【摘 要】
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开放移动联盟OMA作为移动业务的主要的标准化组织,提出了针对物联网受限节点网络的通信标准,即轻量级机器到机器LWM2M,其中采用IETF CoRE工作组提出的CoAP协议,定义了 CoAP over SMS的协议栈来保证受限节点网络的通信需求。本文研究的基于Californium开源框架的CoAP over SMS能够满足受限节点网络的通信需求。但在网络通信环境中仍然存在问题:第一是缺少在一个应用
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开放移动联盟OMA作为移动业务的主要的标准化组织,提出了针对物联网受限节点网络的通信标准,即轻量级机器到机器LWM2M,其中采用IETF CoRE工作组提出的CoAP协议,定义了 CoAP over SMS的协议栈来保证受限节点网络的通信需求。本文研究的基于Californium开源框架的CoAP over SMS能够满足受限节点网络的通信需求。但在网络通信环境中仍然存在问题:第一是缺少在一个应用服务器管理和多个受限节点间所需要的通信复用能力;第二是其中的DTLS1.2在CoAP over SMS的通信环境中的问题,即采用SMS的MTU的限制使得携带cookie的握手消息ClientHello传输时出现错误,并且在DTLS1.2标准文本中没有相应的应对方法;第三是将现有互联网应用与受限网络融合时的问题,即在CoAP和DTLS1.2中均需要IP地址,而在SMS中没有IP地址,并且这个问题在OMA和IETF CoRE工作组中均没有适当的考虑,成为制约CoAP over SMS应用的重要问题之一。为了解决CoAP over SMS的问题本文基于Californium开源框架中CoAP over SMS的协议栈,提出了一种面向OMA LWM2M的安全通信系统,主要包括如下内容:第一,在CoAP/SMS协议栈中引入UDP协议而构成CoAP/UDP/SMS协议栈,利用UDP端口号实现采用CoAP over SMS的应用服务在管理多个节点时的复用能力;将CoAP消息封装在UDP数据报之中,利用SMS消息来传递UDP数据报,从而实现CoAP over SMS的应用服务端复用能力。利用UDP端口号进行应用服务端的复用是互联网的标准方法。第二,完善DTLS1.2握手消息的分片和重组的机制,保障DTLS1.2能够正确应用在CoAP over SMS协议栈中,即保证CoAP/DTLS/UDP/SMS 在 LWM2M 环境中的可用性。ClientHello 携带cookie后封装在UDP上会超过SMS140字节的长度限制,而DTLS1.2对ClientHello长度过长超过下层MTU限制后没有提出相关的解决措施。本文提出的解决方案为在发送ClientHello消息时,对大小进行判断,如果超过设置的MTU就对其进行分片传输;在接受ClientHello消息时,判断其是否进行了分片,从而决定是否将其缓存然后进行重组。这项工作也是对于DTLS1.2标准的补充和完善。第三,定义一种SMS发端/收端号码与IPv6地址的映射方法,按照国际手机号的格式与长度,SMS号码映射为指定范围内的IPv6单播地址。逻辑上使得SMS号码成为一种特定的IPv6地址,用以解决在CoAP over SMS协议栈中提供一种形态的IPv6地址,从而支持既有的互联网应用与基于SMS的受限网络的通信融合。论文设计并完成了 CoAP/UDP over SMS 和 CoAP/DTLS/UDP over SMS两种协议栈,在系统实验中两种协议栈均可以在真实Android环境中运行。其中,基于SMS的服务端拥有复用能力,并且能够在DTLS安全环境下进行交互,支持了现有网络和基于SMS的受限网络的融合。论文完成了一种面向OMALWM2M的安全通信系统。
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