本科生畢業(yè)答辯

本科畢業(yè)答辯指導(dǎo)老師：褚偉班級：信管11-2匯報人：施凱翔虛擬專用網(wǎng)絡(luò)平臺的搭建及其在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用第一章引言01第二章背景技術(shù)02第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)04第五章總結(jié)與展望05謝辭參考文獻(xiàn)06第三章N2N的VPN搭建03論文主要章節(jié)論文主要工作

第一章對本文課題的來源、研究背景和意義，以及國內(nèi)外現(xiàn)狀和完成的重要工作做主要介紹。

第二章主要介紹了本課題所涉及到的背景技術(shù)，包括VPN技術(shù)，P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，P2PVPN技術(shù)的主要內(nèi)容，著重分析了N2N開源工程。

論文主要工作

第三章重點(diǎn)描述了本課題所用到的P2P的VPN平臺搭建過程和注意事項及其原理。

第四章對物聯(lián)網(wǎng)中的一個案例進(jìn)行研究，并給出一個可行的系統(tǒng)搭建過程。第無章對論文工作進(jìn)行了總結(jié)和歸納，提出現(xiàn)有的未解決或待解決的問題，最后對本文描述的系統(tǒng)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。第一章引言1.1研究背景和意義

物聯(lián)網(wǎng)的興起，使得很多商家研發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能配電柜系統(tǒng)出現(xiàn)，這個系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息的采集。

由于終端沒有公網(wǎng)IP，配電柜和信息平臺不能實(shí)現(xiàn)信息交互，我使用已經(jīng)成熟的P2PVPN技術(shù)，對改下痛進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)信息平臺對配電柜的遠(yuǎn)程控制和信息交互。

第一章引言1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀

P2PVPN在很多領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，也開發(fā)出了很多產(chǎn)品。如用于網(wǎng)絡(luò)游戲的網(wǎng)游加速器。

在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，由于市場不成熟，產(chǎn)品并不是很多。就舉一個例子，比如臺灣無線城公司研發(fā)的3G物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程視頻安防產(chǎn)品，設(shè)計精巧，功能強(qiáng)大具有遠(yuǎn)大的市場。這款產(chǎn)品可以用于對老人及幼兒的看護(hù)，還可以用于在線商城的商品展示，也可以用于在線路況查看，小區(qū)實(shí)時監(jiān)控等。但是該技術(shù)用于物聯(lián)網(wǎng)配電柜是首次。

如何充分發(fā)揮出P2PVPN的優(yōu)勢，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)出令消費(fèi)者滿意的產(chǎn)品還是一個許多廠家需要考慮的問題

第一章引言1.3課題任務(wù)

在特定的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)即配電柜智能系統(tǒng)中，將配電柜端的路由器和信息平臺端聯(lián)入VPN，用RDP開發(fā)出一個遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議，使用Dreamweaver制作網(wǎng)頁和站點(diǎn)管理，實(shí)現(xiàn)信息平臺可以查詢配電柜端的信息，并可以遠(yuǎn)程操控滿足用戶需求。第二章背景技術(shù)2.1隧道技術(shù)

VPN技術(shù)主要有隧道技術(shù)，身份認(rèn)證技術(shù)，加密技術(shù)，密鑰管理技術(shù)。其中隧道技術(shù)是最基本的。

隧道在本質(zhì)上就是封裝，是把一種協(xié)議封裝到另一種協(xié)議當(dāng)中的傳輸（協(xié)議X封裝到協(xié)議Y）第二章背景技術(shù)

封裝協(xié)議為協(xié)議Y，被封裝的是協(xié)議X，一般在封裝時需要把特定的隧道控制信息加上，就是下圖所示的隧道頭部的字段信息。采用這種的數(shù)據(jù)封裝格式的還有IPSecVPN和SSLVPN第二章背景技術(shù)2.2虛擬網(wǎng)卡技術(shù)

在操作系統(tǒng)中，虛擬卡像是一個真正的物理卡，該操作系統(tǒng)可以如同對所有真實(shí)物理網(wǎng)卡那樣，對虛擬網(wǎng)卡進(jìn)行所有的控制。例如對數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受，禁用，啟用，以及綁定TCP/IP協(xié)議.IPX協(xié)議。

虛擬網(wǎng)卡通過實(shí)際的物理網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锢礞溕系模簿褪钦f虛擬網(wǎng)卡只能夠在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行工作。第二章背景技術(shù)第三章N2N的VPN搭建3.1N2N開源工程的分析N2N是一個二層架構(gòu)的VPN網(wǎng)絡(luò)，其中Supernode提供注冊服務(wù)，讓位于NAT之后的兩個Edge進(jìn)行通信，一旦雙方完成了NAT穿越，在NAT后的兩個Edge之間就可以直接通信。當(dāng)一方Edge處于對稱型NAT后面時，Supernode需要為雙方提供數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)流的加解密由Edge負(fù)責(zé)，Supernode不會解密轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包。第三章N2N的VPN搭建N2N具有開源和靈活性這兩大優(yōu)勢。無論誰都能夠獲得源代碼，根據(jù)自己的需要對源代碼進(jìn)行修改，在原基礎(chǔ)上增添新的功能，改進(jìn)現(xiàn)有軟件的不足，而且處理速度快且使用簡便。用戶在Internet上可以自行創(chuàng)建N2N的Supernode第三章N2N的VPN搭建3.2.N2N系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

N2N擁有一個或者多個Supernode和與許多個用戶節(jié)點(diǎn)Edge。一個虛擬網(wǎng)絡(luò)可以同時包含多個用戶，但是用戶在不同虛擬網(wǎng)絡(luò)中，具有不同的加密密鑰，MAC地址和IP地址。N2Nv1系統(tǒng)中的通信數(shù)據(jù)流如3.1圖所示，圖中實(shí)線表示的是Edge之間通過Supernode轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)流，第三章N2N的VPN搭建第三章N2N的VPN搭建Edge啟動后后，向指定的Supernode周期性地發(fā)送注冊消息并記錄其注冊時間。發(fā)送源(Edge或Supernode)所發(fā)送的注冊消息中的N2Nv1消息報頭格式第三章N2N的VPN搭建

3.3N2N平臺的搭建

準(zhǔn)備工作：需要下載客戶端和服務(wù)端源碼，進(jìn)行編譯，得到兩個文件?？蛻舳税惭b在電腦等PC端，服務(wù)端需要安裝在具有公網(wǎng)IP的服務(wù)器上，因此需要租借一個服務(wù)器。得到自己的Supernode（N2N官網(wǎng)提供的效果不好）

注意事項：使用統(tǒng)一版本，我用的是N2NV1；連接雙方組名和密碼要一致；第三章N2N的VPN搭建第三章N2N的VPN搭建下圖是我使用已編譯好的客戶端，和自己的Supernode。嘗試在電腦和手機(jī)間搭建N2N信道，但是效果不好，丟包率很高。第三章N2N的VPN搭建第三章N2N的VPN搭建第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)4.1系統(tǒng)介紹

配電柜是配電系統(tǒng)的末級設(shè)備,，這級設(shè)備應(yīng)對負(fù)荷提供保護(hù)、監(jiān)視和控制作用。利用物聯(lián)網(wǎng)的信息采集、傳輸技術(shù)將信息傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)上的綜合信息管理平臺進(jìn)行匯集、分析處理,同時也可以從遠(yuǎn)程登錄訪問綜合信息管理平臺，從而控制各個配電柜終端節(jié)點(diǎn)（實(shí)現(xiàn)了人和物的交互）,這就是配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)信息交互，將采用N2N技術(shù)。第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

配電柜內(nèi)有智能電力檢測儀，相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)中的傳感設(shè)備：采集電流電壓等模擬信息和開關(guān)狀態(tài)等開關(guān)量。儀表通過通信線路和測控單元相連，測控單元通過網(wǎng)絡(luò)通信，與位于互聯(lián)網(wǎng)上的綜合信息平臺相連。用戶通過瀏覽器訪問綜合信息平臺，可以查看各終端節(jié)點(diǎn)的配電柜運(yùn)行參數(shù)。第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)4.2網(wǎng)路設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

（1）內(nèi)網(wǎng)設(shè)計：針對配電所內(nèi)的多個配電柜之間的內(nèi)部組網(wǎng)問題，于是設(shè)計了下面兩種方案

方案一如下圖4.6所示，在每個配電所設(shè)置一個配電柜測控單元，配電所的每一個都配電柜接出485總線，連接到該配電柜測控單元，該測控單元類似于一個Hub，然后該配電柜測控單元通過WiFi連接到路由器。第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

方案二如圖4.7所示，在每個配電柜內(nèi)部設(shè)置一個配電柜測控單元，配電柜內(nèi)部電氣設(shè)備通過485線與測控單元相連，每個測控都單獨(dú)與配電所內(nèi)的路由器相連第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)（2）外網(wǎng)設(shè)計方案一：靜態(tài)IP

對配電柜測控單元將靜態(tài)IP與配電柜的唯一標(biāo)識“所序號+柜序號”綁定，此時該IP就成為這個配電柜的唯一標(biāo)識，但是成本高。第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)方案二：建立長期連接

從上述分析可以看出，普通的方式無法實(shí)現(xiàn)中樞對終端節(jié)點(diǎn)的控制的一個重要原因是，web服務(wù)器向終端發(fā)送控制指令時用的HTTP協(xié)議是無狀態(tài)協(xié)議。反之如果我們能在終端和中樞建立一個長時間維持的連接，此問題則可迎刃而解。第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)方案三：N2N虛擬通道

在方案二的基礎(chǔ)上，使用N2N虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，這樣終端和信息平臺就相當(dāng)于處于同一個內(nèi)網(wǎng)中，就可以使用TCP協(xié)議連接第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)綜上所述，全局性方案如下：如圖4.12所示:配電柜內(nèi)部測控單元是終端的核心,程序主線程包括向兩個儀表請求數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)預(yù)處理—格式轉(zhuǎn)換，以JSON格式封裝數(shù)據(jù)并發(fā)送，副線程監(jiān)聽來自web服務(wù)器端的信息，還有一些對外接口。

物聯(lián)網(wǎng)中樞的綜合信息平臺包括web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，以及瀏覽器。兩個儀表和繼電器通過接口與測控單元相連，測控單元通過WIFI模塊與所內(nèi)的3G路由器相連。該路由器通過互聯(lián)網(wǎng)與中樞綜合信息平臺通信。位于配電柜物聯(lián)網(wǎng)中樞的綜合信息平臺共由兩部分構(gòu)成：web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)第四章平臺應(yīng)用-配電柜物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)5.1總結(jié)（1)通過閱讀文獻(xiàn)，分析國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、設(shè)計方法，了解相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)出配電柜物聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)的要求和實(shí)現(xiàn)方法，并進(jìn)行了系統(tǒng)分析和設(shè)計

（2）通過閱讀文獻(xiàn)，了解了P2PVPN的相關(guān)知識，了解N2N的搭建方法。

（3）成功搭建N2N平臺，成功實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

（4）搭建配電柜數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)以及web操作頁面

（5）完成網(wǎng)絡(luò)搭建，成功建立互聯(lián)網(wǎng)配電柜系統(tǒng)。第五章總結(jié)與展望5.2展望性能方面有以下部分需要解決：數(shù)據(jù)校驗：web服務(wù)器端的所有數(shù)據(jù)都是由配電柜測控單元經(jīng)過校驗處理后傳過來的，有可能在傳輸過程中出錯，需要校驗數(shù)據(jù)管理：因為系統(tǒng)的實(shí)時性較高，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)增長得很快。怎樣對這些數(shù)據(jù)定時清理，清理時哪些重要數(shù)據(jù)要保存，這些都還沒有明確的方案。