物联网四大协议
物联网协议
Protocol | XMPP | MQTT | CoAP | RESTful HTTP |
Transport | TCP | TCP | UDP | TCP |
Messaging | Publish/ Subscribe Request/ Response | Publish/ Subscribe Request/ Response | Request/ Response | Request/ Response |
2G, 3G, 4G Suitability (1000s nodes) | Excellent | Excellent | Excellent | Excellent |
LLN Suitability (1000s nodes) | Fair | Fair | Excellent | Fair |
Compute Resources | 10Ks RAM/Flash | 10Ks RAM/Flash | 10Ks RAM/Flash | 10Ks RAM/Flash |
Success Storied | Remote management of consumer white goods | Extending enterprise messaging into IoT applications | Utility Field Area Networks | Smart Energy Profile 2 (premise energy management/ home services) |
协议一:物联网协议XMPP
XMPP是一种基于标准通用标记语言的子集XML的协议,它继承了在XML环境中灵活的发展性。因此,基于XMPP的应用具有超强的可扩展性。经过 扩展以后的XMPP可以通过发送扩展的信息来处理用户的需求,以及在XMPP的顶端建立如内容发布系统和基于地址的服务等应用程 序。而且,XMPP包含了针对服务器端的软件协议,使之能与另一个进行通话,这使得开发者更容易建立客户应用程序或给一个配好系统添加功能。
基本网络结构
XMPP中定义了三个角,客户端,服务器,网关。通信能够在这三者的任意两个之间双向发生。服务器同时承担了客户端信息记录,连接管理和信息的路由功能。网关承担着与异构即时通信系统的互联互通,异构系统可以包括SMS(短信),MSN,ICQ等。基本的网络形式是单客户端通过TCP/IP连接到单服务器,然后在之上传输XML。
工作原理
XMPP核心协议通信的基本模式就是先建立一个stream,然后协商一堆安全之类的东西,中
间通信过程就是客户端发送XML Stanza,一个接一个的。服务器根据客户端发送的信息以及程序的逻辑,发送XML Stanza给客户端。但是这个过程并不是一问一答的,任何时候都有可能从一方发信给另外一方。通信的最后阶段是关闭流,关闭TCP/IP连接。
功能
传输的是与即时通讯相关的指令。在以前这些命令要么用2进制的形式发送(比如QQ),要么用纯文本指令加空格加参数加换行符的方式发送(比如MSN)。而XMPP传输的即时通讯指令的逻辑与以往相仿,只是协议的形式变成了XML格式的纯文本。
优点
XMPP协议是自由、开放、公开的,并且易于了解。而且在客户端、服务器、组件、源码库等方面,都已经各自有多种实现。
缺点
网络通信过程中数据冗余率非常高,网络流量中70% 都消耗在 XMPP 协议层了。对于物联网来说,大量计算能力有限且工作在低带宽、不可靠网络的远程传感器和控制设备,省电、省流量是所有底层服务的一个关键技术指标,XMPP协议看起来已经落后了。
协议二:物联网协议MQTT
MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议,有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台,几乎可以把所有联网物品 和外部连接起来,被用来当做传感器和致动器(比如通过Twitter让房屋联网)的通信协议。
MQTT简介
MQTT是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议,最早由IBM提出的,如今已经成为OASIS规范。由于规范很简单,非常适合需要低功耗和网络带宽有限的IoT场景,比如:
·遥感数据
·汽车
·智能家居
·智慧城市
·医疗医护
由于物联网的环境是非常特别的,所以MQTT遵循以下设计原则:
1.精简,不添加可有可无的功能。
2.发布/基于tcp协议的应用程序包括订阅(Pub/Sub)模式,方便消息在传感器之间传递。
3.允许用户动态创建主题,零运维成本。
4.把传输量降到最低以提高传输效率。
5.把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内。
6.支持连续的会话控制。
7.理解客户端计算能力可能很低。
8.提供服务质量管理。
9.假设数据不可知,不强求传输数据的类型与格式,保持灵活性。
运用MQTT协议,设备可以很方便地连接到物联网云服务,管理设备并处理数据,最后应用到各种业务场景,如下图所示:
发布/订阅模式
与请求/回答这种同步模式不同,发布/订阅模式解耦了发布消息的客户(发布者)与订阅消息的客户(订阅者)之间的关系,这意味着发布者和订阅者之间并不需要直接建立联系。打个比方,你打电话给朋友,一直要等到朋友接电话了才能够开始交流,是一个典型的同步请求/回答的场景;而给一个好友邮件列表发就不一样,你发好该干嘛干嘛,好友们到有空了去查看邮件就是了,是一个典型的异步发布/订阅的场景。
熟悉编程的同学一定非常熟悉这种设计模式了,因为它带来了这些好处:
·发布者与订阅者不必了解彼此,只要认识同一个消息代理即可。
·发布者和订阅者不需要交互,发布者无需等待订阅者确认而导致锁定。
·发布者和订阅者不需要同时在线,可以自由选择时间来消费消息。
主题
MQTT是通过主题对消息进行分类的,本质上就是一个UTF-8的字符串,不过可以通过反斜
杠表示多个层级关系。主题并不需要创建,直接使用就是了。
主题还可以通过通配符进行过滤。其中,+可以过滤一个层级,而#只能出现在主题最后表示过滤任意级别的层级。
举个例子:
·building-b/floor-5:代表B楼5层的设备。
·+/floor-5:代表任何一个楼的5层的设备。
·building-b/#:代表B楼所有的设备。
注意,MQTT允许使用通配符订阅主题,但是并不允许使用通配符广播。
服务质量
为了满足不同的场景,MQTT支持三种不同级别的服务质量(Quality of Service,QoS)为不同场景提供消息可靠性:
版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198,我们将在24小时内删除。
发表评论