CN104243593B - 基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法及管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法及管理系统，所述方法包括WiFi智能插座上的STUN客户端持续发送UDP绑定请求数据包至STUN服务器；STUN服务器发送响应数据包至STUN客户端；通过智能终端远程控制WiFi智能插座时，智能终端发送控制命令给业务服务器，当WiFi智能插座在线时，STUN服务器回复在线信息给业务服务器同时通知STUN客户端上报在线信息至业务服务器，业务服务器发送控制命令至STUN客户端以实现WiFi智能插座的远程管理。本发明的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法及管理系统简化了STUN的工作过程，并且实现了对称型NAT的穿越，从而实现了WiFi智能插座的远程管理。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信的技术领域，特别是涉及一种基于STUN(Simple Traversalof UDP over NATs，NAT的UDP简单穿越)的WiFi智能插座的远程管理方法及管理系统。
背景技术
NAT(Network Address Translation，网络地址转换)是将IP数据包头中的IP地址转换为另一个IP地址的过程。在实际应用中，NAT主要用于实现私有网络访问公共网络的功能。这种通过使用少量的公有IP地址代表较多的私有IP地址的方式，将有助于减缓可用的IP地址空间的枯竭。
STUN是一种网络协议，它允许位于NAT(或多重NAT)后的客户端找出自己的公网地址，查出自己位于哪种类型的NAT之后以及NAT为某一个本地端口所绑定的Internet端端口。这些信息被用来在两个同时处于NAT路由器之后的主机之间建立UDP通信。
WiFi智能插座利用家庭中现有的WiFi网络，让您的智能手机或平板电脑等智能移动终端在联网条件下，能通过App操作打开或者关闭指定的电器。由于WiFi智能插座是工作在NAT之后，用户在家里时可以通过智能移动终端App直接控制处于同一局域网的WiFi智能插座；而当用户离开家，智能移动终端和WiFi智能插座不处于同一局域网时，就需要对WiFi智能插座进行远程管理。
由于WiFi智能插座工作在私网环境，当脱离家庭网络时，智能移动终端App无法控制私网的WiFi智能插座，因此需要借助STUN实现NAT穿越。然而，现有的STUN是无法实现对称型NAT的穿越。这直接影响到WiFi智能插座的应用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法及管理系统，通过改进STUN协议，利用异步通信方式实现各种NAT类型的穿越，保证业务服务器可以主动连接位于各种NAT之后的WiFi智能插座，从而实现WiFi智能插座的远程管理。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法，包括以下步骤：步骤S1、WiFi智能插座上的STUN客户端以心跳作为间隔持续发送UDP绑定请求数据包至STUN服务器；步骤S2、所述STUN服务器接收到所述UDP绑定请求数据包后发送响应数据包至所述STUN客户端；步骤S3、通过智能终端远程控制WiFi智能插座时，所述智能终端发送控制命令给业务服务器，所述业务服务器发送请求信息数据包至所述STUN服务器，所述STUN服务器查询所述WiFi智能插座的在线状态并将查询到在线状态信息发送至所述业务服务器；若所述WiFi智能插座在线，则所述STUN服务器发送触发数据包至所述STUN客户端，通知所述STUN客户端上报在线信息至所述业务服务器，所述业务服务器接收到所述STUN客户端上报的在线信息后发送控制命令至所述STUN客户端以实现WiFi智能插座的远程管理。
根据上述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法，其中：所述UDP绑定请求数据包中包括STUN客户端的MAC地址信息。
根据上述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法，其中：所述心跳小于STUN客户端和STUN服务器间的整条链路的最小老化时间。
根据上述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法，其中：所述步骤S2中还包括：将所述STUN客户端的MAC地址、经过NAT之后的IP和端口号记录到数据库中。
根据上述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法，其中：所述步骤S3中，所述STUN服务器记录所述WiFi智能插座每次发送UDP绑定请求的时间；当查询所述WiFi智能插座在线状态时，所述STUN服务器根据WiFi智能插座最后一次发送UDP绑定请求的时间来判断所述WiFi智能插座的在线状态。
同时，本发明还提供一种基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统，包括WiFi智能插座、智能终端、STUN服务器和业务服务器；
所述WiFi智能插座上设置有STUN客户端，所述STUN客户端用于以心跳作为间隔持续发送UDP绑定请求数据包至STUN服务器；上报在线信息至业务服务器，并在接收到业务服务器的控制命令后，控制插座进行相应操作；
所述STUN服务器用于在接收到UDP绑定请求数据包后发送响应数据包至所述STUN客户端；在收到业务服务器的请求信息数据包后，查询所述WiFi智能插座的在线状态并将查询到在线状态信息发送至所述业务服务器；当所述WiFi智能插座在线时，发送触发数据包至所述STUN客户端，通知所述STUN客户端上报在线信息至所述业务服务器；
所述智能终端用于发送控制命令给业务服务器以实现对WiFi智能插座的远程控制；
所述业务服务器用于在接收到所述智能终端发送来的控制命令后，发送请求信息数据包至所述STUN服务器；在接收到所述STUN客户端上报的在线信息后，发送控制命令至所述STUN客户端。
根据上述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统，其中：所述UDP绑定请求数据包中包括STUN客户端的MAC地址信息。
根据上述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统，其中：所述心跳小于STUN客户端和STUN服务器间的整条链路的最小老化时间。
根据上述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统，其中：所述STUN服务器还用于将发送UDP绑定请求数据包的STUN客户端的MAC地址、经过NAT之后的IP和端口号记录到数据库中。
根据上述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统，其中：所述STUN服务器还用于记录所述WiFi智能插座每次发送UDP绑定请求的时间；当查询所述WiFi智能插座在线状态时，所述STUN服务器根据WiFi智能插座最后一次发送UDP绑定请求的时间来判断所述WiFi智能插座的在线状态。
如上所述，本发明的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法及管理系统，具有以下有益效果：
(1)简化了STUN的工作过程，并且实现了对称型NAT的穿越；
(2)通过STUN实现WiFi智能插座的远程管理；
(3)STUN服务器会记录下WiFi智能插座最后一次发送绑定请求的时间，在云服务查询WiFi智能插座在线状态时可以及时返回状态结果，不用等待一定时间再根据WiFi智能插座发送的报文进行判断。
附图说明
图1显示为本发明的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法的流程图；
图2显示为本发明的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统的结构示意图。
元件标号说明
1 WiFi智能插座
2 STUN服务器
3 业务服务器
4 智能终端
5 NAT
6 数据库
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法中，在WiFi智能插座上设置一个STUN客户端，该STUN客户端按一定频率持续发送UDP绑定请求数据包至STUN服务器，以保持STUN客户端到STUN服务器间的链路连接，其中STUN服务器部署在公网上；STUN服务器收到业务服务器的请求信息数据包后利用已有的链路通道发送触发数据包至WiFi智能插座，触发WiFi智能插座主动上报在线信息给业务服务器，从而实现WiFi智能插座通过业务服务器与智能终端间进行通信。
需要说明的是，本发明中所涉及的智能终端包括并不限于智能手机、平板电脑、PDA，以及其他具有数据处理功能的终端设备。通常，智能终端是指具有独立的操作系统，可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序，通过此类程序来不断对终端设备的功能进行扩充，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类终端设备。
参照图1，本发明的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法包括以下步骤：
步骤S1、WiFi智能插座上的STUN客户端以心跳作为间隔持续发送UDP绑定请求数据包至STUN服务器。
其中，UDP绑定请求数据包中包括STUN客户端的MAC地址信息，以便于STUN服务器区别不同的STUN客户端。
由于从WiFi智能插座上的STUN客户端到STUN服务器会经过多个NAT，而每个NAT都有mapping-table(变址表)老化时间。如果在一定时间内，NAT上没有UDP绑定请求数据包通过，则该条UDP绑定请求记录就会被清除，这样就导致STUN客户端到STUN服务器间的链路断开，后续STUN服务器也就无法发送触发数据包至STUN客户端。故需要在STUN客户端和STUN服务器之间运行老化时间检测机制，测出STUN客户端和STUN服务器间的整条链路的最小老化时间。其中，取一个小于最小老化时间的值作为STUN客户端和STUN服务器间的链路的心跳。
步骤S2、STUN服务器接收到UDP绑定请求数据包后发送响应数据包至STUN客户端，同时将该STUN客户端的MAC地址、经过NAT之后的IP和端口号记录到数据库中。
其中，数据库可以独立于STUN服务器设置，也可以与STUN服务器集成为一体。
步骤S3、通过智能终端远程控制WiFi智能插座时，智能终端发送控制命令给业务服务器，业务服务器发送请求信息数据包至STUN服务器，STUN服务器查询WiFi智能插座的在线状态并将查询到在线状态信息发送至业务服务器；若WiFi智能插座在线，则STUN服务器发送触发数据包至STUN客户端，通知STUN客户端上报在线信息至业务服务器，业务服务器接收到STUN客户端上报的在线信息后发送控制命令至STUN客户端以实现WiFi智能插座的远程管理。
其中，STUN服务器会记录下WiFi智能插座每次发送UDP绑定请求的时间。在业务服务器发送请求信息数据包来查询WiFi智能插座在线状态时，STUN服务器根据WiFi智能插座最后一次发送UDP绑定请求的时间来及时返回在线状态信息，不用等待一定时间再根据WiFi智能插座发送的报文进行判断。
智能终端通过其上的App或者其他控制程序与业务服务器通信。控制命令包括接通WiFi智能插座命令和断开WiFi智能插座命令以及其他的控制命令，如定时，电量统计等。
当WiFi智能终端不在线时，则无法通过智能终端进行远程控制。
参照图2，本发明还提供一种基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统，包括WiFi智能插座1、STUN服务器2、业务服务器3和智能终端4。
WiFi智能插座1上设置有STUN客户端，该STUN客户端用于以心跳作为间隔持续发送UDP绑定请求数据包至STUN服务器2；上报在线信息至业务服务器3，并在接收到业务服务器3的控制命令后，控制插座接通或断开。
其中，UDP绑定请求数据包中包括STUN客户端的MAC地址信息，以便于STUN服务器区别不同的STUN客户端。
由于从WiFi智能插座上的STUN客户端到STUN服务器会经过多个NAT5，而每个NAT5都有mapping-table(变址表)老化时间。如果在一定时间内，NAT5上没有UDP绑定请求数据包通过，则该条UDP绑定请求记录就会被清除，这样就导致STUN客户端到STUN服务器2间的链路断开，STUN服务器2无法发送触发数据包至STUN客户端。故在STUN客户端和STUN服务器2之间运行老化时间检测机制，测出STUN客户端和STUN服务器2间的整条链路的最小老化时间。其中，取一个小于最小老化时间的值作为STUN客户端和STUN服务器2间的链路的心跳。
STUN服务器2用于在接收到UDP绑定请求数据包后发送响应数据包至STUN客户端，同时将该STUN客户端的MAC地址、经过NAT之后的IP和端口号记录到数据库6中；在收到业务服务期的请求信息数据包后，查询WiFi智能插座1的在线状态并将查询到在线状态信息发送至业务服务器3；当WiFi智能插座1在线时，发送触发数据包至STUN客户端，通知STUN客户端上报在线信息至业务服务器3。
其中，数据库6可以独立于STUN服务器设置，也可以与STUN服务器集成为一体。
具体地，STUN服务器2会记录下WiFi智能插座1每次发送UDP绑定请求的时间。在业务服务器3发送请求信息数据包来查询WiFi智能插座1在线状态时，STUN服务器2根据WiFi智能插座1最后一次发送UDP绑定请求的时间来及时返回在线状态信息，不用等待一定时间再根据WiFi智能插座1发送的报文进行判断。
业务服务器3用于在接收到智能终端4发送来的控制命令后，发送请求信息数据包至STUN服务器2；在接收到STUN客户端上报的在线信息后，发送控制命令至STUN客户端。
智能终端4用于发送控制命令给业务服务器3以实现对WiFi智能插座1的远程控制。
具体地，智能终端通过其上的App或者其他控制程序与业务服务器通信。控制命令包括接通WiFi智能插座命令和断开WiFi智能插座命令。
当WiFi智能终端不在线时，则无法通过智能终端进行远程控制。
综上所述，本发明的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法及管理系统简化了STUN的工作过程，并且实现了对称型NAT的穿越，从而实现了WiFi智能插座的远程管理；同时，STUN服务器会记录下WiFi智能插座最后一次发送绑定请求的时间，在云服务查询WiFi智能插座在线状态时可以及时返回状态结果，不用等待一定时间再根据WiFi智能插座发送的报文进行判断。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、WiFi智能插座上的STUN客户端以心跳作为间隔持续发送UDP绑定请求数据包至STUN服务器；所述心跳小于STUN客户端和STUN服务器间的整条链路的最小老化时间；
步骤S2、所述STUN服务器接收到所述UDP绑定请求数据包后发送响应数据包至所述STUN客户端；
步骤S3、通过智能终端远程控制WiFi智能插座时，所述智能终端发送控制命令给业务服务器，所述业务服务器发送请求信息数据包至所述STUN服务器，所述STUN服务器查询所述WiFi智能插座的在线状态并将查询到在线状态信息发送至所述业务服务器；若所述WiFi智能插座在线，则所述STUN服务器发送触发数据包至所述STUN客户端，通知所述STUN客户端上报在线信息至所述业务服务器，所述业务服务器接收到所述STUN客户端上报的在线信息后发送控制命令至所述STUN客户端以实现WiFi智能插座的远程管理；
所述步骤S3中，所述STUN服务器记录所述WiFi智能插座每次发送UDP绑定请求的时间；当查询所述WiFi智能插座在线状态时，所述STUN服务器根据WiFi智能插座最后一次发送UDP绑定请求的时间来判断所述WiFi智能插座的在线状态。
2.根据权利要求1所述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法，其特征在于：所述UDP绑定请求数据包中包括STUN客户端的MAC地址信息。
3.根据权利要求1所述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理方法，其特征在于：所述步骤S2中还包括：将所述STUN客户端的MAC地址、经过NAT之后的IP和端口号记录到数据库中。
4.一种基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统，其特征在于：包括WiFi智能插座、智能终端、STUN服务器和业务服务器；
所述WiFi智能插座上设置有STUN客户端，所述STUN客户端用于以心跳作为间隔持续发送UDP绑定请求数据包至STUN服务器；上报在线信息至业务服务器，并在接收到业务服务器的控制命令后，控制插座进行相应操作；所述心跳小于STUN客户端和STUN服务器间的整条链路的最小老化时间；
所述STUN服务器用于在接收到UDP绑定请求数据包后发送响应数据包至所述STUN客户端；在收到业务服务器的请求信息数据包后，查询所述WiFi智能插座的在线状态并将查询到在线状态信息发送至所述业务服务器；当所述WiFi智能插座在线时，发送触发数据包至所述STUN客户端，通知所述STUN客户端上报在线信息至所述业务服务器；所述STUN服务器还用于记录所述WiFi智能插座每次发送UDP绑定请求的时间；当查询所述WiFi智能插座在线状态时，所述STUN服务器根据WiFi智能插座最后一次发送UDP绑定请求的时间来判断所述WiFi智能插座的在线状态；
所述智能终端用于发送控制命令给业务服务器以实现对WiFi智能插座的远程控制；
所述业务服务器用于在接收到所述智能终端发送来的控制命令后，发送请求信息数据包至所述STUN服务器；在接收到所述STUN客户端上报的在线信息后，发送控制命令至所述STUN客户端。
5.根据权利要求4所述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统，其特征在于：所述UDP绑定请求数据包中包括STUN客户端的MAC地址信息。
6.根据权利要求4所述的基于STUN的WiFi智能插座的远程管理系统，其特征在于：所述STUN服务器还用于将发送UDP绑定请求数据包的STUN客户端的MAC地址、经过NAT之后的IP和端口号记录到数据库中。
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