• ​​权限管理​​：通过分布式权限模型，严格管控不同用户（如家庭成员、访客）对门锁功能的访问权限（如仅家庭成员可录入指纹）；
• ​​临时授权​​：生成一次性或短期有效的临时密码（如 2 小时内有效），用于访客临时开门，过期自动失效。

2. 智能门锁的核心功能

• ​​指纹管理​​：录入/删除用户指纹，支持多指纹存储（如家庭成员每人录入 2 枚指纹）；
• ​​密码管理​​：设置固定密码（长期有效）、修改密码、验证密码开锁；
• ​​临时密码授权​​：生成临时密码（可设置有效期，如 1 次使用或 24 小时内有效），通过短信/微信分享给访客；
• ​​状态监控​​：实时同步门锁状态（如锁定/解锁、电量低、异常开锁尝试）。

三、应用使用场景

1. 家庭日常管理

• ​​场景描述​​：家庭成员通过手机录入指纹或设置固定密码，日常使用指纹或密码开锁；家长可为孩子生成临时密码（如周末下午 2 点~5 点有效），方便临时来访的朋友进门；
• ​​需求​​：多用户权限管理（区分家庭成员/访客）、临时密码有效期控制、门锁状态实时提醒（如电量低警告）。

2. 租赁房屋管理

• ​​场景描述​​：房东通过管理 APP 为租客设置固定密码（租期有效），租约到期后自动失效；租客可申请临时密码（如朋友临时留宿），房东远程审批；
• ​​需求​​：密码生命周期管理（自动过期）、临时密码的精细化授权（时间/次数限制）、远程密码重置。

3. 企业办公门禁

• ​​场景描述​​：员工通过指纹或工号密码开锁，HR 可为访客生成临时密码（如会议期间有效），会议结束后自动失效；
• ​​需求​​：多角色权限控制（员工/访客）、临时密码与会议系统联动（自动同步时间）。

4. 智慧社区门锁

• ​​场景描述​​：业主通过手机 APP 录入指纹，访客通过业主分享的临时密码开门；物业可远程为紧急维修人员生成一次性密码；
• ​​需求​​：分布式设备互联（手机与社区门锁通信）、临时密码的安全分发（防泄露）。

四、不同场景下详细代码实现

场景 1：手机管理单台鸿蒙智能门锁（基础版）

1.1 项目结构

SmartLockApp/
├── entry/src/main/ets/pages/
│   ├── Index.ets          // 主页面（管理界面）
│   └── LockManager.ets    // 门锁控制逻辑（分布式设备通信）
├── entry/src/main/module.json5  // 模块配置（声明分布式能力与安全权限）
└── build-profile.json5

1.2 分布式能力与安全权限配置（module.json5）

{
  "module": {
    "name": "entry",
    "type": "entry",
    "description": "$string:module_desc",
    "mainElement": "EntryAbility",
    "deviceTypes": [
      "phone",  // 支持手机管理端
      "tablet"  // 可扩展平板管理端
    ],
    "deliveryWithInstall": true,
    "installationFree": false,
    "requestPermissions": [
      {
        "name": "ohos.permission.DISTRIBUTED_DEVICE_CONTROL",  // 分布式设备控制权限
        "reason": "$string:control_permission_reason"
      },
      {
        "name": "ohos.permission.BIOMETRIC_AUTHENTICATION",  // 生物识别权限（指纹）
        "reason": "$string:biometric_permission_reason"
      },
      {
        "name": "ohos.permission.SECURE_STORAGE",  // 安全存储权限（保存密码/指纹哈希）
        "reason": "$string:secure_storage_reason"
      }
    ],
    "abilities": [
      {
        "name": "EntryAbility",
        "srcEntry": "./ets/entryability/EntryAbility.ts",
        "description": "$string:EntryAbility_desc",
        "icon": "$media:icon",
        "label": "$string:EntryAbility_label",
        "startWindowIcon": "$media:icon",
        "startWindowBackground": "$color:start_window_background",
        "exported": true,
        "skills": [
          {
            "entities": [
              "entity.system.home"
            ],
            "actions": [
              "action.system.home"
            ]
          }
        ]
      }
    ]
  }
}

1.3 门锁控制逻辑（LockManager.ets）

// entry/src/main/ets/pages/LockManager.ets
import distributedDevice from '@ohos.distributed.device'; // 鸿蒙分布式设备管理模块
import lockControl from '@ohos.smart.device.lock'; // 鸿蒙智能门锁控制专用模块（示例，实际需使用官方 SDK）

export class LockManager {
  private lockDeviceId: string = ''; // 目标门锁的设备 ID
  private isConnected: boolean = false; // 是否已连接到门锁

  // 初始化：发现并连接目标门锁
  async init(lockId: string) {
    try {
      // 1. 通过分布式设备管理 API 发现鸿蒙智能门锁（需门锁支持标准协议）
      const devices = await distributedDevice.getDevicesByType('lock'); // 获取所有类型为 'lock' 的设备
      const targetDevice = devices.find(device => device.deviceId === lockId || device.name.includes('家门锁')); // 根据 ID 或名称匹配目标门锁
      if (!targetDevice) {
        console.error('未找到目标门锁！');
        return;
      }
      this.lockDeviceId = targetDevice.deviceId;

      // 2. 建立连接（鸿蒙会自动通过软总线建立低延迟通道）
      this.isConnected = await lockControl.connect(this.lockDeviceId);
      if (!this.isConnected) {
        console.error('门锁连接失败！');
      } else {
        console.log('✅ 已连接到门锁：', this.lockDeviceId);
      }
    } catch (error) {
      console.error('门锁初始化失败:', error);
    }
  }

  // 指纹录入（需用户通过手机指纹传感器验证）
  async enrollFingerprint(userId: string) {
    if (!this.isConnected) {
      console.warn('门锁未连接，无法录入指纹！');
      return;
    }
    try {
      // 1. 调用手机生物识别 API 验证用户指纹（示例，实际需结合 @ohos.biometric 包）
      const isBiometricValid = await this.verifyUserBiometric(); // 假设返回 true 表示用户指纹验证通过
      if (!isBiometricValid) {
        console.error('用户指纹验证失败！');
        return;
      }

      // 2. 向门锁发送指纹录入指令（门锁会提示用户按压指纹传感器）
      await lockControl.enrollFingerprint(this.lockDeviceId, userId); 
      console.log('👆 指纹录入成功（用户：', userId, '）');
    } catch (error) {
      console.error('指纹录入失败:', error);
    }
  }

  // 设置固定密码
  async setFixedPassword(password: string) {
    if (!this.isConnected) {
      console.warn('门锁未连接，无法设置密码！');
      return;
    }
    try {
      // 限制密码长度与复杂度（示例：6~12 位数字/字母）
      if (password.length < 6 || password.length > 12) {
        console.error('密码长度需为 6~12 位！');
        return;
      }
      await lockControl.setFixedPassword(this.lockDeviceId, password);
      console.log('🔒 固定密码设置成功：', '******'); // 实际不显示明文
    } catch (error) {
      console.error('密码设置失败:', error);
    }
  }

  // 生成临时密码（有效期 2 小时，仅 1 次使用）
  async generateTemporaryPassword(validMinutes: number = 120, usageLimit: number = 1) {
    if (!this.isConnected) {
      console.warn('门锁未连接，无法生成临时密码！');
      return null;
    }
    try {
      const tempPassword = await lockControl.generateTemporaryPassword(
        this.lockDeviceId,
        validMinutes * 60 * 1000, // 转换为毫秒（如 2 小时 = 120 * 60 * 1000）
        usageLimit // 使用次数限制（1 次）
      );
      console.log('🔑 临时密码生成成功：', tempPassword, '（有效期：', validMinutes, '分钟，使用次数：', usageLimit, '）');
      return tempPassword;
    } catch (error) {
      console.error('临时密码生成失败:', error);
      return null;
    }
  }

  // 验证密码开锁（用户输入密码后调用）
  async verifyPassword(password: string) {
    if (!this.isConnected) {
      console.warn('门锁未连接，无法验证密码！');
      return false;
    }
    try {
      const isValid = await lockControl.verifyPassword(this.lockDeviceId, password);
      console.log('🔓 密码验证结果：', isValid ? '成功' : '失败');
      return isValid;
    } catch (error) {
      console.error('密码验证失败:', error);
      return false;
    }
  }

  // 释放连接（退出时调用）
  disconnect() {
    if (this.isConnected) {
      lockControl.disconnect(this.lockDeviceId);
      this.isConnected = false;
    }
  }

  // 模拟用户生物识别验证（实际需调用鸿蒙生物认证 API）
  private async verifyUserBiometric(): Promise<boolean> {
    // 示例：假设用户已通过手机指纹传感器验证
    return new Promise((resolve) => {
      // 实际项目需调用 @ohos.biometric.authenticate() API
      setTimeout(() => resolve(true), 500); // 模拟验证成功
    });
  }
}

1.4 主页面（Index.ets）

// entry/src/main/ets/pages/Index.ets
import { LockManager } from './LockManager.ets';

@Entry
@Component
struct Index {
  @State private lockManager: LockManager = new LockManager();
  @State private isConnected: boolean = false;
  @State private targetLockId: string = 'lock_001'; // 目标门锁 ID（需与实际门锁匹配）

  aboutToAppear() {
    // 初始化连接（应用启动时自动连接目标门锁）
    this.lockManager.init(this.targetLockId).then(() => {
      this.isConnected = this.lockManager['isConnected']; // 更新连接状态
    });
  }

  // 指纹录入按钮点击
  private enrollFingerprint() {
    this.lockManager.enrollFingerprint('user_001'); // 示例：为用户 1 录入指纹
  }

  // 固定密码设置
  private setFixedPassword() {
    this.lockManager.setFixedPassword('123456'); // 示例：设置密码 123456
  }

  // 生成临时密码按钮点击
  private generateTempPassword() {
    this.lockManager.generateTemporaryPassword(120, 1); // 生成 2 小时内有效、仅 1 次使用的临时密码
  }

  // 密码验证（模拟用户输入密码后调用）
  private verifyPassword() {
    this.lockManager.verifyPassword('123456'); // 示例：验证密码 123456
  }

  build() {
    Column() {
      Text('鸿蒙智能门锁管理（指纹/密码/临时密码）')
        .fontSize(24)
        .fontWeight(FontWeight.Bold)
        .margin({ bottom: 30 });

      // 连接状态提示
      Text(this.isConnected ? '🔗 已连接门锁' : '🔌 未连接门锁')
        .fontSize(16)
        .fontColor(this.isConnected ? '#4CAF50' : '#999')
        .margin({ bottom: 30 });

      // 指纹管理
      Button('录入指纹（用户 1）')
        .onClick(() => this.enrollFingerprint())
        .margin({ bottom: 15 });

      // 固定密码管理
      Button('设置固定密码（123456）')
        .onClick(() => this.setFixedPassword())
        .margin({ bottom: 15 });

      Button('验证密码（123456）')
        .onClick(() => this.verifyPassword())
        .margin({ bottom: 15 });

      // 临时密码管理
      Button('生成临时密码（2小时，1次使用）')
        .onClick(() => this.generateTempPassword())
        .margin({ bottom: 30 });

      // 当前状态提示
      Text(this.isConnected ? '✅ 门锁功能正常' : '❌ 请检查门锁连接')
        .fontSize(14)
        .fontColor(this.isConnected ? '#4CAF50' : '#f44336');
    }
    .width('100%')
    .height('100%')
    .padding(20)
    .justifyContent(FlexAlign.Center);
  }

  aboutToDisappear() {
    // 退出时释放连接
    this.lockManager.disconnect();
  }
}

• 手机端启动应用后，自动连接目标鸿蒙智能门锁（需门锁与手机在同一局域网且支持标准协议）；
• 点击“录入指纹（用户 1）”按钮，手机会先验证用户指纹（通过生物识别传感器），验证通过后向门锁发送录入指令，门锁提示用户按压指纹传感器完成录入；
• 点击“设置固定密码（123456）”按钮，设置密码为 123456（实际应用中需隐藏明文输入）；
• 点击“生成临时密码（2小时，1次使用）”按钮，生成一个 2 小时内有效且仅可使用 1 次的临时密码（如 “ABCD-7890”），可通过短信分享给访客；
• 点击“验证密码（123456）”按钮，模拟用户输入密码后的验证流程，返回验证结果（成功/失败）。

场景 2：多用户权限管理（进阶版）

2.1 用户权限管理逻辑（新增 UserManager.ets）

// entry/src/main/ets/pages/UserManager.ets
export enum UserRole {
  FAMILY = 'family', // 家庭成员（可管理指纹/密码）
  GUEST = 'guest'    // 访客（仅能使用临时密码）
}

export class UserManager {
  private users: Map<string, UserRole> = new Map(); // 用户 ID -> 角色

  // 添加用户并指定角色
  addUser(userId: string, role: UserRole) {
    this.users.set(userId, role);
  }

  // 检查用户是否有权限录入指纹/密码
  canManageBiometricOrPassword(userId: string): boolean {
    return this.users.get(userId) === UserRole.FAMILY;
  }

  // 检查用户是否有权限使用临时密码
  canUseTemporaryPassword(userId: string): boolean {
    return true; // 所有用户（包括访客）均可使用临时密码
  }
}

2.2 主页面集成权限控制（修改 Index.ets）

// 在 Index.ets 中引入 UserManager 并绑定权限逻辑
@State private userManager: UserManager = new UserManager();
@State private currentUserRole: UserRole = UserRole.FAMILY; // 当前用户角色（示例：家庭成员）

aboutToAppear() {
  // 初始化用户权限（示例：用户 1 为家庭成员，用户 2 为访客）
  this.userManager.addUser('user_001', UserRole.FAMILY);
  this.userManager.addUser('user_002', UserRole.GUEST);
  this.currentUserRole = UserRole.FAMILY; // 假设当前登录用户为家庭成员
}

// 指纹录入时检查权限
private enrollFingerprint() {
  if (this.userManager.canManageBiometricOrPassword('user_001')) {
    this.lockManager.enrollFingerprint('user_001');
  } else {
    console.warn('当前用户无权限录入指纹！');
  }
}

• 家庭成员（如用户 1）可录入指纹、设置固定密码；
• 访客（如用户 2）仅能通过家庭成员生成的临时密码开门，无法直接管理门锁功能。

五、原理解释

1. 鸿蒙智能门锁管理的核心流程

1. ​​设备发现与连接​​：
   • 手机通过鸿蒙 ​​分布式软总线​​ 自动扫描同一局域网或蓝牙 Mesh 范围内的鸿蒙智能门锁设备（需门锁支持标准协议）；
   • 使用 distributedDevice.getDevicesByType('lock')API 获取门锁列表，并通过 lockControl.connect(lockId)建立低延迟连接。
2. ​​生物识别与密码管理​​：
   • ​​指纹录入​​：用户通过手机生物识别传感器（如指纹识别）验证身份后，手机向门锁发送指纹录入指令，门锁提示用户按压指纹传感器完成录入；
   • ​​固定密码​​：用户设置密码后，门锁将其加密存储（通过鸿蒙安全存储 API），验证时比对用户输入与存储的哈希值；
   • ​​临时密码​​：手机调用 lockControl.generateTemporaryPassword()生成临时密码（设置有效期和使用次数），门锁记录该密码的有效期和剩余使用次数，过期或超次数后自动失效。
3. ​​权限控制​​：
   • 通过分布式权限模型，区分家庭成员与访客的角色（如家庭成员可管理指纹/密码，访客仅能使用临时密码）；
   • 用户操作（如录入指纹、生成临时密码）前，应用检查当前用户的角色权限（通过 UserManager类）。

2. 关键技术点

• ​​分布式软总线​​：提供低延迟（<100ms）、高可靠性的设备间通信通道，确保控制指令实时到达门锁；
• ​​安全认证框架​​：生物识别数据（如指纹）在手机端本地处理，密码通过加密存储（如 AES）保护，临时密码通过时效控制防滥用；
• ​​多模态交互​​：支持指纹、密码、临时密码多种开锁方式，适应不同用户需求。

六、核心特性

七、原理流程图及原理解释

原理流程图（鸿蒙智能门锁管理）

+-----------------------+       +-----------------------+       +-----------------------+
|     手机（管理端）    |       |     鸿蒙智能门锁      |       |     分布式软总线      |
|  (Management Terminal)|       |  (Smart Lock)         |       |  (Distributed SoftBus)|
+-----------------------+       +-----------------------+       +-----------------------+
          |                             |                             |
          |  1. 发现门锁设备          |                             |  4. 传输控制指令       |
          |-------------------------->|                             |-----------------------> |
          |  (getDevicesByType('lock')) |                             |  (enrollFingerprint/   |
          |                             |  2. 建立连接             |                             |  setFixedPassword/     |
          |                             |<--------------------------|                             |  generateTempPassword) |
          |                             |  3. 解析并执行指令       |                             |
          |                             |  (录入指纹/设置密码/   |                             |
          |                             |   生成临时密码)        |                             |
          |  5. 接收状态反馈（可选）  |                             |  6. 返回状态数据       |
          |<--------------------------|                             |<----------------------- |

原理解释

1. ​​设备发现​​：手机端通过鸿蒙分布式软总线扫描同一局域网或蓝牙 Mesh 范围内的鸿蒙智能门锁设备（需门锁注册为“lock”类型），获取设备列表（如 lock_001）；
2. ​​连接建立​​：手机与目标门锁（如 lock_001）通过软总线建立低延迟连接（类似局域网内的点对点通信）；
3. ​​指令下发​​：用户操作（如点击“录入指纹”）触发手机端调用 lockControl.enrollFingerprint()，指令通过软总线传输至门锁；门锁提示用户按压指纹传感器，完成指纹录入；
4. ​​密码/临时密码管理​​：设置固定密码时，门锁加密存储密码哈希值；生成临时密码时，门锁记录有效期和使用次数，验证时检查是否过期或超次数；
5. ​​状态同步​​：门锁将当前状态（如锁定/解锁、电量低）通过软总线回传至手机端，用于 UI 实时更新。

八、环境准备

1. 开发环境

• ​​鸿蒙 SDK​​：需安装鸿蒙开发者工具（DevEco Studio），并配置 HarmonyOS 3.0 及以上版本的 SDK；
• ​​开发语言​​：eTS（基于 TypeScript 的鸿蒙声明式开发语言）；
• ​​设备​​：至少一台鸿蒙手机（如华为 P50、Mate 40 系列）和一台鸿蒙认证智能门锁（如鸿蒙智联智能门锁）；
• ​​网络​​：手机与门锁需处于同一局域网（如连接同一 Wi-Fi），或支持蓝牙 Mesh 连接。

2. 权限配置

• ​​分布式设备控制权限​​：在 module.json5中声明 ohos.permission.DISTRIBUTED_DEVICE_CONTROL，用于调用门锁控制 API；
• ​​生物识别权限​​：声明 ohos.permission.BIOMETRIC_AUTHENTICATION，用于用户指纹验证；
• ​​安全存储权限​​：声明 ohos.permission.SECURE_STORAGE，用于加密存储密码和指纹哈希。

3. 门锁要求

• 必须为 ​​鸿蒙认证设备​​（支持鸿蒙智联协议），或通过第三方协议（如蓝牙、Wi-Fi）接入鸿蒙生态（需适配层转换）；
• 支持标准控制接口（如指纹录入、密码设置、临时密码生成），部分高端门锁还需支持状态反馈。

九、实际详细应用代码示例实现

完整项目代码（整合上述场景）

1. 主页面（Index.ets）

2. 门锁控制逻辑（LockManager.ets）

3. 用户权限管理（UserManager.ets）

4. 模块配置（module.json5）

十、运行结果

1. 基础版表现

• 手机端成功连接门锁后，家庭成员可录入指纹、设置固定密码、生成临时密码；
• 访客使用临时密码开门（如通过短信收到的“ABCD-7890”），门锁验证通过后解锁；
• 控制指令实时下发，门锁状态（如锁定/解锁）同步显示。

2. 进阶版表现

• 家庭成员（用户 1）可管理指纹和密码，访客（用户 2）仅能使用临时密码；
• 临时密码设置有效期（如 2 小时）和使用次数（如 1 次），过期或超次数后自动失效。

十一、测试步骤以及详细代码

1. 测试目标

• 设备连接是否成功（手机能否发现并连接门锁）；
• 指纹录入是否成功（用户通过生物识别验证后，门锁能否记录指纹）；
• 固定密码设置与验证是否准确；
• 临时密码生成与使用是否符合有效期和次数限制；
• 权限控制是否生效（家庭成员可管理，访客仅能使用临时密码）。

2. 测试步骤

步骤 1：启动应用