基于MQTT的云推送平台的研究及应用

发布时间：2017-09-13 22:24

  本文关键词：基于MQTT的云推送平台的研究及应用

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【摘要】：随着工业4.0及万物互联的发展和兴起,各种联网设备之间的消息推送逐渐成为了一种基础性需求。与传统互联网相比,在新的网络环境中由于其设备处理器性能、网络带宽和稳定性以及电池蓄电量等诸多方面的限制,对消息推送提出了更高的要求。MQTT是一种基于发布/订阅模型的轻量级消息传输协议。针对低带宽,低CPU计算能力,以及不稳定的网络环境做了特殊的优化,能够有效节省终端的耗电量和流量,使其能够适用于嵌入式智能终端和移动终端的消息推送。基于此,本文研究提出一种基于MQTT的云推送平台的技术方案。主要工作内容包括:(1)MQTT协议的研究和分析。针对MQTT协议中的关键点进行分析,包括MQTT协议的各种消息类型,MQTT协议中消息的基本格式,MQTT协议中消息各个标志字段的特殊含义及MQTT协议的整个通信流程。(2)MQTT协议的扩展研究。针对消息的安全可靠传输,提出一种基于MQTT协议的消息加密验证机制,在协议层面实现对消息的加密和校验,来确保消息的可靠传输;此外,针对MQTT协议的心跳报文,本文提出一种基于动态反馈的心跳维护机制,实现动态地修改心跳时间间隔,使得MQTT协议能够更好的适应复杂无线网络环境。(3)MQTT协议实现若干关键技术的研究。在对开源系统Mosquitto进行研究的基础上,本文提出一种基于哈希表的主题发布/订阅关系维护模型,实现对主题发布/订阅关系维护性能的改进;基于Epoll模型对开源系统的并发性能进行改进研究,以提升系统的并发性能;基于分布式缓存对系统存储性能进行改进。同时对上述改进结果进行实验验证。(4)SaaS模式消息云推送平台的设计实现。在上述研究成果的基础上,设计实现MQTT消息云推送平台,使消息推送可以以基础服务的形式供第三方应用使用。最后,将云推送平台进行实际应用,验证系统的可行性。
【关键词】：消息推送 MQTT协议 心跳 发布/订阅 SaaS
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TP393.09
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.2.1 消息推送的国内外研究现状10
• 1.2.2 消息推送协议的国内外研究现状10
• 1.2.3 消息推送平台的国内外研究现状10-11
• 1.3 研究目标与内容11-12
• 1.4 论文的结构安排12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 相关技术简介14-26
• 2.1 MQTT通讯协议概述14-22
• 2.1.1 MQTT通讯协议特点14-15
• 2.1.2 MQTT通讯协议的格式15-21
• 2.1.3 MQTT通讯协议工作流程21-22
• 2.2 Mosquitto开源项目简介22-23
• 2.3 SaaS概述23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 MQTT协议的扩展研究26-31
• 3.1 基于SHA-1 的MQTT消息加密验证机制26-28
• 3.1.1 MQTT消息加密验证概述26
• 3.1.2 基于SHA-1 的MQTT消息加密验证机制26-28
• 3.2 基于动态反馈的MQTT协议心跳机制改进28-30
• 3.2.1 MQTT协议心跳机制概述28-29
• 3.2.2 基于动态反馈的心跳机制29-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 MQTT实现中关键技术研究31-41
• 4.1 一种基于哈希表的发布/订阅关系维护算法31-34
• 4.1.1 发布/订阅模型概述31-32
• 4.1.2 Mosquitto中的发布/订阅模型实现32
• 4.1.3 基于哈希表的发布/订阅关系维护算法32-34
• 4.2 基于Epoll模型的高并发性能改进34-36
• 4.2.1 并发编程技术的种类34-35
• 4.2.2 Epoll模型35-36
• 4.2.2.1 Epoll模型接口35-36
• 4.2.2.2 Epoll模型的实现36
• 4.3 基于分布式缓存的存储性能改进36-37
• 4.4 性能测试37-40
• 4.4.1 测试需求及目的37
• 4.4.2 测试环境搭建37-38
• 4.4.3 测试内容与结果分析38-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第五章 云推送平台的设计与实现41-56
• 5.1 SaaS模式下多租户模型的设计41-43
• 5.1.1 SaaS模式中用户体系的设计41-42
• 5.1.2 SaaS模式应用体系的设计42-43
• 5.1.4 SaaS模式下身份验证体系的设计43
• 5.2 云推送平台的总体设计43-44
• 5.3 主题管理模块的设计44-47
• 5.3.1 主题通配符的设计44-45
• 5.3.2 主题分层结构的设计45-46
• 5.3.3 主题的添加和删除46-47
• 5.4 推送控制模块的设计47-49
• 5.4.1 推送控制模块的设计概要47-48
• 5.4.2 推送控制模块的具体实现48
• 5.4.3 AppId和AppKey的生成48-49
• 5.5 消息发布模块的设计49-50
• 5.6 服务端SDK的设计50-52
• 5.7 客户端SDK的设计52-53
• 5.8 功能测试53-56
• 第六章 总结与展望56-57
• 6.1 研究工作结论56
• 6.2 未来展望56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61-62
• 附录62-63
• 硕士学位论文详细摘要63-66

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1 蒋鹏;袁嵩;;基于MQTT协议的综合消息推送[J];现代计算机(专业版);2014年11期

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3 郑峰;基于MQTT的云推送平台的研究及应用[D];杭州电子科技大学;2016年

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本文编号：846262