CN109218359A - 一种物联网设备软件更新的方法及服务器端 - Google Patents

Abstract

一种物联网设备软件更新的方法及服务器端，通过服务器端，控制已完成软件更新的设备端作为更新源，为其他请求更新的设备端提供更新版本数据的转发服务。本发明通过已完成更新的设备端，分担服务器端的数据转发负载，确保设备节之间数据交互的均衡性，同时避免因服务器端传输效率所限造成的数据传输的延时或等待。在请求服务器端或其他设备端提供数据转发之前，本发明还通过鉴权认证以及其他一系列的匹配过程，以及由服务器端统一管理的更新源列表SUL以及更新设备列表CUL，以此确保正确的更新时机，保障设备更新的安全度。

Description

一种物联网设备软件更新的方法及服务器端

技术领域

本发明涉及物联网通信领域，尤其涉及一种物联网设备软件更新方法及相应的计算机设备。

背景技术

随着物联网技术蓬勃发展，大量设备的接入物联网，目前服务器与设备直接对接的更新技术存在更新速度慢、服务器负载巨大的缺陷。受服务器数据传递效率的限制，加上物联网设备端往往需要定期进行软件更新，服务器可能成为设备端版本更新的瓶颈。

目前对设备端软件的更新维护，较为可靠的方式即由专业人员使用特定设备到现场进行操作。但这种做法明显成本过高，而且也为设备使用者带来了一定的麻烦。

因此，针对设备端软件高效更新的需求，目前急需一种能够降低服务器负载的设备端软件更新技术。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种物联网设备软件更新方法包括以下步骤：

第一步，服务器端生成更新设备列表、更新源列表及更新信息，将所述更新信息推送至所述更新设备列表中的各设备端；

第二步，一旦接收到设备端请求，则由所述服务器端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，或由所述服务器端指定所述更新源列表中的设备端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，将所述发送请求的设备端更新入所述服务器或所述服务器指定的设备端的更新设备列表，由所述服务器或所述服务器指定的设备端向所述更新设备列表中的设备端转发新版本数据；

第三步，一旦设备端根据所述新版本数据完成软件更新，则将该设备端移除所述更新设备列表，同时将该设备端加入所述更新源列表；

第四步，重复所述第二步至所述第三步，直至全部设备端均根据所述新版本数据完成软件更新。

进一步，上述方法的所述第一步中，所述更新源列表只包括所述服务端。

更进一步，上述方法在所述第四步之前，还包括如下步骤：

一旦接收到完成软件更新的设备端上线或离线的通知，则在所述更新源列表中增加或删除所述完成软件更新的设备端。

进一步，上述方法中，所述第二步中，所述服务器端指定设备端的方法包括：指定所述更新源列表中，响应所述请求所需时间最短的设备端。

更进一步，上述方法中，所述第二步中，还包括以下步骤：

在向所述设备端转发新版本数据之前，所述服务器还对所述发送请求的设备端以及所述服务器指定的设备端进行鉴权认证，由所述服务器或所述服务器指定的设备端向所述更新设备列表中，通过所述鉴权认证的设备端转发新版本数据；未通过鉴权认证的不转发。

具体而言，上述方法中，所述鉴权认证的方法为RSA算法。

进一步，上述方法在第二步中，接收到设备端请求后，还包括判断所述设备端请求次数是否达到最小响应数目N的步骤：若未达到，则等待下新的设备端请求；若达到，则由所述服务器端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，或由所述服务器端指定所述更新源列表中的设备端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，将所述发送请求的设备端更新入所述服务器或所述服务器指定的设备端的更新设备列表，由所述服务器或所述服务器指定的设备端向所述更新设备列表中的设备端转发新版本数据。

更进一步，上述第二步中，转发新版本数据前，还包括判断所述服务器或所述服务器指定的设备端是否到达最大等待时间T的步骤，若未达到则等待；否则，由所述服务器或所述服务器指定的设备端向所述更新设备列表中的设备端转发新版本数据。

具体而言，上述方法中的所述更新信息包括：设备端标号ID、设备端地址IP、设备端当前版本信息、设备端状态信息以及鉴权认证参数CI&AI。

同时，本发明还提供一种物联网服务器端。所述物联网服务器端包括更新设备列表存储单元、更新源列表存储单元、更新信息存储单元、数据发送模块、以及升级配置模块；

所述更新设备列表存储单元用于根据所述列表管理单元的控制存储更新设备列表；

所述更新源列表存储单元用于根据所述列表管理单元的控制存储更新源列表；所述更新源列表的初始值仅包括所述服务器端；

所述更新信息存储单元用于存储更新信息；

所述升级配置模块用于在接收到设备端请求后，在所述更新源列表存储单元中存储的所述设备端或所述服务器端中选择一个设备端或服务器，由被选中的所述设备端或服务器与发送请求的所述设备端建立通讯连接；控制所述列表管理单元，将发送请求的所述设备端更新入被选中的所述设备端或服务器的更新设备列表，同时，将被选中的所述设备端或服务器更新入发送请求的所述设备端的所述更新源列表；

所述数据发送模块用于将所述更新信息存储单元内存储的所述更新信息发送至所述更新设备列表存储单元中记录的各设备端。

有益效果

本发明在服务器端设立更新设备列表(CUL)和更新源列表(SUL)，将已完成软件更新、可提供新版本数据转发服务的设备端列入所述更新源列表。根据更新源列表选择相应的设备端或服务器端，为发出请求的更新设备列表中的设备端提供新版本数据的转发服务。服务器端通过更新设备列表和更新源列表控制已完成软件更新的设备端作为更新源，为其他请求更新的设备端提供更新版本数据的转发服务。在服务器端的管理下，分散服务器端的数据转发负载，确保设备端之间数据交互的均衡性，因而可以避免因服务器端传输效率所限造成的数据传输的延时或等待，提高设备端软件更新的效率。同时，本发明由服务器端指定更新源，同时根据更新设备列表指定待更新设备端，这样可以避免更新源节点被拒绝服务攻击。

进一步，考虑到网络环境的变化，本发明中，更新设备列表和更新源列表中的设备端还可根据其网络传输条件进行更新：在完成软件更新的设备端上线或离线后，由服务器端控制，在所述更新源列表中增加或删除相应设备端。在保证设备端更新版本数据的传输效率的同时，进一步增加更新过程中网络的健壮性。

同时，本发明中，提供转发服务的设备端还会根据其数据传输能力对转发的目标设备端进行统计和选择。根据其最小响应数目N和最大等待时间T，决定是否分批向响应的目标设备端转发更新版本数据。通过设置最小响应数目N，积累足够多的请求，再通过广播统一发送。在保证转发成功率的同时，利用组播通信技术，尽可能缩小单个设备端接收更新版本数据的时间，提升用户体验。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明实施例的物联网设备更新方法流程图；

图2为根据本发明实施例的物联网系统架构示意图；

图3为根据本发明实施例的物联网设备更新过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为根据本发明的物联网设备更新方法流程图，包括：

第一步，服务器端向设备端发送更新指令：服务器端生成更新设备列表CUL、更新源列表SUL及更新信息，将所述更新信息推送至所述更新设备列表CUL中的各设备端；此处，应当注意的是：每个能够提供更新服务的设备端都建立有自己的CUL；每个设备端也都有自己的SUL。服务器端的CUL可以根据服务器端的能力选择一批设备端。此处所述更新源列表SUL包括所述服务器端，还包括更新完成的设备端，由完成更新的设备端提供更新服务，即物联网中的各设备端在更新前作为客户端，更新完成后作为服务器端；

第二步，设备端获取可用的更新源节点(更新源节点包括服务器端或由服务器端指定的完成更新的设备端)：一旦接收到设备端请求，则由所述服务器端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，或由所述服务器端指定所述更新源列表SUL中的设备端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，将所述发送请求的设备端更新入所述服务器端或所述服务器端指定的设备端(指定的设备端为所述更新源列表(SUL)中，响应所述请求所需时间最短的设备端)的更新设备列表CUL，由所述服务器端或所述服务器端指定的设备端向所述更新设备列表CUL中的设备端转发新版本数据；

第三步，完成更新的设备端作为新的更新源节点：一旦设备端根据所述新版本数据完成软件更新，则将该设备端移除所述更新设备列表CUL，同时将该设备端加入所述更新源列表SUL中；本步骤中将完成软件更新的设备端移除所述更新设备列表CUL，可避免CUL列表过大，造成设备端的重复更新；

第四步，重复所述第二步至所述第三步，直至全部设备端均根据所述新版本数据完成软件更新。

具体的，参考图2，上述的软件更新系统包括有以下模块：

针对服务器端，其包括更新设备列表存储单元、更新源列表存储单元、更新信息存储单元、更新配置模块SC以及数据发送模块SS。

其中，所述更新设备列表存储单元用于根据所述列表管理单元的控制存储更新设备列表CUL；

服务器端的更新源列表存储单元用于根据所述列表管理单元的控制存储更新源列表；其存储的更新源列表SUL的初始值仅包括所述服务器端，更新源列表SUL内的数据项包括但不限于：更新IP地址、版本信息、支持的协议、设备ID；

所述更新信息存储单元用于存储更新信息；

所述升级配置模块用于在接收到设备端请求后，在所述更新源列表存储单元中存储的所述设备端或所述服务器端中选择一个设备端或服务器，由被选中的所述设备端或服务器与发送请求的所述设备端建立通讯连接；控制所述列表管理单元，将发送请求的所述设备端更新入被选中的所述设备端或服务器的更新设备列表CUL，同时，将被选中的所述设备端或服务器更新入发送请求的所述设备端的所述更新源列表SUL；

所述数据发送模块用于将所述更新信息存储单元内存储的所述更新信息发送至所述更新设备列表存储单元中记录的各设备端。

设备端具体包括设备端的更新配置模块CC、设备端的鉴权认证模块CA、设备端的数据接收模块CR以及设备端的数据转发模块CF。

参考图3，上述软件更新过程，具体对应到上述模块后，模块间协同工作方式如下：

S1、当需要更新时，服务器端的更新配置模块SC收集需要更新的设备端的更新信息，并将收集到的设备端信息CI连同鉴权信息AI，由服务器端的数据发送模块SS将上述信息以及版本数据签名推送到待更新的物联网各设备端；所述更新信息包括：设备端标号ID、设备端地址IP、设备端当前版本信息、设备端状态信息以及鉴权认证参数CI&AI；

S2、同时，服务器端的数据发送模块SS将服务器端加入服务器端的更新源列表SUL；

S3、服务器端的数据发送模块SS接收来自设备端的事件(请求)，并按照下述事件类型进行响应：

A)更新源查询请求，转S4；

B)版本数据获取请求，转S5；

C)设备端更新成功上报消息，将该设备端加入服务器端的更新源列表SUL，转S3；

D)更新完成的设备端上线/离线，则服务器端的更新源列表SUL中相应增加/删除该设备端，转S3

E)其他，转S3；

S4、由服务器端的数据发送模块SS从服务器端的更新源列表SUL选择若干更新源节点(包括服务器端本身或已完成更新的设备端)为请求方提供转发服务，通知选中的这些更新源设备端和待更新设备端，转S3；

本步骤中，各个设备端收到服务器端的更新配置模块SC推送的软件版本后，还可对软件版本以及来源进行鉴权，若鉴权未通过则忽略(不转发)，若鉴权通过则采用该版本(按照服务器端指定的设备端)完成更新，并为其他设备端提供版本转发服务，设备端根据服务器端指令，维护可以获取更新的设备端更新设备列表CUL；

鉴权方法，本实施例中采用RSA算法，确保只能更新服务器端指定的版本、从服务器端指定的版本更新、为服务器端指定的设备端提供更新服务；

具体的维护更新的设备端更新设备列表CUL的方式为：在服务器端指定以设备端为发送请求的所述设备端的更新源节点，向发送请求的所述设备端转发新版本数据时，此发送请求的设备端即被加入到提供转发服务的设备端的更新设备列表CUL中。

S5、服务器端的数据发送模块SS将版本返回到物联网设备端的数据接收模块CR，待该设备端更新完成，将该设备端加入更新源列表SUL，转S3。

设备端对应的工作方式如下：

T1、设备端的更新配置模块CC接收服务端的更新指令信息，与本设备端匹配，若匹配成功，转T2,；否则，退出；

T2、设备端的数据接收模块CR向服务器端请求，获取更新源列表SUL；

T3、设备端的数据接收模块CR获取距离最近(即响应时间最短)的更新源，发送更新请求，获取版本数据；

T4、设备端的鉴权认证模块CA采用校验通过的版本数据完成本设备端的更新，并将更新信息上报至服务器端；

T5、启动设备端的数据转发模块CF服务。

其中，设备端的数据转发模块CF服务的具体流程如下：

5-1、等待并判断事件：

5-1-A，收到来自其他设备端的更新请求后，若请求更新的设备端位于更新设备列表CUL，则将请求加入待响应请求列表，转T2；否则，转T1；

5-1-B，收到来自服务器端的可提供数据转发CF服务的设备端信息，则将该设备端加入更新设备列表CUL，转T1；

5-1-C，设备端的数据转发CF服务最大等待时间T的定时器超时，转T3；

5-1-D，服务器端发来终止服务指示，退出；5-2、最小响应数目N(N可设计为1或100，或任意适合当前系统的

数值)是否已达到：是，转T3，否则，转T1；

5-3、将版本数据推动到所有请求版本的设备端，转T1。

本发明技术方案的优点主要体现在：服务器端为每个更新请求指定可用的更新源节点(尤其指利用已经完成更新的设备端)，通过已完成更新的设备端，分担服务器端的数据转发负载，确保设备端之间数据交互的均衡性。能够大幅度降低软件更新中服务器端的负载，提高物联网软件更新效率。

且，本方法中，整个网络的全部设备的软件更新，均由服务器端通过更新源列表SUL以及更新设备列表CUL进行控制。即，服务器端为每个提供数据转发服务的设备端指定待更新的设备端，该提供数据转发服务的设备端此时须忽略其他待更新设备端的更新请求，确保只有服务器端有权控制设备端更新，在确保负载均衡的同时，避免设备端或服务器端被冒充，增加安全性。

此外，服务器端为待更新的设备端和提供转发服务的设备端提供鉴权认证，进一步确保设备更新安全。

同时，通过统计最小响应数目N和最长等待时间T的手段拒绝超过一定数量的转发负载请求，先选取有限各设备端进行更新，有效地控制更新时机，而不是全部服务器端以下数十万台同时更新，进一步降低更新风险。

本方法中，通过服务器端指派匹配，只有提供转发服务的设备端和待更新的设备端都连接，才可以实现更新数据的交互，可严格控制设备端的更新，能够及时响应网络环境的变化，提升网络的健壮性。

本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网设备软件更新方法，其特征在于，步骤包括：

第一步，服务器端生成更新设备列表（CUL）、更新源列表（SUL）及更新信息，将所述更新信息推送至所述更新设备列表（CUL）中的各设备端；

第二步，一旦接收到设备端请求，则由所述服务器端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，或由所述服务器端指定所述更新源列表（SUL）中的设备端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，将所述发送请求的设备端更新入所述服务器或所述服务器指定的设备端的更新设备列表（CUL），由所述服务器或所述服务器指定的设备端向所述更新设备列表（CUL）中的设备端转发新版本数据；

第三步，一旦设备端根据所述新版本数据完成软件更新，则将该设备端移除所述更新设备列表（CUL），同时将该设备端加入所述更新源列表（SUL）；

第四步，重复所述第二步至所述第三步，直至全部设备端均根据所述新版本数据完成软件更新。

2.根据权利要求1所述的物联网设备软件更新方法，其特征在于，所述第一步中，所述更新源列表（SUL）只包括所述服务器端。

3.根据权利要求1所述的物联网设备软件更新方法，其特征在于，所述第四步之前，还包括如下步骤：

一旦接收到完成软件更新的设备端上线或离线的通知，则在所述更新源列表（SUL）中增加或删除所述完成软件更新的设备端。

4.根据权利要求1所述的物联网设备软件更新方法，其特征在于，所述第二步中，所述服务器端指定设备端的方法包括：指定所述更新源列表（SUL）中，响应所述请求所需时间最短的设备端。

5.根据权利要求1所述的物联网设备软件更新方法，其特征在于，所述第二步中，还包括以下步骤：

在向所述设备端转发新版本数据之前，所述服务器还对所述发送请求的设备端以及所述服务器指定的设备端进行鉴权认证，由所述服务器或所述服务器指定的设备端向所述更新设备列表（CUL）中，通过所述鉴权认证的设备端转发新版本数据。

6.根据权利要求5所述的物联网设备软件更新方法，其特征在于，所述鉴权认证的方法为RSA算法。

7.根据权利要求1所述的物联网设备软件更新方法，其特征在于，所述第二步中，接收到设备端请求后，还包括判断所述设备端请求次数是否达到最小响应数目N的步骤，若未达到，则等待下新的设备端请求；若达到，则由所述服务器端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，或由所述服务器端指定所述更新源列表（SUL）中的设备端与发送请求的所述设备端建立通讯连接，将所述发送请求的设备端更新入所述服务器或所述服务器指定的设备端的更新设备列表（CUL），由所述服务器或所述服务器指定的设备端向所述更新设备列表（CUL）中的设备端转发新版本数据。

8.根据权利要求7所述的物联网设备软件更新方法，其特征在于，所述第二步中，转发新版本数据前，还包括判断所述服务器或所述服务器指定的设备端是否到达最大等待时间T的步骤，若未达到则等待；否则，由所述服务器或所述服务器指定的设备端向所述更新设备列表（CUL）中的设备端转发新版本数据。

9.根据权利要求1至8任一项所述的物联网设备软件更新方法，其特征在于，所述更新信息包括：设备端标号ID、设备端地址IP、设备端当前版本信息、设备端状态信息以及鉴权认证参数CI&AI。

10.一种物联网服务器端，其特征在于，包括更新设备列表存储单元、更新源列表存储单元、更新信息存储单元、数据发送模块、以及升级配置模块；

所述更新设备列表存储单元用于根据所述列表管理单元的控制存储更新设备列表（CUL）；

所述更新源列表存储单元用于根据所述列表管理单元的控制存储更新源列表（SUL）；所述更新源列表（SUL）的初始值仅包括所述服务器端；

所述更新信息存储单元用于存储更新信息；

所述升级配置模块用于在接收到设备端请求后，在所述更新源列表存储单元中存储的所述设备端或所述服务器端中选择一个设备端或服务器，由被选中的所述设备端或服务器与发送请求的所述设备端建立通讯连接；控制所述列表管理单元，将发送请求的所述设备端更新入被选中的所述设备端或服务器的更新设备列表（CUL），同时，将被选中的所述设备端或服务器更新入发送请求的所述设备端的所述更新源列表（SUL）；

所述数据发送模块用于将所述更新信息存储单元内存储的所述更新信息发送至所述更新设备列表存储单元中记录的各设备端。