Geri Dön

MQTT-CT: İntelligent MQTT protocol with cloud integration

MQTT-CT: Bulut entegrasyonuyla akıllı MQTT protokolü

PDF İndir

  1. Tez No: 807261
  2. Yazar: MUHAMMED RAŞİT EROL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BERK CANBERK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Bilim ve Teknoloji, Mühendislik Bilimleri, Computer Engineering and Computer Science and Control, Science and Technology, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 60

Özet

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) protokolü, Internet of Things (IoT) ekosisteminde yaygın olarak kullanılan bir iletişim protokolüdür. MQTT, yayın/abonelik tabanlı bir iletişim modeli benimseyerek istemciler ve sunucular arasında verimli mesaj iletimini kolaylaştırır. Hafif ve verimli yapısıyla bilinen bu protokol, kaynak sınırlı IoT cihazları için özellikle uygundur. Yayın/abonelik modelinin uygulanmasıyla doğrudan cihaz-cihaz iletişimi gereksinimi ortadan kalkar, bireysel cihazları aşırı yükten kurtarır ve bir aracı üzerinden etkili iletişimi sağlar. MQTT'nin güvenilirliği ve uyarlanabilirliği akıllı şehirler, akıllı cihazlar ve ulaşım sistemleri gibi çeşitli IoT uygulamalarında yaygın olarak benimsenmesine yol açmıştır. MQTT, kaynak sınırlı cihazlar için uygun bir seçenek olsa da brokerlarında tek bir arıza noktası sorunuyla karşı karşıya kalır. Bir aracı kullanılamaz hale geldiğinde, cihazların mesaj alışverişi yapmasını engelleyen ağ kesintilerine neden olabilir. Bu nedenle, merkezi aracı MQTT için önemli bir kısıtlama oluşturur. Ayrıca, broker sayısını yönetmek ve mesajların sayısını ölçeklendirirken zorluklar ortaya çıkabilir. Bu nedenle, büyük ölçekli bir MQTT dağıtımının başarısını sağlamak için bu faktörlerin yanı sıra diğerlerini dikkatlice değerlendirmek önemlidir. Dağıtılmış brokerları kolaylaştıran ve yedekleme amacıyla birden fazla broker kullanan birden fazla MQTT protokolü vardır: Emitter, RabbitMQ, VerneMQ, MQTT-ST. Bununla birlikte, birden fazla brokerın varlığına rağmen, ağ hala yapılandırmaya ve dağıtım stratejisine bağlı olarak hatalarla karşılaşabilir. Tek bir arıza noktası riskini azaltmak için kümeleme veya yük dengeleme teknolojileri kullanılabilir, ancak bu durum sistemde ek karmaşıklık oluşturabilir. Geniş çapta kullanılan Mosquitto uygulamasına dayanan açık kaynaklı MQTT protokolü MQTT-ST, dağıtım yetenekleri sunar. Emitter, RabbitMQ, VerneMQ gibi diğer MQTT protokollerinin aksine MQTT-ST, broker kümelemesine dayanmaz, ancak birden fazla brokeri birbirine bağlamak için köprüleme kullanır. Kümeleme, birden fazla brokerın birleşerek birleşik bir broker oluşturduğu bir yöntemdir, köprüleme ise brokerlar arasında mesaj alışverişini kolaylaştırır. Köprüleme yöntemi ağ trafiği ve broker kaynak kullanımı açısından kümeleme yönteminden daha verimlidir. Bu nedenle, MQTT-ST, kaynak sınırlı ve maliyet açısından bilinçli IoT ortamları için özellikle uygundur. MQTT-ST protokolü, mesajları tüm brokerlar arasında kopyalayan ve arıza durumlarında yanıt veren bir ağaç yapısını kullanan dağıtılmış bir protokoldür. Broker sayısının ölçeklenebilirliğini sağlamak için Mosquitto'nun kaynak kodunun değiştirilmiş bir versiyonudur. Bununla birlikte, MQTT-ST gerçek zamanlı olarak broker sayısını dinamik olarak ayarlayamaz, bu da IoT yayıncıları boşta olduğunda gereksiz kaynak tüketimine neden olur. Bu nedenle, bu sınırlamayı ele almak için MQTT-CB protokolünü öneriyoruz, bu, bu sınırlamayı ele alan bulut tabanlı yeteneklere sahip dinamik ve akıllı bir çözümdür. MQTT-CB, MQTT-ST'nin temelini kullanırken onun dinamizm eksikliğini aşar ve IoT ortamlarında mesaj dağıtımı için daha verimli ve adapte edilebilir bir yaklaşım sunar. Çevresel koşullara son derece esnek olup kaynak tüketimini ve ağ trafiği yükünü optimize eder. Protokol, tekrar iletilen paketleri tahmin etmek ve buna bağlı olarak broker sayısını ayarlamak için LSTM modelini kullanır ve diğer MQTT protokollerine kıyasla zekasını sergiler. MQTT-CB ayrıca bulut tabanlı ve son derece taşınabilir olup Docker konteynerleri içinde çalışır, bu da MQTT-ST dahil diğer MQTT protokollerine kıyasla daha esnek bir şekilde dağıtılmasını sağlar. Çalışmamızda modelimizin yayıncı ve abonelerin sayısını parametrelendirilmiş, böylece esneklik ve ölçeklenebilirlik sağlanmıştır. Bu parametrelendirme, farklı sayıda yayıncı ve aboneyi simüle etmemize ve analiz etmemize olanak sağlamaktadır. Modelimiz, gerçek zamanlı olarak birden çok broker için dinamik karar verme sürecini içermektedir. Bu akıllı özellik, ağın mevcut ihtiyaçları ve talepleri doğrultusunda broker sayısını ayarlayabilmektedir. MQTT-CB protokolü, IoT dünyasında mesajları dağıtmak için mükemmel bir seçenektir. Son derece verimli, adapte edilebilir ve taşınabilir olması, IoT gereksinimlerini karşılamak için en uygun seçimdir. Özetlemek gerekirse, bu makale birkaç önemli katkı sunmaktadır: - Yeni MQTT-CB protokolümüz mevcut MQTT-ST protokolünü geliştirir. Ayrıca, MQTT-CB, birden fazla brokeri yönetme yeteneğiyle zeka ve ölçeklenebilirlik sağlar. MQTT-ST açık kaynaklı bir MQTT protokolüdür ve sınırlı dinamik ölçeklenebilirliğe sahiptir. Bununla birlikte, MQTT-CB protokolü, gelecekteki yeniden iletimler için paket tahmini yaparak ve buna bağlı olarak broker sayısını ayarlayarak bu sınırlamayı ele almaktadır. - MQTT-CB protokolü, herhangi bir karmaşıklık olmadan kolayca dağıtılabilen bir bulut tabanlı MQTT çözümü olarak tasarlanmıştır. Bu, dağıtım süreçlerinde esneklik ve taşınabilirlik artırır. - MQTT-CB protokolünü özellikle Docker konteynerleri içinde çalışacak şekilde tasarladık ve Docker CLI kullanarak diğer konteyner tabanlı brokerları etkili bir şekilde koordine eder. Bu yaklaşım, farklı ortamlara uyum sağlama yeteneğini artırır ve geliştirme ve simülasyon amaçları için yeniden kullanılabilirliği kolaylaştırır. - MQTT paketlerini izleyen ve gelecekteki yeniden iletimleri doğru bir şekilde tahmin eden dört modülden oluşan kapsamlı bir sistem modeli sunuyoruz. Bu model, sağlam bir yapıyı garanti altına almak için katmanlı bir mimari benimser. - Gelecekte, daha gelişmiş derin öğrenme tekniklerini dahil ederek önerilen sistem modelini iyileştirmeyi hedefliyoruz, böylece daha yüksek tahmin doğruluğu ve hız elde edebiliriz. Metodoloji ve tüm bölümlerde sunulan sonuçlar dahil olmak üzere bu tezin içeriği,“MQTT-CB: Cloud Based Intelligent MQTT Protocol”başlıklı araştırma makaleme dayanmaktadır.

Özet (Çeviri)

The MQTT protocol, named Message Queuing Telemetry Transport, has become widely recognized as a superior communication protocol in the Internet of Things (IoT) community. However, conventional MQTT protocols described in existing literature have limitations in supporting distributed environments and scalability. To address these limitations, a more advanced MQTT protocol called MQTT-ST has been developed, which offers bridging capabilities within distributed environments, making it an attractive choice for IoT systems. We have created a better version of our MQTT protocol called MQTT-CB. Our upgraded MQTT-ST protocol has added features like intelligence, scalability, and distribution using containers, making it easy to transport and deploy. Moreover, we've made deploying a cloud-based architecture that takes advantage of cloud technology even simpler. Our research focuses on enhancing the MQTT-ST protocol by incorporating intelligence capabilities. We utilize LSTM (Long Short-Term Memory) network, a cutting-edge deep-learning model that can capture intricate patterns over time. In addition, our protocol uses predictive algorithms that enable it to anticipate retransmitted packets, dynamically adjust the number of brokers in real-time, and reduce brokers when clients are inactive. We have extensively tested our protocol MQTT-CB with MQTT-ST. As a result, MQTT-CB performs better than traditional MQTT-ST protocols in reducing latency between subscribers and publishers. This provides better efficiency and responsiveness in IoT systems. Furthermore, our protocol adapts to publication rate changes and provides robustness in dynamic environments. MQTT-CB is a dependable and effective means of communication for IoT applications. Its ability to seamlessly adapt to changing conditions makes it ideal for IoT systems deployed in distributed environments. MQTT-CB opens up new possibilities for IoT solutions that can operate effectively in various scenarios where scalability, intelligence, and distribution capabilities are crucial for success. In summary, MQTT-CB significantly advances MQTT-ST protocols, introducing intelligence, scalability, and distribution to enable efficient and reliable communication between IoT devices. Furthermore, with its integration of the predictive LSTM algorithm, MQTT-CB optimizes the performance of the MQTT-ST protocol, showing the way for enhanced IoT applications with improved responsiveness and adaptability in distributed environments. The content of this thesis, including the methodology and results presented in all sections, is based on my research paper titled“MQTT-CB: Cloud Based Intelligent MQTT Protocol”.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    695867

    MQTT protokolüne uygulanan siber saldırıların analizleri

    Analysis of cyber attacks on MQTT protocol

    ALİ CİHAT KELLE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMarmara Üniversitesi

    Siber Güvenlik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN YÜCE

  2. Tez No

    463658

    An experimental comparison of messaging protocols MQTT and COAP

    MQTT ve COAP mesajlaşma protokollerinin deneysel bir karşılaştırması

    HASAN FARUK ÇOBAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Bilişim Sistemleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYSU BETİN CAN

  3. Tez No

    830572

    MQTT protocol data security with OTP blockchain-based identity and data verification

    MQTT protokolü veri güvenliğinin OTP blokzincir tabanlı kimlik ve veri doğrulama ile sağlanması

    BATUHAN PARLAKAY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Mekatronik MühendisliğiMEF ÜNİVERSİTESİ

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA AYHAN

  4. Tez No

    877124

    Improving 5G network security using machine learning with MQTT data analysis

    MQTT veri analizi ile makine öğrenimi kullanılarak 5G ağ güvenliğinin artırılması

    MUNTADHER SAMEER JAMEEL AL-IBADI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Assist. Prof. Dr. ABDULLAHİ ABDU IBRAHIM

  5. Tez No

    484478

    A real time demonstrative analysis of lightweight payload encryption in resource constrained devices based on MQTT

    MQTT'ye dayanan kaynak kısıtlı cihazlarda hafif yük şifrelemesinin gerçek zamanlı bir demonstrasyon analizi

    NANABAYIN MENYAH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET ÖZMEN

Geri Dön