CN112968908B - 具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关及实现方法,该安全网关包括:安全模块,用于提取物联网终端上传的报文数据中的认证信息进行安全接入认证;数据解析与整合模块,用于对通过安全接入认证的物联网终端上传的报文数据进行数据解析,解析出对应的相关通信参数,并依照设定的整合规则进行整合形成整合数据;标准转译模块,用于将整合数据按照设定标准进行压缩编码,形成标准数据包,并利用专用协议进行封装;数据单向隔离传输通道和数据管理模块,分别用于对封装后的标准数据包进行单向传输和后续操作。本发明能够同时实现终端的轻量化接入认证、各类型传输器采集数据的汇聚与统一以及数据信息在网关内部的单向传输。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术技术领域,尤其涉及一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关及实现方法。
背景技术
随着5G的不断演进和应用的推动落地,物联网场景将会是5G互联时代的标志性应用之一。物联网场景下的通信终端具有多样化的特点,如具有不同使用场景和功能的各类传感器件等,这些传感器由于设计目的不同,其数据采集过程所使用的通信协议和数据格式等都不相同,不同种类传感器生成的数据之间无法进行互通和融合。因此,物联网网关在收到不同种类的采集信息并向后台服务系统回传时,不仅会面临转发效率低下的问题,而且物联网后台在收到网关上传的海量不同种类传感数据进行处理时,同样会产生业务处理效率低下的问题。
同时,由于无线信道的空口开放性,物联网系统极易受到各类潜在和未知的安全威胁,要求物联网终端入网或者上传数据时必须进行安全的接入认证,但物联网终端节点的计算能力、存储能力、带宽和能量都十分有限,各类终端采集的数据还可能分散存在着大量的“小微数据”形态,这些都对终端接入网关时的认证复杂程度提出了要求,需要避免接入认证占用过多的资源。因此,轻量化接入认证和信息安全传输也成为物联网复杂应用场景下的突出问题。
发明内容
为了满足物联网应用场景下的业务和安全需求,本发明提出一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关及实现方法,充分考虑了物联网应用环境下的数据汇聚整合和轻量化安全接入等实际需求,将数据上传、接入认证、数据汇聚和信息单向传输等业务与安全功能进行了融合。
本发明采用的技术方案如下:
一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关,包括:
安全模块,用于提取物联网终端上传的报文数据中的认证信息,根据所述认证信息进行安全接入认证;
数据解析与整合模块,用于对通过所述安全接入认证的物联网终端上传的报文数据进行数据解析,解析出对应的相关通信参数,并依照设定的整合规则进行整合形成整合数据;所述相关通信参数包括数据类型、编码方式和数据格式;
标准转译模块,用于将整合数据按照设定标准进行压缩编码,形成标准数据包,并利用专用协议进行封装;
数据单向隔离传输通道以及数据管理模块,所述数据单向隔离传输通道用于将封装后的所述标准数据包单向发送至所述数据管理模块,所述数据管理模块用于对所述标准数据包进行后续操作,包括数据还原、数据加密、监控管理和数据回传。
进一步的,所述数据解析与整合模块中,对报文数据进行数据解析的方法包括标识识别和编码识别。
进一步的,所述数据解析与整合模块中,所述整合规则包括根据物联网终端ID、物联网终端类型、物联网终端的数据采集区域和数据采集时间段进行整合。
进一步的,所述数据单向隔离传输通道设置为光单向隔离通道。
一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关实现方法,包括以下步骤:
步骤A、不同类型的物联网终端在接收到感应信息后,进行感应数据采集,并按照各自的协议将采集的数据生成相应格式的感知数据报文;
步骤B、所述物联网终端将采集的数据与认证所需验证信息一起上传至安全网关,同时进行终端接入网关的认证;
步骤C、终端接入网关的认证成功通过后,所述安全网关对上传的所述感知数据报文进行数据解析,解析出对应的相关通信参数,包括数据类型、编码方式和数据格式;
步骤D、在解析出所述相关通信参数之后,所述安全网关对所述感知数据报文依照设定的整合规则进行整合形成整合数据;
步骤E、所述安全网关将所述整合数据按照设定的标准进行压缩编码,形成标准数据包,并利用专用协议进行封装,封装后的标准数据包单向发送至所述安全网关的数据管理模块,以进行后续操作,包括数据还原、数据加密、监控管理和数据回传。
进一步的,步骤A中,所述物联网终端接收到感应信息后,按照设定的协议进行数据采集,并将采集数据进行加密,加密后的采集数据与接入网关认证所需要的验证信息进行结合,生成上报给所述安全网关的感知数据报文。
进一步的,步骤B中,所述安全网关收到所述感知数据报文后,首先进行接入认证,提取所述感知数据报文里的认证信息进行安全接入认证;若验证通过,则提取所述感知数据报文里的采集数据,进行下一步的数据解析操作;若验证不通过,则丢弃整个报文信息,接入认证与数据上报过程失败。
进一步的,步骤C中,对报文数据进行数据解析的方法包括标识识别和编码识别。
进一步的,步骤D中,所述整合规则包括根据物联网终端ID、物联网终端类型、物联网终端的数据采集区域和数据采集时间段进行整合。
进一步的,步骤E中,封装后的标准数据包通过光单向隔离通道进行单向发送。
本发明的有益效果在于:
(1)本发明中终端数据上传与接入网关认证同步进行,相比较常规的“先认证再上传”方式简化了终端与网关的交互过程,从而等效减少了认证过程带来的资源消耗,实现了终端的轻量化接入认证;对各类型终端上传数据的汇聚整合,将采集数据标准化之后再进行回传,提高了网关的转发效率和物联网系统的整体业务能力;数据的单向传输则提高了网关内部数据处理区域与数据管理区域之间的信息隔离度,增强了物联网系统的应用安全性。
(2)本发明的内容不仅可以适用于多种物联网场景下的数据采集上传和汇聚整合,还可以进一步进行不同类型物联网终端之间的数据互通与交换共享,拓展物联网的应用范围与智能化水平。
(3)在多样化的物联网应用场景下,本发明能够明显地提升物联网网关的工作效率以及整个物联网系统的业务能力,并同时实现轻量化的终端接入认证与网关内部信息可靠单向传输。
(4)本发明能够同时实现终端的轻量化接入认证、各类型传输器采集数据的汇聚与统一以及数据信息在网关内部的单向传输。本发明可以适用于包含各类多样化场景在内的物联网应用,实现不同物联网终端数据之间的兼容互通,并明显提升物联网网关的转发效率与物联网系统的整体业务处理能力。
附图说明
图1为安全网关功能模块组成结构示意图;
图2为终端数据上报安全网关的流程示意图;
图3为安全网关的数据处理流程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现说明本发明的具体实施方式。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明,即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本实施例提供了一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关,如图1所示,包括安全模块、数据解析与整合模块、标准转译模块、数据单向隔离传输通道以及数据管理模块,其中:
安全模块,用于提取物联网终端(包括传感器,例如温湿度、烟感、红外感应等传感器)上传的报文数据中的认证信息,根据认证信息进行安全接入认证。
数据解析与整合模块,用于对通过安全接入认证的物联网终端上传的报文数据进行数据解析,解析出对应的相关通信参数,包括数据类型、编码方式和数据格式,并依照设定的整合规则进行整合形成整合数据。优选的,对报文数据进行数据解析的方法采用标识识别或编码识别技术。优选的,整合规则为根据物联网终端ID、物联网终端类型、物联网终端的数据采集区域和数据采集时间段进行整合。
标准转译模块,用于将整合数据按照设定标准进行压缩编码,形成标准数据包,并利用专用协议进行封装。
数据单向隔离传输通道,用于将封装后的标准数据包单向发送至数据管理模块,即只允许信息从标准转译模块向数据管理模块进行单向传输,无法进行逆向回传。数据单向隔离传输通道可以通过物理上的设计(例如光单向隔离通道等),实现链路层的隔断与网络通信协议的阻断,从根本上实现可靠的信息单向传输,实现数据处理区域与数据管理区域之间彻底的单向隔离,可大大提高网关的安全性。
数据管理模块,用于对标准数据包进行后续操作,例如数据还原、数据加密、监控管理和数据回传。
此外,本实施例还提供了一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关实现方法,如图2和3所示,包括以下步骤:
步骤A、不同类型的物联网终端在接收到感应信息后,进行感应数据采集,并按照各自的协议将采集的数据生成相应格式的感知数据报文;
步骤B、物联网终端将采集的数据与认证所需验证信息一起上传至安全网关,同时进行终端接入网关的认证;
步骤C、终端接入网关的认证成功通过后,安全网关对上传的感知数据报文进行数据解析,解析出对应的相关通信参数,包括数据类型、编码方式和数据格式;
步骤D、在解析出相关通信参数之后,安全网关对感知数据报文依照设定的整合规则进行整合形成整合数据;
步骤E、安全网关将整合数据按照设定的标准进行压缩编码,形成标准数据包,并利用专用协议进行封装,封装后的标准数据包单向发送至安全网关的数据管理模块,以进行后续操作,包括数据还原、数据加密、监控管理和数据回传。
下面结合图2和3详细说明上述实现方法:
物联网终端接收到感应信息后,按照设定的协议进行数据采集,并将采集数据进行加密,加密后的采集数据与接入网关认证所需要的验证信息(物联网终端标识、物联网终端ID等)进行结合,生成上报给安全网关的感知数据报文。
安全网关收到感知数据报文后,首先进行接入认证,提取感知数据报文里的认证信息进行安全接入认证。若验证通过,则提取感知数据报文里的采集数据,进行下一步的数据解析操作;若验证不通过,则丢弃整个报文信息,接入认证与数据上报过程失败。
上述过程的关键,在于物联网终端的认证相关信息与采集数据在物联网终端首先进行融合,然后同时上报给安全网关同步进行认证等操作,相比较常规的“先单独认证再上传数据”方式,减少了交互过程及带来的资源消耗,实现了轻量化认证。
在物联网终端通过网关接入认证后,网关的安全模块从同步上传的完整报文数据中提取传感器采集数据并进行解密,然后发送到网关的数据解析与整合模块。数据解析与整合模块的数据解析功能对报文数据的通信参数展开解析,在得到采集数据类型、通信协议、数据格式和传感器位置等所需参数后,对数据进行还原。随后,数据解析与整合模块的数据整合功能对解析还原后的数据根据整合规则进行整合,如根据终端ID、传感器类型、传感器采集数据区域、数据采集时间段等整合标准进行整合。
整合后的数据,发送到标准转译模块,并按照设计的标准协议,对整合数据进行压缩与编码,此时最原始的感应采集数据己经完成标准转译,形成了标准协议下的通用数据包。
标准转译后的数据包经过专用协议封装后,通过网关的数据单向隔离传输通道,传送到通道另一端的数据管理模块,数据管理模块对封装数据进行还原和加密以及监控管理、回传后台等操作。其中,数据单向隔离传输通道可以通过物理上的设计(例如光单向隔离通道等),实现链路层的隔断与网络通信协议的阻断,从根本上实现可靠的信息单向传输,实现数据处理区域与数据管理区域之间彻底的单向隔离,可大大提高网关的安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关,其特征在于,包括:
安全模块,用于提取物联网终端上传的报文数据中的认证信息,根据所述认证信息进行安全接入认证,所述报文数据是认证信息与采集数据的结合;
数据解析与整合模块,用于对通过所述安全接入认证的物联网终端上传的报文数据进行数据解析,解析出对应的相关通信参数,并依照设定的整合规则进行整合形成整合数据;所述相关通信参数包括数据类型、编码方式和数据格式;
标准转译模块,用于将整合数据按照设定标准进行压缩编码,形成标准数据包,并利用专用协议进行封装;
数据单向隔离传输通道以及数据管理模块,所述数据单向隔离传输通道用于将封装后的所述标准数据包单向发送至所述数据管理模块,所述数据管理模块用于对所述标准数据包进行后续操作,包括数据还原、数据加密、监控管理和数据回传。
2.根据权利要求1所述的一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关,其特征在于,所述数据解析与整合模块中,对报文数据进行数据解析的方法包括标识识别和编码识别。
3.根据权利要求1所述的一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关,其特征在于,所述数据解析与整合模块中,所述整合规则包括根据物联网终端ID、物联网终端类型、物联网终端的数据采集区域和数据采集时间段进行整合。
4.根据权利要求1所述的一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关,其特征在于,所述数据单向隔离传输通道设置为光单向隔离通道。
5.一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关实现方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤A、不同类型的物联网终端在接收到感应信息后,进行感应数据采集,并按照各自的协议将采集的数据生成相应格式的感知数据报文;
步骤B、所述物联网终端将采集的数据与认证所需验证信息一起上传至安全网关,同时进行终端接入网关的认证;
步骤C、终端接入网关的认证成功通过后,所述安全网关对上传的所述感知数据报文进行数据解析,解析出对应的相关通信参数,包括数据类型、编码方式和数据格式;
步骤D、在解析出所述相关通信参数之后,所述安全网关对所述感知数据报文依照设定的整合规则进行整合形成整合数据;
步骤E、所述安全网关将所述整合数据按照设定的标准进行压缩编码,形成标准数据包,并利用专用协议进行封装,封装后的标准数据包单向发送至所述安全网关的数据管理模块,以进行后续操作,包括数据还原、数据加密、监控管理和数据回传。
6.根据权利要求5所述的一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关实现方法,其特征在于,步骤A中,所述物联网终端接收到感应信息后,按照设定的协议进行数据采集,并将采集数据进行加密,加密后的采集数据与接入网关认证所需要的验证信息进行结合,生成上报给所述安全网关的感知数据报文。
7.根据权利要求5或6所述的一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关实现方法,其特征在于,步骤B中,所述安全网关收到所述感知数据报文后,首先进行接入认证,提取所述感知数据报文里的认证信息进行安全接入认证;若验证通过,则提取所述感知数据报文里的采集数据,进行下一步的数据解析操作;若验证不通过,则丢弃整个报文信息,接入认证与数据上报过程失败。
8.根据权利要求5所述的一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关实现方法,其特征在于,步骤C中,对报文数据进行数据解析的方法包括标识识别和编码识别。
9.根据权利要求5所述的一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关实现方法,其特征在于,步骤D中,所述整合规则包括根据物联网终端ID、物联网终端类型、物联网终端的数据采集区域和数据采集时间段进行整合。
10.根据权利要求5所述的一种具有数据汇聚和单向传输的物联网安全网关实现方法,其特征在于,步骤E中,封装后的标准数据包通过光单向隔离通道进行单向发送。
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GR01 | Patent grant | ||
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