CN105142157B - 基于SNMP和CoAP的报文转换方法、无线控制器及网络管理系统 - Google Patents

基于SNMP和CoAP的报文转换方法、无线控制器及网络管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了SNMP报文和CoAP报文的相互转换方法，通过SNMP/CoAP适配器可实现SNMP报文和CoAP报文的相互转换；本发明还公开了无线控制器，包括：SNMP/CoAP适配器用于将SNMP代理模块发出的SNMP请求报文转换成CoAP请求报文，将CoAP服务模块的CoAP响应报文转换成SNMP响应报文，将CoAP服务模块收到的无线传感节点的推送消息转换成SNMP的Trap报文。本发明通过SNMP和CoAP的相互转换，使SNMP管理端能通过无线控制器去管理基于CoAP协议的物联网设备，能有效支持SNMP协议，在不更换传感节点的情况下实现高效的SNMP物联网网络管理。

Description

基于SNMP和CoAP的报文转换方法、无线控制器及网络管理 系统
技术领域
本发明涉及一种基于SNMP和CoAP的报文转换方法、无线控制器及网络管理系统。
背景技术
近年来，集成了网络技术、嵌入式技术和传感器技术的低速率无线个域网(LR-WPAN)技术成为了研究热点。LR-WPAN是为短距离、低速率和低功耗无线通信而设计的网络，可广泛用于智能家电和工业控制等领域。网络管理技术对LR-WPAN网络很关键。由于网络规模大，而一些设备的分布地点又是人员所不能到达的，因此LR-WPAN网络应该具有自愈能力，要求LR-WPAN的网络管理技术能够在很低的开销下管理高度密集分布的设备。由于在IEEE802.15.4上转发IPv6数据提倡尽量使用已有的协议，而简单网络管理协议(SNMP)又为IP网络提供了一套很好的网络管理框架和实现方法，目前大量的设备支持SNMP协议，因此也有大量的网络管理系统支持SNMP协议。6LowPan也倾向于在LR-WPAN上使用SNMPv3进行网络管理。但是，由于SNMP的初衷是管理基于IP的互联网，要想将其应用到硬件资源受限的LR-WPAN网络中，仍需要进一步调研和改进。
目前业界的各大标准组织正在制定物联网相关的标准协议，例如IETF(InternetEngineering Task Force，互联网工程任务组)专门成立了CoRE(Constrained RESTfulEnvironment，受限的表述性状态转移式环境)工作组，该小组主要讨论受限节点上的应用层协议。CoRE工作组正在制订的CoAP(Constrained Application Protocol，受限应用层协议)，就是一种适合能力受限的IP网络的应用层协议。该协议基本特点包括：(1)二进制协议；(2)RESTful(REST，全称为Representational State Transfer，表述性状态转换架构)风格；(3)主要用于低功耗、低处理能力的设备。
与本发明最近似现有技术方案如下：
建立物联网节点的节点名到地址再到端口的映射表；接收用户的HTTP请求；从HTTP请求中提取物联网节点的节点名，结合映射表，获得物联网节点的地址和端口，并生成CoAP请求报文；将CoAP请求报文发送到物联网节点的地址和端口；接收物联网节点的CoAP应答报文，根据CoAP应答报文生成HTTP应答报文后返回给用户。
现有技术的缺点：
由于SNMP的初衷是管理基于IP的互联网，要想将其应用到硬件资源受限的LR-WPAN网络中是比较困难的，因为如果要传感器设备支持SNMP协议的话，对设备的硬件要求是较高的。现在的物联网架构中的传感层所覆盖的传感器设备大多都是低功能低处理能力的硬件设备，不能有效支持SNMP协议。
发明内容
本发明的目的是为解决目前物联网架构中的传感层所覆盖的传感器设备大多为低功能低处理能力的硬件设备，不能有效支持SNMP协议的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种SNMP报文和CoAP报文的相互转换方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将SNMP请求报文转换为CoAP请求报文；
(2)将CoAP响应报文转换为SNMP响应报文；
所述步骤(1)具体包括以下步骤:
从所述SNMP请求报文中提取请求行为；
根据具体资源名和所述请求行为，通过SNMP/CoAP适配器转换为所述CoAP请求报文；
所述步骤(2)具体包括以下步骤:
从所述CoAP响应报文中提取响应行为；
根据具体资源名和所述响应行为，通过SNMP/CoAP适配器转换为所述SNMP响应报文。
进一步地，所述SNMP/CoAP适配器将SNMP中的Get和GetNext操作映射成CoAP中的Get操作，将SNMP中的Trap机制映射成CoAP中的订阅机制，将SNMP中的Set操作映射成CoAP中的PUT、POST和DELETE操作。
进一步地，对于所述SNMP中的Set操作，如果将Row Status设为Create，则映射成CoAP的POST操作；如果将Row Status设为Destroy，则映射成CoAP的DELETE操作；如果所述Set操作为修改一般字段的操作，则映射成CoAP中的PUT操作。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种无线控制器，包括：
SNMP代理模块、SNMP/CoAP适配器和CoAP服务模块；
所述SNMP代理模块双向连接到所述SNMP/CoAP适配器，SNMP/CoAP适配器双向连接到所述CoAP服务模块；
所述SNMP代理模块用于响应SNMP管理端的配置要求，对设备的管理信息进行相应的配置操作，并将配置操作的结果返回给SNMP管理端；
所述SNMP/CoAP适配器用于将SNMP代理模块发出的SNMP请求报文转换成CoAP请求报文，将CoAP服务模块的CoAP响应报文转换成SNMP响应报文，将CoAP服务模块收到的无线传感节点的推送消息转换成SNMP的Trap报文，实现SNMP代理模块与CoAP服务模块的双向沟通；
所述CoAP服务模块用于提供基于CoAP的Restful服务接口，所述Restful服务接口供所述SNMP/CoAP适配器调用，将无线传感节点网络中的各种物联网设备的管理操作映射成Restful形式的资源，通过GET、PUT、POST和DELETE四种方式来操作传感器节点。
进一步地，所述SNMP/CoAP适配器包括SNMP请求分析模块、无线传感节点名解析模块、协议转换模块和CoAP响应分析模块；
所述SNMP代理模块双向连接到所述SNMP请求分析模块，SNMP请求分析模块双向连接到所述无线传感节点名解析模块，无线传感节点名解析模块双向连接到所述协议转换模块，协议转换模块双向连接到所述CoAP响应分析模块，CoAP响应分析模块双向连接到所述CoAP服务模块；
所述SNMP请求分析模块用于从SNMP请求报文中提取出请求行为、物联网节点的节点名和具体资源名；
所述无线传感节点名解析模块用于将物联网节点名与物联网节点的地址及端口进行映射，根据物联网节点名查找物联网节点的地址和端口；
所述协议转换模块用于根据请求行为和具体资源名将SNMP请求报文转换为CoAP请求报文，根据响应行为和具体资源名将CoAP应答报文转换为SNMP应答报文；
所述CoAP响应分析模块用于从CoAP响应报文中提取出响应行为、物联网节点的MIB表及索引和具体的MIB字段。
进一步地，所述协议转换模块将SNMP中的Get和GetNext操作映射成CoAP中的Get操作，将SNMP中的Trap机制映射成CoAP中的订阅机制，将SNMP中的Set操作映射成CoAP中的PUT、POST和DELETE操作。
进一步地，对于所述SNMP中的Set操作，如果将Row Status设为Create，则映射成CoAP的POST操作；如果将Row Status设为Destroy，则映射成CoAP的DELETE操作；如果所述Set操作为修改一般字段的操作，则映射成CoAP中的PUT操作。
为了解决上述技术问题，本发明还提供一种物联网网络管理系统，包括：
SNMP管理模块、无线控制器和无线传感节点网络；
所述无线控制器包括SNMP代理模块、SNMP/CoAP适配器和CoAP服务模块；
所述SNMP管理模块双向连接到所述SNMP代理模块，SNMP代理模块双向连接到所述SNMP/CoAP适配器，SNMP/CoAP适配器双向连接到所述CoAP服务模块；CoAP服务模块双向连接到所述无线传感节点网络；
所述SNMP管理模块用于管理员发出相关的配置命令，获取和修改被管理设备的相关配置信息，向所述SNMP代理模块发出配置操作请求和接收并显示配置操作的结果；
所述SNMP代理模块用于响应SNMP管理端的配置要求，对设备的管理信息进行相应的配置操作，并将配置操作的结果返回给SNMP管理端；
所述SNMP/CoAP适配器用于将SNMP代理模块发出的SNMP请求报文转换成CoAP请求报文，将CoAP服务模块的CoAP响应报文转换成SNMP响应报文，将CoAP服务模块收到的无线传感节点的推送消息转换成SNMP的Trap报文，实现SNMP代理模块与CoAP服务模块的双向沟通；
所述CoAP服务模块用于提供基于CoAP的Restful服务接口，所述Restful服务接口供所述SNMP/CoAP适配器调用，将无线传感节点网络中的各种物联网设备的管理操作映射成Restful形式的资源，通过GET、PUT、POST和DELETE四种方式来操作传感器节点；
所述无线传感节点网络包括多个无线传感节点，所述CoAP服务模块通过向所述无线传感节点注册监控请求后，如果无线传感节点的资源状态变化，则通知CoAP服务模块。。
进一步地，所述SNMP/CoAP适配器包括SNMP请求分析模块、无线传感节点名解析模块、协议转换模块和CoAP响应分析模块；
所述SNMP代理模块双向连接到所述SNMP请求分析模块，SNMP请求分析模块双向连接到所述无线传感节点名解析模块，无线传感节点名解析模块双向连接到所述协议转换模块，协议转换模块双向连接到所述CoAP响应分析模块，CoAP响应分析模块双向连接到所述CoAP服务模块；
所述SNMP请求分析模块用于从SNMP请求报文中提取出请求行为、物联网节点的节点名和具体资源名；
所述无线传感节点名解析模块用于将物联网节点名与物联网节点的地址及端口进行映射，根据物联网节点名查找物联网节点的地址和端口；
所述协议转换模块用于根据请求行为和具体资源名将SNMP请求报文转换为CoAP请求报文，根据响应行为和具体资源名将CoAP应答报文转换为SNMP应答报文；
所述CoAP响应分析模块用于从CoAP响应报文中提取出响应行为、物联网节点的MIB表及索引和具体的MIB字段。
进一步地，所述协议转换模块将SNMP中的Get和GetNext操作映射成CoAP中的Get操作，将SNMP中的Trap机制映射成CoAP中的订阅机制，将SNMP中的Set操作映射成CoAP中的PUT、POST和DELETE操作；
对于所述SNMP中的Set操作，如果将Row Status设为Create，则映射成CoAP的POST操作；如果将Row Status设为Destroy，则映射成CoAP的DELETE操作；如果所述Set操作为修改一般字段的操作，则映射成CoAP中的PUT操作。
相较于现有技术只适合HTTP管理端发起管理请求，本发明兼容目前存在的大量以SNMP进行网络管理的解决方案，通过SNMP和CoAP的相互转换，使SNMP管理端能通过无线控制器去管理基于CoAP协议的物联网设备，从而使目前物联网架构中的传感层所覆盖的低功能低处理能力的传感器设备，即本发明中无线传感节点网络中的传感节点，能有效支持SNMP协议，在不更换传感节点的情况下实现高效的SNMP物联网网络管理。
附图说明
图1为SNMP报文和CoAP报文的相互转换方法流程图；
图2为SNMP/CoAP适配器原理框图；
图3为无线控制器原理框图；
图4为物联网网络管理系统原理框图。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，且其不应理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明的SNMP报文和CoAP报文的相互转换方法，通过图2中的SNMP/CoAP适配器进行转换，具体由SNMP/CoAP适配器中的协议转换模块通过以下步骤进行转换：
S100.将SNMP中的Get和GetNext操作映射成CoAP中的Get操作；
S200.将SNMP中的Trap机制映射成CoAP中的订阅机制；
S300.判断SNMP中的Set操作是否为修改一般字段的操作，如是，则转到步骤S310，如不是，则转到步骤S400；
S310.将SNMP中的Set操作映射成CoAP中的PUT操作；
S400.判断Row Status值，如果Row Status为Create，则转到步骤S410，如果RowStatus为Destroy，则转到步骤S420；
S410.将SNMP中的Set操作映射成CoAP的POST操作；
S420.将SNMP中的Set操作映射成CoAP的DELETE操作。
如图3所示，本发明的无线控制器，包括：
SNMP代理模块、SNMP/CoAP适配器和CoAP服务模块；SNMP/CoAP适配器包括SNMP请求分析模块、无线传感节点名解析模块、协议转换模块和CoAP响应分析模块；
SNMP代理模块双向连接到SNMP请求分析模块，SNMP请求分析模块双向连接到无线传感节点名解析模块，无线传感节点名解析模块双向连接到协议转换模块，协议转换模块双向连接到CoAP响应分析模块，CoAP响应分析模块双向连接到CoAP服务模块；
SNMP代理模块用于响应SNMP管理端的配置要求，对设备的管理信息进行相应的配置操作，并将配置操作的结果返回给SNMP管理端；
SNMP/CoAP适配器用于将SNMP代理模块发出的SNMP请求报文转换成CoAP请求报文，将CoAP服务模块的CoAP响应报文转换成SNMP响应报文，将CoAP服务模块收到的无线传感节点的推送消息转换成SNMP的Trap报文，实现SNMP代理模块与CoAP服务模块的双向沟通；SNMP请求分析模块用于从SNMP请求报文中提取出请求行为、物联网节点的节点名和具体资源名；
无线传感节点名解析模块用于将物联网节点名与物联网节点的地址及端口进行映射，根据物联网节点名查找物联网节点的地址和端口；
协议转换模块用于根据请求行为和具体资源名将SNMP请求报文转换为CoAP请求报文，根据响应行为和具体资源名将CoAP应答报文转换为SNMP应答报文；
CoAP响应分析模块用于从CoAP响应报文中提取出响应行为、物联网节点的MIB表及索引和具体的MIB字段；
CoAP服务模块用于提供基于CoAP的Restful服务接口，Restful服务接口供SNMP/CoAP适配器调用，将无线传感节点网络中的各种物联网设备的管理操作映射成Restful形式的资源，通过GET、PUT、POST和DELETE四种方式来操作传感器节点；
协议转换模块将SNMP中的Get和GetNext操作映射成CoAP中的Get操作，将SNMP中的Trap机制映射成CoAP中的订阅机制，将SNMP中的Set操作映射成CoAP中的PUT、POST和DELETE操作；对于SNMP中的Set操作，如果将Row Status设为Create，则映射成CoAP的POST操作；如果将Row Status设为Destroy，则映射成CoAP的DELETE操作；如果Set操作为修改一般字段的操作，则映射成CoAP中的PUT操作。
如图4所示，本发明的物联网网络管理系统，包括：
SNMP管理模块、无线控制器和无线传感节点网络；
无线控制器包括SNMP代理模块、SNMP/CoAP适配器和CoAP服务模块；
SNMP/CoAP适配器包括SNMP请求分析模块、无线传感节点名解析模块、协议转换模块和CoAP响应分析模块；
SNMP管理模块双向连接到SNMP代理模块，SNMP代理模块双向连接到SNMP请求分析模块，SNMP请求分析模块双向连接到无线传感节点名解析模块，无线传感节点名解析模块双向连接到协议转换模块，协议转换模块双向连接到CoAP响应分析模块，CoAP响应分析模块双向连接到CoAP服务模块；CoAP服务模块双向连接到无线传感节点网络；
SNMP管理模块用于管理员发出相关的配置命令，获取和修改被管理设备的相关配置信息，向SNMP代理模块发出配置操作请求和接收并显示配置操作的结果；
SNMP代理模块用于响应SNMP管理端的配置要求，对设备的管理信息进行相应的配置操作，并将配置操作的结果返回给SNMP管理端；
SNMP/CoAP适配器用于将SNMP代理模块发出的SNMP请求报文转换成CoAP请求报文，将CoAP服务模块的CoAP响应报文转换成SNMP响应报文，将CoAP服务模块收到的无线传感节点的推送消息转换成SNMP的Trap报文，实现SNMP代理模块与CoAP服务模块的双向沟通；
SNMP请求分析模块用于从SNMP请求报文中提取出请求行为、物联网节点的节点名和具体资源名；
无线传感节点名解析模块用于将物联网节点名与物联网节点的地址及端口进行映射，根据物联网节点名查找物联网节点的地址和端口；
协议转换模块用于根据请求行为和具体资源名将SNMP请求报文转换为CoAP请求报文，根据响应行为和具体资源名将CoAP应答报文转换为SNMP应答报文；
CoAP响应分析模块用于从CoAP响应报文中提取出响应行为、物联网节点的MIB表及索引和具体的MIB字段
CoAP服务模块用于提供基于CoAP的Restful服务接口，Restful服务接口供SNMP/CoAP适配器调用，将无线传感节点网络中的各种物联网设备的管理操作映射成Restful形式的资源，通过GET、PUT、POST和DELETE四种方式来操作传感器节点；
无线传感节点网络包括多个无线传感节点，CoAP服务模块通过向无线传感节点注册监控请求后，如果无线传感节点的资源状态变化，则通知CoAP服务模块；
协议转换模块将SNMP中的Get和GetNext操作映射成CoAP中的Get操作，将SNMP中的Trap机制映射成CoAP中的订阅机制，将SNMP中的Set操作映射成CoAP中的PUT、POST和DELETE操作；
对于SNMP中的Set操作，如果将Row Status设为Create，则映射成CoAP的POST操作；如果将Row Status设为Destroy，则映射成CoAP的DELETE操作；如果Set操作为修改一般字段的操作，则映射成CoAP中的PUT操作。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.无线控制器，其特征在于，包括：
SNMP代理模块、SNMP/CoAP适配器和CoAP服务模块；
所述SNMP代理模块双向连接到所述SNMP/CoAP适配器，SNMP/CoAP适配器双向连接到所述CoAP服务模块；
所述SNMP代理模块用于响应SNMP管理端的配置要求，对设备的管理信息进行相应的配置操作，并将配置操作的结果返回给SNMP管理端；
所述SNMP/CoAP适配器用于将SNMP代理模块发出的SNMP请求报文转换成CoAP请求报文，将CoAP服务模块的CoAP响应报文转换成SNMP响应报文，将CoAP服务模块收到的无线传感节点的推送消息转换成SNMP的Trap报文，实现SNMP代理模块与CoAP服务模块的双向沟通；
所述CoAP服务模块用于提供基于CoAP的Restful服务接口，所述Restful服务接口供所述SNMP/CoAP适配器调用，将无线传感节点网络中的各种物联网设备的管理操作映射成Restful形式的资源，通过GET、PUT、POST和DELETE四种方式来操作传感器节点；
所述SNMP/CoAP适配器包括SNMP请求分析模块、无线传感节点名解析模块、协议转换模块和CoAP响应分析模块；
所述SNMP代理模块双向连接到所述SNMP请求分析模块，SNMP请求分析模块双向连接到所述无线传感节点名解析模块，无线传感节点名解析模块双向连接到所述协议转换模块，协议转换模块双向连接到所述CoAP响应分析模块，CoAP响应分析模块双向连接到所述CoAP服务模块；
所述SNMP请求分析模块用于从SNMP请求报文中提取出请求行为、物联网节点的节点名和具体资源名；
所述无线传感节点名解析模块用于将物联网节点名与物联网节点的地址及端口进行映射，根据物联网节点名查找物联网节点的地址和端口；
所述协议转换模块用于根据请求行为和具体资源名将SNMP请求报文转换为CoAP请求报文，根据响应行为和具体资源名将CoAP应答报文转换为SNMP应答报文；
所述CoAP响应分析模块用于从CoAP响应报文中提取出响应行为、物联网节点的MIB表及索引和具体的MIB字段。
2.根据权利要求1所述的无线控制器，其特征在于，所述协议转换模块将SNMP中的Get和GetNext操作映射成CoAP中的Get操作，将SNMP中的Trap机制映射成CoAP中的订阅机制，将SNMP中的Set操作映射成CoAP中的PUT、POST和DELETE操作。
3.根据权利要求2所述的无线控制器，其特征在于，对于所述SNMP中的Set操作，如果将Row Status设为Create，则映射成CoAP的POST操作；如果将Row Status设为Destroy，则映射成CoAP的DELETE操作；如果所述Set操作为修改一般字段的操作，则映射成CoAP中的PUT操作。
4.物联网网络管理系统，其特征在于，包括：
SNMP管理模块、无线控制器和无线传感节点网络；
所述无线控制器包括SNMP代理模块、SNMP/CoAP适配器和CoAP服务模块；
所述SNMP管理模块双向连接到所述SNMP代理模块，SNMP代理模块双向连接到所述SNMP/CoAP适配器，SNMP/CoAP适配器双向连接到所述CoAP服务模块；CoAP服务模块双向连接到所述无线传感节点网络；
所述SNMP管理模块用于管理员发出相关的配置命令，获取和修改被管理设备的相关配置信息，向所述SNMP代理模块发出配置操作请求和接收并显示配置操作的结果；
所述SNMP代理模块用于响应SNMP管理端的配置要求，对设备的管理信息进行相应的配置操作，并将配置操作的结果返回给SNMP管理端；
所述SNMP/CoAP适配器用于将SNMP代理模块发出的SNMP请求报文转换成CoAP请求报文，将CoAP服务模块的CoAP响应报文转换成SNMP响应报文，将CoAP服务模块收到的无线传感节点的推送消息转换成SNMP的Trap报文，实现SNMP代理模块与CoAP服务模块的双向沟通；
所述CoAP服务模块用于提供基于CoAP的Restful服务接口，所述Restful服务接口供所述SNMP/CoAP适配器调用，将无线传感节点网络中的各种物联网设备的管理操作映射成Restful形式的资源，通过GET、PUT、POST和DELETE四种方式来操作传感器节点；
所述无线传感节点网络包括多个无线传感节点，所述CoAP服务模块通过向所述无线传感节点注册监控请求后，如果无线传感节点的资源状态变化，则通知CoAP服务模块；
所述SNMP/CoAP适配器包括SNMP请求分析模块、无线传感节点名解析模块、协议转换模块和CoAP响应分析模块；
所述SNMP代理模块双向连接到所述SNMP请求分析模块，SNMP请求分析模块双向连接到所述无线传感节点名解析模块，无线传感节点名解析模块双向连接到所述协议转换模块，协议转换模块双向连接到所述CoAP响应分析模块，CoAP响应分析模块双向连接到所述CoAP服务模块；
所述SNMP请求分析模块用于从SNMP请求报文中提取出请求行为、物联网节点的节点名和具体资源名；
所述无线传感节点名解析模块用于将物联网节点名与物联网节点的地址及端口进行映射，根据物联网节点名查找物联网节点的地址和端口；
所述协议转换模块用于根据请求行为和具体资源名将SNMP请求报文转换为CoAP请求报文，根据响应行为和具体资源名将CoAP应答报文转换为SNMP应答报文；
所述CoAP响应分析模块用于从CoAP响应报文中提取出响应行为、物联网节点的MIB表及索引和具体的MIB字段。
5.根据权利要求4所述的物联网网络管理系统，其特征在于，所述协议转换模块将SNMP中的Get和GetNext操作映射成CoAP中的Get操作，将SNMP中的Trap机制映射成CoAP中的订阅机制，将SNMP中的Set操作映射成CoAP中的PUT、POST和DELETE操作；
对于所述SNMP中的Set操作，如果将Row Status设为Create，则映射成CoAP的POST操作；如果将Row Status设为Destroy，则映射成CoAP的DELETE操作；如果所述Set操作为修改一般字段的操作，则映射成CoAP中的PUT操作。
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