F5 助力构建车联网高性能代理架构​

在车联网复杂的应用场景中，从弱网环境，低延迟要求、安全认证到安全防护等一系列解决方案的落地实施，不可避免地会带来性能消耗与延迟问题。

在数字科技浪潮奔涌向前的时代，车联网作为智能交通体系的核心支柱，正以颠覆性的速度重塑人类出行模式与交通产业格局。

首先车联网平台作为智能交通系统的中枢大脑，依托先进的云架构设计，构建起覆盖车辆、道路设施、终端用户及多元服务的立体化数据交互网络。通过整合车辆运行状态、道路环境信息、用户需求等多维度数据资源，车联网平台实现了车辆与外部环境的全场景、全链路智能互联，为交通管理、车辆运维、用户服务等提供了坚实的数据基础与决策支撑。

其次在车联网错综复杂的生态环境中，设备间的数据交互需求呈现出显著的多样化与差异化特征。对于车辆紧急制动预警、自动驾驶实时控制指令等对时效性要求近乎严苛的应用场景，MQTT 协议凭借其轻量化架构与高效的消息发布 / 订阅机制，能够实现毫秒级的数据响应，确保关键信息的即时触达与精准传递；而在车辆全量行驶数据上传、高清地图下载更新等需要处理海量数据的场景下，HTTP 协议凭借其成熟的请求 - 响应模式与丰富的语义表达能力，为大规模数据传输提供了稳定可靠的通道，有效保障数据传输的完整性与准确性。两种协议优势互补、协同发力，充分满足车联网在不同应用场景下的差异化需求，共同为车联网系统的稳定运行与高效运转保驾护航。

车联网平台中的三大平台：

应用服务平台：其中Ecall紧急救援，Bcall道路救援主要是通过车辆中的TBox中的GPS定位芯片以及4G芯片将车辆的信息发送给车联网应用服务平台，实现及时救援。手机远程也可以通过APP，连接车联网应用服务平台，实现遥控车辆的车身系统BCM，实现远程控制车窗，座椅，空调，解锁等功能。应用服务平台还可以通过云端对TBox进行远程OTA固件升级。车辆管理平台：通过车辆TBox的GPS定位，利用MQTT长连接，可以自动实时通知车辆管理平台上传定位信息，实现防盗报警。数据服务平台：通过TBox采集车辆信息，将车辆的充电，健康状态，车辆驾驶信息等做成月度报告定期上传给数据服务平台。

在实际应用中，联车平台与 TBox 的协同工作为车联网带来了显著的成效。车辆制造商能够通过实时获取车辆数据，对车辆的性能和用户使用习惯进行深入分析，从而优化产品设计和售后服务；交通管理部门可以基于车辆上传的实时数据，实现更精准的交通流量调控和智能交通信号控制，缓解交通拥堵；车主则可以通过手机应用实时了解车辆状态，享受便捷的远程控制服务，提升出行体验。

车联网常用的三种协议：

在车联网蓬勃发展的背景下，各类通信协议作为数据传输与交互的 “桥梁”，对车联网的高效运行与安全保障起着关键作用。不同协议在性能与安全方面各有优劣，同时也面临着诸多挑战。

车联网性能及安全挑战

车联网的三大平台以及常用的3种协议，均离不开中间件服务。车联网消息服务器，需要支持大规模设备接入，多协议支持，主题订阅与发布，分布式集群，认证与授权以及数据的加密。于此同时，随着智能网联汽车安全事件的频发，车联网的稳定性和可靠性的重要性也日益突出，2025年4月16日，工信部组织19家车企及华为召开智能网联汽车《通知》落实闭门会，围绕测试、宣传、功能安全等维度提出多项强制性要求，相关部门对车联网进一步重视。目前2016年发布的GB32960要不大于30S的数据回传，已经不满满足车企对车况的实时性要求。随着车联网规模不断扩大、应用场景日益复杂，车企在性能与安全方面也面临着一系列挑战，这些挑战若未妥善应对，可能对整个车联网系统的稳定运行和安全保障造成严重影响。从性能方面考虑，联网涵盖数以亿计的设备，包括车载单元（OBU）、远程信息处理单元（TBox）、路侧单元（RSU）以及手持终端等。在实际应用中，车辆需要与周围环境、手持终端、云端平台进行高频次的数据交互，对消息处理的实时性要求极高。车联网系统在处理这类高并发、低延迟需求的消息时，若消息队列积压、线程池配置不合理或网络出现波动，就容易产生消息处理延迟。例如，当道路上突发交通事故，大量车辆同时上传事故相关数据时，若车联网系统无法及时处理和转发这些消息，会导致后续车辆接收信息滞后，影响驾驶决策，增加安全隐患。

车联网业务引入代理网关的必要性

面对高并发、低延迟需求的消息时，可以通过引入代理设备实现多ISP线路负载，延迟优化，IPv4/6双栈，MQTT代理设备增加处理并发能力，降低车联网业务延迟。安全方面，可以将mtls双向认证，JWT验证，DDOS缓解等功能交给代理设备完成。

在车联网快速发展、数据交互需求激增的背景下，F5 凭借自身技术优势，成为保障车联网高效、安全运行的关键力量。车联网中车辆与服务器间数据交互频繁，F5 能监控车联网业务系统分布式集群负载情况，根据区域内用户请求，将流量智能调度到最近节点。如在导航、远程诊断场景中，确保车辆与最近服务器实时通信，实现数据传输低延迟，提升服务准确性和及时性。当服务节点出现故障时，F5 的全局服务器负载均衡（GSLB）功能会自动将请求转移至其他节点，保障数据传输稳定性与可靠性，避免因单点故障影响车联网业务运行。通过 SSL 卸载能力，F5 可将加密和解密工作从车联网业务系统集群中分担出来，提升 MQTT 集群性能，同时确保数据传输安全，满足车联网对数据隐私和完整性的严格要求。F5 提供 TLS、DTLS 等多种认证方式，满足不同地区和行业安全需求，帮助车联网应用实现强大的身份验证和访问控制，防止未经授权的访问和数据泄露。在高速公路或远程山区等信号不稳定环境中，车联网通信易受网络波动影响。另外F5 结合车联网业务系统的 MQTT over QUIC 传输技术，不仅能确保数据包快速转发至邻近服务器，还优化了网络切换下的通信流畅度，保障车队管理、远程驾驶辅助等业务连续性，适用于高速移动车辆、车路协同和边远地区通信需求。特别指出，F5 基于TLV数据结构中特殊字段的识别上，可以让用户无感知的在WIFI，移动数据以及多个数据中心切换，实现基于业务的会话保持，且最小化对车辆与服务器间连接的干扰，维持通信状态，提升用户体验，确保车联网服务的稳定性和连续性。

F5针对数据量大的业务场景

网络传输优化

加速与智能 DNS：支持 TLS + http2.0 加速和智能 DNS ，可加快网络传输速度，智能解析域名，提升用户访问体验。多运营商负载与链路负载：实现南北流向的多运营商负载均衡，以及链路负载均衡，合理分配网络流量，避免链路拥塞，提升网络可用性。支持双栈协议访问：支持 IPV4/6 ，使设备能同时兼容两种网络协议，适应不同网络环境。

访问控制

IP 限制：可基于自定义或 GEO（地理位置）等对 IP 进行限制 ，比如限制特定地区 IP 访问，增强网络安全性。黑白名单：通过设置黑白名单，允许或阻止特定 IP、用户等的访问 ，灵活控制访问权限。

安全防护

DDoS 防护：抵御 TCP + UDP flood 攻击以及 L3 - L4 DDoS 攻击 ，保障网络服务不被恶意流量淹没。认证机制：支持物联网设备 TLS 双向认证、mTLS 认证（结合 OCSP Stapling ） ，确保通信双方身份可信，防止中间人攻击。凭证与 BOT 防御：具备凭证泄露防护（结合 HIBP 库 ）和 BOT 防御功能，防止非法凭证使用和恶意机器人程序攻击。JWT 相关：可 Block 未验签 JWT ，并进行 JWT 验证 ，保障基于 JWT 认证的安全性。

API 与应用安全

API 管控：限制暴露的 API 滥用，进行 API 速率控制、API 密钥验证、API 过滤 ，保障 API 安全，防止非法调用和数据泄露。Web 攻击防护：拦截 XSS、SQL、RCE 等 Web 层攻击 ，通过 WAF（Web 应用防火墙）防御 ，保护 Web 应用安全。数据泄露防护：具备 DLP（数据泄露防护）功能 ，防止敏感数据泄露，保护敏感信息内容安全。

F5针对实时性强的业务场景

网络传输优化

加速与智能 DNS：支持 HTTP3.0 + 智能 DNS ，能加快数据传输速度，智能解析域名，提升网络访问效率。多运营商负载与链路负载：实现南北流向的多运营商负载均衡以及链路负载均衡，合理分配流量，防止链路拥堵，保障网络稳定。支持双栈协议访问：支持 IPV4/6 ，可让设备在不同网络协议环境下顺畅通信。

访问控制

IP 限制：可基于自定义规则或 GEO（地理位置）等对 IP 进行限制，控制哪些 IP 能访问相关服务，增强安全性。黑白名单：通过设置黑白名单，决定允许或禁止特定 IP、设备等的访问，灵活管理访问权限。

安全防护

DDoS 防护：抵御 UDP + TCP flood 攻击以及 L3 - L4 DDoS 攻击 ，防止恶意流量冲击，保障服务可用性。认证机制：支持物联网设备 TLS 双向认证、mTLS 认证（结合 OCSP Stapling ） ，确保通信双方身份真实可信，防止中间人攻击。登录防护：防护 MQTT 高频尝试性登录和暴力破解 ，保障账号安全，避免非法登录。JWT 相关：可拦截未验签 JWT ，并进行 JWT 验证 ，保证基于 JWT 认证的过程安全可靠。

API 与应用安全

数据特征提取：基于 TLV/JSON 格式提取特征 ，用于识别和分析数据，保障数据传输和应用交互的安全性。API 管控：限制暴露的 API 滥用，进行 API 速率控制 ，防止 API 被过度调用，保护后端应用和数据安全。

在车联网复杂的应用场景中，从弱网环境，低延迟要求、安全认证到安全防护等一系列解决方案的落地实施，不可避免地会带来性能消耗与延迟问题。而将这些对性能影响较大的功能，如 SSL/TLS 加密解密、负载均衡、DDoS 攻击防护等，迁移至 F5 设备上，使其作为南北流量的增值网关，可有效化解性能瓶颈。

一方面，F5 强大的硬件加速能力与专业的负载均衡算法，能够高效处理大规模数据流量的分发与调度，极大地减轻了车联网业务系统中间件在处理高并发请求时的压力。车联网业务系统得以将更多资源专注于核心的消息队列处理工作，保障消息的稳定传输与高效分发。另一方面，F5 作为增值网关，凭借其内置的内容缓存、压缩优化以及快速的链路选择功能，显著提升了高并发客户端访问的响应速度。例如，在车辆与云端服务器进行频繁数据交互时，F5 可迅速将请求分配至最优服务器，并通过缓存常用数据，减少数据传输时间，使车辆能够更快地获取地图更新、接收控制指令等，有效降低了通信延迟。

通过这种功能的合理分配与优化，F5 与车联网业务系统形成了优势互补的协同架构，既保障了车联网系统在高并发场景下的稳定运行，又提升了数据传输效率与用户体验，为车联网的高效、安全发展奠定了坚实基础。

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