摘要：化工行业作为我国重要的支柱行业，在我国的经济发展中起到了不可替代的作用。但是由于化工行业的特殊性，一旦发生危险损失往往是不可估量的，人为的方式又很难对生产设备进行全方位的监控和预警。化工企业安全监控的目的就是利用云平台远程监控生产设备，将实施工作数据和状态发送给管理人员，拥有良好的的预警和控制功能。

在远程通信研究的基础上，介绍了远程监控和MQTT推送服务器的研究背景和现状，论述了系统的总体框架、MQTT服务器的组成部分和工作流程，并且重点介绍了MQTT协议、服务器集群技术和SSL/TLS加密技术。之后对主要模块的源程序进行了详细地解释。在传统MQTT消息推送的方式下，采用哈希算法优化了订阅树机制；对于存储机制，采用了将MySQL存储器和Redis存储器结合的方式优化。进行了服务器的并发性能、消息传输性能和安全可靠性能测试，并且服务器的实时性和安全性也得到了很好的保障。

关键词：MQTT协议，远程监控，负载均衡，推送服务器

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪  论-1

1.1 本课题研究的意义-1

1.2 国内外研究现状-1

1.2.1 MQTT协议研究现状-1

1.2.2 物联网研究现状-2

1.2.3 工业远程监控国内外研究现状-2

1.2.4 MQTT消息推送服务器国内外研究现状-3

1.3论文所做的工作-4

第二章 安全监控服务器总体方案设计-6

2.1系统需求分析-6

2.1.1 业务需求-6

2.1.2 用户需求-6

2.1.3 功能需求-7

2.2 系统总体构架设计-8

2.3 消息队列遥测传输技术-9

2.3.1 MQTT协议基本特点-9

2.3.2 MQTT协议的报文格式-10

2.4 服务器集群技术-12

2.4.1集群的分类-12

2.4.2负载均衡-13

2.5 加密协议（SSL/TLS技术）-13

2.5.1 SSL/TLS协议组成-13

2.5.2 SSL/TLS握手过程-13

2.6 方案比较-14

2.6.1 通信协议设计方案比较-14

2.6.2 数据库设计方案比较-15

2.7 本章小结-15

第三章 安全监控服务器设计-16

3.1 MQTT服务器组成部分设计-16

3.1.1 负载均衡-16

3.1.2 数据库-17

3.1.3 MQTT消息中间件-17

3.1.4 MQTT代理服务器-19

3.2 服务器主要模块代码分析-20

3.2.1 登录认证模块-20

3.2.2 主题订阅模块-21

3.2.3 ACL权限控制模块-22

3.2.4 消息加密模块-23

3.2.5 消息推送功能模块-24

3.2 服务器的优化-25

3.2.1 采用Hash（哈希）算法优化订阅树机制-25

3.2.2 MySQL和Redis数据库组合-27

3.6 本章小结-28

第四章 系统测试-29

4.1 测试方案-29

4.2 测试过程及结果-29

4.4 本章小结-31

总结与展望-32

参考文献-33

致  谢-34