[[alternative]]Design and implementation of upnp protocol with VPN functionality

碩士[[abstract]]在物聯網環境中，許多的智慧物件將自動形成一網路，其中，低耗能的Zigbee通訊協定已漸漸被廣泛的使用在各式的智慧物件中，如生醫設備、感測裝置、電力計等，具Zigbee傳輸功能的物聯網AP在這樣的環境中將可收集這些智慧物件的資訊。行動裝置在現今的生活中已成為不可或缺的載具，透過UPnP的通訊協定，物聯網AP所收集的資訊將可顯示於智慧型手機。然而，手機與AP間透過UPnP的連線來獲取資訊，在現今的技術中僅能在區域網路中實現，這主要的瓶頸是來自於UPnP的服務無法達到跨網能力。 有鑑於此，本論文將於物聯網AP中，設計及實作一『遠端存取家用網路系統』，此系統主要結合PPTP通道技術及UPnP通訊協定，使物聯網AP所收集而得的智慧物件資訊可透過此系統分享至遠端網路的設備，而遠端設備(如手機)亦可經由物聯網AP來控制其所連結的智慧物件。本論文除了實作『遠端存取家用網路系統』外，亦在iOS行動裝置上，設計一套具UPnP服務之應用軟體，用來驗證本系統的功能可提供於跨網UPnP之服務。[[abstract]]Recently, the advance and development of internet has changed people’s lifestyle. Although the internet has brought many of the convenience, however, it is crucial for people to take the initiative to input their own information. As we can see, the interaction between people and objects become more frequently, so that we also expect that the object itself can be smarter which can automatically provide the services and messages that people are concerned about. UPnP (Universal Plug and Play) is a standard proposed by Microsoft. It provides automatic detection, discovery services, zero-set configuration, and other important functions. It implements the concept of machine to machine communication as Internet of Things (IoT), which can be the most representative smart home. However, the UPnP can only implement within the LAN restrictions. Thus, different UPnP in the same network cannot communicate each other, resulting in the superiority of UPnP cannot be unleashed. In this thesis, we will develop the IoT AP to design the system architecture of the combination between VPN and UPnP to solve the problem which the UPnP network cannot communicate each other in different home network. Therefore, we use iOS mobile device to develop an UPnP service application software to verify the feasibility of this thesis.[[tableofcontents]]目錄 III 圖目錄 V 第一章、簡介 1 第二章、國內外相關研究 3 第三章、背景知識 5 3.1UPnP與物聯網(Internet of Things, IoT) 5 3.2通用型隨插即用(Universal Plug and Play, UPnP) 7 3.2.1UPnP 基本元件 8 3.2.2UPnP 傳輸協定堆疊 10 3.2.3UPnP 元件間的溝通 13 第四章、遠端存取家用網路系統設計 20 4.1物聯網AP的基礎架構 21 4.2『遠端存取家用網路系統』的系統功能與運作方式 23 4.3Remote Access Agent設計與實作 25 第五章、iOS行動裝置之UPnP服務應用軟體設計 33 5.1iOS行動裝置之UPnP服務軟體架構設計 33 第六章、系統實作與展示 41 6.1開發環境 41 6.1.1iOS系統架構 41 6.1.2Objective-C 42 6.2物聯網AP之遠端存取家用網路系統實作 44 6.3iOS行動裝置之UPnP服務應用軟體實作 47 6.4系統展示 51 第七章、結論 54 參考文獻 55 附錄-英文論文 57 圖目錄 圖一：物聯網架構 6 圖二：UPnP元件之基本關係圖 8 圖三：UPnP元件之架構圖 9 圖四：UPnP傳輸協定堆疊 11 圖五：UPnP運作流程圖 13 圖六：UPnP封包傳遞流程圖 14 圖七：Discovery運作流程圖 15 圖八：Description運作流程圖 16 圖九：Control運作流程圖 17 圖十：Eventing運作流程圖 18 圖十一：Presentation運作流程圖 19 圖十二：VPN遠端控制場景圖 20 圖十三：物聯網基地台之系統架構圖 22 圖十四：遠端存取家用網路系統運作流程圖 24 圖十五：Remote Access Agent軟體架構圖 25 圖十六：PPTP技術場景圖 27 圖十七：PPTP Server Module軟體架構圖 28 圖十八：GoAhead Web Server 軟體架構圖 29 圖十九：UPnP Device Controller Module軟體架構圖 30 圖二十：Remote Access Agent運作流程圖 32 圖二十一：UPnP服務應用軟體架構圖 33 圖二十二：Remote Access Manager運作流程圖 36 圖二十三：裝置描述文件 37 圖二十四：Multimedia Access Module軟體架構圖 38 圖二十五：Smart Object Access Module軟體架構圖 39 圖二十六：iOS系統架構圖 42 圖二十七：PPTP VPN Server設定檔案 44 圖二十八：PPTP VPN Server運作圖 45 圖二十九：Remote Access Agent運作圖 46 圖三十：UPnP裝置分類機制運作圖 47 圖三十一：多媒體存取服務運作圖 48 圖三十二：智慧物件監控服務運作圖 49 圖三十三：VPN遠端控制運作圖 50 圖三十四：遠端存取家用網路系統場景圖 52 圖三十五：VPN連線測試圖 52 圖三十六：遠端存取家用網路系統運作成果圖 53[[note]]學號: 699420120, 學年度: 10