学习开源IOT项目 The Thing System

        目前的家庭已经从房里单纯一台电脑发展为遍地网络设备 ，这些设备很多都是面向用户的设备，如平板电脑、笔记本电脑、台式电脑。然而渐渐越来越多的家庭网络开始拥有一大批专用设备，这就使得家庭网络不仅只关乎用户，还关系这些设备，是事实上的设备网络。

        这些设备所面对的一个问题就是互相之间无法交谈，它们可以通知我们，衡量我们周围的世界，以允许我们作出更好的决定，但最终还是我们人去作出决策。越来越多的设备，需要越来越多的决策。物联网IOT不像其他网络的互联，目前来看还是很多专有孤岛（垂直产业）的组合，它们直接的交互还存在障碍。The Thing System就是这样一组软件组件和协议的集合，用来改变这样的现状。其中的管家(steward)软件使用node.js编写，移植和扩展都很方便，既可以在笔记本上运行，也可以安装到Raspberry Pi这样的单板上。

        The Thing System的设计理念就是IOT需要遵循这样的规则，设备观测事件并对其他设备执行的任务作出响应。不是所有的决策都需要用户干预，而且也不需要让用户知道。IOT需要对信息敏感，不仅反应信息而且能做出预测。

                                

        管家(steward)是这套系统的核心，连接家里的所有设备，并让它们可以互联互通。无论这些设备是类似Apple TV的媒体播放器，Nest的恒温控制器，Insteon家居控制系统，还是Philips的Hue灯泡，无论它们是通过Wifi，Zigbee, Z-Wave, USB还是BLE相连。Steward都能够发现它们，将它们组合到一起，互联互通，创造奇迹。

       物联网应该减少我们生活的麻烦，如果在我们和设备时间存在更多的按钮、开关、拨号盘或其他交互界面，当我们需要设备按我们设想的那样工作时，反倒会增加更多的麻烦，使设备用起来反倒不方便。比如回到家，开灯变得更复杂，你还需要考虑墙上开关按下之前的状态，那你就没有让生活变得更简便。

The Thing System正是为了实现这样的目标。

步骤

1） 安装Steward （Raspberry Pi, the Raspberry Pi B+ 和BeagleBone Black）

首先在板子上安装node.js并运行，接着下载Steward ，当然Raspberry Pi还有另一条路就是用SD卡安装带Steward的OS镜像
 

git clone https://github.com/TheThingSystem/steward.git
cd steward/steward
npm install -l

2)  运行Steward  

进入steward/steward目录

sudo ./run.sh
Steward会通过一系列的设备发现机制来寻找设备，比如SSDP，TCP端口扫描，MAC地址前缀，BLE设备查找，USB设备查找
当然Steward也不是万能的，它一开始并不知道自己的位置信息，也就无法确定比如日出时间等事件信息，所以还需要用户的初始设置。
run.sh主要完成了几项工作，添加steward访问/dev/bpf*的权限，根据nvm初始化脚本配置node.js环境，运行index.js

3)验证steward运行ok
从本网段其他机器上用浏览器访问 
https://XXX.XXX.XXX.XXX:8888     走SSH方式，需要确认证书
如从steward安装机上用浏览器访问
http://127.0.0.1:8887
客户端是通过Websocket跟steward进行通信，steward以mDSN（zero-configuration networking）方式发布自己，跟Apple的Bonjour类似。
出现login界面

这是由steward/steward/sandbox/d3下的login.js脚本实现的
初次使用先创建用户account
steward使用基于时间的一次性密码（TOTP）进行身份验证，属于双因子认证。


如上，提示创建account成功后，用手机二维码工具扫描屏幕右上方的QR code，获得6位数字密码，输入到下方的Login code栏框

然后验证通过，该用户admin即添加到用户列表，客户ID admin/1

4)连接steward
用新账户登录，成功后就可以显示steward发现的所有设备

注意，如果是philips的hue灯泡，这一阶段你需要按下hue hub的配对按键，以便steward发现它
点击某一设备图标，比如hue 灯泡，就可以进行控制了




Steward支持很多有云服务，包括Ecobee, Flower Power, Koubachi, MQTT, Nest, Netatmo, Prowl, Tesla, Wink, Xively

5)通过steward console获取更多信息
访问https://steward.local:8888/console.html或http://127.0.0.1:8887/console.html
对应页面脚本 steward/steward/sandbox/console.html
可以发现更多的设备信息

steward支持从外部网络的访问，比如steward位于NAT/Firewall后面，这些依靠node-rendezvous包
              

Steward对开发者提供三块开发范围，一是开发自己的Client客户端，用websocket跟steward通信，比如steward/clients/examples/arduino/mDNS/Lightbulb_on
就是用首先mDNS发现steward服务，然后将“perform: on”发给wss://X.X.X.X:8888/manage
第二块则是开发支持Simple Thing Protocol协议的设备
第三块就是为已有的第三方设备开发驱动，集成到steward中

怎么看怎么跟三星 intel去年一起推动的那个OIC殊途同归啊，笔者当时做的plugin就相当于这里的第三块开发
至于第二块，仔细看看Simple Thing Protocol协议，消息是json格式，基于websocket，消息类型分为pair配对，authentication认证，device prototype原型定义
registration注册某一具体设备，update更新设备的属性，observe和report event包，perform task执行指令
只是The Thing System针对sensor单独搞了一个基于组播UDP包的TSRP（Thing Sensor Reporting Protocol),是单向消息，只从things到steward
消息包的类型跟OIC也类似，但配对时的pairingCode思想和认证TOTP双重认证笔者觉得考虑得比OIC到位

我们最后看看你第三块驱动
steward/steward/core
具体的驱动模块的代码 位于目录steward/steward/devices，使用sqlite3来保存数据信息，比如设备，组，event事件，task任务
core下面有几块工作，steward模块相对复杂，以后再详细说，server则是steward服务，启动http和websocket两种侦听方式，http为了保证安全性，实际调用的
是steward/steward/sandbox目录下的静态html文件。steward用mDNS广播自己，针对设备的发现，支持4类发现协议：ssdp，BLE，指定TCP端口扫描和针对TSRP的发现

                      

Web of Things是IoT的未来趋势,steward在很多方面确实考虑地不错，虽然主要开发人员仅有Alasdair Allan和 Marshall T. Rose两位大牛，但值得好好学习，而且The Thing System还在不断改进中，已有跟Node Red等可视化iot工具整合的趋势

个人介绍：
周明春 SamsungElectronics VD IoTPlatform高级工程师，在物联网，云计算，移动通讯，网络安全和消息传递基础构架领域拥有超过9年的专业知识和经验.拥有丰富的企业消息传递基础构架开发，物联网、云、设备联接解决方案开发，以及成熟的管理软件和解决方案，如敏捷和DevOpts的开发经验。在国内首次提出SDT(softwaredefinedThings)的IOT概念，拥有3项专利（一份正在评审）.
是三星、英特尔、戴尔所成立智能家居设备标准联盟开放互联联盟(OIC)的代码贡献者(https://gerrit.iotivity.org/gerrit/p/iotivity.git)
https://www.iotivity.org/documentation/iotivity-services/protocol-plug-manager
经常参与云计算,物联网等开源社区(Openstack,Vmware,ECUG失效云计算用户组)交流讨论，关注开源社区技术动态