CN113765961A - 通信方法、服务端、客户端和网络系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种通信方法，应用于服务端，该方法可以包括以下操作。发送广播消息，其中，广播消息包括服务端的IP地址；接收客户端响应于接收到广播消息而发送的连接请求消息，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，连接请求消息中包括登录信息、客户端的IP地址和客户端公钥；响应于登录信息验证通过，针对连接请求消息，向客户端发送连接应答消息，其中，连接应答消息中包括为客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使服务端与客户端之间完成组网；以及在完成组网后，与客户端保持通信连接，以便进行通信。本公开还提供了一种服务端、一种客户端、一种网络系统及一种计算机可读存储介质。
Description
技术领域
本公开涉及通信技术技术领域，更具体地，涉及一种通信方法、一种服务端、一种客户端、一种网络系统及一种计算机可读存储介质。
背景技术
在无线通信领域，低频段通信是指利用频率值在30-300KHZ之间的电磁波进行的通信。低频段通信具有传输距离远、穿透能力强、绕射能力出众的优势，其能够很好地适用于小数据量的通信应用。
相关技术中，由于低频段通信的通信速率低，难以支持大数据量通信的协议栈，因此没有统一的通信协议用于低频段通信。因此，用户需要使用自定义的私有协议进行低频段通信，这成为低频段通信暂未被广泛应用的重要原因之一。
在实现本发明过程中，发明人发现使用用户自定义的私有协议进行低频段通信，存在通用性差、安全性能不佳及普及成本高的问题。
发明内容
有鉴于此，本公开提供了一种通用性强、安全性能佳、普及成本低的通信方法、服务端、客户端及网络系统。
本公开的一个方面提供了一种通信方法，应用于服务端，该方法包括发送广播消息，其中，上述广播消息包括上述服务端的IP地址；接收客户端响应于接收到上述广播消息而发送的连接请求消息，其中，上述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，上述连接请求消息中包括登录信息、上述客户端的IP地址和客户端公钥；响应于上述登录信息验证通过，针对上述连接请求消息，向上述客户端发送连接应答消息，其中，上述连接应答消息中包括为上述客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使上述服务端与上述客户端之间完成组网；以及在完成组网后，与上述客户端保持通信连接，以便进行通信。
可选地，上述连接请求消息和上述连接应答消息中包括主题字段和有效载荷，上述连接应答消息的主题字段包括协议标识、服务端ID和消息类型的至少之一。
可选地，上述连接应答消息的上述有效载荷是利用加密密钥加密后的消息内容，上述加密密钥是根据服务端私钥和上述客户端公钥生成的。
可选地，上述在完成组网后，与上述客户端保持通信连接，包括：
接收上述客户端以预设频率发送的心跳消息；
针对上述心跳消息，向上述客户端发送心跳应答消息，
其中，上述心跳消息和上述心跳应答消息中包括主题字段，上述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。可选地，上述在完成组网后，与上述客户端保持通信连接，包括：
接收上述客户端发送的上报数据，其中，上述上报数据是采用上述通信密钥加密后的数据；
针对上述上报数据，向上述客户端发送上报数据应答消息，
其中，上述上报数据和上述上报数据应答消息中包括主题字段，上述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
可选地，与上述客户端保持通信连接，还包括利用上述通信密钥对上述上报数据进行解密；针对解密后的上报数据，向上述客户端发送下发指令；以及接收上述客户端响应于接收到上述下发指令而发送的下发指令应答消息，其中，上述下发指令和上述下发指令应答消息中包括主题字段，上述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
可选地，该方法还包括当接收到上述客户端的连接请求消息后，停止发送上述广播消息；或当接收到上述客户端的连接请求消息后，发送预设次上述广播消息。
本公开的另一方面提供了一种通信方法，应用于客户端，该方法包括接收来自服务端的广播消息，其中，上述广播消息包括上述服务端的IP地址；向上述服务端发送连接请求消息，其中，上述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，上述连接请求消息中包括登录信息、上述客户端的IP地址和客户端公钥；接收上述服务端响应于接收到上述连接请求消息而发送的连接应答消息，其中，上述连接应答消息中包括上述服务端分配的客户端ID和通信密钥，以使上述服务端与上述客户端之间完成组网；以及在完成组网后，与上述服务端保持通信连接，以便进行通信。
可选地，上述连接请求消息和上述连接应答消息中包括主题字段和有效载荷，上述连接请求消息的主题字段包括协议标识、服务端ID和消息类型的至少之一。
可选地，该方法还包括利用解密密钥对上述连接应答消息的上述有效载荷进行解密，以得到上述客户端ID和上述通信密钥，其中，上述解密密钥是根据客户端私钥和服务端公钥生成的。
可选地，上述在完成组网后，与上述服务端保持通信连接，包括以预设频率向上述服务端发送心跳消息；以及接收上述服务端响应于接收到上述心跳消息而发送的心跳应答消息，其中，上述心跳消息和上述心跳应答消息中包括主题字段，上述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
可选地，上述在完成组网后，与上述客户端保持通信连接，包括向上述服务端发送上报数据，上述上报数据是采用上述通信密钥加密后的数据；接收上述服务端响应于接收到上述上报数据而发送的上报数据应答消息，其中，上述上报数据和上述上报数据应答消息中包括主题字段，上述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
可选地，上述在完成组网后，与上述客户端保持通信连接，还包括接收上述服务端在利用上述通信密钥对上述上报数据进行解密，针对解密后的上报数据而发送的下发指令；针对上述下发指令，向上述服务端发送下发指令应答消息，其中，上述下发指令和上述下发指令应答消息中包括主题字段，上述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
可选地，该方法还包括在与上述服务端完成组网后，取消订阅上述广播消息和/或上述连接应答消息。
本公开的另一方面提供了一种通信协议，用于服务端与客户端之间的通信，其中，上述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，上述客户端与上述服务端间传输的消息包括主题字段和有效载荷，上述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID、消息类型中的至少之一。
本公开的另一方面提供了一种服务端，该服务端包括广播消息发送模块，用于发送广播消息，其中，上述广播消息包括上述服务端的IP地址；连接请求消息接收模块，用于接收客户端响应于接收到上述广播消息而发送的连接请求消息，其中，上述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，上述连接请求消息中包括登录信息、上述客户端的IP地址和客户端公钥；连接应答消息发送模块，用于响应于上述登录信息验证通过，针对上述连接请求消息，向上述客户端发送连接应答消息，其中，上述连接应答消息中包括为上述客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使上述服务端与上述客户端之间完成组网；以及通信连接模块，用于在完成组网后，与上述客户端保持通信连接，以便进行通信。
本公开的另一方面提供了一种客户端，该客户端为利用低频段电磁波通信的设备，该客户端包括广播消息接收模块，用于接收来自服务端的广播消息，其中，上述广播消息包括上述服务端的IP地址；连接请求消息发送模块，用于向上述服务端发送连接请求消息，其中，上述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，上述连接请求消息中包括登录信息、上述客户端的IP地址和客户端公钥；连接应答消息接收模块，用于接收上述服务端响应于接收到上述连接请求消息而发送的连接应答消息，其中，上述连接应答消息中包括上述服务端分配的客户端ID和通信密钥，以使上述服务端与上述客户端之间完成组网；以及通信连接模块，用于在完成组网后，与上述服务端保持通信连接，以便进行通信。
本公开的另一方面提供了一种服务端，该服务端包括一个或多个处理器；以及存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行时，使得上述一个或多个处理器实现上述任一项的方法。
本公开的另一方面提供了一种客户端，该客户端包括一个或多个处理器；以及存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当上述一个或多个程序被上述一个或多个处理器执行时，使得上述一个或多个处理器实现上述任一项的方法。
本公开的另一方面提供了一种网络系统，包括上述的服务端；和上述的客户端。
本公开的另一方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，上述指令在被执行时用于实现本公开实施例的方法。
本公开的另一方面提供了一种计算机程序，上述计算机程序包括计算机可执行指令，上述指令在被执行时用于实现本公开实施例的方法。
根据本公开的实施例，因为采用了服务端发送广播消息，其中，广播消息包括服务端的IP地址；接收客户端响应于接收到广播消息而发送的连接请求消息，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，连接请求消息中包括登录消息、客户端的IP地址和客户端公钥；然后响应于登录消息验证通过，针对连接请求向客户端发送连接应答消息，其中，连接应答消息中包括为客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使服务端与客户端之间完成组网，以及在完成组网后，与客户端保持通信连接，以便进行通信的数据的技术手段，所以至少部分地克服了相关技术中的低频段通信存在的通信协议通用性差、安全性能不佳、普及成本高的技术问题，进而达到了实现了一种协议精简、通用性强、安全性能高的通信协议，有利于有效降低低频段通信的普及成本，有利于实现安全可靠的低频段通信的技术效果。
附图说明
为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
图1示意性示出了根据本公开实施例的通信方法的系统架构；
图2A示意性示出了根据本公开一实施例的通信方法的流程图；
图2B示意性示出了根据本公开一实施例的服务端与客户端间的交互示意图；
图3A示意性示出了根据本公开另一实施例的通信方法的流程图；
图3B示意性示出了根据本公开再一实施例的通信方法的流程图；
图4示意性示出了根据本公开又一实施例的通信方法的流程图；
图5A示意性示出了根据本公开实施例的服务端的框图；
图5B示意性示出了根据本公开实施例的客户端的框图；
图6示意性示出了根据本公开实施例的网络系统的示意图；
图7示意性示出了根据本公开实施例的适于实现通信方法和装置的电子设备的框图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性地，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、操步骤、操作或部件。
在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。
本公开的各个实施例提供了一种通信方法以及能够应用该通信方法的服务端和客户端。其中，该方法例如可以包括服务端发送广播消息，其中，广播消息包括服务端的IP地址；接收客户端响应于接收到广播消息而发送的连接请求消息，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，连接请求消息中包括登录信息、客户端的IP地址和客户端公钥；然后响应于登录信息验证通过，针对连接请求消息，向客户端发送连接应答消息，其中，连接应答消息中包括为客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使服务端与客户端之间完成组网；以及在完成组网后，与客户端保持通信连接，以便进行通信。
如图1所示，该系统架构100包括：至少一个客户端(图中示出了多个，如客户端101、102、103)和服务端104(也可以是服务端集群，图中未示出)，客户端为利用低频段电磁波通信的设备。在该系统架构100中，服务端104向客户端如客户端101、102、103发送广播消息，广播消息包括服务端的IP地址。未与服务端104组网的客户端在接收到来自服务端104的广播消息后，向服务端104发送连接请求消息，连接请求消息中包括登录信息、客户端的IP地址和客户端公钥。服务端104在确定登录信息为有效信息后，向客户端发送连接应答消息，连接应答消息中包括为客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使客户端与服务端组网完成。在组网完成后，客户端与服务端保持通信连接，以便进行通信。
相关技术中，用户需要利用自定义的私有协议进行低频段通信，在实现本发明过程中，发明人发现利用用户自定义的私有协议进行低频段通信，存在通用性差、安全性能不佳及普及难度大的问题。有鉴于此，本公开提出一种基于低频段通信的通信方法以及能够应用该方法的服务端、客户端和网络系统。
以下将结合附图和具体实施例详细阐述本公开。
图2A示意性示出了根据本公开一实施例的通信方法的流程图。
该方法用于服务端，如图2A所示，该方法例如可以包括操作S210～S240。
在操作S210，发送广播消息，其中，广播消息中包括服务端的IP地址。
在本公开实施例中，具体地，本方法适用于客户端与服务端间的通信，具体适用于客户端与服务端间的自动组网与数据传输。客户端为利用低频段电磁波通信的设备，即客户端为能够进行低频段通信的设备。服务端为能够为客户端提供入网服务与数据传输服务的设备，示例性地，服务端可以包括各种类型的网关设备。在无线通信领域，低频段通信是指利用频率值在30-300KHZ之间的电磁波进行的通信。本方法在MQTT(Message QueuingTelemetry Transport，消息队列遥测传输)协议的基础上，对MQTT协议进行改进，将改进后的协议用于客户端与服务端间的自动组网中。
图2B示意性示出了根据本公开一实施例的服务端与客户端间的交互示意图，如图2B所示，服务端中保存有服务端私钥，客户端中保存有客户端私钥和服务端公钥。服务端定时循环发送广播消息，广播消息中包括服务端的IP地址和时间戳。服务端定时循环发送广播消息的目的在于，未与该服务端组网、且订阅了该服务端的广播消息的客户端在接收到广播消息后，根据广播消息中的服务端的IP地址，向服务端发送连接请求消息。该种设计有利于随时接入新的客户端，并对新接入的客户端进行组网配置，能够有效提高服务端与客户端的组网效率，提高了网络系统的可扩展性。
广播消息包括主题字段与有效载荷，主题字段中包括协议标识、服务端ID、消息类型中的至少之一。协议标识可以是预设的协议头，示例性地，协议标识为IOT。服务端ID可用于唯一标识服务端，具体地，服务端ID可以是一个四位字符串的随机数，任一服务端的服务端ID不与其他服务端的服务端ID重复。广播消息的主题字段中还包括客户端ID，客户端ID为FFFF。广播消息的有效载荷中包括服务端的IP地址和时间戳。
可选地，为进一步提高组网效率，客户端也可定时循环发送广播消息，广播消息中包括客户端的IP地址和时间戳，客户端的IP地址可以是客户端默认IP地址，也可以是随时产生的IP地址。服务端在接收到客户端发送的广播消息后，获取广播消息中的客户端的IP地址并自动保存。在保存客户端的IP地址后，服务端可向IP地址指示的客户端定向发送广播消息，这有利于进一步提高组网效率。
在操作S220，接收客户端响应于接收到广播消息而发送的连接请求消息，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，连接请求消息中包括登录信息、客户端的IP地址和客户端公钥。
在本公开实施例中，具体地，订阅有广播消息的客户端能够接收到服务端发送的广播消息，客户端在接收到来自服务端的广播消息后，通过向服务端发送连接请求消息，请求连接服务端。
服务端接收客户端发送的连接请求消息，连接请求消息包括主题字段与有效载荷，主题字段中包括协议标识、服务端ID和消息类型中的至少之一，有效载荷中包括登录信息、客户端的IP地址和客户端公钥。具体地，连接请求消息的主题字段中还包括客户端ID，客户端ID为0000。连接请求消息的有效载荷是利用服务端公钥加密后的消息内容，有效载荷中的登录信息包括用户名和密码。服务端在接收到客户端的连接请求消息后，利用服务端私钥对连接请求消息进行解密，得到连接请求消息中的登录信息，然后验证登录信息是否为合法信息，具体地，验证登录信息中的用户名及密码是否正确。
可选地，在接收到客户端的连接请求消息后，停止发送广播消息；或，在接收到客户端的连接请求消息后，发送预设次广播消息。该种设计有利于避免不必要的信令传输，减少服务端耗电。
接下来，在操作S230，响应于登录消息验证通过，针对连接请求消息，向客户端发送连接应答消息，其中，连接应答消息中包括为客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使服务端与客户端之间完成组网。
在本公开实施例中，具体地，当服务端验证登录信息为合法信息后，服务端为客户端分配客户端ID和通信密钥。客户端ID由服务端进行分配，其用于唯一标识客户端，任一客户端的客户端ID不与服务端ID重复，也不与该服务端连接的其他所有客户端的客户端ID重复。在服务端与客户端组网成功后，在客户端向服务端发送上报数据时，服务端为客户端分配的通信秘钥即可用于对上报数据进行加密或解密。具体地，客户端利用服务端分配的通信秘钥对上报数据进行加密，服务端利用通信秘钥对接收到的上报数据进行解密。
服务端向客户端发送连接应答消息，连接应答消息包括主题字段和有效载荷。主题字段中包括协、议标识、服务端ID和消息类型中的至少之一，有效载荷中包括服务端为客户端分配的客户端ID和通信密钥。连接应答消息的主题字段中还包括客户端ID，客户端ID为0000，连接应答消息的有效载荷为采用加密密钥加密后的消息内容，加密密钥是根据服务端私钥和客户端公钥生成的。
客户端在接收到连接应答消息后，利用解密密钥对连接应答消息进行解密，以得到服务端分配的客户端ID和通信密钥，客户端与服务端完成组网，其中，解密密钥是根据服务端公钥和客户端私钥生成的。组网完成后，客户端与服务端间可保持通信连接，以进行数据传输。
本方法通过对MQTT协议进行改进，对客户端与服务端之间传输的消息的主题字段进行规范，具体地，规定消息的主题字段中包括协议标识、服务端ID、客户端ID、消息类型、版本号中的至少之一。在服务端为客户端分配客户端ID之后，客户端与服务端之间传输的消息的主题字段中的客户端ID为服务端分配的客户端ID。在服务端为客户端分配客户端ID之前，客户端与服务端之间传输的消息的主题字段中的客户端ID为0000。服务端ID与客户端ID可以是位于0000至FFFF之间的四位字符串。优选地，根据消息传输的方向，将服务端ID或客户端ID作为源ID，或者将服务端ID或客户端ID作为目标ID。示例性地，在连接应答消息中，主题字段的源ID为服务端ID，目标ID为客户端ID。
通过对MQTT协议进行改进，将改进后的协议用于客户端与服务端间的自动组网，改进后的协议具有协议精简、安全性高、适用于低频段通信的优点。由于MQTT协议是一种应用广泛的传输协议，通过对MQTT协议进行改进，并将改进后的协议用于低频段通信中客户端与服务端间的自动组网，这有利于提高低频段通信的通信协议的通用性，有利于减小低频段通信的普及难度。
接下来，在操作S240，在完成组网后，与客户端保持通信连接，以便进行通信。
在本公开实施例中，具体地，在客户端与服务端完成组网后，服务端与客户端间保持通信连接，以进行服务端与客户端间的数据传输。可选地，在组网完成后，客户端取消订阅广播消息和连接应答消息，这有利于减小不必要的信令开销。
通过本公开实施例，服务端发送广播消息，其中，广播消息包括服务端的IP地址；接收客户端响应于接收到广播消息而发送的连接请求消息，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，连接请求消息中包括登录消息、客户端的IP地址和客户端公钥；然后响应于登录消息验证通过，针对连接请求向客户端发送连接应答消息，其中，连接应答消息中包括为客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使服务端与客户端之间完成组网，以及在完成组网后，与客户端保持通信连接，以便进行通信。本方法通过将一种协议精简、通用性强、安全性能高的通信协议，用于客户端与服务端间的低频段通信中，有利于解决现有技术存在的低频段通信存在的通信协议通用性差、安全性能不佳的问题，这有利于有效降低低频段通信的普及成本，有利于实现安全可靠的低频段通信。
图3A示意性示出了根据本公开另一实施例的通信方法的流程图。
如图3A所示，针对操作S240，操作S240可以包括操作S310和操作S320。
在操作S310，接收客户端以预设频率发送的心跳消息。
在本公开实施例中，具体地，在服务端与客户端完成组网后，为保持服务端与客户端间的通信连接，客户端以预设频率向服务端发送心跳消息。心跳消息是一种由发送源到接收方的消息，该消息用于让接收方确定发送源是否出现故障以及何时出现故障。在本方法中，当服务端在某个接收周期内未接收到来自客户端的心跳消息时，服务端判断客户端已经关闭、出现故障、或者当前不可用，为保证与客户端间的正常通信，服务端再次与该客户端进行组网。
心跳消息中包括主题字段和有效载荷，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。心跳消息的主题字段中的客户端ID为服务端分配的客户端ID。在心跳消息的主题字段中，客户端ID作为源ID，服务端ID作为目标ID。心跳消息的有效载荷中包括客户端的IP地址。
在操作S320，针对心跳消息，向客户端发送心跳应答消息。
在本公开实施例中，具体地，针对接收到的来自客户端的心跳消息，向客户端发送心跳应答消息。心跳应答消息中包括主题字段和有效载荷，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。心跳应答消息的主题字段中的客户端ID为服务端分配的客户端ID。在心跳应答消息的主题字段中，服务端ID作为源ID，客户端器ID作为目标ID。心跳应答消息的有效载荷为空。
当服务端在预设时长内未接收到客户端的心跳消息后，判断客户端与服务端间的组网异常。服务端重新向组网异常的客户端发送广播消息，广播消息中包括服务端的IP地址，以供客户端在接收到服务端的广播消息后，再次向服务端发送连接请求消息，以实现客户端与服务端间的重新组网。
在本公开实施例中，接收来自客户端的心跳消息，并针对心跳消息，向客户端发送心跳应答消息，有利于实现服务端与客户端间正常的通信连接，为实现服务端与客户端间的低频段通信提供良好的保障条件，有利于有效保证低频段通信的通信效率和通信安全性。
图3B示意性示出了根据本公开再一实施例的通信方法的流程图。
如图3B所示，针对操作S240，操作S240可以包括操作S330～操作S360。
在操作S330，接收客户端发送的上报数据，其中，上报数据是采用通信密钥加密后的数据。
在本公开实施例中，具体地，在服务端与客户端完成组网后，服务端与客户端间可进行数据传输。服务端接收客户端发送的上报数据，上报数据是采用通信密钥加密后的数据，通信密钥为服务端为客户端分配的用于数据传输加密的密钥。具体地，服务端在接收到客户端的连接请求消息后，为客户端分配通信密钥，并将通信密钥通过连接应答消息传输给客户端。
接下来，在操作S340，针对上报数据，向客户端发送上报数据应答消息。
在本公开实施例中，具体地，针对接收到的上报数据，服务端向客户端发送上报数据应答消息，用于向客户端反馈已正常接收到上报数据。上报数据和上报数据应答消息中包括主题字段，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一，其中的客户端ID为服务端分配的客户端ID。在上报数据的主题字段中，客户端ID作为源ID，服务端ID作为目标ID。在上报数据应答消息的主题字段中，服务端ID作为源ID，客户端ID作为目标ID。上报数据的有效载荷为客户端需要向服务端传输的数据，上报数据应答消息的有效载荷为空。
接下来，在操作S350，利用通信密钥对上报数据进行解密，并针对解密后的上报数据，向客户端发送下发指令。
在本公开实施例中，具体地，利用为客户端分配的通信密钥，对接收到的上报数据进行解密，获取上报数据的有效载荷中的数据内容。确定与下发数据关联的下发指令，并将下发指令发送给客户端。
接下来，在操作S360，接收客户端响应于接收到下发指令而发送的下发指令应答消息。
在本公开实施例中，具体地，客户端在接收到下发指令后，向服务端发送下发指令应答消息，用于向服务端反馈已正常接收到下发指令。下发指令和下发指令应答消息中包括主题字段，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一，其中，其中的客户端ID为服务端为客户端分配的客户端ID。在下发指令的主题字段中，服务端ID作为源ID，客户端器ID作为目标ID。在下发指令应答消息的主题字段中，客户端ID作为源ID，服务端ID作为目标ID。下发指令的有效载荷为服务端需要向客户端传输的指令内容，下发指令应答消息的有效载荷为空。
在本公开实施例中，接收来自客户端的上报数据，并针对上报数据，向客户端发送心跳消息应答消息，在利用通信密钥对上报数据解密后，向客户端发送下发指令，这为服务端与客户端间的低频段通信提供了一种通用性强、安全性能高的通信方法，有利于保证低频段通信的通信效率和通信安全性，同时有利于降低低频段通信的普及难度。
图4示意性示出了根据本公开又一实施例的通信方法的流程图。
该方法用于客户端，客户端为利用低频段电磁波进行通信的设备，如图5所示，该方法可以包括操作S410～S440。
在操作S410，接收来自服务端的广播消息，其中，广播消息包括服务端的IP地址。
接下来，在操作S420，向服务端发送连接请求消息，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，连接请求消息中包括登录消息、客户端的IP地址和客户端公钥。
接下来，在操作S430，接收服务端响应于接收到连接请求消息而发送的连接应答消息，其中，连接应答消息中包括服务端分配的客户端ID和通信密钥，以使服务端与客户端之间完成组网。
接下来，在操作S440，在完成组网后，与服务端保持通信连接，以便进行通信。
在本公开实施例中，操作S410～S440的原理及有益效果可分别参考操作S210～S240，在此不做赘述。
图5A示意性示出了根据本公开实施例的服务端的框图。
如图5A所示，服务端包括广播消息发送模块501、连接请求消息接收模块502、连接应答消息发送模块503和通信连接模块504。
其中，广播消息发送模块501用于发送广播消息，其中，广播消息包括服务端的IP地址。连接请求消息接收模块502，用于接收客户端响应于接收到广播消息而发送的连接请求消息，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，连接请求消息中包括登录消息、客户端的IP地址和客户端公钥。连接应答消息发送模块503，用于响应于登录消息验证通过，针对连接请求消息，向客户端发送连接应答消息，其中，连接应答消息中包括为客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使服务端与客户端之间完成组网。通信连接模块504，用于在完成组网后，与客户端保持通信连接，以便进行通信。
通过本公开实施例，服务端发送广播消息，其中，广播消息包括服务端的IP地址；接收客户端响应于接收到广播消息而发送的连接请求消息，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，连接请求消息中包括登录消息、客户端的IP地址和客户端公钥；然后响应于登录消息验证通过，针对连接请求向客户端发送连接应答消息，其中，连接应答消息中包括为客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使服务端与客户端之间完成组网，以及在完成组网后，与客户端保持通信连接，以便进行通信。本方法通过将一种协议精简、通用性强、安全性能高的通信协议，用于客户端与服务端间的低频段通信中，有利于解决现有技术存在的低频段通信存在的通信协议通用性差、安全性能不佳的问题，有利于降低低频段通信的普及难度，和提高低频段通信的通用程度。
作为一种可选的实施例，连接请求消息和连接应答消息中包括主题字段和有效载荷，连接应答消息的主题字段包括协议标识、服务端ID和消息类型的至少之一。
作为一种可选的实施例，连接应答消息的有效载荷是利用加密密钥加密后的消息内容，加密密钥是根据服务端私钥和客户端公钥生成的。
作为一种可选的实施例，通信连接模块包括心跳消息接收模块，用于接收客户端以预设频率发送的心跳消息；以及心跳应答消息发送模块，用于针对心跳消息，向客户端发送心跳应答消息，其中，心跳消息和心跳应答消息中包括主题字段，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
作为一种可选的实施例，通信连接模块包括上报数据接收模块，用于接收客户端发送的上报数据，其中，上报数据是采用通信密钥加密后的数据；以及上报数据应答消息发送模块，用于针对上报数据，向客户端发送上报数据应答消息，其中，上报数据和上报数据应答消息中包括主题字段，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
作为一种可选的实施例，通信连接模块还包括解密模块，用于利用通信密钥对上报数据进行解密；下发指令发送模块，用于针对解密后的上报数据，向客户端发送下发指令；以及下发指令应答消息接收模块，用于接收客户端响应于接收到下发指令而发送的下发指令应答消息，其中，下发指令和下发指令应答消息中包括主题字段，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
需要说明的是，在本公开实施例中，装置部分的实施例方式与方法部分的实施例方式对应类似，并且所达到的技术效果也对应类似，在此不再赘述。
图5B示意性示出了根据本公开实施例的客户端的框图，客户端为利用低频段电磁波进行通信的设备。
如图5B所示，该客户端包括广播消息接收模块505、连接请求消息发送模块506、连接应答消息接收模块507和通信连接模块508。
其中，广播消息接收模块505，用于接收来自服务端的广播消息，其中，广播消息包括服务端的IP地址；连接请求消息发送模块506，用于向服务端发送连接请求消息，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，连接请求消息中包括登录消息、客户端的IP地址和客户端公钥；连接应答消息接收模块507，用于接收服务端响应于接收到连接请求消息而发送的连接应答消息，其中，连接应答消息中包括服务端分配的客户端ID和通信密钥，以使服务端与客户端之间完成组网；以及通信连接模块508，用于在完成组网后，与服务端保持通信连接，以便进行通信。
作为一种可选的实施例，连接请求消息和连接应答消息中包括主题字段和有效载荷，连接请求消息的主题字段包括协议标识、服务端ID和消息类型的至少之一。
作为一种可选的实施例，客户端还包括解密模块，用于利用解密密钥对连接应答消息的有效载荷进行解密，以得到客户端ID和通信密钥，其中，解密密钥是根据客户端私钥和服务端公钥生成的。
作为一种可选的实施例，通信连接模块包括心跳消息发送模块，以预设频率向服务端发送心跳消息；心跳应答消息接收模块，用于接收服务端响应于接收到心跳消息而发送的心跳应答消息，其中，心跳消息和心跳应答消息中包括主题字段，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
作为一种可选的实施例，通信连接模块包括上报数据发送模块，用于向服务端发送上报数据，上报数据是采用通信密钥加密后的数据；上报数据应答消息接收模块，用于接收服务端响应于接收到上报数据而发送的上报数据应答消息，其中，上报数据和上报数据应答消息中包括主题字段，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
作为一种可选的实施例，通信连接模块包括下发指令接收模块，用于接收服务端在利用通信密钥对上报数据进行解密，针对解密后的上报数据而发送的下发指令；下发指令应答消息发送模块，用于针对下发指令，向服务端发送下发指令应答消息，其中，下发指令和下发指令应答消息中包括主题字段，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
作为一种可选的实施例，客户端还包括订阅取消模块，用于在与服务端完成组网后，取消订阅广播消息和/或连接应答消息。
需要说明的是，在本公开实施例中，装置部分的实施例方式与方法部分的实施例方式对应类似，并且所达到的技术效果也对应类似，在此不再赘述。
根据本公开的实施例的模块中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本公开实施例的模块中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本公开实施例的模块中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者根据本公开实施例的模块中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
例如，服务端的广播消息发送模块501、连接请求消息接收模块502、连接应答消息发送模块503和通信连接模块504(或者客户端的广播消息接收模块505、连接请求消息发送模块506、连接应答消息接收模块507和通信连接模块508)中的任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本公开的实施例，服务端的广播消息发送模块501、连接请求消息接收模块502、连接应答消息发送模块503和通信连接模块504(或者客户端的广播消息接收模块505、连接请求消息发送模块506、连接应答消息接收模块507和通信连接模块508)中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，服务端的广播消息发送模块501、连接请求消息接收模块502、连接应答消息发送模块503和通信连接模块504(或者客户端的广播消息接收模块505、连接请求消息发送模块506、连接应答消息接收模块507和通信连接模块508)中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
本公开实施例还提供一种通信协议，该通信协议用于服务端与客户端之间的通信，其中，客户端为利用低频段电磁波通信的设备，客户端与服务端间传输的消息包括主题字段和有效载荷，主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID、消息类型中的至少之一。
图6示意性示出了根据本公开实施例的网络系统的示意图，网络系统包括至少一个上述服务端，和至少一个上述客户端。示例性地，该网络系统呈星型拓扑结构，星型拓扑结构具有结构简单、易于组网、便于管理的优点。
图7示意性示出了根据本公开实施例的适于数据处理方法和系统的计算机系统的方框图。图7示出的计算机系统仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图7所示，根据本公开实施例的计算机系统700包括处理器701，其可以根据存储在只读存储器(ROM)702中的程序或者从存储部分708加载到随机访问存储器(RAM)703中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器701例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器701还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器701可以包括用于执行根据本公开实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
在RAM 703中，存储有系统700操作所需的各种程序和数据。处理器701、ROM 702以及RAM 703通过总线704彼此相连。处理器701通过执行ROM 702和/或RAM 703中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 702和RAM 703以外的一个或多个存储器中。处理器701也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本公开实施例的方法流程的各种操作。
根据本公开的实施例，系统700还可以包括输入/输出(I/O)接口705，输入/输出(I/O)接口705也连接至总线704。系统700还可以包括连接至I/O接口705的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分706；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分707；包括硬盘等的存储部分708；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分709。通信部分709经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器710也根据需要连接至I/O接口705。可拆卸介质711，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器710上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分708。
根据本公开的实施例，根据本公开实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分709从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。在该计算机程序被处理器701执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。
根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 702和/或RAM 703和/或ROM 702和RAM 703以外的一个或多个存储器。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (22)
1.一种通信方法，应用于服务端，所述方法包括：
发送广播消息，其中，所述广播消息包括所述服务端的IP地址；
接收客户端响应于接收到所述广播消息而发送的连接请求消息，其中，所述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，所述连接请求消息中包括登录信息、所述客户端的IP地址和客户端公钥；
响应于所述登录信息验证通过，针对所述连接请求消息，向所述客户端发送连接应答消息，其中，所述连接应答消息中包括为所述客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使所述服务端与所述客户端之间完成组网；以及
在完成组网后，与所述客户端保持通信连接，以便进行通信。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述连接请求消息和所述连接应答消息中包括主题字段和有效载荷，所述连接应答消息的主题字段包括协议标识、服务端ID和消息类型的至少之一。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述连接应答消息的所述有效载荷是利用加密密钥加密后的消息内容，所述加密密钥是根据服务端私钥和所述客户端公钥生成的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在完成组网后，与所述客户端保持通信连接，包括：
接收所述客户端以预设频率发送的心跳消息；以及
针对所述心跳消息，向所述客户端发送心跳应答消息，
其中，所述心跳消息和所述心跳应答消息中包括主题字段，所述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在完成组网后，与所述客户端保持通信连接，包括：
接收所述客户端发送的上报数据，其中，所述上报数据是采用所述通信密钥加密后的数据；以及
针对所述上报数据，向所述客户端发送上报数据应答消息，
其中，所述上报数据和所述上报数据应答消息中包括主题字段，所述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述在完成组网后，与所述客户端保持通信连接，还包括：
利用所述通信密钥对所述上报数据进行解密；
针对解密后的上报数据，向所述客户端发送下发指令；以及
接收所述客户端响应于接收到所述下发指令而发送的下发指令应答消息，
其中，所述下发指令和所述下发指令应答消息中包括主题字段，所述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括：
当接收到所述客户端的连接请求消息后，停止发送所述广播消息；或，
当接收到所述客户端的连接请求消息后，发送预设次所述广播消息。
8.一种通信方法，应用于客户端，所述方法包括：
接收来自服务端的广播消息，其中，所述广播消息包括所述服务端的IP地址；
向所述服务端发送连接请求消息，其中，所述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，所述连接请求消息中包括登录信息、所述客户端的IP地址和客户端公钥；
接收所述服务端响应于接收到所述连接请求消息而发送的连接应答消息，其中，所述连接应答消息中包括所述服务端分配的客户端ID和通信密钥，以使所述服务端与所述客户端之间完成组网；以及
在完成组网后，与所述服务端保持通信连接，以便进行通信。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述连接请求消息和所述连接应答消息中包括主题字段和有效载荷，所述连接请求消息的主题字段包括协议标识、服务端ID和消息类型的至少之一。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
利用解密密钥对所述连接应答消息的所述有效载荷进行解密，以得到所述客户端ID和所述通信密钥，其中，所述解密密钥是根据客户端私钥和服务端公钥生成的。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述在完成组网后，与所述服务端保持通信连接，包括：
以预设频率向所述服务端发送心跳消息；以及
接收所述服务端响应于接收到所述心跳消息而发送的心跳应答消息，
其中，所述心跳消息和所述心跳应答消息中包括主题字段，所述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述在完成组网后，与所述客户端保持通信连接，包括：
向所述服务端发送上报数据，所述上报数据是采用所述通信密钥加密后的数据；以及
接收所述服务端响应于接收到所述上报数据而发送的上报数据应答消息，
其中，所述上报数据和所述上报数据应答消息中包括主题字段，所述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述在完成组网后，与所述客户端保持通信连接，还包括：
接收所述服务端在利用所述通信密钥对所述上报数据进行解密，针对解密后的上报数据而发送的下发指令；以及
针对所述下发指令，向所述服务端发送下发指令应答消息，
其中，所述下发指令和所述下发指令应答消息中包括主题字段，所述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID和消息类型的至少之一。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的方法，还包括：
在与所述服务端完成组网后，取消订阅所述广播消息和/或所述连接应答消息。
15.一种通信协议，用于服务端与客户端之间的通信，其中，
所述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，所述客户端与所述服务端间传输的消息包括主题字段和有效载荷，所述主题字段包括协议标识、服务端ID、客户端ID、消息类型中的至少之一。
16.一种服务端，包括：
广播消息发送模块，用于发送广播消息，其中，所述广播消息包括所述服务端的IP地址；
连接请求消息接收模块，用于接收客户端响应于接收到所述广播消息而发送的连接请求消息，其中，所述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，所述连接请求消息中包括登录信息、所述客户端的IP地址和客户端公钥；
连接应答消息发送模块，用于响应于所述登录信息验证通过，针对所述连接请求消息，向所述客户端发送连接应答消息，其中，所述连接应答消息中包括为所述客户端分配的客户端ID和通信密钥，以使所述服务端与所述客户端之间完成组网；以及
通信连接模块，用于在完成组网后，与所述客户端保持通信连接，以便进行通信。
17.一种客户端，所述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，所述客户端包括：
广播消息接收模块，用于接收来自服务端的广播消息，其中，所述广播消息包括所述服务端的IP地址；
连接请求消息发送模块，用于向所述服务端发送连接请求消息，其中，所述客户端为利用低频段电磁波通信的设备，所述连接请求消息中包括登录信息、所述客户端的IP地址和客户端公钥；
连接应答消息接收模块，用于接收所述服务端响应于接收到所述连接请求消息而发送的连接应答消息，其中，所述连接应答消息中包括所述服务端分配的客户端ID和通信密钥，以使所述服务端与所述客户端之间完成组网；以及
通信连接模块，用于在完成组网后，与所述服务端保持通信连接，以便进行通信。
18.一种服务端，包括：
一个或多个处理器；以及
存储器，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
19.一种客户端，包括：
一个或多个处理器；以及
存储器，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求8至14中任一项所述的方法。
20.一种网络系统，包括：
权利要求16所述的服务端；和
权利要求17所述的客户端。
21.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现权利要求1至7中任一项所述的方法。
22.一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器实现权利要求8至14中任一项所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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