[发明专利]基于命名数据网络的可插拔设备控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于命名数据网络的可插拔设备控制方法及系统，Android手机作为消费者，发送兴趣包来关闭或者打开LED灯；树莓派作为生产者，响应Consumer发送过来的兴趣包，进行安全认证后返回数据包确认命令将执行，同时操作树莓派的通用输入/输出接口来控制LED的打开和关闭。本发明借助NDN网络架构，获得了更好的扩展性和安全性。

技术领域

本发明涉及一种物联网控制领域，特别是一种基于命名数据网络的可插拔设备控制方法及系统。

背景技术

在国内，目前还没有基于NDN(https://named-data.net/project/archoverview/) 网络架构并且能够通过Android手机和树莓派 (https://baike.baidu.com/item/％E6％A0％91％E8％8E％93％E6％B4％BE/80427？fr＝aladdin)来实现无线控制LED灯的技术方案。传统的机械控制开关在目前的家庭中还是非常普遍的运用，然而这些传统的机械开关往往会带来一些不方便。随着一些科学技术的高速发展，以及一些控制设备的大规模生产，产品价格不断降低，利用无线进行控制也就成为了一种趋势。

然而，有些设备使用红外技术来达到无线控制，但是这种红外控制在一定方向角度之内，才能对被控目标进行操控，这就对用户体验度大打折扣了。此外，也有些设备可以通过蓝牙来实现控制，但是受限于蓝牙技术本身，难以实现多对多的远程控制。目前市场上大多智能家用设备都是基于TCP/IP网络通过无线路由器作为中间点来实现远程控制。但是TCP/IP网络架构的主要被设计用来解决资源共享问题的。随着互联网技术的发展，这种传统的TCP/IP网络架构所暴露出来的问题也越来越明显了，比如可扩展性问题、安全性问题等。特别是在设备远程操控的场景，安全性格外重要。

相比于TCP/IP，NDN是一种全新的网络架构，其关注的焦点是内容而非地址，其安全机制保护的数据本身而非传递数据的通道。在NDN网络架构中，存在两种类型的数据包：兴趣包(Inerest Package)和数据包(Data Package)。这两种数据包都包含内容的名字，也就是数据名。Consumer发送兴趣包，Proudcer 响应数据包。兴趣包和数据包都可以用数字签名来保障数据的完整性及发送方的可认证性；此外如有需要可对传递的信息进行加密。此外，NDN可屏蔽具体通信协议的区别，不管底层是WiFi还是蓝牙或其他什么协议，NDN可向应用程序提供统一的通信接口。

由于一些可插拔设备，比如LED灯，本身不具备联网能力，这时树莓派 (RaspberryPi)可作为控制板来操作这些可插拔设备。树莓派具有电脑所有的基本功能，外形只有信用卡大小，是一款基于ARM的微型电脑主板，可以支持基于ARM的Debian和Arch Linux的发行版本作为其操作系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于命名数据网络的可插拔设备控制方法及系统，借助NDN网络架构获得更好的扩展性和安全性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于命名数据网络的可插拔设备控制方法，包括以下步骤：

1)在树莓派上安装并配置NFD，并确保ndn-cxx库包含在树莓派中；在 Android手机上安装并配置NFD-Android；

2)在手机上实现Producer，生成密钥对，并导出公钥；在树莓派上实现 Consumer，生成密钥对，并导出公钥；

3)交换Producer和Consumer的公钥；

4)Consumer发送兴趣包，并用自己的私钥签名；