本發(fā)明涉及云計算與通信，特別涉及一種基于云計算的智能網(wǎng)關mqtt通信方法。

背景技術：

1、隨著科技的飛速進步和數(shù)字化轉型的深入推進，物聯(lián)網(wǎng)(iot)技術正以前所未有的速度迅猛發(fā)展，并逐漸滲透到我們生活的每一個角落。物聯(lián)網(wǎng)的核心在于將各類設備、傳感器和系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)連接起來，形成一個龐大的、高度互聯(lián)的網(wǎng)絡體系。在這個體系中，信息的傳遞、交換和處理成為了關鍵，而智能網(wǎng)關正是這一過程中不可或缺的關鍵節(jié)點。

2、智能網(wǎng)關，作為連接物聯(lián)網(wǎng)設備和云計算平臺的重要橋梁，扮演著至關重要的角色。它不僅負責將來自各種設備和傳感器的數(shù)據(jù)匯集起來，進行初步的處理和整合，還需要將這些數(shù)據(jù)通過安全、可靠的方式傳輸?shù)皆朴嬎闫脚_，以供進一步的分析和應用。同時，智能網(wǎng)關還需要接收來自云計算平臺的指令，將其轉化為設備可以理解的控制信號，實現(xiàn)對設備的遠程監(jiān)控和控制。

3、然而，隨著物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量的激增和網(wǎng)絡復雜性的增加，對智能網(wǎng)關的性能要求也越來越高。一個高效、安全、可靠的智能網(wǎng)關不僅能夠提高整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的運行效率，還能保障數(shù)據(jù)的安全性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，如何設計并實現(xiàn)這樣的智能網(wǎng)關，成為了物聯(lián)網(wǎng)領域亟待解決的問題。

4、為了解決物聯(lián)網(wǎng)設備在接入云計算平臺時數(shù)據(jù)傳輸效率低、安全性不足以及可擴展性差的問題，本發(fā)明提出了一種基于云計算的智能網(wǎng)關mqtt通信方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術的缺陷，提供了一種簡單高效的基于云計算的智能網(wǎng)關mqtt通信方法。

2、本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的：

3、一種基于云計算的智能網(wǎng)關mqtt通信方法，包括以下步驟：

4、步驟s1、設計智能網(wǎng)關，并在智能網(wǎng)關中集成mqtt協(xié)議棧，以實現(xiàn)mqtt消息的編解碼與傳輸控制功能；所述mqtt協(xié)議棧支持三種消息發(fā)布服務質量(qos)等級，包括qos?0(至多一次)、qos1(至少一次)和qos2(恰好一次)；

5、步驟s2、智能網(wǎng)關通過mqtt協(xié)議與物聯(lián)網(wǎng)設備進行連接，并實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設備的動態(tài)注冊、注銷與狀態(tài)監(jiān)控；智能網(wǎng)關維護一個設備連接列表，用于記錄每個設備的連接狀態(tài)、ip地址與端口號信息，以便進行設備的快速定位和故障排查；

6、智能網(wǎng)關通過網(wǎng)絡連接到云計算平臺，并將自身的設備信息、狀態(tài)信息以及mqtt連接參數(shù)發(fā)送到云計算平臺；

7、云計算平臺接收到智能網(wǎng)關發(fā)送的信息后，進行解析和處理，生成相應的mqtt主題topic和消息隊列；

8、步驟s3、智能網(wǎng)關將待發(fā)送數(shù)據(jù)打包成mqtt消息，并發(fā)送到指定的mqtt主題topic上；

9、云計算平臺接收到mqtt消息后，根據(jù)消息的主題和內容將數(shù)據(jù)分發(fā)到相應的消息隊列中；

10、需要接收數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設備或系統(tǒng)訂閱相應的mqtt主題topic，并從消息隊列中獲取數(shù)據(jù)。

11、所述步驟s2中，智能網(wǎng)關啟動后，通過tcp/ip協(xié)議與位于云計算平臺的mqtt代理服務器建立連接，并發(fā)送connect報文，connect報文信息包含客戶端id、用戶名和密碼，請求建立會話；

12、mqtt代理服務器驗證收到的connect報文信息后，發(fā)送connack報文，確認連接成功；

13、智能網(wǎng)關發(fā)送subscribe報文，指定要訂閱的主題topic和服務質量qos等級；

14、mqtt代理服務器收到subscribe報文后，記錄訂閱關系，并發(fā)送suback報文確認。

15、所述步驟s2中，智能網(wǎng)關支持設備認證和訪問控制功能，只有經(jīng)過認證的設備才能接入到系統(tǒng)中；

16、支持雙向認證機制，設備在連接到智能網(wǎng)關時，提供有效的證書或密鑰進行身份驗證，智能網(wǎng)關驗證設備的證書或密鑰的有效性，實現(xiàn)設備端認證，確保只有合法的設備才能接入系統(tǒng)；

17、智能網(wǎng)關在連接到云端服務器時，通過使用ssl/tls證書來進行身份驗證，實現(xiàn)云端認證，以確保智能網(wǎng)關與云端服務器之間的通信是安全的。

18、智能網(wǎng)關基于角色的訪問控制策略(rbac)，根據(jù)用戶的角色和權限進行訪問控制。

19、所述步驟s2中，智能網(wǎng)關與物聯(lián)網(wǎng)設備進行連接時，支持密鑰認證機制，通過設備提供的密鑰進行身份驗證；同時，支持證書認證機制，使用公鑰基礎設施(pki)對設備進行身份驗證；

20、智能網(wǎng)關對連接的物聯(lián)網(wǎng)設備進行設備狀態(tài)監(jiān)控時，通過心跳機制判斷設備是否處于活動狀態(tài)。

21、所述步驟s3中，當云計算平臺需要向物聯(lián)網(wǎng)設備發(fā)送控制指令時，智能網(wǎng)關將指令轉發(fā)到目標設備；

22、當物聯(lián)網(wǎng)設備產生數(shù)據(jù)或需要發(fā)送控制命令時，智能網(wǎng)關將數(shù)據(jù)封裝成publish報文，并發(fā)布到指定的mqtt主題topic；

23、mqtt代理服務器根據(jù)訂閱關系將收到的publish報文分發(fā)給訂閱了對應mqtt主題topic的其他設備或云計算平臺。

24、所述步驟s3中，智能網(wǎng)關支持消息的本地路由和云端路由，使用規(guī)則引擎或配置文件對路由進行配置；

25、智能網(wǎng)關支持mqtt消息的本地轉發(fā)和云端轉發(fā)功能，不僅能夠將接收到的消息轉發(fā)給本地連接的設備或應用程序，還能將接收到的消息通過云服務平臺轉發(fā)給遠程的設備或應用程序；

26、同時，智能網(wǎng)關支持消息的同步轉發(fā)和異步轉發(fā)。

27、所述步驟s3中，使用tls/ssl加密技術對mqtt消息的傳輸進行加密保護，自定義配置加密套件和加密算法，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的機密性和完整性。

28、該基于云計算的智能網(wǎng)關mqtt通信裝置，包括智能網(wǎng)關，云計算平臺和物聯(lián)網(wǎng)設備；

29、所述智能網(wǎng)關中集成有mqtt協(xié)議棧，以實現(xiàn)mqtt消息的編解碼與傳輸控制功能；所述mqtt協(xié)議棧支持三種消息發(fā)布服務質量(qos)等級，包括qos?0(至多一次)、qos1(至少一次)和qos2(恰好一次)；

30、所述智能網(wǎng)關通過網(wǎng)絡連接云計算平臺和物聯(lián)網(wǎng)設備，負責實現(xiàn)設備認證和訪問控制，待發(fā)送數(shù)據(jù)打包成mqtt消息，并發(fā)送到指定的mqtt主題topic上；

31、所述云計算平臺負責接收智能網(wǎng)關的連接信息，并進行解析和處理，生成相應的mqtt主題topic和消息隊列，根據(jù)消息的主題和內容將智能網(wǎng)關發(fā)送的mqtt消息分發(fā)到相應的消息隊列中；

32、所述物聯(lián)網(wǎng)設備或系統(tǒng)負責訂閱相應的mqtt主題topic，并從消息隊列中獲取數(shù)據(jù)。

33、一種基于云計算的智能網(wǎng)關mqtt通信的設備，其特征在于：包括存儲器和處理器；所述存儲器用于存儲計算機程序，所述處理器用于執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述的方法步驟。

34、一種可讀存儲介質，其特征在于：所述可讀存儲介質上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的方法步驟。

35、本發(fā)明的有益效果是：該基于云計算的智能網(wǎng)關mqtt通信方法，利用云計算平臺的強大計算能力和存儲能力，實現(xiàn)了對海量數(shù)據(jù)的快速處理和分析，從而進一步提高了智能網(wǎng)關的性能和效率；同時，云計算平臺還能夠提供更安全、更可靠的數(shù)據(jù)存儲和傳輸服務，保障了數(shù)據(jù)的安全性和完整性。具體如下：

36、一)、通過優(yōu)化智能網(wǎng)關的設計和mqtt協(xié)議棧的實現(xiàn)，能夠顯著提高物聯(lián)網(wǎng)設備與云計算平臺之間的數(shù)據(jù)傳輸效率。mqtt協(xié)議的高效性和輕量級特性，使得設備在有限的網(wǎng)絡資源下也能實現(xiàn)快速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。

37、二)、采用多種安全機制，如tls/ssl加密傳輸、密鑰和證書認證、訪問控制等，能夠確保mqtt通信過程中的數(shù)據(jù)安全和用戶隱私。

38、三)、可以有效防止數(shù)據(jù)泄露、篡改和非法訪問，為物聯(lián)網(wǎng)應用提供可靠的安全保障。

39、四)、智能網(wǎng)關設計采用模塊化、可擴展的架構，能夠支持多種設備和協(xié)議的接入。