【摘要】：隨著物聯(lián)網領域的迅速發(fā)展,智能家居等物聯(lián)網產品已廣泛進入人們的居家生活中,各大廠商也紛紛推出了基于公有云的物聯(lián)網架構。使用公有云架構的確會為設備的接入與管理帶來便利,但仍存在部分問題與隱患:公有云架構會將用戶的私人數(shù)據(jù)保存至公有云上,存在著企業(yè)濫用數(shù)據(jù)的風險;公有云架構依賴于企業(yè)運營,一旦企業(yè)關停物聯(lián)網服務,勢必會對用戶造成不良后果;公有云架構尚不夠開放,不能滿足所有物聯(lián)網用戶的需求,會對部分物聯(lián)網應用的開發(fā)帶來不利影響。為解決上述問題,企業(yè)用戶可選擇投入財力與人力等資源來搭建專屬物聯(lián)網架構,但這對個人用戶難以適用,即便部分個人用戶擁有開發(fā)能力,在開發(fā)中也會遇到工程量大,專業(yè)性強,產品無法通用的問題。為此,本文設計并提出了一種基于私有環(huán)境下的物聯(lián)網服務開放架構。該服務開放架構針對私有環(huán)境設計,主要面向家庭類個人物聯(lián)網場景。本文在研究過程中首先抽取了當今物聯(lián)網系統(tǒng)的共性需求,重點探討了私有架構與公有架構間需求的異同。為實現(xiàn)通用的私有物聯(lián)網服務開放架構,提出了一個統(tǒng)一開放的設備接口,一個基于RESTFUL的應用接口,一個支持異構數(shù)據(jù)融合存儲的設備存儲模型。除此之外,針對于物聯(lián)網中復雜的實時權限分配問題,提出了一種動態(tài)的授權訪問控制模型;針對于物聯(lián)網中的安全問題,提出了一套安全策略;針對于物聯(lián)網架構在私有環(huán)境中的特殊需求,提出了一種保障通信安全的VPN機制及一種基于單節(jié)點服務器的流媒體數(shù)據(jù)傳輸機制。本文為了對整體架構進行測試驗證,設計并實現(xiàn)了一個平臺服務程序、兩個設備應用程序、及一個應用客戶端程序,做到設備-平臺-應用間的互聯(lián)互通,以測試架構中的功能,同時對整個架構進行了性能測試,模擬并記錄了高并發(fā)場景下設備和應用的訪問狀況,最終驗證通過該私有環(huán)境下的物聯(lián)網服務開放架構的可用性與通用性。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.44;TN929.5
【圖文】：

逑一種安全的訪問私有網絡中的通信方式，且該方式應能同時支持設備和應用的逡逑訪問。如圖２－３所示，私有架構中提出一種基于ＶＰＮ的通訊模式，供不同網絡逡逑的設備、應用安全訪問私有網絡中的物聯(lián)網架構。故提出開發(fā)一種可支持物聯(lián)逡逑網設備級的ＶＰＮ客戶端，該ＶＰＮ基于：ＩＰＳＥＣ技術，可運行于輕量級設備上，逡逑只需設備支持ＩＰＳＥＣ協(xié)議便可以運行該ＶＰＮ客戶端程序。該ＶＰＮ客戶端有兩逡逑種部署模式：①對于支持ＬＷＩＰ協(xié)議棧以及ＩＰＳＥＣ的設備，可以直接運行在設逡逑備之上。②對于不支持ＬＷＩＰ協(xié)議棧以及ＩＰＳＥＣ的設備，可以單獨部署在一臺逡逑中繼設備之上，該中繼設備可以是接入網關，或是路由器，完成整個網段內設逡逑備的ＶＰＮ支持。ＶＰＮ服務器可以直接運行在平臺服務器上，或是運行在平臺所逡逑在私有網絡的邊緣路由器等中繼設備中。ＶＰＮ客戶端和ＶＰＮ服務器之間建立逡逑ＶＰＮ隧道，完成加密通信。本文中主要探討物聯(lián)網架構的研宄與實現(xiàn)，設備級逡逑ＶＰＮ的具體設計與實現(xiàn)工作由他人擔任。對于通訊協(xié)議方面，私有架構原型目逡逑前允許設備通過ＭＱＴＴ協(xié)議、應用通過ＨＴＴＰ／ＨＴＴＰＳ協(xié)議接入平臺。設備使用逡逑的ＭＱＴＴ協(xié)議經過優(yōu)化改造

架構需要一種統(tǒng)一的方式對設備進行資源描述，將各種異構設備抽象為一逡逑種統(tǒng)一的資源對象，以保證設備在架構中的可操作性與可尋址性。通過上文對逡逑本架構中設備的研宄分析，可以將設備資源抽象為如圖３－１所示。設備資源可逡逑由設備屬性、設備狀態(tài)、設備輸入、設備輸出四個角度進行描述。設備應用程逡逑序是指運行在終端設備上的程序，通過此程序設備可完成接入平臺、數(shù)據(jù)監(jiān)測逡逑等一系列的功能；設備屬性是指設備擁有的固有屬性，是用來描述設備本身的逡逑不變屬性：如設備名稱、生產廠家、通訊協(xié)議等；設備狀態(tài)是能代表設備當前逡逑狀態(tài)的屬性，它們與設備功能、運行狀況關聯(lián)緊密，是經常變動的屬性，如逡逑ＬＥＤ燈的亮滅、設備的在線狀態(tài)等，隨著外界輸入輸出的變化，設備狀態(tài)也會逡逑不斷更新；設備輸入指設備接收的外界命令，是指代設備的控制類功能，外界逡逑通過對平臺發(fā)布控制命令來進行設備功能調度執(zhí)行；設備輸出是指設備向外界逡逑輸出的數(shù)據(jù)，不僅包括數(shù)據(jù)采集類功能獲得的環(huán)境數(shù)據(jù)，也包括設備可對外界逡逑輸出的自身狀態(tài)屬性。逡逑｜邋sE邐￣￣＇邐ＺＺＺＨＺＩＺＩ￣邐＾逡逑ｆ設備類型＼邐－邐（溫度數(shù)據(jù)）邐（濕度數(shù)據(jù)）邐ｆ邋＼逡逑ｖ�。担苓姡洌姡掊澹剑斟义希苠遑O備■邐Ｉ邐Ｉ邐／逡逑生產廠家ｋ邋＼邐設備輸出邐

４．邋１總體架構設計逡逑結合第三章提出的需求分析，本文對私有物聯(lián)網服務開放架構提出了一個逡逑具體的解決方案，整體架構的概要設計如圖４－１所示：逡逑該架構可具體劃分為以下幾個部分：逡逑設備接口：物聯(lián)網設備應用程序與架構通信的通道。逡逑應用接口：物聯(lián)網應用客戶端程序與架構通信的通道。逡逑接入適配模塊：因為物聯(lián)網的異構性，設備和應用會使用各種不同的協(xié)議逡逑與架構進行通信，接入適配層是一層負責多協(xié)議轉換的中間層，負責將外界的逡逑請求從不同應用層協(xié)議中提取能被上層應用理解的載荷數(shù)據(jù)，并傳遞至其他模逡逑塊處理，以及將架構內部的響應、推送轉換為能被對應設備／應用接受的通信協(xié)逡逑議。逡逑安全認證模塊：安全認證模塊是本架構實現(xiàn)安全策略的一部分，其具體負逡逑責檢查入境請求的安全性和合法性，本架構中主要采�。裕希耍牛握J證方式進行逡逑安全認證，對初次入境的請求負責驗證合法性與頒發(fā)令牌，對攜帶令牌的請求逡逑進行驗證

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