CN105407181A - 一种网络数据记录系统及其网络数据记录方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络数据记录系统，包括：若干个远端测控单元，与所述若干个远端测控单元连接并为其提供远程网络访问功能的汇聚路由设备，对远端测控单元和汇聚路由设备进行监控和管理的用户应用，以及网络控制服务器和数据记录服务器，所述网络控制服务器包括远端测控单元网络控制服务器、汇聚路由设备网络控制服务器和用户应用网络控制服务器，所述远端测控单元数据记录服务器、汇聚路由设备数据记录服务器、用户应用数据记录服务器。本发明提出了一种基于网络管理服务器和数据记录服务器的分布式服务器网络的数据记录的系统，从而可以有效减小服务器集中负荷，并方便分组管理；并提出了采用动态密钥技术来提高系统的数据安全性。

Description

一种网络数据记录系统及其网络数据记录方法

技术领域

本发明涉及数据通信领域，特别是涉及传感器、遥测及远动设备在网络上进行数据记录的网络数据记录系统及其网络数据记录方法。

背景技术

无线传感器网络、遥测系统以及远动系统中，实现用户获取远端测控单元的状态和采集的数据，并对其进行控制，通常有两种方案：基于直接点对点或点对多点的通信系统或基于网络服务器的通信系统。图1是直接点对点或点对多点的通信系统的网络架构图，通常使用专用通信网络或短信方式在用户和远端测控单元建立直接的通信通道，远端测控单元将状态和采集的数据直接发送给用户，用户将控制命令直接发送至远端测控单元。这种方式不适合实现对远端测控单元的多用户管理。图2是基于网络服务器的通信系统的网络架构图，在远端测控单元和用户之间设置有网络服务器，远端测控单元将自身状态和采集的数据发送至网络服务器，用户通过网络服务器获取远端测控单元的状态和采集的数据，并将对远端测控单元的控制命令发送至网络服务器，远端测控单元从网络服务器上获取控制命令。这种方式适合于实现对远端测控单元的多用户管理。

基于网络服务器的通信系统可以实现超大型的无线传感器网络、遥测、遥控网络，可以实现用户分组、远端测控单元分组等灵活的网络管理，同时也带来了各种技术挑战。例如，使用同一个服务器（包括其备份服务器）管理所有的远端测控单元会使服务器负担过重，影响网络性能；再如，如果用户身份被盗用，可能引起信息泄露，影响数据安全。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于网络管理服务器和数据记录服务器的分布式服务器网络的网络数据记录系统，从而可以有效减小服务器集中负荷，并方便分组管理。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种网络数据记录系统，包括：若干个远端测控单元，与所述若干个远端测控单元连接并为其提供远程网络访问功能的汇聚路由设备，对远端测控单元和汇聚路由设备进行监控和管理的用户应用，以及网络服务器，其特征在于所述网络服务器分为网络控制服务器和数据记录服务器，所述网络服务器分为网络控制服务器和数据记录服务器，所述网络控制服务器包括远端测控单元网络控制服务器、汇聚路由设备网络控制服务器和用户应用网络控制服务器，所述数据记录服务器包括远端测控单元数据记录服务器、汇聚路由设备数据记录服务器、用户应用数据记录服务器。

所述数据记录服务器的网络地址存储在网络控制服务器上，汇聚路由设备或用户应用通过访问网络控制服务器获得数据记录服务器的地址及访问该数据记录服务器的初始密钥。

各个网络控制服务器和数据记录服务器的区分是逻辑上分开的，物理上部署在同一个的物理服务器上，或分开部署在不同的物理服务器。

所述网络数据记录系统的网络数据记录方法为：汇聚路由设备或用户应用通过访问网络控制服务器获得数据记录服务器的地址及访问该数据记录服务器的初始密钥，汇聚路由设备或用户应用通过该初始密钥访问数据记录服务器，将数据发送给数据记录服务器或者从数据记录服务器读取数据。

所述的网络数据记录系统中，其中远端测控单元通过网络记录数据的方法是：

（1）远端测控单元将远端测控单元网络控制服务器的地址及初始密钥等信息传送给汇聚路由设备，将自身状态和采集的数据发送给汇聚路由设备，并从汇聚路由设备获取控制命令；

（2）汇聚路由设备使用初始密钥访问远端测控单元网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问远端测控单元网络控制服务器，获取远端测控单元数据记录服务器地址及其初始密钥；

（3）汇聚路由设备使用初始密钥访问远端测控单元数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问远端测控单元数据记录服务器，将远端测控单元状态和采集的数据发送给远端测控单元数据记录服务器，并从远端测控单元数据记录服务器获取远端测控单元控制命令。

所述的网络数据记录系统中，汇聚路由设备通过网络获取及记录数据的方法是：

（1）汇聚路由设备使用初始密钥访问汇聚路由设备网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问汇聚路由设备网络控制服务器，获取汇聚路由设备数据记录服务器地址及其初始密钥；

（2）汇聚路由设备使用初始密钥访问汇聚路由设备数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问汇聚路由设备数据记录服务器，将自身状态、其所连接的远端测控单元的远端测控单元网络控制服务器的地址及初始密钥等信息发送给汇聚路由设备数据记录服务器，并从汇聚路由设备数据记录服务器获取汇聚路由设备控制命令。

所述的网络数据记录系统中，用户应用通过网络获取及记录数据的方法是：

（1）用户应用使用初始密钥访问用户应用网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问用户应用网络控制服务器，获取用户应用数据记录服务器地址及其初始密钥；

（2）用户应用使用初始密钥访问用户应用数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问用户应用数据记录服务器，将自身状态发送给用户应用数据记录服务器，并从用户应用数据记录服务器获取用户应用控制命令、汇聚路由设备网络控制服务器的地址及其初始密钥；

（3）用户应用使用初始密钥访问汇聚路由设备网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问汇聚路由设备网络控制服务器，获取汇聚路由设备数据记录服务器地址及其初始密钥。

（4）用户应用使用初始密钥访问汇聚路由设备数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问汇聚路由设备数据记录服务器，获取汇聚路由设备状态和远端测控单元网络控制服务器的地址及初始密钥，并将汇聚路由设备控制命令发送给汇聚路由设备数据记录服务器。

（5）用户应用使用初始密钥访问远端测控单元网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问远端测控单元网络控制服务器，获取远端测控单元数据记录服务器地址及其初始密钥。

（6）用户应用使用初始密钥访问远端测控单元数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问远端测控单元数据记录服务器，获取远端测控单元状态和采集的数据，并将远端测控单元控制命令发送给远端测控单元数据记录服务器。

本发明的汇聚路由设备访问远端测控单元网络控制服务器、远端测控单元数据记录服务器、汇聚路由设备网络控制服务器、汇聚路由设备数据记录服务器，以及用户应用访问远端测控单元网络控制服务器、远端测控单元数据记录服务器、汇聚路由设备网络控制服务器、汇聚路由设备数据记录服务器、用户应用网络控制服务器、用户应用数据记录服务器时使用的初始密钥可以是各自不同的，动态密钥在每一次访问时动态生成的。

本发明基于图2所述的网络服务器的通信系统，并提出了采用动态密钥技术来提高系统的数据安全性，可以有效实现服务器的负荷分担，降低对单点服务器的性能要求，提高网络稳定性；同时使得超大型的无线传感器网络的分组、分级管理更加方便。动态密钥技术，还可以实时监控网络身份盗用情况，保障网络数据安全。

附图说明

图1为直接点对点或点对多点的通信系统的网络架构图；

图2为基于网络服务器的通信系统的网络架构图；

图3为本发明网络数据记录系统的网络架构图；

图4为本发明一个实施例中网络数据记录系统的网络连接图；

图5为本发明一个实施例中远端测控单元通过网络进行数据记录和获取的流程图。

图6是汇聚路由设备通过网络进行数据记录和获取的流程图。

图7是用户应用通过网络进行数据记录和获取的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，图3示出了本发明的网络数据记录系统网络架构图，1是远端测控单元，远端测控单元1连接到汇聚路由设备2，汇聚路由设备2和用户应用3通过远程通信网4连接到远程服务器，远程服务器包括网络控制服务器和数据记录服务器，所述网络控制服务器包括远端测控单元网络控制服务器5、汇聚路由设备网络控制服务器7和用户应用网络控制服务器9，所述远端测控单元数据记录服务器6、汇聚路由设备数据记录服务器8、用户应用数据记录服务器10。

图4示出了一个实施例远动系统的网络连接图，该系统包括2个远端测控单元101和102，它们分别连接至汇聚路由设备201。汇聚路由设备201和用户应用301连接到分别连接远程通信网4，远程服务器也连接在远程通信网4上，包括为远端测控单元101服务的网络控制服务器511、数据记录服务器611，为远端测控单元102服务的网络控制服务器512、数据记录服务器612，为汇聚路由设备201服务的网络控制服务器521、数据记录服务器621，以及为用户应用301服务的网络控制服务器531、数据记录服务器631。

图5示出了一个实施例中远端测控单元通过网络进行数据记录和获取的流程图，包括如下步骤：

S101：远端测控单元101将自身存储的远端测控单元网络控制服务器511的地址（dau_a_ncs）及初始密钥（汇聚路由设备密钥CM3HYQ，用户应用密钥MX9WT-MW）等信息传送给汇聚路由设备201；

S102：汇聚路由设备201使用初始密钥（CM3HYQ）访问网络控制服务器511（dau_a_ncs），获得动态密钥（J6-RPX）；

S103：汇聚路由设备201使用动态密钥（J6-RPX），访问网络控制服务器511（dau_a_ncs），获取远端测控单元数据记录服务器地址611（dau_a_drs）及其初始密钥（BKXT-M）；

S104：汇聚路由设备201使用初始密钥（BKXT-M）访问数据记录服务器611（dau_a_drs），获得动态密钥（RCWJP6）；

S105：远端测控单元101将自身状态（Power50%）和采集的数据（TempOver）传送给汇聚路由设备201；

S106：汇聚路由设备201使用动态密钥（RCWJP6）访问数据记录服务器611（dau_a_drs），提交远端测控单元101的状态（Power50%）和采集的数据（TempOver），数据记录服务器611将这些数据进行存储，并将远端测控单元控制命令（DoorOpen）发送给汇聚路由设备201，同时将新的动态密钥（WK-QKJJ3）发给汇聚路由设备201。

S107：汇聚路由设备201将远端测控单元控制命令（DoorOpen）传送给远端测控单元101；

S108：10秒后，使用远端测控单元101更新的自身状态、采集的数据和新的数据记录服务器611动态密钥从S105开始周期执行，并获取新的远端测控单元控制命令和数据记录服务器611动态密钥。

图6是汇聚路由设备通过网络进行数据记录和获取的流程图，包括如下步骤：

S201：汇聚路由设备201使用自身存储的初始密钥（JBQ7-HYR）访问汇聚路由设备网络控制服务器521（地址lsr_a_ncs），获得动态密钥（CBG4J-8C）；

S202：汇聚路由设备201使用动态密钥（CBG4J-8C）访问网络控制服务器521（lsr_a_ncs），获取汇聚路由设备数据记录服务器621地址（lsr_a_drs）及其初始密钥（8C8M2-V9）。

S203：汇聚路由设备201使用初始密钥（8C8M2-V9）访问汇聚路由设备数据记录服务器621（lsr_a_drs），获得动态密钥（WT-DHTBF）；

S204：汇聚路由设备201使用动态密钥（WT-DHTBF）访问数据记录服务器621（lsr_a_drs），提交所连接的远端测控单元的远端测控单元网络控制服务器511的地址（dau_a_ncs）及初始密钥（MX9WT-MW）等信息，数据记录服务器621将这些数据进行存储，同时将新的动态密钥（K2KY-BFH）发给汇聚路由设备201。

S205：汇聚路由设备201使用动态密钥（K2KY-BFH）访问数据记录服务器621（lsr_a_drs），提交自身状态（AcPowerOK），数据记录服务器621将这些数据进行存储，并将汇聚路由设备控制命令（DoNothing）发送给汇聚路由设备201，同时将新的动态密钥（K2KY-BFH）发给汇聚路由设备201。

S206：60秒后，使用汇聚路由设备201更新的自身状态和新增的远端测控单元信息、新的数据记录服务器621动态密钥从S204开始周期执行，并获取新的汇聚路由设备控制命令和数据记录服务器621动态密钥。

图7是用户应用通过网络进行数据记录和获取的流程图，包括如下步骤：

S301：用户应用301使用自身存储的初始密钥（C326-T44）访问用户应用网络控制服务器531（地址cta_a_ncs），获得动态密钥（Y3P-VVH3）。

S302：用户应用301使用动态密钥（Y3P-VVH3）访问网络控制服务器531（cta_a_ncs），获取用户应用数据记录服务器631地址（cta_a_drs）及其初始密钥（PQB9-KQ2）。

S303：用户应用301使用初始密钥（PQB9-KQ2）访问用户应用数据记录服务器（cta_a_drs），获得动态密钥（GHY-K238）。

S304：用户应用301使用动态密钥（GHY-K238）访问用户应用数据记录服务器631（cta_a_drs），提交自身状态（Storge75%），数据记录服务器631将这些数据进行存储，并将用户应用控制命令（ReadyToUpdate）、授权管理的汇聚路由设备网络控制服务器521地址（lsr_a_ncs）及其初始密钥（M9W-WPRD）等信息发送给用户应用301，同时将新的动态密钥（K2KY-BFH）发给用户应用301。

S305a：60秒后，使用用户应用301更新的自身状态和新增的汇聚路由设备信息、新的数据记录服务器631动态密钥从S303开始周期执行，并获取新的汇聚路由设备控制命令、汇聚路由设备信息和数据记录服务器631动态密钥。

S305b：用户应用301使用初始密钥（M9W-WPRD）访问汇聚路由设备网络控制服务器521（lsr_a_ncs），获得动态密钥（XXCC-MF4）。

S306：用户应用301使用动态密钥（XXCC-MF4）访问网络控制服务器521（lsr_a_ncs），获取汇聚路由设备数据记录服务器621地址（lsr_a_drs）及其初始密钥（F3T8R-XM）。

S307：用户应用301使用初始密钥（F3T8R-XM）访问数据记录服务器621（lsr_a_drs），获得动态密钥（VVH3T-8X）。

S308：用户应用301使用动态密钥（VVH3T-8X）访问数据记录服务器621（lsr_a_drs），将汇聚路由设备控制命令（DoNothing）发送给数据记录服务器621（lsr_a_drs），数据记录服务器将这些数据进行存储，并将汇聚路由设备201状态（AcPowerOK）、远端测控单元网络控制服务器511地址（dau_a_ncs）及初始密钥（MX9WT-MW）等信息发给用户应用301，同时将新的动态密钥（PC326-T4）发给用户应用301。

S309a：60秒后，使用新的数据记录服务器621动态密钥从S308开始周期执行，获取新的汇聚路由设备状态、远端测控单元网络控制服务器地址及初始密钥等信息，并将新的汇聚路由设备控制命令发送给数据记录服务器。

S309b：用户应用301使用初始密钥（MX9WT-MW）访问远端测控单元网络控制服务器511（dau_a_ncs），获得动态密钥（PY-FDWYH）。

S310：用户应用301使用动态密钥（PY-FDWYH）访问网络控制服务器511（dau_a_ncs），获取远端测控单元数据记录服务器611地址（dau_a_drs）及其初始密钥（P9Y-VCY3）。

S311：用户应用301使用初始密钥（P9Y-VCY3）访问远端测控单元数据记录服务器611（dau_a_drs），获得动态密钥（DJR-X4PX）。

S312：用户应用301使用动态密钥（DJR-X4PX）访问远端测控单元数据记录服务器611（dau_a_drs），将远端测控单元控制命令（DoorOpen）发送给数据记录服务器611（dau_a_drs），数据记录服务器将这些数据进行存储，并将远端测控单元101状态（Power50%）和采集的数据（TempOver）发给用户应用301，同时将新的动态密钥（HB-FWDFX）发给用户应用301。

S313：10秒后，使用新的数据记录服务器611动态密钥从S312开始周期执行，获取新的远端测控单元状态和数据等信息，并将新的远端测控单元控制命令发送给数据记录服务器。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种网络数据记录系统，包括：若干个远端测控单元，与所述若干个远端测控单元连接并为其提供远程网络访问功能的汇聚路由设备，对远端测控单元和汇聚路由设备进行监控和管理的用户应用，以及网络服务器，其特征在于所述网络服务器分为网络控制服务器和数据记录服务器，所述网络控制服务器包括远端测控单元网络控制服务器、汇聚路由设备网络控制服务器和用户应用网络控制服务器，所述数据记录服务器包括远端测控单元数据记录服务器、汇聚路由设备数据记录服务器、用户应用数据记录服务器。

2.如权利要求1所述的一种网络数据记录系统，其特征在于所述数据记录服务器的网络地址存储在网络控制服务器上，汇聚路由设备或用户应用通过访问网络控制服务器获得数据记录服务器的地址及访问该数据记录服务器的初始密钥。

3.如权利要求2所述的一种网络数据记录系统，其特征在于各个网络控制服务器和数据记录服务器的区分是逻辑上分开的，物理上部署在同一个的物理服务器上，或分开部署在不同的物理服务器。

4.如权利要求1所述的一种网络数据记录系统的网络数据记录方法，其特征在于汇聚路由设备或用户应用通过访问网络控制服务器获得数据记录服务器的地址及访问该数据记录服务器的初始密钥，汇聚路由设备或用户应用通过该初始密钥访问数据记录服务器，将数据发送给数据记录服务器或者从数据记录服务器读取数据。

5.如权利要求4所述的一种网络数据记录系统的网络数据记录方法，其特征在于远端测控单元通过网络记录数据的方法是：

（1）远端测控单元将远端测控单元网络控制服务器的地址及初始密钥等信息传送给汇聚路由设备，将自身状态和采集的数据发送给汇聚路由设备，并从汇聚路由设备获取控制命令；

（2）汇聚路由设备使用初始密钥访问远端测控单元网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问远端测控单元网络控制服务器，获取远端测控单元数据记录服务器地址及其初始密钥；

（3）汇聚路由设备使用初始密钥访问远端测控单元数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问远端测控单元数据记录服务器，将远端测控单元状态和采集的数据发送给远端测控单元数据记录服务器，并从远端测控单元数据记录服务器获取远端测控单元控制命令。

6.如权利要求4所述的一种网络数据记录系统的网络数据记录方法，其特征在于汇聚路由设备通过网络获取及记录数据的方法是：

（1）汇聚路由设备使用初始密钥访问汇聚路由设备网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问汇聚路由设备网络控制服务器，获取汇聚路由设备数据记录服务器地址及其初始密钥；

（2）汇聚路由设备使用初始密钥访问汇聚路由设备数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问汇聚路由设备数据记录服务器，将自身状态、其所连接的远端测控单元的远端测控单元网络控制服务器的地址及初始密钥发送给汇聚路由设备数据记录服务器，并从汇聚路由设备数据记录服务器获取汇聚路由设备控制命令。

7.如权利要求4所述的一种网络数据记录系统的网络数据记录方法，其特征在于用户应用通过网络获取及记录数据的方法是：

（1）用户应用使用初始密钥访问用户应用网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问用户应用网络控制服务器，获取用户应用数据记录服务器地址及其初始密钥；

（2）用户应用使用初始密钥访问用户应用数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问用户应用数据记录服务器，将自身状态发送给用户应用数据记录服务器，并从用户应用数据记录服务器获取用户应用控制命令、汇聚路由设备网络控制服务器的地址及其初始密钥；

（3）用户应用使用初始密钥访问汇聚路由设备网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问汇聚路由设备网络控制服务器，获取汇聚路由设备数据记录服务器地址及其初始密钥；

（4）用户应用使用初始密钥访问汇聚路由设备数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问汇聚路由设备数据记录服务器，获取汇聚路由设备状态和远端测控单元网络控制服务器的地址及初始密钥，并将汇聚路由设备控制命令发送给汇聚路由设备数据记录服务器；

（5）用户应用使用初始密钥访问远端测控单元网络控制服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问远端测控单元网络控制服务器，获取远端测控单元数据记录服务器地址及其初始密钥；

（6）用户应用使用初始密钥访问远端测控单元数据记录服务器，获得动态密钥，并进一步通过动态密钥访问远端测控单元数据记录服务器，获取远端测控单元状态和采集的数据，并将远端测控单元控制命令发送给远端测控单元数据记录服务器。