Android Things(四)-通讯协议Weave

本篇文章主要介绍一下android things 谷歌物联网中通讯协议weave。

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目录

• 1. 什么是Weave
• 2. Weave的整体架构
• 3. WeaveCloud
• 4. Weave API
• 5. Schema
• 6. Weave优缺点

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1.什么是Weave

Google把Weave定位为物联网的一个通信层，但本质上，Weave应该属于物联网系统框架的范畴。因为它不依赖于任何底层的通信协议，它可以运行在任何常见的物联网通信协议之上，包括WiFi，BLE，Zigbee等等。Weave是Google推出的一整套通讯的解决方案，包含协议，实现，以及各个厂商的接入方案，Weave并没有在物联网设备之间新开发一些驱动及协议，而是针对已经存在的wifi、蓝牙等协议进行整合处理，形成针对物联网通讯使用的通讯解决方案。

Weave包含了设备端（LibWeave&uWeave）、智能客户端（Weave Client）、云平台（WeaveCloud）、通讯协议（WeaveAPI）。
其中的设备的是指的物联网设备的终端，例如要控制的灯，冰箱物联网设备，智能客户端是指的现在使用的android和ios手机，google已经开发了在手机端的APP，物联网接入方可以接入使用，云平台是指的物联网通讯协议的服务端，用APP控制家中的设备使用的互联网控制服务就是这个云平台，通讯协议是指的设备端和智能客户端、智能客户端和云平台，设备端和云平台相互通讯的协议。

这个是官方网站对Weave的介绍：Weave is a communications platform for Internet of Things (IoT) devices. Weave makes it easy to connect your devices。

2.Weave的整体架构

Weave包含三个大的功能组件： 智能客户端、设备端、云端。

物联网要考虑的事情就是三个端的情况，就不再是互联网的客户端和服务端两端的思维。其中比互联网的端，多了一个设备端，使用手机端通过云端控制设备端。
Weave提供了两类API WeaveCloud API和Weave Local API ，其中WeaveCloud API 是智能客户端和服务端的通讯协议，以及设备端和服务端的通讯协议，在智能客户端和设备端不在近距离的情况下，通过互联网操作及反馈的协议api，Weave Local API 是 智能客户端和设备端直接通讯的协议，在近距离可以直接连接的情况下，这时候就不需要通过互联网通讯及服务。
LibWeave&uWeave设备端组件 LibWeave，根据设备本身的用途及能力分为：适应于具备复杂计算能力的设备 uWeave则是运行在资源受限的嵌入式设备。

Weave的整体架构

3.设备端：LibWeave&uWeave

设备端组件又根据不同的目标设备，分成了两个：一个叫做LibWeave，适应于具备复杂计算能力的设备，这类设备支持Linux或者其它功能丰富的操作系统内核，具有数十M以上的内存空间。另外一个叫做uWeave，指的是微小（Micro）的意思。顾名思义，uWeave则是运行在资源受限的嵌入式设备上。

4.智能手机客户端

Weave开发了针对Android和Appleios两种智能手机操作系统的客户端程序库和对应的API，这样智能手机程序员可以直接调用Weave Client的API，来开发客户体验良好的Weave应用程序，来操控基于Weave的物联网设备。比如某个智慧灯泡生产商，在其智能灯泡中嵌入Weave设备端代码（LibWeave或uWeave），然后开发针对智能手机的客户端来操控这些智能灯泡。

同时，Google也开发了缺省的智能手机APP，这个APP可以做基本的Weave设备管理和控制工作。比如，可以通过这个APP，扫描局域网或蓝牙网络上是否有Weave设备。如果有Weave设备，则启动配对程序，把Weave设备纳入APP中进行管理。这时候如果Weave设备是基于Google认证的标准Schema来操作的，那么用户就可以通过Google的APP，来管理和控制Weave设备，而不用关心Weave设备是由哪个厂商生产的。Weave设备的初始化配置，也是由智能手机APP进行的。

5.WeaveCloud

如果Weave设备和智能手机客户端在直接通信的范围之内，比如在同一个WiFi或蓝牙网络内，则可以通过智能手机客户端APP直接管理和操作Weave设备。但很多情况下，智能手机客户端与Weave设备并不在同一个局域网内，這时候就需要通过一个集中的后台来进行相互通信，这个集中的后台，就是Google的Weave云平台（Weave Cloud）。

首先，基于LibWeave的设备，在成功配置之后，会主动通过网络连接到Weave Cloud。同时，智能手机客户端APP也会主动连接到Weave Cloud。这两者都在同一个账号的约束范围之内，这个账号，就是客户的Google账号。

当进行远端控制的时候，智能手机客户端会首先把命令发给Weave Cloud，Weave Cloud再把命令转发给Weave设备。对于状态信息，则是由Weave设备先发送给Weave Cloud，然后中转到用户的智能手机客户端上。当然，这个过程中的所有通信数据，都是经过加密的。

除此之外，Weave Cloud还提供很多其它的辅助功能，比如可以为设备提供云端存储功能，设备的运行信息和中间产生的数据，可以同步到Weave Cloud中进行存储。根据Google的规划，将来还可能提供各种各样的大数据或人工智能功能，总之，Weave Cloud是整个Weave体系的核心。

目前来说，Google尚没有开源WeaveCloud的源代码的计划，所有的Weave客户端和Weave设备端，都需要连接到Google提供的Weave Cloud服务器上，因此这就要求，如果您希望基于Weave框架来开发物联网设备或解决方案，必须保证能够访问Google的服务器系统。

6.Weave API

Weave组件之间是通过WeaveAPI进行通信和交互的，Weave定义了两类API:Weave Cloud API和Weave Local API。智能手机客户端和LibWeave与Weave Cloud通信，必须使用Weave Cloud API。而智能手机客户端与LibWeave之间的通信，则基于Weave Local API。这两类API分别基于不同的传输层协议，完成通信功能。目前蓝牙的设备还连接不了weave cloud api，只能连接weave local api。

在通信安全的问题上，Weave CloudAPI与Weave Local API的需求是一样的，因此HTTPS协议也被Weave Cloud API所采用。但是Weave Cloud API的另外一个特征，是Weave Local API所不具备的，就是Weave Cloud API的星形通信模式。所谓星形通信，指的是所有的智能手机客户端，以及所有的Weave设备，都需要连接到Weave Cloud上，然后所有的通信，都必须经Weave Cloud转接，必须经过Weave Cloud这个“中心”。这样做的核心目的，是确保Weave Cloud能够掌控所有的通信内容，可以做到非常细粒度的权限管理。同时也可以确保Weave Cloud在整个Weave协同框架中的核心地位。而XMPP协议是天生支持星形通信的，该协议基于XML来描述通信的内容，然后通过加密的TCP连接，把通信内容传递给中心服务器（Weave Cloud）。中心服务器根据安全规则等做一番检查之后，再把相关内容转发给目标设备。因此，Weave Cloud API采用XMPP协议。

Weave API

Schema ：Google试图通过定义一种标准的操作模式，来打破这种“厂商隔离”的状态。其设想的目标就是，用户只需要安装一个智能手机客户端，就可以控制所有厂商的物联网设备，只要物联网设备的软件符合Google的标准。这套标准的操作模式，叫做Schema。智能手机APP与物联网设备之间，以及物联网设备与物联网设备之间，传递的数据无非分为两类：命令（command）和状态（state）。Google对这命令和状态进行了定义并给出了标准。

7.Weave优缺点

Weave是一个相对完整的物联网协同框架含有设备端、智能客户端、云端、通讯协议和通讯标准。使用Weave需要使用统一的google账号，设备商按照Weave的协议进行实现，可以不用花太大力气就可以加入物联网层，但是现在的大的设备厂商，更关心其中的数据和服务，现在Google在国内不同是很大问题，另外Weave Cloud 没有开源，并且目前也没有开源计划。