CN104158710B - 基于开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法，包括：S1：用户登录智能网关平台系统；S2：用户设备与网关设备绑定S3：汇聚中心服务器传送用户账号信息至网关设备S4：用户设备发送连接到扩展业务应用通道指令到网关设备；S5：网关设备连接接入服务器；S6：网关设备向接入服务器发出命令请求，执行扩展业务应用插件的配置和安装，并开启定时器；S7：网关设备判断与接入服务器之间无操作的时间是否超过设定的时间，是，网关设备与接入服务器断开连接，自动切换至基础业务应用通道；否，继续执行步骤S6，直至完成配置和安装。本发明实现了智能网关平台新业务应用的快速、灵活部署，具有良好的产业化应用前景。

Description

基于开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法

技术领域

本发明涉及一种基于开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法。

背景技术

随着移动互联网的高速发展和移动应用的广泛普及，用户对智能网关的需求也与日俱增。智能网关是多网络接入和内网管理的枢纽，它作为运营商、数字内容提供商以及网络设备厂商提供网络服务的通道，除了提供宽带数据、语音和视频外，还提供家庭安全、能源管理、健康监测等其它网络应用和服务，极大地改善了用户的联网体验。

与此同时，网络业务的发展需要部署各种各样复杂的扩展业务应用。目前，智能网关平台均采用的是数据转发的模式来实现在网络中部署多项新的扩展业务应用，但是该种模式由于需要将复杂的业务应用放在网关设备上，而各种网关设备之间又存在着差异性，因而不仅通用性差，不利于客户持续开发新的业务应用，而且部署这些新的扩展业务应用通常需要很长的时间，少则一个月，长的则达三个月甚至半年之久。

因此，如何能够方便快捷地部署和管理新业务应用，减少操作时间，便成为急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法，解决现有智能网关平台难以快捷部署和管理新业务应用的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法，包括以下步骤：

S1：用户登录智能网关平台系统，并使用户设备与分流服务器连接，分流服务器将用户设备分配至汇聚中心服务器；

S2：用户设备与网关设备建立UDP连接，并进行绑定；

S3：绑定成功后，服务器将用户账号信息传送至绑定的网关设备，并存储于网关设备；该步骤包括以下步骤：

S301：汇聚中心服务器为用户账户密码分配随机的关键码，并将该随机的关键码与用户账户密码合并，然后再按照消息摘要算法MD5的方式进行加密；

S302：汇聚中心服务器将加密信息发送至接入服务器；

S303：接入服务器将其接收的加密信息转至与用户设备绑定的网关设备，网关设备存储用户账号信息；

S4：用户设备发送连接到指定的扩展业务应用通道指令到网关设备；

S5：网关设备收到指令后，与连接扩展业务应用通道的接入服务器建立TCP连接，并发送启动扩展业务应用通道和注册的消息；

S6：网关设备注册成功，并向连接扩展业务应用通道的接入服务器发出命令请求，执行扩展业务应用插件在智能网关平台上的配置和安装，同时记录操作时间，并开启其上的定时器；

S7：网关设备判断其与连接扩展业务应用通道的接入服务器之间无操作的时间是否超过设定的时间，是，则网关设备与连接扩展业务应用通道的接入服务器断开连接，自动与连接基础业务应用通道的接入服务器连接，并发送“安装失败”的消息至用户设备；否，则继续执行步骤S6，并反复循环步骤S6、S7，直至完成扩展业务应用插件在智能网关平台上的配置和安装。

进一步地，所述步骤S2中，用户设备与网关设备绑定的具体过程如下：

(1)用户设备向网关设备发起绑定请求；

(2)用户发送认证请求，网关设备对该认证请求进行认证；

(3)网关设备认证成功，回复用户设备“绑定成功”；若认证不成功，则回复用户设备“绑定失败”，并禁止该用户设备的后续操作。

再进一步地，所述用户设备为手机、平板电脑或PC机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明引入了扩展业务应用通道，该通道负责对网关设备的插件功能的配置、安装、卸载、启动/停止等操作，并对插件的运营进行管理(提交、审核、发布、下线、排序、推荐等)；同时，本发明通过采用记录操作时间，并根据无操作时间超过预设时间来实现业务通道的自动切换，从而将传统的基于数据转发的模式转换到了基于业务应用的模式，实现了从基础业务应用通道自动切换至扩展业务应用通道的目的，进而使得智能网关平台方便快捷地部署新的扩展业务应用成为可能。

(2)本发明无需将复杂的业务应用放在网关设备就可以部署新业务，通用性很强，有利于客户业务应用的可持续发展，客户可在此平台上快速开发各种增值业务，加速应用创新，进而为用户提供更多的业务选择。并且，通过运用业务应用通道切换来自动地部署和运行新的业务应用，也可以大幅提升扩展业务应用通道的价值。

(3)本发明通过将用户设备与网关设备绑定的方式，控制了用户与网关设备的联通，限制了非法用户接入，从而有效解决了开放式智能网关平台所带来的安全隐患问题；同时，本发明还基于安全性较高的消息摘要算法MD5对用户账号信息进行加密，加强了破解的难度，即使被解密，也难以获取用户密码明文。

(4)本发明不需要引入新的特殊硬件设备，也不依赖于特定的厂家，可以使用通用设备，从而降低运营成本。并且，本发明从用户的需求出发，由用户设备主动发起应用请求，然后通过网关设备进行自动切换，从而实现了特定形态的应用。

附图说明

图1为本发明所用到的智能网关平台的硬件系统框图。

图2为本发明所用到的智能网关平台建立基础业务应用通道的示意图。

图3为本发明所用到的智能网关平台建立扩展业务应用通道的示意图。

图4为本发明的流程示意图。

图5为网关设备与用户设备绑定的流程示意图。

图6为用户账号信息传送至绑定的网关设备的流程示意图。

图7为本发明-实施例中扩展业务应用通道的切换示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本发明提供了一种开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法，方便智能网关平台快捷部署和管理新的业务应用。本发明所涉及到的智能网关平台，按照功能的不同，其可划分为网关设备层、接入层、汇聚层以及分流层，各个层次的功能分别如下：

(1)网关设备层：该层次用于为所有终端用户提供便捷的无线网络接入服务，并向接入层发送注册以及状态信息；

(2)接入层：该层次用于接受来自设备层的注册与状态信息，并向汇聚层报告网关设备层的状态信息，包括CPU负载、内存负载、网关设备数等信息的监测；

(3)汇聚层：该层次负责保存所有设备层的状态信息，向接入层提供网关设备层信息的查询，包括网关设备的序列号、IP地址以及在线或离线状态。考虑到网关设备在线状态信息非常庞大，该层次增加了数据库，负责存储所有合法的网关设备MAC和序列号SN信息、用户账号信息、用户与网关的绑定关系等信息；

(4)分流层：该层次负责将用户设备连接到汇聚层，一旦用户设备需要连接网关设备，可以根据汇聚层的负载状态进行连接分配。

而如图1所示，在硬件结构方面，该智能网关平台系统则包括汇聚中心服务器、接入服务器、分流服务器(即DNS服务器)、数据库服务器以及网关设备。所述接入服务器、分流服务器和数据库服务器均与汇聚中心服务器连接，所述网关设备则与接入服务器连接。并且，所述分流服务器和网关设备均至少为一台。而所述接入服务器则至少为两台，并且与基础业务应用通道和扩展业务应用通道一一连接。例如，当接入服务器为两台时，其中一台接入服务器用于连接基础业务应用通道(例如远程控制管理)，而另一台接入服务器则用于连接扩展业务应用通道(例如电子商城、智能家居等业务应用)。

作为优选，本实施例中，上述服务器均采用至强处理器，可以更好地符合大数据量的密集连续运算，而这些处理器和网关设备的配置分别如下：

接入服务器：至强处理器，8GB内存，双碟镜像，千兆双网口；

汇聚中心服务器：至强处理器，16GB内存，双碟镜像，千兆双网口；

数据库服务器：双至强处理器，16GB内存，双碟镜像，千兆双网口；

分流服务器：至强处理器，8GB内存，双碟镜像，千兆双网口。

按照智能网关平台的上述硬件结构，下面对网关设备在智能网关平台上的注册过程进行介绍。

首先，接入服务器分别与基础业务应用通道和扩展业务应用通道一一建立连接，图2为智能网关平台建立的基础业务应用通道的示意图，图3则为智能网关平台建立的扩展业务应用通道示意图。接着，网关设备随机选择连接基础业务应用通道的接入服务器，并建立UDP连接。

而后，网关设备向当前接入服务器发送连接请求，并开启该网关设备中的定时器，在定时器设定的时间内，该网关设备判定是否有收到接入服务器发送的响应请求，是，则网关设备与接入服务器连接成功；否，则判定网关设备向当前接入服务器发送的连接请求是否超过三次，是，则自动连接下一台接入服务器，并重新向下一台服务器发送连接请求；否，则网关设备向接入服务器再次发送连接请求，并重置定时器，然后继续在定时器设定的时间内，判定是否有收到接入服务器发送的响应请求。

当网关设备接收到接入服务器发送的响应请求后，网关设备将设备信息发送至接入服务器，并由接入服务器将网关设备的信息转发至汇聚中心服务器。接着，汇聚中心服务器检查数据库服务器中是否存储有该网关设备的设备标识(ID)，是，则汇聚中心服务器根据设备标识对网关设备进行验证；否，则为该网关设备分配设备标识，并存储于数据库服务器中，然后根据分配的设备标识对该网关设备进行验证；本实施例中，当需要汇聚中心服务器为网关设备分配设备标识、并进行验证时，其具体过程如下：

(1)汇聚中心服务器向接入服务器发送全为零的序列号(例如00000)，接入服务器生成一个随机数(例如23456)，然后与该序列号组成网关设备的设备标识(例如序列号与随机数组成了23456，则网关设备的设备标识即为23456)，并回复给网关设备，网关设备获取到设备标识；

(2)网关设备按照消息摘要算法MD5的方式对设备标识进行加密，并发送至接入服务器中；由于采用MD5加密的技术为现有应用成熟的技术，因此本实施例不再对其加密的过程进行详细介绍；

(3)接入服务器接收加密的设备标识，并对其进行解密，确认所接收的设备标识是否与其存储的一致，是，则验证成功，并将该设备标识发送至汇聚中心服务器，执行步骤(4)；否，则清除原设备标识，并反馈至汇聚中心服务器，然后重复步骤(1)；

(4)汇聚中心服务器根据设备标识对网关设备进行验证。

再接着，汇聚中心服务器判断网关设备是否验证成功，是，则汇聚中心服务器在数据库中将该网关设备的状态信息修改为“在线”，并发送“验证成功”的信息到接入服务器中；否，则清除原设备标识，反复为网关设备分配设备标识，并进行验证，直至网关设备验证成功，然后汇聚中心服务器在数据库中将该网关设备的状态信息修改为“在线”，并发送“验证成功”的信息到接入服务器中，而接入服务器则发送注册成功的消息到网关设备。

在网关设备与接入服务器建立连接、且验证成功后，下面对本发明的实现流程进行介绍。

如图4所示，用户登录智能网关平台系统，并使用户设备(例如手机、平板电脑或PC机)与分流服务器连接，分流服务器将用户设备分配至汇聚中心服务器。然后，用户设备与网关设备建立UDP连接，并进行绑定。如图5所示，本实施例中，用户设备与网关设备的绑定过程如下：

(1)用户设备向网关设备发起绑定请求；

(2)用户发送认证请求，网关设备对该认证请求进行认证；

(3)网关设备认证成功，则回复用户设备“绑定成功”；若认证不成功，则回复用户设备“绑定失败”，并禁止该用户设备的后续操作。

绑定成功后，汇聚中心服务器将用户账号信息传送至绑定的网关设备，并存储于网关设备，如图6所示，该具体的过程如下：

(1)汇聚中心服务器为用户账户密码分配随机的关键码，并将该随机的关键码与用户账户密码合并，然后再按照消息摘要算法MD5的方式进行加密；

(2)汇聚中心服务器将加密信息发送至接入服务器；

(3)接入服务器将其接收的加密信息转至与用户设备绑定的网关设备，网关设备存储用户账号信息；如此即可实现用户设备对网关设备的远程管理。

然后，用户设备发送连接到指定的扩展业务应用通道指令到网关设备，网关设备收到指令后，与连接扩展业务应用通道的接入服务器建立TCP连接，并发送启动扩展业务应用通道的消息和注册消息，该步骤中，网关设备的注册过程与上述注册过程一样。

网关设备注册成功后，向连接扩展业务应用通道的接入服务器发出命令请求，执行配置和安装操作，在此过程中，网关设备记录操作时间，并开启其上的定时器，以此来判断其与连接扩展业务应用通道的接入服务器之间无操作的时间是否超过设定的时间，是，则网关设备与连接扩展业务应用通道的接入服务器断开连接，自动与连接基础业务应用通道的接入服务器连接，并发送“安装失败”的消息至用户设备；否，则继续执行配置和安装，如此反复循环，直至完成扩展业务应用插件在智能网关平台上的配置和安装。

为更进一步地阐述本发明的技术方案，如图7所示，本实施例以同一公共环境下一台无线网关设备与一台用户设备为例进行说明。

首先，用户登录智能网关平台系统，并使其手机(用户设备)与网关设备建立连接，然后点击“绑定设备”，手机向网关设备发起绑定请求(例如手机扫描二维码登陆智能网关平台系统后，向智能网关平台系统发起与网关设备绑定的请求)。用户发送认证请求(例如智能网关平台系统随机发送验证码到用户手机，然后用户输入接收到的验证码)，网关设备对其进行认证，认证成功，并将该用户命名为“U1”，手机与网关设备绑定成功，并建立如表1所示的对应关系表。

设备标识	设备名称	设备类型	设备IP	设备状态	用户名称
						23456	网关设备	网关	202.115.43.11	在线	U1

表1

用户手机与网关设备绑定成功后，汇聚中心服务器为用户U1密码分配随机的关键码Key1，并将该随机的关键码Key1与用户U1密码Password1进行组合，最后再运用MD5进行加密(Key1+Password1)。而后，汇聚中心服务器将加密信息发送至接入服务器，最后再由接入服务器将其转至绑定的网关设备，网关设备存储用户U1的账号信息。

然后，用户手机通过远程管理发送连接到“智能家居应用”的指令到网关设备，网关设备收到指令后，与连接“智能家居应用”的接入服务建立TCP连接器，并发送启动消息和注册消息。

网关设备注册成功后，向“智能家居应用”的接入服务器发出命令请求，执行配置、安装等操作，记录操作时间，并开启其上的定时器。网关设备判定其与接入服务器之间无操作时间没有超过设定的时间20分钟，继续执行操作，直至完成“智能家居应用”扩展插件的配置和安装。

而后，用户U1登录“智能家居应用”的验证页面进行验证，汇聚中心服务器将用户的账号信息发送到网关设备。网关设备将接收到的用户账号信息与存储的账号信息进行比较核对，并在确认收到的用户账号信息与存储的账号信息一致后，提示用户登录成功。如此，用户便可通过手机与智能家居应用程序进行信息交互。

当用户需要切换至“电子商城”应用时，通过远程管理发送连接到“电子商城应用”的指令到网关设备，网关设备收到指令后，与连接“电子商城应用”的接入服务建立TCP连接器，并发送启动消息和注册消息。

网关设备注册成功后，向“电子商城应用”的接入服务器发出命令请求，执行配置、安装等操作，记录操作时间，并重置定时器。网关设备判定其与接入服务器之间无操作时间超过了设定的时间20分钟，则断开与接入服务器的连接，并切换至基础业务应用通道，同时提示用户安装失败。

当用户需要切换至“移动互联网”应用时，通过远程管理发送连接到“移动互联网应用”的指令到网关设备，网关设备收到指令后，与连接“移动互联网应用”的接入服务建立TCP连接器，并发送启动消息和注册消息。

网关设备注册成功后，向“移动互联网应用”的接入服务器发出命令请求，执行配置、安装等操作，记录操作时间，并重置定时器。网关设备判定其与接入服务器之间无操作时间超过了设定的时间20分钟，则断开与接入服务器的连接，并切换至基础业务应用通道，同时提示用户安装失败。

本发明具有快速自动切换业务应用通道、快捷部署和管理新业务应用的特点，可以促进新的业务应用快速、灵活部署，其开放性将吸引更多的第三方厂商开发新的业务应用，进而全方位推动互联网产业的良性发展，因此，其具有良好的产业化应用前景。本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.基于开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：用户登录智能网关平台系统，并使用户设备与分流服务器连接，分流服务器将用户设备分配至汇聚中心服务器；

S2：用户设备与网关设备建立UDP连接，并进行绑定；

S3：绑定成功后，服务器将用户账号信息传送至绑定的网关设备，并存储于网关设备；该步骤包括以下步骤：

S301：汇聚中心服务器为用户账户密码分配随机的关键码，并将该随机的关键码与用户账户密码合并，然后再按照消息摘要算法MD5的方式进行加密；

S302：汇聚中心服务器将加密信息发送至接入服务器；

S303：接入服务器将其接收的加密信息转至与用户设备绑定的网关设备，网关设备存储用户账号信息；

S4：用户设备发送连接到指定的扩展业务应用通道指令到网关设备；

S5：网关设备收到指令后，与连接扩展业务应用通道的接入服务器建立TCP连接，并发送启动扩展业务应用通道和注册的消息；

S6：网关设备注册成功，并向连接扩展业务应用通道的接入服务器发出命令请求，执行扩展业务应用插件在智能网关平台上的配置和安装，同时记录操作时间，并开启其上的定时器；

S7：网关设备判断其与连接扩展业务应用通道的接入服务器之间无操作的时间是否超过设定的时间，是，则网关设备与连接扩展业务应用通道的接入服务器断开连接，自动与连接基础业务应用通道的接入服务器连接，并发送“安装失败”的消息至用户设备；否，则继续执行步骤S6，并反复循环步骤S6、S7，直至完成扩展业务应用插件在智能网关平台上的配置和安装。

2.根据权利要求1所述的基于开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法，其特征在于，所述步骤S2中，用户设备与网关设备绑定的具体过程如下：

(1)用户设备向网关设备发起绑定请求；

(2)用户发送认证请求，网关设备对该认证请求进行认证；

(3)网关设备认证成功，回复用户设备“绑定成功”；若认证不成功，则回复用户设备“绑定失败”，并禁止该用户设备的后续操作。

3.根据权利要求1或2所述的基于开放式智能网关平台的业务应用通道自动切换方法，其特征在于，所述用户设备为手机、平板电脑或PC机。