[发明专利]一种基于改进KCP的OPC UA高效通信的实现方法

权利要求书

1.一种基于改进KCP的OPC UA高效通信的实现方法，其特征在于通过替代OPC UA协议中的TCP协议，克服传统TCP或UDP存在的缺陷，提高数据的传输效率，减少通信延迟；OPC UA服务器在传输层之间的通讯采用UDP通信协议，并在UDP的基础上增加一个改进的KCP协议。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进KCP的OPC UA高效通信的实现方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)根据配置信息初始化OPC UA服务器，并尝试建立OPC UA客户端和改进的KCP之间的连接；

OPC UA客户端将IP地址、端口号通过FNV哈希算法映射为三十二位无符号整数来充当会话id；

KCP发送创建连接请求的消息至OPC UA服务器监听端口；

OPC UA服务器的监听端口收到连接请求后，为该OPC UA客户端创建新的通信端口，并使用该通信端口返回确认消息；

步骤(2)OPC UA客户端在接收来自OPC UA客户端通信端口的确认消息后，即表明连接创建成功；OPC UA客户端发送一个Hello报文，OPC UA服务器一旦接收Hello报文，就返回一个Acknowledge消息给OPC UA客户端；

OPC UA客户端和服务器之间若能通过Hello报文和Acknowledge消息达成一致，则视为连接成功，否则为连接失败；

步骤(3)OPC UA客户端获得来自OPC UA服务器发送的Acknowledge消息后，会将OPC UA客户端的安全策略、安全模式、数字证书和随机数的信息作为Open Secure Channel消息发送；OPC UA服务器验证客户端的数字证书和安全策略是否符合要求，若通过验证，则返回一个Open Secure Channel Response消息；OPC UA客户端和OPC UA服务器通过随机数生成一个对称密钥进行加密通信；

步骤(4)在打开安全通道之后，OPC UA客户端将向OPC UA服务器发送一个CreateSession Request消息，OPC UA服务器接收到Create Session Request消息后，对该消息中的随机数Nonce进行签名，若通过验证，则返回Create Session Response消息；

步骤(5)OPC UA客户端收到服务器的返回的Create Session Response消息响应后，使用认证令牌生成一个签名，并向服务器发送一个Activate Session Request消息，该消息包含客户端的签名和用户身份标识的信息；OPC UA服务器验证客户端的签名和用户身份标识是否有效，若通过验证，则向客户端发送一个Activate Session Response消息，并为客户端分配一组可用的订阅ID和节点ID资源；之后OPC UA客户端和服务器之间能够通过该会话消息进行数据读写、订阅发布的操作。

3.根据权利要求2所述的一种基于改进KCP的OPC UA高效通信的实现方法，其特征在于步骤(2)中的Hello报文包含最大消息大小、数据块大小和数量的信息。

4.根据权利要求2所述的一种基于改进KCP的OPC UA高效通信的实现方法，其特征在于步骤(2)中的Acknowledge消息包含服务器能够处理的最大消息大小、数据块大小和数量的信息，以及服务器支持的协议版本号。

5.根据权利要求3或4所述的一种基于改进KCP的OPC UA高效通信的实现方法，其特征在于如果OPC UA服务器或OPC UA客户端多次接收到对应的数据报文，将报错并关闭KCP连接；若OPC UA服务器没有收到Hello报文，则OPC UA服务器会在一个自定义的时间间隔后自动断开KCP连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于改进KCP的OPC UA高效通信的实现方法，其特征在于步骤(4)中Create Session Request消息包含客户端的应用程序名称、URI、会话名称、会话超时时间、最大请求消息大小以及一个仅能使用一次的随机数Nonce的信息。