物理網簡介
信標 適用於需要日常物體與其環境之間進行通信的各種應用場景. 物理網絡幫助用戶充分利用由此產生的機會. 在本文中, 我們將介紹物理網絡是如何工作的, 毫無疑問，Eddystone URL 在 Eddystone 的工作過程中起著重要作用.
在 2014, 谷歌展示了其開源項目物理網，旨在將虛擬世界與真實世界更緊密地聯繫起來. 巴士站, 旅遊景點, 日常用品或超市物品 – 原則上, 他們現在都可以通過信標獨立地向智能手機發送消息. 這種通信的基礎是藍牙低功耗 (成為) 無線電技術. 如果物品已配備信標, 它可以向支持 BLE 的智能手機發送消息, 例如通知延誤, 特別優惠或活動日.
在這種情況下, 物理網絡確保, 除其他事項外, 用戶不必到處安裝新的應用程序, 但可以在統一的界面上查看新聞. 它幾乎可用於所有用戶對其環境信息感興趣或需要用戶與智能對象交互的情況. 為了更好地了解此類場景, 下面是三個簡短的應用示例.
智能公交站台: 附近的公交車站可以通過智能手機告訴等待的人下一班公交車何時來. 在這種情況下, 物理網絡 BLE 傳感器發出一個指向公交車站網站的 URL. 為了將他們與其他人區分開來, URL 將包含停靠點的識別碼.
與自動售貨機互動: 具有互聯網連接的自動售貨機發送一個 URL，如果客戶沒有現金，客戶可以使用該 URL 使用自動售貨機的支付功能訪問網站. URL 包含在每次購買後動態更改的令牌. 在智能手機上打開的機器和網站使用相同的令牌連接到提供商的後端服務器. 購買處理後, 服務器向自動售貨機發送請求以發出購買的產品. 物理網絡用於將 URL 傳輸到智能手機. 所有其他步驟照常在 Internet 上進行. 例如, 所謂的網絡套接字可用於機器或網站與服務器之間的雙向通信.
受監控的家用電器: 物理網絡還可用於控制和監控洗衣機等家用電器. 每個設備都會發送一個指向 IP 地址的 URL，並且只有在連接到本地網絡時才能訪問. 如果使用 mDNS 和 SSDP 等網絡發現技術而不是 BLE，則 URL 的可見性可能僅限於網絡中的設備.
物理網絡或單個應用程序
與其他信息提供相比 (例如. 時刻表信息或旅遊協會), 用戶必須為每個提供商安裝自己的應用程序, 物理網絡集成了由信標傳輸的 Eddystone URL，就好像它們是頁面上的搜索查詢一樣. 因此，用戶只需使用一個應用程序就可以在他們的環境中找到智能對象並直接與它們交互. 另一個優勢: 不發送主動通知. 如果用戶願意，他只會看到他所在區域的對象列表.
除了 BLE, 摩科智能, 作者工作的地方, 提出了一種基於簡單服務發現協議在本地網絡中發送和接收 URL 的方法 (SSDP). 在 SSDP 的幫助下, 可以限制發送的 Eddystone URL 在本地網絡中的可見性，從而提高連接安全性.
Physical Web 在 MOKOSmart 上的 Apache 許可下作為一個項目提供，包括 Android 等平台的實現, IOS, 和 Node.js. 適用於 Android 和 iOS 的實體 Web 應用程序可在 Apple App Store 和 Google Play Store 中獲得. 所有應用程序都應理解為原型, 這使開發人員能夠在早期階段試驗物理網絡. 在將來, 除了智能手機，它應該可以在其他移動設備上使用.
物理網絡如何工作?
物理網絡據說是互聯網的延伸. 像所有網絡技術一樣, 它對所有人開放，每個人都可以進一步發展. 由於系統是基於URL的顯示, 它是去中心化的，不受任何人控制. Eddystone URL 可以指向簡單的信息頁面, 更複雜, 交互式網絡應用程序甚至本機應用程序. 物理網絡相當於搜索網絡:
用戶從他的附近調出一個對象列表.
顯示 URL 列表.
用戶選擇一個.
URL 在瀏覽器窗口中出現.
必須從技術角度考慮以下幾個方面:
1. 發送反饋
2. 歷史
3. 已保存
4. 社區
• 發送和接收 URL: 有多種發送網址的方式. 物理網絡目前支持通過 BLE 傳輸, 域名解析, 和SSDP (下一節將詳細介紹這一點).
從網站檢索基本信息: 物理 Web 客戶端收集找到的 URL 並將它們與所有相關信息一起發送 (例如. 信號強度) 到網絡服務. 這, 反過來, 調出標題等基本信息, 描述, 和網站的圖標並將搜索結果返回給客戶端. Web 服務的原型實現可在項目的 GitHub 存儲庫中找到.
• 顯示結果: 在顯示來自該地區的許多 URL 發送設備時，排名很重要. 物理網頁客戶端可以根據信號強度排序, 個人喜好和其他標準. 系統應該事先整理垃圾郵件. 由於搜索引擎有同樣的問題, 他們的方法可用於物理網絡. 在結果顯示中, 用戶點擊一個列表對象，瀏覽器打開關聯的網站.
• 如前所述, 物理網絡目前知道三種發送和接收 URL 的方式. 它們基於兩個不同的過程: 低功耗藍牙和網絡服務發現. 理論上, 將來可以添加更多方法. 例如, 開發人員可以使用音頻水印技術在音頻信號中嵌入 URL. 在這種情況下, 必須擴展物理 Web 客戶端才能接收音頻信號並解碼其中包含的 URL.
Ble 藍牙和 Eddystone
物理Web的初稿使用BLE發送URL到相應的包. 該技術非常節能, 特別是如果使用它的產品在傳輸模式下運行 (不可連接的 BLE 模式), 就像在物理網絡的情況下一樣. 小型 BLE 設備可以使用單個鈕扣電池發送 Eddystone URL 近兩年.
物理網的基本構建塊之一是 Eddystone URL. 作為協議規範, Eddystone 基於藍牙核心規範為鄰近信標定義了藍牙低功耗消息格式. 它描述了信標可以單獨或組合使用的不同幀類型: Eddystone-UID, 埃迪斯通-TLM, 和前面提到的 Eddystone URL, 這是唯一與物理網絡相關的.
Eddystone 消息由廣告數據塊中的兩種基本數據類型組成 (廣告): UUID 和數據服務. 兩種類型都使用 16 位通用唯一標識符 (用戶名) 符合藍牙標準. 為 Eddystone 保留的 UUID 服務是 0xFEAA. 它提供了一種高效的機制, Android和iOS都允許的跨平台後台掃描. AD 塊的後續字節包含特定於幀的數據. 第一個字節定義幀類型. 當前僅使用了四個最高有效位. 較低的四個保留供以後使用，並且必須具有值 0000.
Eddystone UID 幀發送唯一的 16 字節信標 ID，該 ID 由 10 字節命名空間 ID 和 6 字節實例 ID 組成. 儘管命名空間 ID 可用於對一組特定的信標進行分組, 實例 ID 可用於識別組中的設備.
如果你看一下 Eddystone UID 的概念, 它的工作方式與 Apple 推出的 iBeacons 類似 2013. iBeacon 數據包包含 16 接近 UUID 的字節, 一個 2 字節的主域, 和一個 2 字節的二級域. iBeacon 數據包包含一個 16 字節的鄰近 UUID, 2-主要字節和 2 字節次要字段. 鄰近 UUID 可用於識別組織或應用程序，如企業. 主要和次要字段允許更詳細地分配由 UUID 確定的身份, 就像在分支的情況下一樣. Eddystone-TLM 現在正在發送遙測信息，例如電池狀態, 設備溫度和信標發送的數據包數量.
Eddystone URL 幀發送通過編碼生成的 URL 的簡化版本. 壓縮使得用有限的廣告包傳輸更多數據成為可能. 第一種格式 11 字節 (字節 0 通過 10) 所有幀類型的 Eddystone 消息都相同. 如何設置以下字節 (從字節開始 11), 然而, 取決於幀類型:
• 字節 11 定義幀類型. Eddystone URL 幀的值為 0x10.
• 字節 12 定義 TX 的功率. 它是一個有符號的 8 位整數值，如 TX 功率電平藍牙特性中所述
網絡服務發現
除了 BLE 信標和 Eddystone URL, SSDP 和 mDNS 等網絡發現方法提供了傳輸 URL 的選項. 您還可以將 URL 發送到本地網絡上的設備. 該方法比 BLE 有兩個優點: 第一的, 只有登錄到本地網絡的用戶才能看到 URL, 第二個, 與 BLE 一樣沒有 URL 長度限制.
在安全和隱私發揮關鍵作用的情況下，將網絡發現用於物理網絡是有意義的. 一個例子是智能家居領域，如果設備的訪問僅限於來自同一家庭的人.
簡單服務發現協議 (SSDP) 是用於在本地網絡中廣告和發現服務和設備的網絡協議. 它形成了通用即插即用協議的發現層 (UPnP) 並幫助宣傳定義為控制點的新增設備. 它還允許您搜索設備和特定服務.
此類函數基於兩類SSDP消息. 第一的, 有設備加入網絡後立即發出的廣告消息. 報文到標準多播地址和端口 239.255.255.250:1900 是固態硬盤: 活. 控制點偵聽端口以接收 SSDP 消息，從而能夠檢測新設備和服務. 在 UPnP 設備從網絡中消失或不再可用之前, 他們必鬚髮送消息 ssdp: 再見到同一個組播地址和對應的端口.
另一方面, 有一個發現功能，其中 SSDP 允許控制點即使在網絡中也能找到感興趣的設備和服務. 在這種情況下, 控制點向多播地址和端口發送搜索請求 239.255.255.250:1900. 支持所請求服務的 UPnP 設備向發送請求的檢查點地址發送單播響應. 響應的格式類似於 ssdp 類型的 SSDP 消息: 活.
Physical Web 支持 SSDP 在本地網絡中發送和接收 URL. Fraunhofer FOKUS 制定了相應機制的概念和實現. 實現包括在 Android 和 iOS 的物理 Web 應用程序中集成 SSDP 以通過協議接收 URL. 此外, 基於 Node.js 的跨平台工具可用於以相同方式發送 URL.
使用 SSDP 時, 連接到本地網絡的物理 Web 設備發送以下 ssdp: 網絡中可用時立即發送活動消息:
通知 * HTTP / 1.1 主持人: 239.255.255.250:1900
緩存控制: max-age = 廣告過期前的秒數
地點: 要做廣告的網頁的 URL
新台幣: 甕: 物理網絡組織: 設備: 基本的: 1
國家統計局: 固態硬盤: 活
服務器: 你 / 版本 UPnP / 1.0 產品 / 版本
美國海軍: 廣告 UUID
第一行的 NOTIFY 方法表示是廣告信息. 而 LOCATION 標頭定義了發送的物理 Web URL, NT 標頭定義設備類型, 在物理網絡的情況下是 urn: 物理網絡組織: 設備: 基本的: 1. 固態硬盤: NTS 頭的alive 值表示物理Web 設備可用. 最後, USN 標頭提供可用於標識設備的唯一名稱. 在智能手機或平板電腦上運行的物理 Web 客戶端偵聽多播地址和端口 239.255.255.250:1900 並通過檢查 NT 標頭的值來過濾物理 Web SSDP 消息. 然後你可以分析SSDP消息並讀取攜帶發送的URL的LOCATION標頭的值.
物理網絡設備必鬚髮送以下 ssdp: 在從網絡消失之前的再見消息:
通知 * HTTP / 1.1 主持人: 239.255.255.250: 1900
新台幣: 甕: 物理網絡組織: 設備: 基本的: 1
國家統計局: 固態硬盤: 再見
美國海軍: 廣告 UUID
固態硬盤: bye-bye 明確表示物理網絡設備從現在開始不再可用. USN 標頭的值與 ssdp 中的值相同: 活著的消息. 收到此類消息的物理 Web 客戶端查找與 USN 關聯的 URL，然後將其從列表中刪除.
