| Περίληψη: | Η γρήγορη επέκταση του διαδικτύου, καθώς και η συνεχής σμίκρυνση των ηλεκτρονικών συσκευών
οδηγούν σε μία ολοένα αυξανόμενη τάση διασύνδεσης ποικίλων συσκευών και εξαρτημάτων στο
διαδίκτυο. Έξυπνα κινητά τηλέφωνα, ηλεκτρονικά βιβλία, αυτοκίνητα, ηλεκτρικές συσκευές και
ηλεκτρονικές ετικέτες προϊόντων έχουν τη δυνατότητα να συνδεθούν στο διαδίκτυο και να
αλληλεπιδρούν με ανθρώπους και με υπολογιστικά συστήματα. Η διασύνδεση αυτή πραγματοποιείται
για να ενισχύσει τη λειτουργικότητα και τον έλεγχο των διασυνδεδεμένων συσκευών, προσδίδοντας
νέα χαρακτηριστικά ή τρόπους χρήσης που απουσίαζαν από τον αρχικό σχεδιασμό της συσκευής.
Μάλιστα, η τάση αυτή είναι τόσο έντονη που έχει οδηγήσει στην δημιουργία του όρου “Διαδίκτυο των
Πραγμάτων” (Internet of Things), κατά τον οποίο κάθε συσκευή έχει μία μοναδική ταυτότητα και
μπορεί να ελεγχθεί ή να ερωτηθεί για την κατάστασή της μέσω του διαδικτύου.
H ιδανική αρχιτεκτονική λογισμικού για χρήση σε εφαρμογές του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT)
που είναι προσανατολισμένη στους πόρους, είναι το αρχιτεκτονικό στυλ REST (Representational State
Transfer - Αντιπροσωπετυική Κατάσταση Μεταφοράς). Το αρχιτεκτονικό στυλ REST βασίζεται σε
πρότυπα διαδικτύου και στο HTTP πρωτόκολλο. Σε αυτήν την αρχιτεκτονική τα πάντα είναι πόροι
(resources), όπου ένας πόρος είναι προσβάσιμος μέσω μιας κοινής διεπαφής που βασίζεται στις HTTP
πρότυπες μεθόδους. Στην αρχιτεκτονική REST συνήθως υπάρχει ένας διακομιστής (REST server) που
παρέχει πρόσβαση στους πόρους (resources) καθώς και ένας πελάτης (REST client), ο οποίος έχει
πρόσβαση και τροποποιεί τους πόρους. Κάθε πόρος πρέπει να υποστηρίζει τις κοινές μεθόδους του
HTTP και να προσδιορίζεται από ένα καθολικό αναγνωριστικό (global ID), που τυπικά αποτελούν τα
URI. Η REST αρχιτεκτονική επιτρέπει στους πόρους να έχουν διαφορετικές αναπαραστάσεις, για
παράδειγμα κείμενο, XML μορφή, JSON μορφή κτλ, και ο πελάτης μπορεί να ζητήσει μια
συγκεκριμένη αναπαράσταση μέσω του HTTP πρωτοκόλλου. Τέλος, εκτός από το αρχιτεκτονικό στυλ
REST, στην παρούσα διπλωματική μελετήθηκαν οι αρχιτεκτονικές SOAP και DPWS.
Οι ευρέως γνωστές Υπηρεσίες Διαδικτύου που χρησιμοποιούνται για την υποστήριξη απλών, ελαφρών
και γρήγορων εφαρμογών σε περιβάλλοντα με περιορισμούς είναι οι RESTful Υπηρεσίες Διαδικτύου
(RESTful Web Services). Είναι βασισμένες στις HTTP μεθόδους και στην έννοια της αρχιτεκτονικής
REST. Οι RESTful Υπηρεσίες Διαδικτύου είναι τυπικά αυτές που καθορίζουν τα URI για τις
υπηρεσίες (services), τους υποστηριζόμενους τύπους όπως XML, JSON, TEXT και άλλους που
μπορούν να καθοριστούν από το χρήστη, καθώς και το σύνολο των λειτουργιών (POST, GET, PUT,
DELETE) που υποστηρίζονται.Το πρωτόκολλο που θα χρησιμοποιήσουμε για τις RESTful Υπηρεσίες Διαδικτύου είναι το CoAP
(Constrained Application Protocol - Πρωτόκολλο Εφαρμογών με Περιορισμούς). Το πρωτόκολλο
CoAP είναι ένα εξειδικευμένο πρωτόκολλο μεταφοράς στο Διαδίκτυο για χρήση σε περιορισμένο
πλήθος κόμβων και σε δίκτυα με διάφορους περιορισμούς (π.χ. χαμηλή κατανάλωση, διάφορες
απώλειες, κτλ). Ένας από τους κύριους στόχους του CoAP είναι ο σχεδιασμός ενός γενικού
πρωτοκόλλου στο Διαδίκτυο για τις εξειδικευμένες απαιτήσεις του περιβάλλοντος με περιορισμούς,
ιδίως λαμβάνοντας υπόψη την ενέργεια, τον αυτοματισμό στα κτίρια, και άλλες M2M (Μηχανή σε
Μηχανή - Machine to Machine) εφαρμογές. Στόχος του CoAP δεν είναι η τυφλή συμπίεση του HTTP
πρωτοκόλλου, αλλά η υλοποίηση ενός υποσυνόλου κοινών REST μεθόδων με το HTTP, αλλά και η
βελτιστοποίηση των M2M εφαρμογών. Παρόλο που το CoAP θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την
αναδιαμόρφωση απλών HTTP διεπαφών σε ένα πιο συμπαγές πρωτόκολλο, το πιο σημαντικό είναι ότι
προσφέρει επίσης δυνατότητες για M2M, όπως είναι η ανακάλυψη πόρων και υπηρεσιών, η
υποστήριξη πολλαπλής εκπομπής και η ασύγχρονη ανταλλαγή μηνυμάτων.
Η ευελιξία και η προσαρμοστικότητα στις συνεχείς μεταβαλλόμενες απαιτήσεις της αγοράς, αποτελούν
τα μεγαλύτερα κριτήρια σχεδιασμού για τις εγκαταστάσεις παραγωγής, για τα αυτόματα βιομηχανικά
συστήματα καθώς και για την εγκατάσταση διατάξεων στο Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT). Ως εκ
τούτου, τα ευέλικτα υβριδικά συστήματα αποτελούν τα επερχόμενα πρότυπα παραγωγής και διατάξεων
στο άμεσο κιόλας μέλλον. Είναι λοιπόν καθοριστικής σημασίας η δημιουργία εύκολα
επαναπρογραμματιζόμενων συσκευών. Στα πλαίσια της διπλωματικής αναπτύχθηκε μια εφαρμογή για
την απομακρυσμένη αποστολή αρχείων από τον πελάτη στο διακομιστή για τον επαναπρογραμματισμό
της λογικής και της λειτουργικότητας συσκευών με περιορισμούς στο Διαδίκτυο των Πραγμάτων
(IoT), μέσω του πρωτοκόλλου CoAP.
Ολοκληρώνοντας, για την πραγματοποίηση της διπλωματικής χρησιμοποιήσαμε το Californium (Cf),
το οποίο είναι ένα πλαίσιο (framework) υλοποιημένο σε Java, που παρέχει μια υλοποίηση του
πρωτοκόλλου CoAP. Έχει σχεδιαστεί για πελάτες (clients), διακομιστές (servers), καθώς και για CoAP
διαμεσολαβητές (proxies).
|
|---|
