什么是物联网网关

物联网网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。
物联网网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。
物联网网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，物联网网关是一个翻译器。
物联网网关与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同层--应用层。

物联网网关功能，协议转换能力，协议从不同的感知网络到接入网的转换，以较低层为标准对数据进行统一封装，好确保不同感知网络的协议可以形成统一的数据和信令;把上层发送的数据包解析为感知层可以识别到信令和控制命令。必须对网关进行统一管理，例如注册管理，权限管理，状态监视等。网关可以实现子网中节点的管理，像获得节点的身份，状态，属性，能源等，与此同时还能够远程实现唤醒，控制，诊断，升级和维护的功能。因为子网的不同技术标准和协议的不同具有的复杂性，所以也让网关的管理具有不同的方式。物联网网关功能，广泛的访问能力，就目前而言，有许多用在了短距离通信的技术标准。国内外也纷纷实行了3GPP，传感器工作组等物联网网关的标准化工作，达到了各种通信技术标准互联互通的效果。总而言之，言而总之，物联网网关作为一个新词汇，物联网网关功能更是与我们的生活息息相关。相信不管是现在还是未来，在物联网的时代它都有自己举足轻重的位子，成为了感知网络和传统通信网络的枢纽，相信它的应用场景也会随之变得更加绚丽多彩。

IOT网关，接收sensor数据的总入口，主要是日志，安全防护，流控，协议转换等功能，

图1 IOT网关

之前有提到IOT网关是基于python的twisted框架实现的，初期的时候该IOT网关主要实现的功能是 数据接收和转换功能 和 安全防护 。

数据接收和转换功能 ，这里很简单，拟定好数据交互格式后，IOT网关按照约定好的格式进行解析，然后转发给后端服务进行进一步的处理

安全防护 ，设备的区分主要是依靠烧录到硬件的SN号来实现，SN号包含的信息比较多，如生产批次，设备型号等，受制于厂商我安全防护不能做的非常完善，同时sensor与IOT网关的交互不能非常复杂。安全防护这一块理论上是设备接入要一型一密或者一机一密，协议上还应该启用tls/ssl安全通信协议。

图2 鉴权

安全防护要做ssl这类的安全通信协议的话，要考虑设备厂商实现通信模块能力，设备功耗，设备性能（低端设备cpu性能可能比较差，可考虑对称加密形式），IOT网关也需要引入相应模块。

另外认证从性能方面考虑，后期在设备比较多的情况下，可以加入redis等内存型key-value数据库，缓存设备信息，提高鉴权模块性能。

实践中，我们的sensor基本都是依靠电池供电，因此我们的IOT网关基本是面向短链接（后期我们有监测设备，依靠外部电源直接供电，为长连接），因此在每次发起连接我们都要进行一次鉴权，鉴权通过后，设备方可上传传感器监测数据和设备自身状态。

图3 数据交互流程

这一块的调试工作长达半年左右，才基本稳定下来，主要集中在设备商处除了硬件稳定性，还有在调试中发现传输的字符串乱码（c语言处理问题），沾包（厂商开发人员tcp协议不熟），优化传输效率，关闭cork或者 Nagle 算法（传输包很小）。

因为IOT网关不能主动断连接，理论 *** 作中，IOT网关应该和sensor有心跳协议，保证连接的有效性。设备商在数据流程交互完成后，竟然没有close 连接，直接休眠，导致网关所在服务器的连接的文件描述符一直没有正常释放，后面为了预防这种现象，我开启了 *** 作系统层面的keepalve定时器，回收失效连接（系统默认时间是2小时左右，我缩短了失效时间），理论上来说应该是应用层面去实现心跳协议。

整个IOT网关的设计，是无状态，可伸缩的，单网关在普通型ecs上可轻松达到数百tps。

网关的一个用途是在物联网环境和云之间创建通信链路。

网关类型

网关可以采用多种形式并执行各种任务。这方面的例子包括：

Web应用程序防火墙： 此类型过滤来自Web服务器的流量并查看应用程序层数据。

云存储网关：此类型使用各种云存储服务API调用转换存储请求。它允许组织将存储从私有云集成到应用程序中，而无需迁移到公共云。

API、OA或 XML 网关： 此类型管理流入和流出服务，面向微服务的体系结构或基于XML的Web服务的流量。

物联网网关： 此类型聚合来自物联网环境中设备的传感器数据，在传感器协议之间进行转换，并在向前发送之前处理传感器数据。

媒体网关 ： 此类型将数据从一种网络所需的格式转换为另一种网络所需的格式。

电子邮件安全网关：此类型可防止传输违反公司政策或将以恶意目的传输信息的电子邮件。

VoIP中继网关 ：这种类型便于使用普通老式电话服务设备，如固定电话和传真机，以及IP语音（VoIP）网络。

物联网网关是一种充当转换重任的设备，可以实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换，既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。若是具备设备管理功能的物联网网关，用户还可以通过物联网网关管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制。
总之，物联网网关是重要的物联网设备管控中心，可以用于接收物联网设备无线信号，也可以对物联网设备进行控制管理。网关可用于人流数据采集、固定资产管理、环境温湿度监测以及电子价签管理，适用于商超、展会、机场、实验室、农业大棚、仓储库房、医药库房、食品库房、展览馆、博物馆等的环境部署。
物联网网关用途广泛，比如云里物里的蓝牙智能网关除了可以接收iBeacon、传感器、资产管理标签等信号外，还能管理控制MTag电子价签。
宏桥高科利用IoT技术，打造一个万物互联、信息共享、智能控制与管理的城市物联网运营管理综合服务系统。系统可与宏桥智慧云盒协作，对接各类智能硬件，形成统一的管理规范，管理运维城市范围内的物联感知设备。提供一系列市政服务治理解决方案，例如智慧停车、应急管理和智慧文旅等。

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