物聯網邏輯設計


物聯網 (IoT) 系統的邏輯設計需要建立實體和過程的抽象表示,避免詳細的實現規範。它依賴於功能塊、通訊模型和通訊 API 的使用來有效地建立一個功能系統。在本文中,我們將詳細瞭解它們。

在本文中,我們將進一步討論物聯網的邏輯設計。讓我們開始吧。

物聯網功能塊

物聯網 (IoT) 具有多個功能塊。這些塊共同促成其執行。這些塊包含裝置、通訊、服務、應用程式、管理和安全元件。

  • 應用程式

    應用程式是一個介面,方便使用者訪問和分析系統狀態。它充當控制系統,允許使用者監控和評估系統操作。

  • 管理

    管理功能塊包含一系列旨在監督物聯網系統的功能。這些功能能夠有效地管理和協調各種系統元件。

  • 服務

    服務功能塊提供了一套功能,包括裝置監控和控制、資料釋出和刪除以及系統恢復。這些服務增強了物聯網系統的功能和實用性。

  • 通訊

    通訊塊起著至關重要的作用。它有助於促進客戶端和基於雲的伺服器之間的通訊。它透過使用適當的協議來提供無縫的資料傳輸和接收。

  • 安全

    安全塊透過實施多種防禦措施來保護物聯網系統。這些標準包括授權機制、資料安全協議、身份驗證過程以及其他安全元素,例如兩步驗證。

  • 裝置

    物聯網框架中的裝置負責感測和監控功能,收集來自周圍環境的資料。這些裝置能夠收集系統操作所需的相關資訊。

總而言之,物聯網系統或應用程式由不同的功能塊組成,這些功能塊共同促成其執行。每個塊執行特定功能,範圍從裝置控制和通訊到服務提供、使用者互動、系統管理和安全執行。

物聯網通訊模型

物聯網 (IoT) 促進了物聯網系統中實體之間的各種通訊模型。這些通訊模型包括以下內容:

  • 請求-響應模型

    請求-響應模型是一個基本框架,由兩個主要實體組成:客戶端和伺服器。客戶端可以採用多種形式,例如 Web 應用程式或移動應用程式,其目標可以從瀏覽網頁到訪問電子郵件不等。

  • 釋出-訂閱模型

    釋出-訂閱模型是一種通訊範例,涉及三個主要實體:釋出者、消費者和代理。在此模型中,釋出者負責定期釋出訊息,通常在預定的時間間隔內。例如,在物聯網 (IoT) 環境中,感測器可以被視為釋出者,將資料作為主題提供。

    代理充當中央實體,管理消費者可以訂閱的各種主題。代理通常作為伺服器實現,它維護髮布者釋出的訊息。消費者通常由使用者透過其進行互動的物聯網應用程式表示,它們使用釋出者釋出的資料。消費者可以訂閱由代理管理的一個或多個主題。

  • 推-拉模型

    在推-拉模型中,存在三個主要實體:釋出者、消費者和佇列。釋出者負責將訊息推送到佇列。然後,他們生成的資料將儲存在一個或多個佇列中。

    推-拉模型和釋出-訂閱模型之間的一個顯著區別是訊息排序的存在。在推-拉模型中,消費者負責直接從佇列中拉取訊息,然後使用它們。通常,此上下文中的消費者是指促進使用者互動的物聯網應用程式。

  • 獨佔對模型

    獨佔對模型基於兩個主要實體:客戶端和伺服器。這些實體建立全雙工連線以促進資料交換。

物聯網通訊 API

應用程式程式設計介面 (API) 充當訪問伺服器資源的標準化介面。它們充當中間體,使物聯網裝置與網際網路以及網路中其他互連元素之間的互動成為可能。

在物聯網領域,存在兩種主要的通訊 API 型別:

基於 REST 的通訊 API

基於 REST 的通訊 API(代表性狀態傳輸)包含一組架構原則,這些原則有助於設計 Web 服務和 Web API。REST 的核心重點在於有效地管理系統的資源,並確保資源狀態的無縫定址和傳輸。透過遵守 REST 的請求-響應模型,以這種方式開發的 API 符合擴充套件到系統內元件、聯結器和資料元素的特定架構約束。

REST 架構強加了某些約束,包括:

  • 客戶端-伺服器通訊:REST 架構基於請求-響應模型執行,涉及兩個基本實體:客戶端和伺服器。客戶端啟動請求,而伺服器處理這些請求並返回相應的響應。

  • 無狀態性:REST 遵守請求-響應模型,導致無狀態通訊。它將每個請求視為一個獨立的、獨立的實體。

  • 快取能力:客戶端可以快取 REST 中伺服器的響應。這種快取機制允許客戶端有效地檢索以前請求的響應,從而在需要時提高響應檢索速度。

  • 分層系統:REST 採用分層架構,確保不同元件之間職責的明確分離。這種分離允許模組化並簡化系統內各種功能的實現。

  • 統一介面:REST 提供了適用於各種應用程式和裝置的標準化和一致的介面。這種一致性促進了互操作性,並透過提供一組通用的規則和約定來簡化開發過程。

  • 按需程式碼:REST 支援根據特定請求動態檢索可執行程式碼。這種靈活性使伺服器能夠修改將根據特定請求執行的程式碼,從而適應系統內的動態變化和調整。

基於 Websocket 的通訊 API

基於 Websocket 的通訊 API 促進了客戶端和伺服器之間的全雙工通訊,遵循獨佔 Web 對通訊模型。這種通訊方法的特點是其有狀態性質,能夠實現持續高效的互動。

結論

總之,物聯網 (IoT) 系統的邏輯設計涉及功能塊、通訊模型和通訊 API 的使用。功能塊(包括應用程式、管理、服務、通訊、安全和裝置元件)共同促成物聯網系統的執行。請求-響應模型、釋出-訂閱模型、推-拉模型和獨佔對模型等通訊模型使系統內實體之間的有效通訊成為可能。基於 REST 的通訊 API 遵循代表性狀態傳輸的原則,提供標準化和統一的介面,而基於 Websocket 的通訊 API 則促進全雙工通訊以實現持續互動。瞭解這些元件對於構建高效且安全的物聯網系統至關重要。

更新於:2023 年 8 月 29 日

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