基于DDS发布订阅中间件的设计
基于OpenDDS的中间件实时通信机制扩展设计
V o l. 37 No. 298舰船电子工程Ship E le ctro n ic Engineering总第272期2017年第2期基于O penD D S的中间件实时通信机制扩展设计冯剑尘柳中华(92493部队葫芦岛125000)摘要在仿真试验领域，随着参试系统实时性和集成程度的提高，需对通信中间件软件进行实时扩展改造，论文的目标是依托O p e nD D S技术,对基于A C E结构的中间件进行实时通信机制扩展，使虚实合成试验系统在传输中能够快速高效地按需配置，提高中间件信息传输的实时性,扩展中间件软件对实时仿真、试验领域的支持。
关键词D D S;中间件；实时通信机制扩展中图分类号TP391 D O I：10. 3969/j. is s a1672-9730. 2017. 02. 024Design of Real-time Communication Mechanism ofMiddleware Based on OpenDDSF E NG Jianchen L I U Z ho n g h u a(N o. 92493 T ro o p s o f P L A, H ulu d a o125000)Abstract W ith rea l-tim e and in te g ra tio n degree o f system im p ro vin g in test range, the rea l-tim e perform ance on the m iddlew are com m unications is needed to expand. T h is paper uses OpenDDS technique to expand the m iddlew are based on the A C E s tru c tu re, m aking the experim ental system can be q u ic k ly and e ffic ie n tly in the transm ission o f the v irtu a l-re a l area, increasing the m iddlew are in fo rm a tio n deliver efficie n cy, w h ic h expands su p p ort o f realm in the e m u lation mode and test area fo r m iddlew are based system structure.Key Words DDS? m iddlew are, rea l-tim e com m unication mechanismClass Number TP391i引言在仿真、测试与虚拟试验领域，伴随着H L A、T E N A等技术的广泛应用，系统内部及系统间的信 息传输对于实时性的要求越来越高，因此，建立实 时性强、可靠性高、安全性好的信息传输中间件，提 高系统互联能力，满足系统内各种信息交换和共享 需求，并解决应用软件之间的数据共享和集成问题 是该领域亟待解决的问题。
DDS基础介绍
DDS基础介绍⽬录什么是DDS？DDS（Data Distribution Service）数据分发服务：采⽤分布式发布/订阅体系架构，以中间件的形式提供通信服务，强调以数据为中⼼，提供多种QoS策略，保障数据进⾏实时、⾼效、灵活的分发，可满⾜各种分布式实时通信应⽤需求。
1. 分布式发布/订阅体系架构以上流程图的解释说明如下：1.全局数据空间是⼀个抽象的概念。
在实现时，数据仍然是分别存储在每⼀个应⽤程序的本地空间中。
在系统运⾏时，数据是按需传输或存储的，数据的发布者仅仅发送对⽅需要的数据，订阅者仅接受本地应⽤程序中需要的数据。
2.实际场景中，每个应⽤程序既可以是发布者⼜可以是订阅者2. 以中间件的形式提供通信服务在分布式系统中，中间件是介于操作系统和应⽤程序之间的软件层，使系统的各个组件能够更容易地通信和共享数据。
中间件简化了分布式系统的开发，使软件开发⼈员专注于应⽤程序的业务本⾝，⽽不是花费精⼒研究应⽤程序和系统之间传递信息的机制。
DDS中间件是⼀个软件层，它将应⽤程序从操作系统、⽹络传输和底层数据格式的细节中抽象出来。
DDS提供多种编程语⾔的API，允许应⽤程序跨操作系统、跨语⾔、跨处理器体系结构交换信息。
数据格式、发现匹配机制、连接⽅式、可靠性、⽹络协议、传输⽅式选择、QoS、安全性等底层细节由中间件管理。
3. 强调以数据为中⼼以数据为中⼼（Data Centricity）的通信中，通信的应⽤程序间的数据分发是重点。
以数据为中⼼由数据的发布者和订阅者组成，通信基于已命名的数据流，数据流从发布者向订阅者传送已知类型的数据。
简单的解释就是，只关⼼数据，订阅者只⽤关⼼接收订阅的主题中的数据即可。
以数据为中⼼的本质是DDS知道它存储什么数据，并控制如何共享这些数据。
数据中⼼性保证应⽤程序能够理解其接收到的数据，因⽽所有消息都包含应⽤程序能够理解其含义所需要的上下⽂信息。
使⽤传统的以消息为中⼼的中间件的程序员必须编写发送消息的代码；⽽使⽤以数据为中⼼的中间件的时，只需指定数据如何共享、何时共享，编写少量代码即可直接共享数据值。
dds方案
DDS方案概述DDS（Data Distribution Service）是一种实时数据分发中间件标准，旨在提供高性能、可靠的数据交换服务。
它广泛应用于工业自动化、网络通信、航空航天等领域，可满足高并发、低延迟、可扩展等需求。
本文将介绍DDS方案的基本原理、主要特点以及适用场景，并提供一些实际案例以供参考。
基本原理DDS方案的基本原理是发布-订阅模式，即数据的发布者（Publisher）将数据发布到特定的主题（Topic）上，而订阅者（Subscriber）则通过订阅相应的主题来接收数据。
DDS采用了一种分布式的架构，其中包含了各种组件，如发布者、订阅者、中间代理（Middleware）等。
发布者和订阅者通过中间代理来交换数据，中间代理负责数据的可靠分发、数据的过滤和转换等功能。
主要特点高性能DDS方案的核心目标之一是提供高性能的数据交换服务。
为此，DDS采用了一系列优化措施，如数据压缩、批处理、异步传输等。
这些措施可以显著提升数据传输的效率，降低系统的延迟。
此外，DDS还支持多种传输协议，如TCP/IP、UDP等，并可以根据实际需求选择最适合的协议进行数据传输。
可靠性DDS方案通过使用可靠的传输协议和机制来保证数据的可靠性。
它提供了丰富的错误处理机制，可以在数据传输过程中及时检测和处理错误，从而确保数据的完整性和可用性。
DDS还支持数据的持久化存储，可以将数据保存到本地磁盘或数据库中，以便在需要时进行回放和分析。
可扩展性DDS方案具有良好的可扩展性，可以根据实际需求灵活地扩展系统的规模和性能。
它支持集群部署，可以通过增加节点来提升系统的并发能力和容错性。
此外，DDS还提供了灵活的数据模型和接口，可以根据业务需求定制数据的格式和结构。
实时性DDS方案的设计目标之一是提供实时的数据交换服务。
它通过优化数据传输和处理的机制，可以在毫秒级别的延迟下实现数据的实时传输和响应。
DDS还支持数据的优先级处理，可以根据需求对数据进行优先级排序和处理，确保关键数据的实时性和可靠性。
基于安全协商的DDS安全通信中间件设计
doi：10.3969/j.issn.1671-1122.2021.06.003基于安全协商的DDS安全通信中间件设计沈卓炜1,2，高鹏1,2，许心宇1,2（1.东南大学网络空间安全学院，南京 211189；2.东南大学计算机网络和信息集成教育部重点实验室，南京 211189）摘 要：针对关键核心领域中基于数据分发服务的分布式实时应用面临的安全威胁，文章以公钥基础设施为基础，提出一种支持身份认证、权限控制和数据加解密的插件化DDS安全通信中间件方案。
该方案在保持API与原DDS中间件一致的同时，将安全协商过程与DDS发现机制相融合，利用自定义的安全服务质量，采用标准化的QoS协商手段，完成安全服务等级和加密算法的灵活配置，以非对称加密和对称加密相结合的方式实现数据分发的机密性和访问控制。
理论分析和原型系统测试表明，文章提出的DDS安全通信中间件方案能解决数据分发过程中未授权的订阅、未授权的发布和非安全的信道传输等安全威胁，时延较原DDS通信中间件仅有少量增加，兼顾了安全性与高效性。
关键词：数据分发服务；中间件；身份认证；访问控制；数据机密性中图分类号：TP309 文献标志码： A 文章编号：1671-1122（2021）06-0019-07中文引用格式：沈卓炜，高鹏，许心宇.基于安全协商的DDS安全通信中间件设计[J].信息网络安全，2021，21（6）：19-25.英文引用格式：SHEN Zhuowei, GAO Peng, XU Xinyu. Design of DDS Secure Communication Middleware Based on Security Negotiation[J]. Netinfo Security, 2021, 21(6): 19-25.Design of DDS Secure Communication Middleware Based onSecurity NegotiationSHEN Zhuowei1,2, GAO Peng1,2, XU Xinyu1,2(1. School of Cyber Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 211189, China;2. Key Laboratory ofComputer Network and Information Integration(Southeast University), Ministry of Education,Nanjing 211189, China)Abstract: In response to the security threats faced by distributed real-time applications based on DDS in critical areas, a PKI based DDS secure communication middleware schemeis proposed, which adopts plug-in design and supports the functions of identity authentication,access control and data encryption and decryption. The scheme not only keeps the APIs consistentwith the original DDS middleware, but also integrates the security negotiation process with thediscovery mechanism of DDS. By using the customized security QoS and standardized QoSnegotiation mechanism, the security service level and encryption algorithm can be chosen and基金项目：国家重点研发计划[2018YFB1800602]作者简介：沈卓炜（1974—），男，江苏，副教授，博士，主要研究方向为分布式系统与网络安全；高鹏（1986—），男，甘肃，硕士研究生，主要研究方向为分布式系统与网络安全；许心宇（1998—），男，安徽，硕士研究生，主要研究方向为分布式系统与网络安全。
dds协议实现基本流程_概述及解释说明
dds协议实现基本流程概述及解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍DDS（Data Distribution Service）协议的基本流程，并对其进行解释和说明。
DDS是一种分布式系统中常用的通信协议，用于在不同节点间传输和共享数据。
它具有高效、可靠和实时性强等特点，被广泛应用于物联网、工业控制、医疗保健等领域。
1.2 文章结构本文主要分为四个部分：引言、DDS协议实现基本流程、解释说明和结论。
其中，“引言”部分介绍了文章的背景和目的；“DDS协议实现基本流程”部分将详细阐述DDS的概述、协议架构和通信机制；“解释说明”部分将对DDS协议实现步骤、数据发布与订阅过程以及常见问题进行解答；最后，“结论”部分对整篇文章进行总结并展望未来发展趋势。
1.3 目的本文旨在提供一个清晰明了的指南，帮助读者理解DDS协议的基本流程，并能够正确地实现和应用该协议。
通过对DDS协议相关内容的全面介绍和详细解释，读者将能够深入了解DDS的工作原理和实现方式，并能够在实际应用中解决遇到的问题。
同时，本文也对未来DDS协议的发展趋势进行了展望，希望能为读者提供一些参考和思路。
2. DDS协议实现基本流程:2.1 DDS概述:DDS（Data Distribution Service）是一种使用发布-订阅模式的数据分发协议，它提供了高效可靠的数据交换机制，常被用于分布式系统和实时系统中。
DDS 协议的设计目标是为了满足大规模和复杂性的应用需求，同时具备低延迟、高可靠性以及良好的可扩展性。
2.2 DDS协议架构:DDS协议采用了三层架构：发布-订阅层、中间件服务层和传输层。
发布-订阅层是整个DDS系统的核心部分，它负责数据的发布者和订阅者之间的通信管理。
中间件服务层提供了诸如消息过滤、路由选择和安全验证等功能。
传输层则负责实际数据在网络上的传输。
2.3 DDS通信机制:DDS协议通过以下几个步骤实现数据交换：1. 发布者创建并配置数据以及相关属性，并将其注册到DDS系统中。
基于发布订阅的实时交互平台NetDDS的设计与实现
高技术通讯2021年第31卷第4期：4354Wdoi：10.3772/j.issn.1002-0470.2021.04.011基于发布订阅的实时交互平台NetDDS的设计与实现①郑鹏怡②*陈进朝**「陕西国际商贸学院信息工程学院西安712046)(**西北工业大学计算机学院西安710129)摘要针对分布式系统应用规模大、范围广、运行环境复杂的特征，分析分布式交互平台在功能和性能上的需求，设计并实现了一个基于发布/订阅机制的实时交互平台NetDDS。
采取分层设计的思想，依次从分发服务层、QoS保障层和数据传输层3个方面完成实时交互平台的构建，提供基于发布/订阅机制的数据同步功能、灵活可配置的服务质量保障机制以及基于以太网的多协议数据传输机制，确保了数据传输的实时性、正确性与可靠性。
实验结果表明，该交互平台具有较低的消息更新延迟，能满足分布式应用中数据分发对实时性的要求。
关键词分布式系统；实时交互平台；发布订阅；实时；数据同步0引言随着计算科学的发展，分布式系统逐渐成为计算技术与应用的主流。
实时交互平台是构建分布式系统应用的关键技术之一，为分布式应用提供数据通信桥梁,在满足数据交互及时性和正确性的同时,为应用开发提供统一的接口⑴，屏蔽系统底层操作接口、通信机制的差异性,实现不同功能模块在分布式系统中的即插即用⑵，使系统开发人员不再关注具体的通信细节,缩短系统的研发时间。
分布式实时系统具有应用范围广、节点规模大、运行环境复杂等特征,对实时交互平台的实时性、动态性、可配置性等提岀了很高的要求⑶。
(1)实时性。
分布式系统应用的很多处理必须在一定的时限内完成，对实时性有很高的需求。
尽量缩短数据处理和传输的时延，是实时交互平台一个关键的需求⑷。
(2)动态性。
分布式系统通常运行在一个分布异构的环境中，系统的资源配置和应用间的交互行为是动态的、变化的，可根据具体要求实时加入和退岀，因此实时交互平台必须提供动态性的支持。
基于发布订阅模式的数据集成中间件系统设计实现
圆
集代 成理
— 网连 — 络接
订阅匹配 ， 对于符合 多个订 阅条件 的数据 ， 代理服务器 自动将其进行 分发 ， 而无需任何 配置 实现 了一对 多 从 的数据分发 功能 ； 同时 对于来 自不同发布者符 合同一
图 ２ 基于发布／ 阅的数据 集成 的框架 订 该 框架 由两部分 组成 ： 代理 服 务器和 具有发 布／ 订 阅功能 的数 据集 成代 理 （ Ｉｏ ｙ 。代 理服 务器 负 Ｄ ｒｘ ） Ｐ
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计 算 机 系 统 应 用
２ ０ 年 第 １ 期 ０７ １
基于发布订阅模式的数据集成中间件系统设计实现①
Ｄｅ ｉ ｎ ｍ ｐｌｍ ｅ ｔ ｔｏｎ ｏ ｕ ｌ ｈ Ｓｕ ｓ ｒｂ ｈ ｍ ａ ｓｇｎ ａ ｄ Ｉ ｅ ｎ ａ ｉ ｆ Ｐ ｂ ｉ ／ ｂ ｃ ｉ ｅ Ｓｃ ｅ ｓ
（ ）提供 了柔性化 的集 成方式 。数据发布 者只需 １ 指定要发布 的数据源及其属性 ， 即可完成数据 的发送 ， 无需关心接 收者 的配 置工作 ； 据接收者 只需指定数 数 据过滤 条件 ， 以及可选 的加载入库方式 ， 即可进行数据 的订 阅 ， 无需 关心数据 的发布 者配置 变化 的影响。 同 现有强关联 配置 的数 据集成方 式相 比， 降低 了用户关
基于 Ｅ 的数据集成中间件方案， 实现了跨数据源的 数据抽取、 转换和装载 ， 但这种方案由于采用基于点对点 的关联配置的集成方式（ 如图 １ 所示 ）导致应用时受限于 ， 数据集成的规模。每进行一次数据集成 ， 就需要数据的提
供者和接收者分别进行手工配置， 包括 ： 手工建立发送数
数 据 提 供 者 数 据接 收 者
据源、 发送任务、 发送渠道、 接收数据源、 接收任务、 接收渠
基于DDS的实时中间件的研究与设计
基于DDS的实时中间件的研究与设计
冯国良;谷青范
【期刊名称】《航空电子技术》
【年(卷),期】2011(042)003
【摘要】为满足分布式实时应用的需求，项目管理组（OMG：ObjectManagementGroup）提出并发布了实时系统用数据分配业务（DDS：DataDistributionServiceforReal-timeSystems）规范。
基于该规范，本文研究了发布／订阅系统的理论模型，设计了一个灵活、可靠的实时中间件（RTDDS：Real-timeDatamiddleware），从而降低了各节点之间的时空耦合性，解决了分布式环境下数据传输的QoS和实时性问题。
最后，本文给出了基于RTDDS的一个应用实例。
【总页数】7页(P41-46,54)
【作者】冯国良;谷青范
【作者单位】南京航空航天大学,南京210016;南京航空航天大学,南京210016;中国航空无线电电子研究所,上海200233
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.31
【相关文献】
1.基于OpenDDS的中间件实时通信机制扩展设计 [J], 冯剑尘;柳中华
2.动态自适应DDS实时中间件的研究与实现 [J], 谷青范;康介祥;冯国良;付宇卓
3.基于DDS的中间件自动化测试方法研究 [J], 钟芳凌;陈征
4.基于安全协商的DDS安全通信中间件设计 [J], 沈卓炜;高鹏;许心宇
5.基于DDS中间件的数据分发平台的设计与实现 [J], 何旭;张国超;代中华
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基于DDS发布/订阅中间件的设计
作者：曹万华， 谢蓓， 吴海昕， 程雄
作者单位：武汉数字工程研究所,武汉,430074
1.杨曙辉.王小非.陈龙.Yang Shuhui.Wang Xiaofei.Chen Long实时数据分发服务系统重构正确性保证研究[期刊论文]-舰船电子工程2009,29(1)
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3.裘楷.沈栋.李娜.吴宇红.Qiu Kai.Shen Dong.Li Na.Wu Yuhong基于DCPS模型的数据分发服务DDS的研究[期刊论文]-电子科技2006(11)
4.杨震.阳洋基于DDS规范的战场信息分发中间件平台研究[期刊论文]-通信技术2009,42(12)
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7.曹万华.谢蓓.吴海昕.程雄.CAO Wan-hua.XIE Bei.WU Hai-xin.CHENG Xiong基于DDS的发布/订阅中间件设计[期刊论文]-计算机工程2007,33(18)
8.姚兵.蔡婷.李峻林.赵恒.孙为民.YAO Bing.CAI Ting.LI Jun-lin.ZHAO Heng.SUN Wei-ming基于DDS模型的数据分发中间件的设计与实现[期刊论文]-计算机工程与设计2009,30(3)
9.杨瑾基于DDS和XML的数据集成模型的设计和实现[学位论文]2009
10.仇建伟.吴亚非.张永红.QIU Jian-wei.WU Ya-fei.ZHANG Yong-hong开放体系结构作战系统计算环境现状与研究[期刊论文]-中国电子科学研究院学报2009,4(2)
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