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

物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務(wù)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)第1部分：參考架構(gòu)2022-05-01實(shí)施國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T40778.1—2021 I Ⅱ 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4縮略語(yǔ) 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(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景 5A.1通過邊緣網(wǎng)關(guān)連接 5A.2與Web服務(wù)器直連 5I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)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(wù)的系統(tǒng)實(shí)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(qǐng)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(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC28)提出并歸口。本文件起草單位：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司信息科學(xué)研究院、中國(guó)電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院、無(wú)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(xué)、富士康工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)股份有限公司、南開大學(xué)、北京東土科技股份有限公司、無(wú)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(shí)現(xiàn)連接，達(dá)到物與物互聯(lián)的目標(biāo)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)。本文件規(guī)定了面向Web開放服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的參考架構(gòu)，為面向Web開放服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)提供參考。GB/T40778《物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務(wù)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)》計(jì)劃由2個(gè)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(wù)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(wù)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(wù)的系統(tǒng)實(shí)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(wù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的參考架構(gòu)和功能組件，并對(duì)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(jìn)行了描述。本文件適用于面向Web開放服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)，為面向Web的開放服務(wù)與物體交互實(shí)現(xiàn)提供指導(dǎo)。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(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。按照約定協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)能夠自主與web服務(wù)器進(jìn)行通信的設(shè)備。通過網(wǎng)絡(luò)，按照約定協(xié)議，不能夠自主與web服務(wù)器進(jìn)行通信，需要網(wǎng)關(guān)進(jìn)行信息傳輸?shù)脑O(shè)備。通過Web技術(shù)提供的開放性服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件IoTWebfunctionalcomponent物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中用于實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)面向Web開放服務(wù)的軟件功能模塊。物理世界或信息世界中一個(gè)對(duì)象，該對(duì)象可被標(biāo)識(shí)并整合入通信網(wǎng)中。4縮略語(yǔ)下列縮略語(yǔ)適用于本文件。CoAP受限應(yīng)用協(xié)議(ConstrainedApplicationProtocol)DHCP動(dòng)態(tài)主機(jī)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(duì)列遙測(cè)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(bào)協(xié)議(UserDatagramProtocol)5參考架構(gòu)面向Web開放服務(wù)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(wù)器和Web客戶端模塊。面向Web開放服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景見附錄A。WebWeb客戶端Web服務(wù)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(wù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)參考架構(gòu)面向Web開放服務(wù)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(wù)器進(jìn)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(luò)與Web服務(wù)器進(jìn)行信息傳輸，也可通過物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件，實(shí)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(luò)邊緣側(cè)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，可與RFD和FFD進(jìn)行信息傳輸，通過網(wǎng)絡(luò)與Web服務(wù)器進(jìn)行信息傳輸，也可通過物聯(lián)網(wǎng)Web功能組件，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的多種功能；d)Web服務(wù)器：可向Web客戶端提供服務(wù)，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(wù)；e)Web客戶端：可向Web服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)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(wù)；f)al:Web客戶端向Web服務(wù)器發(fā)起物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的Web服務(wù)請(qǐng)求；g)a2:將Web客戶端請(qǐng)求內(nèi)容進(jìn)行傳輸，也可采用WebSocket進(jìn)行推送；h)bl:RFD和FFD通過邊緣網(wǎng)關(guān)與Web服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)上報(bào)、控制指令下發(fā)等信息傳輸；i)b2:FFD與Web服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)上報(bào)、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(bào)、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(bào)、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(yīng)模塊上，用于向Web客戶端提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。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(luò)能力資源數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(dòng)作能力安全保障鑒權(quán)認(rèn)證數(shù)據(jù)安全設(shè)備安全網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議適配功能通過使用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)時(shí)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(duì)TCP鏈接的應(yīng)用，消息請(qǐng)求方式為請(qǐng)求/應(yīng)答；b)CoAP適配：CoAP集成是針對(duì)UDP低功耗短連接的應(yīng)用，消息請(qǐng)求方式為請(qǐng)求/應(yīng)答；c)MQTT適配：MQTT集成是針對(duì)TCP長(zhǎng)鏈接的應(yīng)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(duì)私有物聯(lián)網(wǎng)接入?yún)f(xié)議進(jìn)行適配，消息格式根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整。6.3物體描述物體描述功能對(duì)接入的設(shè)備和設(shè)備所產(chǎn)生的信息進(jìn)行描述，以下從物體屬性、狀態(tài)、動(dòng)作和能力四個(gè)方面進(jìn)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(yīng)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(shí)時(shí)性狀態(tài)的元數(shù)據(jù)，應(yīng)包含設(shè)備的工作狀態(tài)、所在位置等信息；c)動(dòng)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(yīng)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(wù)的元數(shù)據(jù)，應(yīng)包含設(shè)備可提供的功能清單或服務(wù)列表等信息。6.4物體發(fā)現(xiàn)物體發(fā)現(xiàn)功能對(duì)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(luò)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(biāo)，以智能化收集與主題相關(guān)的頁(yè)面集合，然后采用機(jī)器學(xué)習(xí)或信息檢索的方法對(duì)收集到的信息進(jìn)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(yè)中以標(biāo)準(zhǔn)化的方式表達(dá)它們之間的關(guān)系，從而使機(jī)器理解網(wǎng)頁(yè)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(luò)發(fā)現(xiàn)：接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備通過DHCP等方式自動(dòng)獲取IP地址，以網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)協(xié)議的形式向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他物體進(jìn)行廣播，讓設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)互相發(fā)現(xiàn)。用戶可通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)的方式發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(huì)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(jìn)行描述，并在全網(wǎng)進(jìn)行廣播或者訂閱。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)其所具備的整體能力進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，從而進(jìn)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(yīng)的安全保障下，將接入物聯(lián)網(wǎng)的RFD/FFD在不同的Web服務(wù)器和Web客戶端之間進(jìn)行共享，資源共享、數(shù)據(jù)共享、網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(luò)資源、數(shù)據(jù)資源等在不同的Web服務(wù)器和Web客戶端之間共享；c)網(wǎng)絡(luò)共享：可將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接在不同的Web服務(wù)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(wù)器和Web客戶端之間共享。安全保障功能對(duì)接入物聯(lián)網(wǎng)的RFD/FFD和相關(guān)數(shù)據(jù)、服務(wù)提供安全保障功能，包括鑒權(quán)認(rèn)證、數(shù)據(jù)安全、設(shè)備安全和網(wǎng)絡(luò)安全，具體描述如下：a)鑒權(quán)認(rèn)證：提供針對(duì)不同用戶和不同設(shè)備之間的鑒權(quán)認(rèn)證服務(wù)，確定其訪問或接入權(quán)限；b)數(shù)據(jù)安全：對(duì)物聯(lián)網(wǎng)面向Web所開放的服務(wù)提供全鏈條的數(shù)據(jù)安全服務(wù)，保障傳遞數(shù)據(jù)的秘c)設(shè)備安全：對(duì)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(luò)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(luò)連接安全保障，提升網(wǎng)絡(luò)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(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景A.1通過邊緣網(wǎng)關(guān)連接該場(chǎng)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(wù)器進(jìn)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(wù)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(yīng)的控制指令，調(diào)整設(shè)備的使用