(高清版)GBT 40778.1-2021 物联网 面向Web开放服务的系统实现 第1部分：参考架构

物联网面向Web开放服务的系统实现第1部分：参考架构2022-05-01实施国家标准化管理委员会GB/T40778.1—2021 I Ⅱ 2规范性引用文件 3术语和定义 4缩略语 5参考架构 26物联网Web功能组件 36.1物联网Web功能组件描述 36.2协议适配 36.3物体描述 36.4物体发现 36.5物体共享 46.6安全保障 4附录A(资料性)物联网面向Web开放服务的应用场景 5A.1通过边缘网关连接 5A.2与Web服务器直连 5I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T40778《物联网面向Web开放服务的系统实现》的第1部分。GB/T40778已经发布了以下部分：——第1部分：参考架构；——第2部分：物体描述方法。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC28)提出并归口。本文件起草单位：中国电子科技集团公司信息科学研究院、中国电子技术标准化研究院、无锡物联网产业研究院、深圳赛西信息技术有限公司、郑州大学、富士康工业互联网股份有限公司、南开大学、北京东土科技股份有限公司、无锡物联网创新中心有限公司。Ⅱ本文件主要解决物联网发展过程中信息碎片化，打通信息孤岛，让物联网中的数据信息在各系统之间实现连接，达到物与物互联的目标，进而实现万物互联。本文件规定了面向Web开放服务的物联网系统的参考架构，为面向Web开放服务的物联网系统的顶层设计提供参考。GB/T40778《物联网面向Web开放服务的系统实现》计划由2个部分构成。——第1部分：参考架构。目的在于提供一套面向Web开放服务的物联网系统架构。——第2部分：物体描述方法。目的在于统一面向Web开放服务的异构物联网系统间物体描述。1物联网面向Web开放服务的系统实现第1部分：参考架构本文件规定了面向Web开放服务的物联网系统的参考架构和功能组件，并对协议适配、物体描述、物体发现、物体共享和安全保障等功能组件进行了描述。本文件适用于面向Web开放服务的物联网系统的顶层设计，为面向Web的开放服务与物体交互实现提供指导。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。按照约定协议，通过网络能够自主与web服务器进行通信的设备。通过网络，按照约定协议，不能够自主与web服务器进行通信，需要网关进行信息传输的设备。通过Web技术提供的开放性服务。物联网Web功能组件IoTWebfunctionalcomponent物联网系统中用于实现物联网面向Web开放服务的软件功能模块。物理世界或信息世界中一个对象，该对象可被标识并整合入通信网中。4缩略语下列缩略语适用于本文件。CoAP受限应用协议(ConstrainedApplicationProtocol)DHCP动态主机配置协议(DynamicHostConfigurationProtocol)FFD全功能设备(Full-functionDevice)2HTTP超文本传输协议(HyperTextMQTT消息队列遥测传输(MessageRFD受限功能设备(Reduced-functionTransferQueuingTransport)TransferQueuingTransport)TelemetryDevice)TCP传输控制协议(TransmissionControlProtocol)UDP用户数据报协议(UserDatagramProtocol)5参考架构面向Web开放服务的物联网系统的参考架构如图1所示，包括RFD、FFD、边缘网关、Web服务器和Web客户端模块。面向Web开放服务的物联网系统应用场景见附录A。WebWeb客户端Web服务器物联网Web功能组件边缘网关b2物联网Web功能组件RFDFFD物联网Web功能组件图1面向Web开放服务的物联网系统参考架构面向Web开放服务的物联网系统参考架构各部分描述如下：a)RFD:受限功能设备由于自身功能限制，本身不安装功能组件，需通过边缘网关与Web服务器进行信息传输；b)FFD:全功能设备自身安装物联网Web功能组件，通过边缘网关或直接通过网络与Web服务器进行信息传输，也可通过物联网Web功能组件，实现物联网的多种功能；c)边缘网关：部署在网络边缘侧的网关设备，可与RFD和FFD进行信息传输，通过网络与Web服务器进行信息传输，也可通过物联网Web功能组件，实现物联网的多种功能；d)Web服务器：可向Web客户端提供服务，通过物联网Web功能组件可提供物联网相关服务；e)Web客户端：可向Web服务器发出请求，通过物联网Web功能组件可呈现物联网相关服务；f)al:Web客户端向Web服务器发起物联网相关的Web服务请求；g)a2:将Web客户端请求内容进行传输，也可采用WebSocket进行推送；h)bl:RFD和FFD通过边缘网关与Web服务器之间的数据上报、控制指令下发等信息传输；i)b2:FFD与Web服务器之间的数据上报、控制指令下发等信息传输；j)cl:RFD采用本身低能耗的传输方式与边缘网关之间的数据上报、控制指令下发等信息传输；3k)c2:FFD与边缘网关之间的数据上报、控制指令下发等信息传输。6物联网Web功能组件6.1物联网Web功能组件描述物联网Web功能组件安装在相应模块上，用于向Web客户端提供物联网服务。物联网Web功能组件如图2所示，包括协议适配、物体描述、物体发现、物体共享和安全保障功能。物体发现物体共亨资源数据网络能力资源数据网络能力发现发现发现发现共享共享共享共享协议适配物体描述HTTPMQTTCoAP其他属性状态动作能力安全保障鉴权认证数据安全设备安全网络安全协议适配功能通过使用标准的物联网接入协议，提供多种协议接入适配，具备与RFD/FFD建立连接的能力，下面列出主要的Web协议，具体实现时可根据需要选择性使用。Web协议接入适配描述如下：a)HTTP适配：HTTP集成是针对TCP链接的应用，消息请求方式为请求/应答；b)CoAP适配：CoAP集成是针对UDP低功耗短连接的应用，消息请求方式为请求/应答；c)MQTT适配：MQTT集成是针对TCP长链接的应用，消息格式为消息发布/订阅；d)其他适配：其他适配是针对私有物联网接入协议进行适配，消息格式根据需求进行调整。6.3物体描述物体描述功能对接入的设备和设备所产生的信息进行描述，以下从物体属性、状态、动作和能力四个方面进行描述：a)属性：一组描述接入物联网的RFD/FFD基本属性和重要特征的元数据，应包含设备的名称、b)状态：一组描述接入物联网的RFD/FFD实时性状态的元数据，应包含设备的工作状态、所在位置等信息；c)动作：一组描述接入物联网的RFD/FFD所具有的行为能力的元数据，应包含设备访问、接收指令及执行和反馈行为结果的信息；d)能力：一组描述接入物联网的RFD/FFD所能提供的功能或服务的元数据，应包含设备可提供的功能清单或服务列表等信息。6.4物体发现物体发现功能对Web客户端提供发现接入物联网的RFD/FFD的能力，包括资源发现、数据发现、4网络发现等，具体描述如下。a)资源发现：Web资源发现是在大型分布Web环境获取信息的有效方法，可为用户提供一致系统根据用户的搜索目标，以智能化收集与主题相关的页面集合，然后采用机器学习或信息检索的方法对收集到的信息进行智能处理和分析，最后以方便、有效的检索方式满足用户的信息检索需求。b)数据发现：通过通用的数据格式和交换格式，在网页中以标准化的方式表达它们之间的关系，从而使机器理解网页内容的含义，使用户更容易发现、共享、重用和处理信息。c)网络发现：接入网络的设备通过DHCP等方式自动获取IP地址，以网络发现协议的形式向网络内的其他物体进行广播，让设备在网络内互相发现。用户可通过网络发现的方式发现网络范围内物体信息资源。d)能力发现：物联网系统根据不同的要求会形成整体的能力，该能力可以通过物体描述功能在能力段进行描述，并在全网进行广播或者订阅。用户可以通过网络对其所具备的整体能力进行发现，从而进一步提升物联网系统的可用性和便捷性。6.5物体共享物体共享功能可在相应的安全保障下，将接入物联网的RFD/FFD在不同的Web服务器和Web客户端之间进行共享，资源共享、数据共享、网络共享和能力共享是物体共享的四种方式，具体描述如下：a)功能共享：可将RFD/FFD所具备的功能在不同的Web服务器和Web客户端之间共享；b)资源共享：可将物联网所具备的网络资源、数据资源等在不同的Web服务器和Web客户端之间共享；c)网络共享：可将物联网系统的网络连接在不同的Web服务器和Web客户端之间共享；d)能力共享：可将物联网系统所具备的能力在不同的Web服务器和Web客户端之间共享。安全保障功能对接入物联网的RFD/FFD和相关数据、服务提供安全保障功能，包括鉴权认证、数据安全、设备安全和网络安全，具体描述如下：a)鉴权认证：提供针对不同用户和不同设备之间的鉴权认证服务，确定其访问或接入权限；b)数据安全：对物联网面向Web所开放的服务提供全链条的数据安全服务，保障传递数据的秘c)设备安全：对系统内的设备提供软件层面的安全保障，提升其稳定性、可靠性和可用性；d)网络安全：设备与系统，设备与设备、系统与系统之间的网络连接安全保障，提升网络可靠性和信息传输的安全性。5(资料性)物联网面向Web开放服务的应用场景A.1通过边缘网关连接该场景描述如下：RFD与边缘网关连接，通过边缘网关与Web服务器进行交互，用户通过Web客户端获取物联网信息。通过边缘网关连接示例如图A.1所示，温度传感器、门禁传感器等RFD和智能门锁、摄像头等FFD通过边缘网关与Web服务器保持通信，用户通过Web客户端可以查看设备数据和状态，以及下发相应的控制指令，调整设备的使用