國內物聯網平台（1）：百度物接入IoT Hub

國內物聯網平台（1）

——百度物接入IoT Hub

馬智

 

物接入IoT Hub - 架構

• 全托管的雲服務，幫助建立設備與雲端之間安全可靠的雙向連接
• 支撐海量設備的數據收集、監控、故障預測等各種物聯網場景

 

物接入IoT Hub - 功能

• 通信協議：支持MQTT
• 數據安全：設備級認證、策略授權；雙向安全連接、SSL傳輸
• 開發語言：支持多種開發語言、兼容主流硬件設備
  • 支持C、C#、Python、Java、PHP等
  • 支持CLI命令行工具（Python）
• 分析服務：對接百度大數據服務

 

物接入IoT Hub – 概念

概念	描述
MQTT	MQTT是基於二進制消息的發布/訂閱（Publish/Subscribe）模式的協議， 最早由IBM提出的，如今已經成為OASIS規范， 更符合M2M大規模溝通。
endpoint	IoT Hub 的服務實例，代表一個完整的IoT Hub 服務。
thing	表示IoT Hub 設備， 用戶可以在每個endpoint中創建一個或多個thing。
principal	principal是一個抽象概念，表示設備(thing)的身份。 每個thing可以綁定一個principal， 每個principal擁有一個policy權限。
policy	為身份principal設置對應的策略policy，一個principal對應一個policy。
permission	為每一個policy設置一組權限permission，其中包括主題topic，和對該主題的操作權限operation。
topic	每一個policy都需要指定一個主題項目（topic），在進行使用IoT Hub 服務之前， 需要先為我們即將開展的訂閱發布信息創建一個主題名稱， 該主題應用於MQTT客戶端。topic規則允許字符串可以帶一個通配符"#"， 例如"temperature/#"就是匹配前綴是temperature的所有topic；單獨的"#"表示匹配所有topic。
operation	對topic的操作權限。目前基於MQTT協議，IoT Hub 支持創建發布PUBLISH和訂閱SUBSCRIBE兩種權限。

 

MQTT協議

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一個客戶端服務端架構的發布/訂閱模式的消息傳輸協議。它的設計思想是輕巧、開放、簡單、規范，易於實現。這些特點使得它對很多場景來說都是很好的選擇，特別是對於受限的環境如機器與機器的通信（M2M）以及物聯網環境（IoT）。

客戶端

1. 發布應用消息給其它相關的客戶端。
2. 訂閱以請求接受相關的應用消息
3. 取消訂閱以移除接受應用消息的請求。
4. 從服務端斷開連接。

服務端

1. 接受來自客戶端的網絡連接
2. 接受客戶端發布的應用消息
3. 處理客戶端的訂閱和取消訂閱請求。
4. 轉發應用消息給符合條件的客戶端訂閱。

 

MQTT vs HTTPS:

• 吞吐量：93倍
• 發送數據電量消耗： 1/11
• 接收數據電量消耗：1/170
• 連接保持電量消耗：1/2
• 網絡開銷：1/8

 

物接入IoT Hub – 操作流程

目前每個賬戶只能創建2個endpoint，100個things，100個principal。

 

物接入IoT Hub – 連接類型

• IoT Hub為每個實例提供3種默認連接方式
  • TCP：端口1883，不支持傳輸數據加密，可以通過MQTT.fx客戶端連接。
  • SSL：端口1884，支持SSL/TLS加密傳輸，MQTT.fx客戶端連接
  • WSS：端口8884，支持WebSocket瀏覽器方式連接，同樣包含SSL加密

 

tcp://yourendpoint.mqtt.iot.gz.baiduce.com:1883

ssl://yourendpoint.mqtt.iot.gz.baiduce.com:1884

wss://yourendpoint.mqtt.iot.gz.baidubce.com:8884

 

物接入IoT Hub – 運維界面

創建設備

創建身份

創建策略

生成秘鑰

 

物接入IoT Hub – MQTT客戶端類型

• Websockets Client：百度開放雲基於瀏覽器開發的mqtt客戶端
• MQTT.fx：目前主流的mqtt客戶端，可以快速驗證是否可以與IoT Hub 服務交流發布或訂閱消息
• Paho：Eclipse基金會提供的開源MQTT客戶端實現，可以很好的支持百度開放雲物接入IoT Hub 服務以實現設備互聯和物聯網應用。

 

物接入IoT Hub – Paho客戶端源碼示例

訂閱一棟辦公樓內第五層的溫度值

通過NetBeans 來展示如何通過代碼來與物接入服務發送或者接受消息。新建一個Java應用程序類型的Maven項目，右擊"依賴關系"選擇添加依賴關系，查詢org.eclipse.paho，並加入對org.eclipse.paho.client.mqttv3的依賴。

package com.baidu.iot;

import java.io.InputStream;

import java.security.KeyStore;

import java.security.cert.Certificate;

import java.security.cert.CertificateFactory;

import javax.net.ssl.SSLContext;

import javax.net.ssl.TrustManager;

import javax.net.ssl.TrustManagerFactory;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;

public class Thermometer {

public static void main(String[] args) throws Exception {

String endpoint = "hostname"; //輸入創建實例endpoint返回的hostname

String username = "yourendpoint/yourthing"; //輸入創建thing返回的username

String password = "Dm3yyvOHb7zt/uRWsPgsfsgbnj7CxuVMc+uDbf4j960="; //輸入創建principal返回的password

String topic = "building-b/floor-5/temperature-1"; //訂閱的消息主題，本例是指訂閱b號樓第五層的溫度

TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("X509");

tmf.init((KeyStore)null);

TrustManager[] trustManagers = tmf.getTrustManagers();

 

SSLContext ctx = SSLContext.getInstance("TLS");

ctx.init(null, trustManagers, null);

MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();

options.setCleanSession(true);

options.setUserName(username);

options.setPassword(password.toCharArray());

options.setSocketFactory(ctx.getSocketFactory());

MqttClient client = new MqttClient(endpoint, "java-client");

client.connect(options);

MqttMessage message = new MqttMessage();

message.setPayload("15".getBytes());

client.publish(topic, message);

client.disconnect();

}

}

 

物接入IoT Hub – 與大數據分析服務對接