轉(zhuǎn)發(fā)：鏈接地址

在物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議中万皿，我們一般分為兩大類(lèi)技矮，一類(lèi)是傳輸協(xié)議，一類(lèi)是通信協(xié)議。傳輸協(xié)議一般負(fù)責(zé)子網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間的組網(wǎng)及通信苟翻；通信協(xié)議則主要是運(yùn)行在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議之上的設(shè)備通訊協(xié)議，負(fù)責(zé)設(shè)備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及通信骗污。

上圖為物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的問(wèn)題空間崇猫，其中物聯(lián)網(wǎng)的通信環(huán)境有Ethernet， Wi-Fi需忿， RFID诅炉， NFC（近距離無(wú)線通信）， Zigbee屋厘， 6LoWPAN（IPV6低速無(wú)線版本）涕烧，Bluetooth， GSM汗洒， GPRS议纯， GPS， 3G溢谤， 4G等網(wǎng)絡(luò)瞻凤，而每一種通信應(yīng)用協(xié)議都有一定適用范圍憨攒。AMQP、JMS阀参、REST/HTTP都是工作在以太網(wǎng)肝集，COAP協(xié)議是專(zhuān)門(mén)為資源受限設(shè)備開(kāi)發(fā)的協(xié)議，而DDS和MQTT的兼容性則強(qiáng)很多蛛壳。

　　互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代杏瞻，TCP/IP協(xié)議已經(jīng)一統(tǒng)江湖，現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)的通信架構(gòu)也是構(gòu)建在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)架構(gòu)之上炕吸。在當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議中伐憾，HTTP協(xié)議由于開(kāi)發(fā)成本低，開(kāi)放程度高赫模，幾乎占據(jù)大半江山树肃，所以很多廠商在構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)也基于http協(xié)議進(jìn)行開(kāi)發(fā)。包括google主導(dǎo)的physic web項(xiàng)目瀑罗，都是期望在傳統(tǒng)web技術(shù)基礎(chǔ)上構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)胸嘴。

　　HTTP協(xié)議是典型的CS通訊模式，由客戶(hù)端主動(dòng)發(fā)起連接斩祭，向服務(wù)器請(qǐng)求XML或JSON數(shù)據(jù)劣像。該協(xié)議最早是為了適用web瀏覽器的上網(wǎng)瀏覽場(chǎng)景和設(shè)計(jì)的，目前在PC摧玫、手機(jī)耳奕、pad等終端上都應(yīng)用廣泛，但并不適用于物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景诬像。在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中其有三大弊端：

　　(1) 由于必須由設(shè)備主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)屋群，難以主動(dòng)向設(shè)備推送數(shù)據(jù)。對(duì)于單單的數(shù)據(jù)采集等場(chǎng)景還勉強(qiáng)適用坏挠，但是對(duì)于頻繁的操控場(chǎng)景芍躏，只能推過(guò)設(shè)備定期主動(dòng)拉取的的方式，實(shí)現(xiàn)成本和實(shí)時(shí)性都大打折扣降狠。

　　(2) 安全性不高对竣。web的不安全都是婦孺皆知，HTTP是明文協(xié)議榜配，在很多要求高安全性的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景否纬，如果不做很多安全準(zhǔn)備工作（如采用https等），后果不堪設(shè)想蛋褥。

　　(3) 不同于用戶(hù)交互終端如pc临燃、手機(jī)，物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中的設(shè)備多樣化，對(duì)于運(yùn)算和存儲(chǔ)資源都十分受限的設(shè)備谬俄，http協(xié)議實(shí)現(xiàn)柏靶、XML/JSON數(shù)據(jù)格式的解析，都是不可能的任務(wù)溃论。

IOT的七大通信協(xié)議:

1. REST/HTTP(松耦合服務(wù)調(diào)用)

REST即表述性狀態(tài)傳遞屎蜓，是基于HTTP協(xié)議開(kāi)發(fā)的一種通信風(fēng)格。

適用范圍：

REST/HTTP主要為了簡(jiǎn)化互聯(lián)網(wǎng)中的系統(tǒng)架構(gòu)钥勋，快速實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端和服務(wù)器之間交互的松耦合炬转，降低了客戶(hù)端和服務(wù)器之間的交互延遲。因此適合在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層面算灸，通過(guò)REST開(kāi)放物聯(lián)網(wǎng)中資源扼劈，實(shí)現(xiàn)服務(wù)被其他應(yīng)用所調(diào)用。

特點(diǎn)：

（1）REST 指的是一組架構(gòu)約束條件和原則菲驴。滿足這些約束條件和原則的應(yīng)用程序或設(shè)計(jì)就是RESTful荐吵。

（2）客戶(hù)端和服務(wù)器之間的交互在請(qǐng)求之間是無(wú)狀態(tài)的。

（3）在服務(wù)器端赊瞬，應(yīng)用程序狀態(tài)和功能可以分為各種資源先煎，它向客戶(hù)端公開(kāi)，每個(gè)資源都使用 URI 得到一個(gè)唯一的地址巧涧。所有資源都共享統(tǒng)一的界面薯蝎，以便在客戶(hù)端和服務(wù)器之間傳輸狀態(tài)。

（4）使用的是標(biāo)準(zhǔn)的 HTTP 方法谤绳，比如：GET占锯、PUT、POST 和 DELETE缩筛。

REST/HTTP其實(shí)是互聯(lián)網(wǎng)中服務(wù)調(diào)用API封裝風(fēng)格消略，物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中歪脏，可以通過(guò)開(kāi)放REST API的方式疑俭，把數(shù)據(jù)服務(wù)開(kāi)放出去粮呢，被互聯(lián)網(wǎng)中其他應(yīng)用所調(diào)用婿失。

2. CoAP協(xié)議

CoAP (Constrained Application Protocol)，受限應(yīng)用協(xié)議啄寡，應(yīng)用于無(wú)線傳感網(wǎng)中協(xié)議豪硅。

適用范圍：

CoAP是簡(jiǎn)化了HTTP協(xié)議的RESTful API，CoAP是6LowPAN協(xié)議棧中的應(yīng)用層協(xié)議挺物，它適用于在資源受限的通信的IP網(wǎng)絡(luò)懒浮。

特點(diǎn)：

　　（1）報(bào)頭壓縮：CoAP包含一個(gè)緊湊的二進(jìn)制報(bào)頭和擴(kuò)展報(bào)頭。它只有短短的4B的基本報(bào)頭砚著，基本報(bào)頭后面跟擴(kuò)展選項(xiàng)次伶。一個(gè)典型的請(qǐng)求報(bào)頭為10～20B。

　』隆（2）方法和URIs：為了實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端訪問(wèn)服務(wù)器上的資源冠王，CoAP支持GET、PUT舌镶、POST和DELETE等方法柱彻。CoAP還支持URIs，這是Web架構(gòu)的主要特點(diǎn)餐胀。

（3）傳輸層使用UDP協(xié)議：CoAP協(xié)議是建立在UDP協(xié)議之上哟楷，以減少開(kāi)銷(xiāo)和支持組播功能。它也支持一個(gè)簡(jiǎn)單的停止和等待的可靠性傳輸機(jī)制否灾。

　÷羯谩（4）支持異步通信：HTTP對(duì)M2M（Machine-to-Machine）通信不適用，這是由于事務(wù)總是由客戶(hù)端發(fā)起墨技。而CoAP協(xié)議支持異步通信磨镶，這對(duì)M2M通信應(yīng)用來(lái)說(shuō)是常見(jiàn)的休眠／喚醒機(jī)制。

　〗√帷（5）支持資源發(fā)現(xiàn)：為了自主的發(fā)現(xiàn)和使用資源琳猫，它支持內(nèi)置的資源發(fā)現(xiàn)格式，用于發(fā)現(xiàn)設(shè)備上的資源列表私痹，或者用于設(shè)備向服務(wù)目錄公告自己的資源脐嫂。它支持RFC5785中的格式，在CoRE中用／．well—known／core的路徑表示資源描述紊遵。

　≌饲А（6）支持緩存：CoAP協(xié)議支持資源描述的緩存以?xún)?yōu)化其性能。

協(xié)議主要實(shí)現(xiàn)：

　　· libcoap（C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)）

　　· Californium（java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)）

　　CoAP和6LowPan暗膜，這分別是應(yīng)用層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)適配層協(xié)議匀奏，其目標(biāo)是解決設(shè)備直接連接到IP網(wǎng)絡(luò)，也就是IP技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備之間学搜、互聯(lián)網(wǎng)與設(shè)備之間的通信需求娃善。因?yàn)镮PV6技術(shù)帶來(lái)巨大尋址空間，不光解決了未來(lái)巨量設(shè)備和資源的標(biāo)識(shí)問(wèn)題瑞佩，互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用可以直接訪問(wèn)支持IPV6的設(shè)備聚磺，而不需要額外的網(wǎng)關(guān)。

3. MQTT協(xié)議(低帶寬)

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport )炬丸，消息隊(duì)列遙測(cè)傳輸瘫寝，由IBM開(kāi)發(fā)的即時(shí)通訊協(xié)議，相比來(lái)說(shuō)比較適合物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的通訊協(xié)議。MQTT協(xié)議采用發(fā)布/訂閱模式焕阿，所有的物聯(lián)網(wǎng)終端都通過(guò)TCP連接到云端咪啡，云端通過(guò)主題的方式管理各個(gè)設(shè)備關(guān)注的通訊內(nèi)容，負(fù)責(zé)將設(shè)備與設(shè)備之間消息的轉(zhuǎn)發(fā)暮屡。

適用范圍：

在低帶寬瑟匆、不可靠的網(wǎng)絡(luò)下提供基于云平臺(tái)的遠(yuǎn)程設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控。

特點(diǎn)：

　≡曰獭（1） 使用基于代理的發(fā)布/訂閱消息模式愁溜，提供一對(duì)多的消息發(fā)布

　　（2） 使用 TCP/IP 提供網(wǎng)絡(luò)連接

　⊥獬А（3） 小型傳輸冕象，開(kāi)銷(xiāo)很小（固定長(zhǎng)度的頭部是 2 字節(jié)）汁蝶，協(xié)議交換最小化渐扮，以降低網(wǎng)絡(luò)流量

　　（4） 支持QoS掖棉，有三種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量：“至多一次”墓律， “至少一次”， “只有一次”

協(xié)議主要實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用：

　♂：ァ（1） 已經(jīng)有PHP耻讽，JAVA，Python帕棉，C针肥，C#等多個(gè)語(yǔ)言版本的協(xié)議框架

　　（2） IBM Bluemix 的一個(gè)重要部分是其 IoT FoundaTIon 服務(wù)香伴，這是一項(xiàng)基于云的 MQTT 實(shí)例

　∥空怼（3） 移動(dòng)應(yīng)用程序也早就開(kāi)始使用MQTT友瘤，如 Facebook Messenger 和com等

　　MQTT協(xié)議一般適用于設(shè)備數(shù)據(jù)采集到端（Device-》Server朵纷，Device-》Gateway）沙合，集中星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（hub-and-spoke）专挪，不適用設(shè)備與設(shè)備之間通信，設(shè)備控制能力弱修噪，另外實(shí)時(shí)性較差牵素，一般都在秒級(jí)骄崩。

4. DDS協(xié)議(高可靠性拔稳、實(shí)時(shí))

DDS(Data Distribution Service for Real-Time Systems)葛峻，面向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分布服務(wù)锹雏。

適用范圍：

分布式高可靠性巴比、實(shí)時(shí)傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)通信。目前DDS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、民航轻绞、工業(yè)控制等領(lǐng)域采记。

特點(diǎn)：

　　（1） 以數(shù)據(jù)為中心

　≌（2） 使用無(wú)代理的發(fā)布/訂閱消息模式唧龄，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多奸远、多對(duì)多

　〖裙住（3） 提供多大21種QoS服務(wù)質(zhì)量策略

協(xié)議主要實(shí)現(xiàn)：

　　· OpenDDS 是一個(gè)開(kāi)源的 C++ 實(shí)現(xiàn)

　　· OpenSplice DDS

　　DDS很好地支持設(shè)備之間的數(shù)據(jù)分發(fā)和設(shè)備控制，設(shè)備和云端的數(shù)據(jù)傳輸懒叛，同時(shí)DDS的數(shù)據(jù)分發(fā)的實(shí)時(shí)效率非常高丸冕，能做到秒級(jí)內(nèi)同時(shí)分發(fā)百萬(wàn)條消息到眾多設(shè)備。DDS在服務(wù)質(zhì)量（QoS）上提供非常多的保障途徑薛窥，這也是它適用于國(guó)防軍事胖烛、工業(yè)控制這些高可靠性、可安全性應(yīng)用領(lǐng)域的原因诅迷。但這些應(yīng)用都工作在有線網(wǎng)絡(luò)下佩番，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，特別是資源受限的情況下罢杉，沒(méi)有見(jiàn)到過(guò)實(shí)施案例趟畏。

5. AMQP協(xié)議(互操作性)

AMQP(Advanced Message Queuing Protocol)，先進(jìn)消息隊(duì)列協(xié)議滩租，用于業(yè)務(wù)系統(tǒng)例如PLM拱镐，ERP，MES等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換持际。

適用范圍：

最早應(yīng)用于金融系統(tǒng)之間的交易消息傳遞沃琅，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，主要適用于移動(dòng)手持設(shè)備與后臺(tái)數(shù)據(jù)中心的通信和分析蜘欲。

特點(diǎn)：

　∫婷肌（1） Wire級(jí)的協(xié)議，它描述了在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的格式姥份，以字節(jié)為流

　」（2） 面向消息、隊(duì)列澈歉、路由（包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和發(fā)布/訂閱）展鸡、可靠性、安全

協(xié)議實(shí)現(xiàn)：

　　· Erlang中的實(shí)現(xiàn)有 RabbitMQ

　　· AMQP的開(kāi)源實(shí)現(xiàn)埃难，用C語(yǔ)言編寫(xiě)OpenAMQ

　　· Apache Qpid

　　· stormMQ

6. XMPP協(xié)議(即時(shí)通信)

XMPP(Extensible Messaging and Presence Protocol)可擴(kuò)展通訊和表示協(xié)議莹弊，一個(gè)開(kāi)源形式組織產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通信協(xié)議涤久。

適用范圍：

即時(shí)通信的應(yīng)用程序，還能用在網(wǎng)絡(luò)管理忍弛、游戲响迂、遠(yuǎn)端系統(tǒng)監(jiān)控等。

特點(diǎn)：

　∠妇巍（1） 客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器通信模式

　≌嵬（2） 分布式網(wǎng)絡(luò)

　　（3） 簡(jiǎn)單的客戶(hù)端疯兼，將大多數(shù)工作放在服務(wù)器端進(jìn)行

　∪欢簟（4） 標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言的子集XML的數(shù)據(jù)格式

　　XMPP是基于XML的協(xié)議，由于其開(kāi)放性和易用性吧彪，在互聯(lián)網(wǎng)及時(shí)通訊應(yīng)用中運(yùn)用廣泛啦鸣。相對(duì)HTTP，XMPP在通訊的業(yè)務(wù)流程上是更適合物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的来氧，開(kāi)發(fā)者不用花太多心思去解決設(shè)備通訊時(shí)的業(yè)務(wù)通訊流程诫给，相對(duì)開(kāi)發(fā)成本會(huì)更低。但是HTTP協(xié)議中的安全性以及計(jì)算資源消耗的硬傷并沒(méi)有得到本質(zhì)的解決啦扬。

7. JMS

JMS (Java Message Service)中狂，即消息服務(wù)，這是JAVA平臺(tái)中著名的消息隊(duì)列協(xié)議扑毡。

Java消息服務(wù)應(yīng)用程序接口胃榕，是一個(gè)Java平臺(tái)中關(guān)于面向消息中間件(MOM)的API，用于在兩個(gè)應(yīng)用程序之間瞄摊，或分布式系統(tǒng)中發(fā)送消息勋又，進(jìn)行異步通信。Java消息服務(wù)是一個(gè)與具體平臺(tái)無(wú)關(guān)的API换帜，絕大多數(shù)MOM提供商都對(duì)JMS提供支持楔壤。

JMS是一種與廠商無(wú)關(guān)的 API，用來(lái)訪問(wèn)消息收發(fā)系統(tǒng)消息惯驼，它類(lèi)似于JDBC（Java Database Connectivity）蹲嚣。這里，JDBC 是可以用來(lái)訪問(wèn)許多不同關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的 API祟牲，而 JMS 則提供同樣與廠商無(wú)關(guān)的訪問(wèn)方法隙畜，以訪問(wèn)消息收發(fā)服務(wù)。許多廠商都支持 JMS说贝，包括 IBM 的 MQSeries议惰、BEA的 Weblogic JMS service和 Progress 的 SonicMQ。 JMS 能夠通過(guò)消息收發(fā)服務(wù)（有時(shí)稱(chēng)為消息中介程序或路由器）從一個(gè) JMS 客戶(hù)機(jī)向另一個(gè) JMS客戶(hù)機(jī)發(fā)送消息乡恕。消息是 JMS 中的一種類(lèi)型對(duì)象言询，由兩部分組成：報(bào)頭和消息主體俯萎。報(bào)頭由路由信息以及有關(guān)該消息的元數(shù)據(jù)組成。消息主體則攜帶著應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)或有效負(fù)載倍试。根據(jù)有效負(fù)載的類(lèi)型來(lái)劃分讯屈，可以將消息分為幾種類(lèi)型蛋哭，它們分別攜帶：簡(jiǎn)單文本（TextMessage）县习、可序列化的對(duì)象 （ObjectMessage）、屬性集合 （MapMessage）谆趾、字節(jié)流 （BytesMessage）躁愿、原始值流 （StreamMessage），還有無(wú)有效負(fù)載的消息 （Message）沪蓬。

協(xié)議對(duì)比：

協(xié)議應(yīng)用的側(cè)重方向

　　MQTT彤钟、 DDS、 AMQP跷叉、XMPP逸雹、 JMS、 REST云挟、 CoAP這幾種協(xié)議都已被廣泛應(yīng)用梆砸，并且每種協(xié)議都有至少10種以上的代碼實(shí)現(xiàn)，都宣稱(chēng)支持實(shí)時(shí)的發(fā)布/訂閱的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議园欣，但是在具體物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)帖世，需考慮實(shí)際場(chǎng)景的通信需求，選擇合適的協(xié)議沸枯。

　　以智能家居為例日矫，說(shuō)明下這些協(xié)議側(cè)重應(yīng)用方向。智能家居中智能燈光控制绑榴，可以使用XMPP協(xié)議控制燈的開(kāi)關(guān)哪轿；智能家居的電力供給，發(fā)電廠的發(fā)動(dòng)機(jī)組的監(jiān)控可以使用DDS協(xié)議翔怎；當(dāng)電力輸送到千家萬(wàn)戶(hù)時(shí)缔逛，電力線的巡查和維護(hù)，可以使用MQTT協(xié)議姓惑；家里的所有電器的電量消耗褐奴，可以使用AMQP協(xié)議，傳輸?shù)皆贫嘶蚣彝ゾW(wǎng)關(guān)中進(jìn)行分析于毙；最后用戶(hù)想把自家的能耗查詢(xún)服務(wù)公布到互聯(lián)網(wǎng)上敦冬，那么可以使用REST/HTTP來(lái)開(kāi)放API服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的選擇

　　發(fā)布/訂閱服務(wù)更適合物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下通信

　　DDS唯沮、MQTT脖旱、AMQP和JMS都是基于發(fā)布/訂閱模式堪遂，發(fā)布/訂閱框架具有服務(wù)自發(fā)現(xiàn)、動(dòng)態(tài)擴(kuò)展萌庆、事件過(guò)濾的特點(diǎn)溶褪，它解決了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在應(yīng)用層的數(shù)據(jù)源快速獲取、物的加入和退出践险、興趣訂閱猿妈、降低帶寬流量等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)物的聯(lián)接在空間上松耦合（雙方無(wú)需知道通信地址）巍虫、時(shí)間上松耦合和同步松耦合彭则。

　　服務(wù)質(zhì)量（QoS）是物聯(lián)網(wǎng)通信中的重要考慮因素

　　在服務(wù)策略的幫助下，DDS能夠有效地控制和管理網(wǎng)絡(luò)帶寬占遥、內(nèi)存空間等資源的使用俯抖，同時(shí)也能控制數(shù)據(jù)的可靠性、實(shí)時(shí)性和數(shù)據(jù)的生存時(shí)間瓦胎，通過(guò)靈活使用這些服務(wù)質(zhì)量策略芬萍，DDS不僅能在窄帶的無(wú)線環(huán)境上，也能在寬帶的有線通信環(huán)境上開(kāi)發(fā)出滿足實(shí)時(shí)性需求的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)搔啊。