一种基于QUIC优化MQTT的方法与流程

技术特征：
1.一种基于quic优化mqtt的方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：采用quic的0
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rtt特性优化mqtt的连接过程；步骤2：采用quic的无队头阻塞的多路复用特性优化mqtt的数据传输过程；步骤3：采用quic的连接迁移特性优化mqtt适应移动场景的能力。2.根据权利要求1所述的一种基于quic优化mqtt的方法，其特征是：所述步骤1具体为：mqtt客户端与mqtt代理服务器端初始化quic 0
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rtt模块；通过mqtt客户端发起quic连接请求，建立quic连接信息；mqtt代理服务端解析信息，并将0
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rtt相关密钥信息发送到mqtt客户端；mqtt客户端和mqtt代理服务器端保存0
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rtt信息，在重连时使用0
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rtt连接；mqtt客户端重新发送quic 0
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rtt连接请求，与mqtt代理服务器建立0
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rtt连接；在mqtt客户端发起quic 0
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rtt连接请求的同时，利用quic的0
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rtt数据包发送mqtt的连接报文；在mqtt客户端发送mqtt 0
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rtt连接报文的同时，利用quic的0
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rtt数据包发送mqtt的后续控制报文。3.根据权利要求2所述的一种基于quic优化mqtt的方法，其特征是：采用0
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rtt连接的前提为quic客户端曾与quic服务器建立连接，并且quic客户端存储quic服务器端的相关密钥信息，且上述密钥信息仍然有效；quic的ietf版本使用tlsv1.3建立加密的连接以及完成报文的加解密，在使用0
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rtt连接时，quic客户端和quic服务器端使用专用的0
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rtt密钥，在使用0
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rtt密钥时客户端发送的所有报文，都属于0
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rtt连接过程中传输的报文，所采用0
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rtt传输的报文范围为使用0
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rtt密钥的所有报文。4.根据权利要求2所述的一种基于quic优化mqtt的方法，其特征是：所述步骤2具体为：mqtt客户端和mqtt代理服务器端初始化quic传输模块，包括确定流最大数量限制；mqtt客户端根据现有的报文数量和主题数，建立流的数量，其中流的数量不超出流最大数量的限制；对于新的主题，mqtt服务器端根据mqtt客户端传输内容动态创建流；对于同一主题需要传输多个报文信息，创建多个新的流，多个流并行传输报文；报文消息之间需要没有时间的关联性，即报文的传输顺序不存在依赖，每个主题至少通过一个流传输；流根据传输的内容动态管理，动态创建或关闭传输流。5.根据权利要求4所述的一种基于quic优化mqtt的方法，其特征是：mqtt客户端与mqtt服务器端完成quic连接的建立，此时quic客户端和quic服务器端使用密钥forword_secure进行数据传输；并且quic客户端和quic服务器至少存在一个quic流用于数据的传输；mqtt客户端根据订阅的主题数和报文数动态创建quic流，其中每个流只用于传输一个主题的相关报文；mqtt客户端或代理服务端传输的每个主题，至少通过一个流进行传输；mqtt客户端创建的quic流数量不应当超于quic每条连接支持的最大流数量，设定quic流的阈值，mqtt客户端创建的quic流数量不应当超出阈值；mqtt客户端和mqtt代理服务器端的数据流需要动态管理，当一个主题传输的报文数量超过某个阈值时，将该主题传输报文分组，并根据分组情况创建对应数量的流，通过流多路传输分组后的报文；mqtt客户端和服务器应当具有动态管理流的功能，当报文内容增加时，
需要动态创建数据流；当流长时间不使用后，需要动态关闭数据流。6.根据权利要求4所述的一种基于quic优化mqtt的方法，其特征是：所述步骤3具体为：mqtt客户端或mqtt代理服务器初始化quic连接迁移模块；当mqtt客户端的ip地址或端口发生变化时，此时mqtt的客户端向mqtt的代理服务器发送新的ip地址和端口号，mqtt代理服务器的quic连接迁移模块更新客户端的ip地址和端口号信息，完成连接迁移过程；当mqtt代理服务器的ip地址或端口发生变化时，此时mqtt代理服务器向mqtt的客户端发送新的ip地址和端口号；mqtt客户端的quic连接迁移模块更新代理服务器的ip地址和端口号信息，完成连接迁移过程；当mqtt客户端或mqtt代理服务器使用连接迁移特性时，不需要断开quic连接，网络传输性能不存在降低。7.根据权利要求4所述的一种基于quic优化mqtt的方法，其特征是：当mqtt客户端或mqtt服务器有一方ip地址或端口改变时，使用quic的连接迁移特性，在不中断连接和数据传输的情况下，完成连接迁移的过程；当mqtt客户端ip地址或端口改变，此时连接不会中断，mqtt客户端使用quic的连接迁移方法，并且给定新的ip地址或端口；quic客户端获取中给定的ip地址和端口，调整quic连接，建立新的数据传输结构，客户端发送包含非探测帧的包，将连接迁移到新的地址；客户端在新路径启动路径验证，验证新路径的可达性，客户端发送包含path_challenge帧的探测包，path_challenge帧里面包含一个不可预测的随机值；服务端接收发送的path_challenge包，在path_response帧里面包含前一步path_challenge接收到的随机值，响应探测包；客户端接收到服务端的path_response，验证payload里面的值是否正确；服务端需要使用路径验证，验证客户端对其新ip地址的所有权；连接迁移的过程完成，mqtt客户端和mqtt服务器端继续进行数据的传输。8.根据权利要求6所述的一种基于quic优化mqtt的方法，其特征是：当mqtt客户端和mqtt服务器已经通过quic建立过连接，并且quic客户端已经存储quic服务器端相关密钥信息，密钥信息仍然有效；mqtt客户端重新与相同的mqtt服务器，通过quic建立连接；quic客户端可以取出在保存的密钥信息，并且利用0
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rtt密钥发起quic的0
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rtt连接；在建立连接的同时，mqtt客户端利用quic的0
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rtt报文传输mqtt的connect报文，建立mqtt连接；在建立连接的同时，mqtt客户端利用quic的0
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rtt报文传输后续的控制报文。

技术总结
本发明是一种基于QUIC优化MQTT的方法。采用QUIC的0


技术研发人员：李治军 王万优
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2021.08.23
技术公布日：2021/12/14