(高清版)GBT 40778.1-2021 物聯(lián)網(wǎng) 面向Web開放服務的系統(tǒng)實現(xiàn) 第1部分：參考架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務的系統(tǒng)實現(xiàn)第1部分：參考架構(gòu)2022-05-01實施國家標準化管理委員會GB/T40778.1—2021 I Ⅱ 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4縮略語 5參考架構(gòu) 26物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件 36.1物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件描述 36.2協(xié)議適配 36.3物體描述 36.4物體發(fā)現(xiàn) 36.5物體共享 46.6安全保障 4附錄A(資料性)物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務的應用場景 5A.1通過邊緣網(wǎng)關(guān)連接 5A.2與Web服務器直連 5I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T40778《物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務的系統(tǒng)實現(xiàn)》的第1部分。GB/T40778已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：參考架構(gòu)；——第2部分：物體描述方法。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔識別專利的責任。本文件由全國信息技術(shù)標準化技術(shù)委員會(SAC/TC28)提出并歸口。本文件起草單位：中國電子科技集團公司信息科學研究院、中國電子技術(shù)標準化研究院、無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院、深圳賽西信息技術(shù)有限公司、鄭州大學、富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)股份有限公司、南開大學、北京東土科技股份有限公司、無錫物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心有限公司。Ⅱ本文件主要解決物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中信息碎片化，打通信息孤島，讓物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)信息在各系統(tǒng)之間實現(xiàn)連接，達到物與物互聯(lián)的目標，進而實現(xiàn)萬物互聯(lián)。本文件規(guī)定了面向Web開放服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的參考架構(gòu)，為面向Web開放服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的頂層設(shè)計提供參考。GB/T40778《物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務的系統(tǒng)實現(xiàn)》計劃由2個部分構(gòu)成?！?部分：參考架構(gòu)。目的在于提供一套面向Web開放服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)?！?部分：物體描述方法。目的在于統(tǒng)一面向Web開放服務的異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)間物體描述。1物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務的系統(tǒng)實現(xiàn)第1部分：參考架構(gòu)本文件規(guī)定了面向Web開放服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的參考架構(gòu)和功能組件，并對協(xié)議適配、物體描述、物體發(fā)現(xiàn)、物體共享和安全保障等功能組件進行了描述。本文件適用于面向Web開放服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的頂層設(shè)計，為面向Web的開放服務與物體交互實現(xiàn)提供指導。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。按照約定協(xié)議，通過網(wǎng)絡能夠自主與web服務器進行通信的設(shè)備。通過網(wǎng)絡，按照約定協(xié)議，不能夠自主與web服務器進行通信，需要網(wǎng)關(guān)進行信息傳輸?shù)脑O(shè)備。通過Web技術(shù)提供的開放性服務。物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件IoTWebfunctionalcomponent物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中用于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務的軟件功能模塊。物理世界或信息世界中一個對象，該對象可被標識并整合入通信網(wǎng)中。4縮略語下列縮略語適用于本文件。CoAP受限應用協(xié)議(ConstrainedApplicationProtocol)DHCP動態(tài)主機配置協(xié)議(DynamicHostConfigurationProtocol)FFD全功能設(shè)備(Full-functionDevice)2HTTP超文本傳輸協(xié)議(HyperTextMQTT消息隊列遙測傳輸(MessageRFD受限功能設(shè)備(Reduced-functionTransferQueuingTransport)TransferQueuingTransport)TelemetryDevice)TCP傳輸控制協(xié)議(TransmissionControlProtocol)UDP用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UserDatagramProtocol)5參考架構(gòu)面向Web開放服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的參考架構(gòu)如圖1所示，包括RFD、FFD、邊緣網(wǎng)關(guān)、Web服務器和Web客戶端模塊。面向Web開放服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應用場景見附錄A。WebWeb客戶端Web服務器物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件邊緣網(wǎng)關(guān)b2物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件RFDFFD物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件圖1面向Web開放服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)參考架構(gòu)面向Web開放服務的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)參考架構(gòu)各部分描述如下：a)RFD:受限功能設(shè)備由于自身功能限制，本身不安裝功能組件，需通過邊緣網(wǎng)關(guān)與Web服務器進行信息傳輸；b)FFD:全功能設(shè)備自身安裝物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件，通過邊緣網(wǎng)關(guān)或直接通過網(wǎng)絡與Web服務器進行信息傳輸，也可通過物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的多種功能；c)邊緣網(wǎng)關(guān)：部署在網(wǎng)絡邊緣側(cè)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，可與RFD和FFD進行信息傳輸，通過網(wǎng)絡與Web服務器進行信息傳輸，也可通過物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的多種功能；d)Web服務器：可向Web客戶端提供服務，通過物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件可提供物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務；e)Web客戶端：可向Web服務器發(fā)出請求，通過物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件可呈現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務；f)al:Web客戶端向Web服務器發(fā)起物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的Web服務請求；g)a2:將Web客戶端請求內(nèi)容進行傳輸，也可采用WebSocket進行推送；h)bl:RFD和FFD通過邊緣網(wǎng)關(guān)與Web服務器之間的數(shù)據(jù)上報、控制指令下發(fā)等信息傳輸；i)b2:FFD與Web服務器之間的數(shù)據(jù)上報、控制指令下發(fā)等信息傳輸；j)cl:RFD采用本身低能耗的傳輸方式與邊緣網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)上報、控制指令下發(fā)等信息傳輸；3k)c2:FFD與邊緣網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)上報、控制指令下發(fā)等信息傳輸。6物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件6.1物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件描述物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件安裝在相應模塊上，用于向Web客戶端提供物聯(lián)網(wǎng)服務。物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件如圖2所示，包括協(xié)議適配、物體描述、物體發(fā)現(xiàn)、物體共享和安全保障功能。物體發(fā)現(xiàn)物體共亨資源數(shù)據(jù)網(wǎng)絡能力資源數(shù)據(jù)網(wǎng)絡能力發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)共享共享共享共享協(xié)議適配物體描述HTTPMQTTCoAP其他屬性狀態(tài)動作能力安全保障鑒權(quán)認證數(shù)據(jù)安全設(shè)備安全網(wǎng)絡安全協(xié)議適配功能通過使用標準的物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)f(xié)議，提供多種協(xié)議接入適配，具備與RFD/FFD建立連接的能力，下面列出主要的Web協(xié)議，具體實現(xiàn)時可根據(jù)需要選擇性使用。Web協(xié)議接入適配描述如下：a)HTTP適配：HTTP集成是針對TCP鏈接的應用，消息請求方式為請求/應答；b)CoAP適配：CoAP集成是針對UDP低功耗短連接的應用，消息請求方式為請求/應答；c)MQTT適配：MQTT集成是針對TCP長鏈接的應用，消息格式為消息發(fā)布/訂閱；d)其他適配：其他適配是針對私有物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)f(xié)議進行適配，消息格式根據(jù)需求進行調(diào)整。6.3物體描述物體描述功能對接入的設(shè)備和設(shè)備所產(chǎn)生的信息進行描述，以下從物體屬性、狀態(tài)、動作和能力四個方面進行描述：a)屬性：一組描述接入物聯(lián)網(wǎng)的RFD/FFD基本屬性和重要特征的元數(shù)據(jù)，應包含設(shè)備的名稱、b)狀態(tài)：一組描述接入物聯(lián)網(wǎng)的RFD/FFD實時性狀態(tài)的元數(shù)據(jù)，應包含設(shè)備的工作狀態(tài)、所在位置等信息；c)動作：一組描述接入物聯(lián)網(wǎng)的RFD/FFD所具有的行為能力的元數(shù)據(jù)，應包含設(shè)備訪問、接收指令及執(zhí)行和反饋行為結(jié)果的信息；d)能力：一組描述接入物聯(lián)網(wǎng)的RFD/FFD所能提供的功能或服務的元數(shù)據(jù)，應包含設(shè)備可提供的功能清單或服務列表等信息。6.4物體發(fā)現(xiàn)物體發(fā)現(xiàn)功能對Web客戶端提供發(fā)現(xiàn)接入物聯(lián)網(wǎng)的RFD/FFD的能力，包括資源發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、4網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)等，具體描述如下。a)資源發(fā)現(xiàn)：Web資源發(fā)現(xiàn)是在大型分布Web環(huán)境獲取信息的有效方法，可為用戶提供一致系統(tǒng)根據(jù)用戶的搜索目標，以智能化收集與主題相關(guān)的頁面集合，然后采用機器學習或信息檢索的方法對收集到的信息進行智能處理和分析，最后以方便、有效的檢索方式滿足用戶的信息檢索需求。b)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：通過通用的數(shù)據(jù)格式和交換格式，在網(wǎng)頁中以標準化的方式表達它們之間的關(guān)系，從而使機器理解網(wǎng)頁內(nèi)容的含義，使用戶更容易發(fā)現(xiàn)、共享、重用和處理信息。c)網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)：接入網(wǎng)絡的設(shè)備通過DHCP等方式自動獲取IP地址，以網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)協(xié)議的形式向網(wǎng)絡內(nèi)的其他物體進行廣播，讓設(shè)備在網(wǎng)絡內(nèi)互相發(fā)現(xiàn)。用戶可通過網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)的方式發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡范圍內(nèi)物體信息資源。d)能力發(fā)現(xiàn)：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)不同的要求會形成整體的能力，該能力可以通過物體描述功能在能力段進行描述，并在全網(wǎng)進行廣播或者訂閱。用戶可以通過網(wǎng)絡對其所具備的整體能力進行發(fā)現(xiàn)，從而進一步提升物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可用性和便捷性。6.5物體共享物體共享功能可在相應的安全保障下，將接入物聯(lián)網(wǎng)的RFD/FFD在不同的Web服務器和Web客戶端之間進行共享，資源共享、數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡共享和能力共享是物體共享的四種方式，具體描述如下：a)功能共享：可將RFD/FFD所具備的功能在不同的Web服務器和Web客戶端之間共享；b)資源共享：可將物聯(lián)網(wǎng)所具備的網(wǎng)絡資源、數(shù)據(jù)資源等在不同的Web服務器和Web客戶端之間共享；c)網(wǎng)絡共享：可將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接在不同的Web服務器和Web客戶端之間共享；d)能力共享：可將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)所具備的能力在不同的Web服務器和Web客戶端之間共享。安全保障功能對接入物聯(lián)網(wǎng)的RFD/FFD和相關(guān)數(shù)據(jù)、服務提供安全保障功能，包括鑒權(quán)認證、數(shù)據(jù)安全、設(shè)備安全和網(wǎng)絡安全，具體描述如下：a)鑒權(quán)認證：提供針對不同用戶和不同設(shè)備之間的鑒權(quán)認證服務，確定其訪問或接入權(quán)限；b)數(shù)據(jù)安全：對物聯(lián)網(wǎng)面向Web所開放的服務提供全鏈條的數(shù)據(jù)安全服務，保障傳遞數(shù)據(jù)的秘c)設(shè)備安全：對系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備提供軟件層面的安全保障，提升其穩(wěn)定性、可靠性和可用性；d)網(wǎng)絡安全：設(shè)備與系統(tǒng)，設(shè)備與設(shè)備、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡連接安全保障，提升網(wǎng)絡可靠性和信息傳輸?shù)陌踩浴?(資料性)物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務的應用場景A.1通過邊緣網(wǎng)關(guān)連接該場景描述如下：RFD與邊緣網(wǎng)關(guān)連接，通過邊緣網(wǎng)關(guān)與Web服務器進行交互，用戶通過Web客戶端獲取物聯(lián)網(wǎng)信息。通過邊緣網(wǎng)關(guān)連接示例如圖A.1所示，溫度傳感器、門禁傳感器等RFD和智能門鎖、攝像頭等FFD通過邊緣網(wǎng)關(guān)與Web服務器保持通信，用戶通過Web客戶端可以查看設(shè)備數(shù)據(jù)和狀態(tài)，以及下發(fā)相應的控制指令，調(diào)整設(shè)備的使用