基于MQTT的远程实验通信机制研究与实现

发布时间：2024-02-22 17:18

　　数字化信息技术的迅速发展,为远程实验教育带来了发展机遇,但由于远程实验通信机制的不完善,使得实验通信过程中消息传输的实时性与可靠性差、网络与仪器安全控制不足、缺乏应对大规模用户并发访问的能力,导致远程实验不能全方位面向社会开放,严重阻碍了实验教学资源的进一步共享与学生实践能力的提升。鉴于此,本文利用消息队列遥测传输(MQTT)技术的快速、轻量级、低功耗、低延时和低带宽等优势,开展基于MQTT的远程实验通信机制研究,设计并实现了一个基于该机制的远程实验通信系统,课题主要研究内容如下。(1)仪器与用户并发访问机制研究。搭建基于MQTT的EMQ消息服务器集群来提高通信消息的中转、处理与并发能力,设计实验通信主题确保每组通信的独立性,结合嵌入式网关与WebSocket来降低仪器和Web用户端的计算资源与网络流量。(2)实时可靠消息传输机制研究。根据远程实验通信数据传输要求,研究MQTT三种QoS等级下的消息传输机制,针对不同实验应用场景提供相应的通信服务质量保证;同时研究消息顺序控制机制,确保网络不稳定时通信消息的顺序传递。(3)网络通信安全控制机制研究。传输层采用SSL/TLS协议实现MQT...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１?ＭＱＴＴ工作运行框架??

消息发送方将应用消息分发给消息服务器，消息服务器按照消息主题将应用消??息分发给接收方，实现“一对一”与“一对多”通信。此外，消息服务器上的出站和入??站消息可以采用不同的ＱｏＳ等级进行控制，ＭＱＴＴ工作运行框架如图２．１所示。??Ｓａｆ－ｙ：?—主题订?ｉ＇ｓ—??￣￣■消息发....

图２．２?Ｅ２ＩＤ身份认证系统框图??２

Ｅ２ＩＤ认证服务由Ｅ２ＩＤ身份认证系统提供，由注册管理系统、Ｅ２ＩＤ管理系统、签发??系统、存储发布系统、密码服务系统、查询系统和认证服务系统组成。该系统由长沙理??工大学进行研发与维护，Ｅ２ＩＤ身份认证系统框图如图２．２所示。??注册管理系统提供Ｅ２ＩＤ的签发、挂失、解挂、注销....

图２．３?ＳＳＬ／ＴＬＳ握手过程??ＳＳＬ／ＴＬＳ握手过程大致分为五个步聚

?的网络通信连接，完成相关证书、密钥和加密算法等参数的协商、交换和认证的全部过??程，ＳＳＬ／ＴＬＳ详细握手过程如

图３．丨现有远程实验通信架构??

研宄、实验Ｗｅｂ平台开发和实验教学模式探讨等方面都积累了丰富的经验。??３．１．１远程实验通信状况分析??现有远程实验通信架构如图３．１所示，为了进一步推动远程实验的发展和对外开放，??努力建设一个多高校与科研院所联合应用的远程实验平台，给学生提供一个全时空、开??放式、可互动的....

本文编号：3906997