基于CoAP协议的无线传感网架构设计

基于REST架构的CoAP协议是6LowPAN协议栈中的应用层协议,可运行在内存受限和计算能力有限的嵌入式设备中,并具有请求响应工作模式和可靠的数据传输性能,在物联网领域中具有极大的发展潜力。然而,现有基于CoAP协议设计实现的客户端较为复杂,影响了它在该领域的应用和推广。针对这一现状,提出一种新型CoAP应用架构,该架构通过在CoAP协议基础上增加一个链接服务器,实现CoAP客户端和CoAP服务器之间的通信,简化了基于CoAP架构的客户端设计,为推广CoAP架构在物联网领域的应用提供了参考模型。

NB-IoT物联网的CoAP协议及实际部署应用

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。如何高效率、低成本部署NB-IoT是面临的现实问题,NB-IoT构建于蜂窝网络,CoAP协议是TCP/IP协议族的一部分,借鉴了HTTP协议大量的成功经验,是面向低功耗NB-IOT物联网应用层协议。

基于CoAP协议的Restlets传感器应用开发模型

网关或基于云的交互模型广泛使用网络传感器和执行器的自动化解决。在这个模型中,每个传感器/执行器相互作用都是通过网关或通过云。为了实现真正意义上的物联网,所有事物都是相互关联的,因此传感器和执行器之间的直接相互作用是十分重要的。除此之外,其他的物联网应用程序也需要开发模型来促进应用程序开发和提高效率。在本文中,介绍了一种基于CoAP传感器/执行器的绑定解决方案,由第三方负责设置绑定,但不参与任何进一步的相互作用。接下来的扩展绑定概念,是将(预)处理在Restlets形式引入传感器/执行器交互中。Restlets是具有内部处理逻辑的小型应用程序构建块,拥有输入、控制和输出接口。

WSN应用层协议MQTT-SN与CoAP的剖析与改进

针对WSN网络通讯中急需适合其特点的应用层通讯协议的问题,剖析了两种主流的WSN应用层通讯协议并做出改进.通过剖析应用层通讯协议MQTT-SN与Co AP的设计理念与工作机制,展示了协议性能与适用的场景的差异.借助Co AP的优点进一步提出了MQTT-SN的改进方案,使之适合于点对点通讯与大块数据传输的情况.

受限环境下委托握手DTLS协议的形式化分析与改进

物联网设备有着资源受限的特性,往往处于受限的网络环境中,在这之上又面临着安全的挑战。目前常见的受限网络协议栈为CoAP-DTLS/UDP-6LoWPAN,传输层使用UDP,其安全性由DTLS协议维持。但DTLS协议作为TLS在UDP上的扩展,基于PKI连接建立的方式使其在直接应用到受限环境下会产生诸多性能上的问题。针对DTLS协议在受限环境下的性能问题,国内外的研究学者提出了诸多解决方式,包括但不限于改进加密算法、使用特定硬件、优化证书链、委托可信三方进行密钥协商(即将DTLS握手委托给第三方)。因此,对委托握手的DTLS协议使用Scyther进行形式化分析,得出其交付密钥材料时使用长期预共享密钥存在的安全问题,并提出重用TLS/DTLS协议中PRF函数的改进方式,对改进后的方法进行分析,证明了该方法能有效降低交付密钥材料时存在的风险。

基于隐式证书的嵌入式设备证书压缩方法

嵌入式设备之间的身份认证是建立安全通信链接的基础,也将直接影响嵌入式设备及网络的攻击面暴露风险与攻击方式数量。传统的公钥基础设施(PKI)显式证书方法虽然可以解决身份认证问题,但高度依赖于设备的网络计算资源且效率较低。针对上述问题,提出了一种基于隐式证书的嵌入式设备证书压缩方法。首先采用标准MES(minimal ASN.1 encoding scheme)方案生成DER编码的隐式证书作为嵌入式设备身份认证基础,并引入CBOR(concise binary object representation)编码对MES隐式证书进行压缩与优化,同时由于CoAP(constrained application protocol)协议支持CBOR编码证书的自动解析,二者配合可以有效提升嵌入式设备之间的身份认证效率。实验结果表明,相较于传统显式证书、DER编码隐式证书和PEM编码隐式证书,基于CBOR编码压缩的隐式证书大小分别减少了75.3%、20.6%与40.6%,解决了设备身份认证过程中计算资源耗费过多的问题,为资源受限的嵌入式设备网络的安全通信提供了有效保证。

基于LwM2M协议栈云智能水表系统设计

本文介绍一款基于LwM2M物联网协议栈的互联网云智能水表实现方案,硬件平台具有水量计量功能并通过NB-IOT通信模块将用水量数据上传到云端,云端搭建监控中对数据进行统一汇总、分析,为管理及收费提供依据。本方案采用基于UDP的COAP协议,硬件和云平台之间通过轻量级的LwM2M协议在不可靠的网络层上实现可靠传输。同时将云平台数据拉取到自有数据库进行处理后,用户可以通过多前端平台读取云端的水量数据,实现数据智能化处理。

应用于物联网的几个协议概述

物联网(IoT)的发展是基于互联网(Internet)的,而物联网的快速发展又为我们展现了未来互联网应用的壮丽图景。各种计算系统、日常物品都能够智能化地连接起来,从而能够被使用者感知和操作,这些应用将使目前的互联网应用发生前所未有的转变,从而为全球经济带来巨大商机。基于此,传统互联网中基于IP的通讯协议仍将在未来的物联网通讯中扮演核心角色。在传统的OSI层次基础上,基于传统互联网协议,介绍几个由IEEE和IETF标准化小组针对物联网传输特点,兼顾物联网传输安全制定的新协议。从这些协议中都能够找到传统互联网中那些开放互联的标准协议的痕迹,同时又适用于物联网传输。未来随着这些协议的不断完善和实施,基于互联网的物联网将融合所有的网络设施和资源,从而实现更大意义上的智能互联和应用。

基于龙芯2K1000LA的窨井盖监测系统设计与实现

随着城市智能化的发展,传统的窨井盖系统存在诸多安全问题,对人们的生命财产造成威胁。因此,文中设计了一款基于龙芯2K1000LA的窨井盖监测系统,该系统使用龙芯2K1000LA作为开发板进行控制,搭载倾角传感器、压力传感器和激光测距传感器,以监测窨井盖的状态信息。窨井盖使用NB-IoT技术,通过CoAP通信协议将数据传输到OneNET云平台,终端处理后将窨井盖信息显示在Web网页端和手机APP端。当窨井盖状态异常时,系统通过手机短信、电子邮件和系统语音3种方式预警,提醒维修人员及时维修。该系统提高了维修人员的工作效率,保障了城市居民的出行安全。

基于无线传感网络分簇结构的软件架构

物联网将数十亿的"物"连接到互联网上,具有传感、驱动及数据处理的能力。在物联网中,用户可以收集感知的信息,并最大化利用其价值。然而,在目前的应用解决方案中,对物理对象访问的可扩展性和有效性并不高,只有专业人员才能够开发应用程序。基于上述问题,利用约束应用协议(CoAP)对已存在的软件架构进行改进,虚拟化无线传感设备的簇头,使其通过上层的表述性状态传递(REST)接口,只与自身的虚拟化设备交互。此外,该系统提供了便捷的开发工具,允许不同技术层次的用户进行应用程序开发。

基于CoAP的物联网Web服务统一访问方法

提出了1种将不同规范的RFID网络无缝接入到Internet的Web服务统一访问架构,并在此基础上进一步提出了1种基于CoAP协议的Web服务访问方法——SOAP/CoAP绑定。实验结果表明,SOAP/CoAP绑定是实现RFID网络Web服务统一访问的有效方法,且相比传统的SOAP/HTTP绑定方法,具有更低的网络开销。

泛在电力物联网智联单元设计与实现

目前,低压配电台区设备种类繁多、通信接口各异,不能有效地接入电力物联网中,进而形成各个孤立单元,使电网企业无法感知低压配电台区的工作状态及运行情况。智联单元作为独立的单元应用在低压配电设备中,为低压配电台区设备接入泛在电力物联网提供统一接口。文章充分考虑低压配电设备通信协议的现状,结合电网企业对电力设备地址IP化的要求、各种电力通信技术的特点、先进的系统部署与软件升级方案、'国网芯'战略,深入研究IPv6通信协议、高速载波通信技术、微功率无线技术,研发了可应用于无功补偿设备、三相不平衡设备、智能断路器等电力设备的泛在电力物联网智联单元,旨在解决当前低压电力设备通信协议不一致、许多设备未实现有效互联,电力设备分散未有统一的IP地址等问题。该智联单元的研制与应用,可以实现低压设备的入网,达到有效互联、全面感知。