【网络应用程序设计】实验四：物联网监控系统

个人博客：https://alive0103.github.io/

代码在GitHub：https://github.com/Alive0103/XDU-CS-lab

能点个Star就更好了，欢迎来逛逛哇~❣

主播写的刚够满足基本功能，多有不足，仅供参考，还请提PR指正，很高兴能帮到你

代码指路：GitHub

一、实验内容

使用websocket建立网络聊天室，聊天室成员既包括web用户，也包括物联网节点，web用户可对物联网节点进行查询和控制。物联网节点可以是虚拟节点，如：mqtt.fx。

二、实验准备

腾讯云虚拟机
- Docker 环境
- EMQX （服务器端）
- Python编译环境（WEB端）
本机
- 下载MQTT.fx （设备端）

注意事项：各个端的对应端口记得在虚拟机里开放。

网络拓扑

text 复制代码

graph LR
    Web用户 -->|WS:8083| EMQX
    物联网设备 -->|MQTT:1883| EMQX
    Python服务器 -->|HTTP:8080| Web用户

三、核心配置

装好EMQX打开http://你的服务器IP:18083/，开始配置测试用户

1. 用户认证配置/权限规则配置

text 复制代码

**用户认证配置表**
| 用户名     | 密码         | 用户类型       |
|------------|--------------|----------------|
| web_user   | web_123456   | Web控制端       |
| sensor01   | iot_123456   | 物联网设备      |

**权限规则配置表**
| 用户名     | 操作类型 | 主题过滤器     | 权限状态 |
|------------|----------|----------------|----------|
| web_user   | 发布     | control/#      | 允许     |
| web_user   | 订阅     | status/#       | 允许     |
| sensor01   | 发布     | status/#       | 允许     |
| sensor01   | 订阅     | control/#      | 允许     |

2. MQTT.fx配置

写WEB端服务

核心逻辑

javascript 复制代码

// MQTT连接配置（对应实验参数）
const client = mqtt.connect('ws://你的服务器IP:8083/mqtt', {
    username: 'web_user',
    password: 'web_123456',
    clientId: `web_${Date.now()}`
});

// 主题订阅管理
const subscribeDevice = (deviceId) => {
    client.subscribe(`status/${deviceId}`, { qos: 1 }, (err) => {
        if (!err) addLog(`已订阅设备${deviceId}状态`);
    });
};

// 指令下发验证
const validateCommand = (input) => {
    const pattern = /^[a-z0-9]{8}:(start|stop|reset|led=(on|off))$/;
    return pattern.test(input);
};

完整代码

html 复制代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>物联网设备控制台</title>
    <script src="https://unpkg.com/[email protected]/dist/mqtt.min.js"></script>
    <style>
        body {
            margin: 0;
            padding: 20px;
            font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, sans-serif;
            background-color: #fff;
        }

        .status-bar {
            color: #2ecc71; /* 连接中状态颜色 */
            font-size: 14px;
            margin-bottom: 15px;
        }

        .message-container {
            height: 300px;
            border: 1px solid #e0e0e0;
            border-radius: 4px;
            margin-bottom: 15px;
            overflow-y: auto;
            padding: 10px;
        }

        .input-group {
            display: flex;
            gap: 10px;
        }

        #commandInput {
            flex: 1;
            padding: 8px 12px;
            border: 1px solid #e0e0e0;
            border-radius: 4px;
            font-size: 14px;
        }

        #sendButton {
            background: #007bff;
            color: white;
            border: none;
            padding: 8px 16px;
            border-radius: 4px;
            cursor: pointer;
        }
    </style>
</head>
<body>
    <!-- 状态显示 -->
    <div class="status-bar" id="status">状态：连接中...</div>
    
    <!-- 消息展示区域 -->
    <div class="message-container" id="messages"></div>
    
    <!-- 控制输入区 -->
    <div class="input-group">
        <input 
            type="text" 
            id="commandInput" 
            placeholder="输入控制指令（格式：设备ID:指令）"
            value="device01:led=on"
        >
        <button id="sendButton" onclick="sendCommand()">发送</button>
    </div>

    <script>
        // ================= MQTT连接配置 =================
        const client = mqtt.connect('ws://你的服务器IP:8083/mqtt', {
            username: 'web_user',
            password: 'web_user',
            clientId: 'web_user' 
        });

        // ================= 连接状态管理 =================
        client.on('connect', () => {
            document.getElementById('status').textContent = '状态：已连接';
            document.getElementById('status').style.color = '#27ae60';
            
            // 自动订阅设备状态主题
            client.subscribe('status/#', (err) => {
                if (!err) addSystemMessage('成功订阅设备状态主题');
            });
        });

        client.on('error', (err) => {
            document.getElementById('status').textContent = `错误：${err.message}`;
            document.getElementById('status').style.color = '#e74c3c';
        });

        // ================= 消息处理逻辑 =================
        client.on('message', (topic, payload) => {
            const msg = document.createElement('div');
            msg.textContent = `[${new Date().toLocaleTimeString()}] ${topic}: ${payload.toString()}`;
            msg.style.padding = '5px 0';
            msg.style.borderBottom = '1px solid #eee';
            document.getElementById('messages').appendChild(msg);
            messages.scrollTop = messages.scrollHeight; // 自动滚动到底部
        });

        // ================= 设备控制逻辑 =================
        const sendCommand = () => {
            const input = document.getElementById('commandInput').value.trim();
            if (!input) return;

            try {
                const [deviceId, command] = input.split(':');
                if (!deviceId || !command) throw new Error('指令格式错误');
                
                client.publish(`control/${deviceId}`, command);
                addSystemMessage(`已发送指令到 ${deviceId}`);
            } catch (err) {
                addSystemMessage(`错误：${err.message}`, true);
            }
        }

        // ================= 辅助函数 =================
        const addSystemMessage = (text, isError = false) => {
            const msg = document.createElement('div');
            msg.textContent = `[系统] ${new Date().toLocaleTimeString()} ${text}`;
            msg.style.color = isError ? '#e74c3c' : '#7f8c8d';
            msg.style.fontSize = '12px';
            msg.style.margin = '4px 0';
            document.getElementById('messages').appendChild(msg);
            messages.scrollTop = messages.scrollHeight;
        }
    </script>
</body>
</html>

启动WEB：

bash 复制代码

# 1. 部署到服务器指定目录
cd /home/lighthouse/chat-server/public
vim index.html # 粘贴上述代码

# 2. 重启HTTP服务
pkill python3
nohup python3 -m http.server 8080 --bind 0.0.0.0 >/dev/null 2>&1 &

# 3. 访问地址
echo "控制台地址：http://你的服务器IP:8080"

建议：用户名和密码全设成一样的，记不住一点。。。

四、实验结果

操作流程：

text 复制代码

graph TD
    A[启动Web服务] --> B[访问http://IP:8080]
    B --> C{状态显示"已连接"?}
    C -->|是| D[发送测试指令]
    C -->|否| E[检查控制台错误]
    D --> F[查看EMQX主题监控]

1. 在输入框输入：`device01:led=on`
2. 点击"发送"按钮
3. 在服务器执行：
   docker exec emqx_GSsj emqx_ctl topics
   # 应看到 control/device01 主题有消息统计

功能验证

测试场景	操作步骤	预期结果
Web用户订阅状态	浏览器控制台输入client.subscribe('status/#')	成功接收所有设备状态消息
非法主题发布拦截	使用web_user尝试发布到status/device01	返回PUBLISH not authorized错误
设备离线消息保留	设备离线时发送控制指令，设备上线后	立即执行离线期间最后一条指令
跨用户权限隔离	使用sensor01尝试订阅system/alerts	连接被立即断开

还是很酷炫的hh，撒花撒花！

【网络应用程序设计】实验四：物联网监控系统

一、 实验内容

二、实验准备

三、核心配置

1. 用户认证配置/权限规则配置

2. MQTT.fx配置

写WEB端服务

核心逻辑​

完整代码

四、实验结果

功能验证

一、实验内容

核心逻辑