[發明專利]一種基于QUIC優化MQTT的方法

在審

• 申請號: 202110971036.4
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113794752A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 李治軍;王萬優
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

本發明是一種基于QUIC優化MQTT的方法。采用QUIC的0?RTT特性優化MQTT的連接過程；采用QUIC的無隊頭阻塞的多路復用特性優化MQTT的數據傳輸過程；采用QUIC的連接遷移特性優化MQTT適應移動場景的能力。MQTT客戶端重新建立連接的時間與現有技術相比，可以縮短75％的連接時間。當網絡較弱或其他異常情況時，MQTT客戶端和MQTT代理服務器會頻繁掉線，需要重新建立連接。使用MQTT 0?RTT優化可以顯著降低重連的延遲。MQTT的傳輸延遲降低，在弱網環境下，性能提升效果更明顯。

技術領域

本發明涉及物聯網通信技術領域，是一種基于QUIC優化MQTT的方法。

背景技術

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)是一種發布/訂閱式的“輕量級”消息協議，具有低開銷，低帶寬占用的特性，可以用極少的內存和帶寬的為連接遠程設備提供實時可靠的消息服務。

QUIC(Quick UDP Internet Connection)是谷歌制定的一種基于UDP的低時延的互聯網傳輸層協議。由于其建立在UDP之上，使得相對于TCP之上等其他協議，QUIC的可定制和優化的空間更大。

MQTT協議是目前物聯網應用最廣泛的協議之一，而大部分MQTT程序運行在TCP協議上，TCP協議在連接開銷、傳輸延遲和連接遷移方面存在不足，使用QUIC協議對MQTT協議優化，可以彌補上述的不足，提高MQTT的性能。

發明內容

本發明的目的在于利用QUIC及其特性優化MQTT，解決在現有的物聯網傳輸中TCP存在連接延遲大、傳輸延遲高、以及弱網及移動場景下性能表現差等問題，本發明提供了一種基于QUIC優化MQTT的方法，本發明提供了以下技術方案：

一種基于QUIC優化MQTT的方法，包括以下步驟：

步驟1：采用QUIC的0-RTT特性優化MQTT的連接過程；

步驟2：采用QUIC的無隊頭阻塞的多路復用特性優化MQTT的數據傳輸過程；

步驟3：采用QUIC的連接遷移特性優化MQTT適應移動場景的能力。

優選地，所述步驟1具體為：

MQTT客戶端與MQTT代理服務器端初始化QUIC 0-RTT模塊；

通過MQTT客戶端發起QUIC連接請求，建立QUIC連接信息；MQTT代理服務端解析信息，并將0-RTT相關密鑰信息發送到MQTT客戶端；MQTT客戶端和MQTT代理服務器端保存0-RTT信息，在重連時使用0-RTT連接；

MQTT客戶端重新發送QUIC 0-RTT連接請求，與MQTT代理服務器建立0-RTT連接；

在MQTT客戶端發起QUIC 0-RTT連接請求的同時，利用QUIC的0-RTT數據包發送MQTT的連接報文；

在MQTT客戶端發送MQTT 0-RTT連接報文的同時，利用QUIC的0-RTT數據包發送MQTT的后續控制報文。

優選地，采用0-RTT連接的前提為QUIC客戶端曾與QUIC服務器建立連接，并且QUIC客戶端存儲QUIC服務器端的相關密鑰信息，且上述密鑰信息仍然有效；

QUIC的IETF版本使用TLSv1.3建立加密的連接以及完成報文的加解密，在使用0-RTT連接時，QUIC客戶端和QUIC服務器端使用專用的0-RTT密鑰，在使用0-RTT密鑰時客戶端發送的所有報文，都屬于0-RTT連接過程中傳輸的報文，所采用0-RTT傳輸的報文范圍為使用0-RTT密鑰的所有報文。

優選地，所述步驟2具體為：