IoT માટે નેટવર્કિંગ અને મેસેજિંગ પ્રોટોકોલ્સની ઝાંખી

હેલો, ખાબ્રોવિટ્સ! રશિયાનો પ્રથમ ઓનલાઈન કોર્સ IoT ડેવલપર ઓક્ટોબરમાં OTUS માં લોન્ચ થાય છે. અભ્યાસક્રમ માટે નોંધણી અત્યારે ખુલ્લી છે, જેના સંબંધમાં અમે તમારી સાથે ઉપયોગી સામગ્રી શેર કરવાનું ચાલુ રાખીએ છીએ.

ઈન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ (IoT, ઈન્ટરનેટ ઓફ થિંગ્સ) હાલના નેટવર્ક ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર, ટેક્નોલોજીઓ અને પ્રોટોકોલ્સની ટોચ પર બનાવવામાં આવશે જે હાલમાં ઘરો/ઓફિસો અને ઈન્ટરનેટમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવશે અને તે ઘણું બધું પ્રદાન કરશે.

આ માર્ગદર્શિકાનો હેતુ IoT માટે નેટવર્કિંગ અને એપ્લિકેશન પ્રોટોકોલ્સની સંક્ષિપ્ત ઝાંખી પ્રદાન કરવાનો છે.

નૉૅધ. તમારી પાસે જ્ઞાન હોવું જોઈએ નેટવર્ક ટેકનોલોજીની મૂળભૂત બાબતો.

IoT નેટવર્ક્સ

IoT હાલના TCP/IP નેટવર્ક પર ચાલશે.

TCP/IP દરેક સ્તર પર ચોક્કસ પ્રોટોકોલ સાથે ચાર-સ્તરનું મોડેલ વાપરે છે. સેમી. TCP/IP 4 લેયર મોડલને સમજવું (અમે TCP/IP ના ચાર-સ્તરનું મોડેલ સમજીએ છીએ).

નીચેનો આકૃતિ હાલમાં ઉપયોગમાં લેવાતા પ્રોટોકોલ અને IoT માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય તેવી શક્યતાઓની સરખામણી દર્શાવે છે.

ચાર્ટ નોંધો:

1. ફોન્ટનું કદ પ્રોટોકોલની લોકપ્રિયતા દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ડાબી બાજુએ, IPv4 મોટું છે, કારણ કે તે આધુનિક ઇન્ટરનેટ પર વધુ લોકપ્રિય છે. જો કે, તે જમણી બાજુએ નાનું છે કારણ કે IoT માં IPv6 વધુ લોકપ્રિય થવાની અપેક્ષા છે.

2. બધા પ્રોટોકોલ બતાવવામાં આવતા નથી.

3. મોટાભાગના ફેરફારો ચેનલ (સ્તર 1 અને 2) અને એપ્લિકેશન સ્તર (સ્તર 4) પર છે.

4. નેટવર્ક અને પરિવહન સ્તરો યથાવત રહેવાની શક્યતા છે.

લિંક લેયર પ્રોટોકોલ્સ

ડેટા લિંક સ્તર (ડેટા લિંક) પર, તમારે ઉપકરણોને એકબીજા સાથે કનેક્ટ કરવાની જરૂર છે. તેઓ બંને નજીક હોઈ શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, સ્થાનિક નેટવર્ક્સ (સ્થાનિક નેટવર્ક્સ) અને એકબીજાથી ખૂબ અંતરે: શહેરી (મેટ્રોપોલિટન એરિયા નેટવર્ક્સ) અને વૈશ્વિક નેટવર્ક્સ (વાઇડ એરિયા નેટવર્ક્સ) માં.

હાલમાં, આ સ્તરે, હોમ અને ઓફિસ નેટવર્ક્સ (LAN) ઈથરનેટ અને Wi-Fi નો ઉપયોગ કરે છે અને મોબાઈલ (WANs) 3G/4G નો ઉપયોગ કરે છે. જો કે, ઘણા IoT ઉપકરણો ઓછી શક્તિ ધરાવતા હોય છે, જેમ કે સેન્સર, અને તે માત્ર બેટરી દ્વારા સંચાલિત હોય છે. આ કિસ્સાઓમાં, ઇથરનેટ યોગ્ય નથી, પરંતુ ઓછા પાવરવાળા Wi-Fi અને ઓછા પાવરવાળા બ્લૂટૂથનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

જ્યારે હાલની વાયરલેસ ટેક્નોલોજીઓ (Wi-Fi, Bluetooth, 3G/4G) નો ઉપયોગ આ ઉપકરણોને કનેક્ટ કરવા માટે ચાલુ રહેશે, ત્યારે તે ખાસ કરીને IoT એપ્લિકેશન્સ માટે રચાયેલ નવી તકનીકો જોવા યોગ્ય છે જે લોકપ્રિયતામાં વૃદ્ધિ થવાની સંભાવના છે.

તેમાંના છે:

• BLE - બ્લૂટૂથ લો એનર્જી

• લોરાવન - લાંબી રેન્જ WAN

• સિગફોક્સ

• LTE-M

તેઓ લેખમાં વધુ વિગતવાર વર્ણવેલ છે. IOT વાયરલેસ તકનીકોની ઝાંખી (વાયરલેસ IoT તકનીકોની ઝાંખી).

નેટવર્ક સ્તર

નેટવર્ક સ્તર (નેટવર્કિંગ) પર, પ્રોટોકોલ લાંબા ગાળે પ્રભુત્વ મેળવશે IPv6. તે અસંભવિત છે કે IPv4 નો ઉપયોગ કરવામાં આવશે, પરંતુ તે પ્રારંભિક તબક્કામાં ભૂમિકા ભજવી શકે છે. મોટાભાગના ઘરેલું IoT ઉપકરણો, જેમ કે સ્માર્ટ લાઇટ બલ્બ, હાલમાં IPv4 નો ઉપયોગ કરે છે.

પરિવહન સ્તર 

ટ્રાન્સપોર્ટ લેયર (ટ્રાન્સપોર્ટ) પર, ઈન્ટરનેટ અને વેબ TCP દ્વારા પ્રભુત્વ ધરાવે છે. તેનો ઉપયોગ HTTP અને અન્ય ઘણા લોકપ્રિય ઈન્ટરનેટ પ્રોટોકોલ્સ (SMTP, POP3, IMAP4, વગેરે) બંનેમાં થાય છે.

MQTT, જે હું મેસેજિંગ માટેના મુખ્ય એપ્લિકેશન લેયર પ્રોટોકોલમાંથી એક બનવાની અપેક્ષા રાખું છું, હાલમાં TCP નો ઉપયોગ કરે છે.

જો કે, ભવિષ્યમાં, નીચા ઓવરહેડને કારણે, હું UDP IoT માટે વધુ લોકપ્રિય બનવાની અપેક્ષા રાખું છું. કદાચ વધુ વ્યાપક MQTT-SN, UDP પર ચાલી રહ્યું છે. સરખામણી લેખ જુઓ TCP વિ UDP .

એપ્લિકેશન સ્તર અને મેસેજિંગ પ્રોટોકોલ્સ

IoT પ્રોટોકોલ માટે મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓ:

• સ્પીડ - પ્રતિ સેકન્ડ ટ્રાન્સફર થયેલ ડેટાની માત્રા.

• લેટન્સી એટલે સંદેશ મોકલવામાં જે સમય લાગે છે.

• પાવર વપરાશ.

• સુરક્ષા

• સૉફ્ટવેરની ઉપલબ્ધતા.

હાલમાં, આ સ્તરે બે મુખ્ય પ્રોટોકોલ સક્રિયપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે: HTTP અને MQTT.

HTTP એ વેબ (WWW) અંતર્ગત આ સ્તરનો કદાચ સૌથી જાણીતો પ્રોટોકોલ છે. તે IoT માટે મહત્વપૂર્ણ બની રહેશે, કારણ કે તેનો ઉપયોગ REST API માટે થાય છે - વેબ એપ્લિકેશન અને સેવાઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા માટેની મુખ્ય પદ્ધતિ. જો કે, ઉચ્ચ ઓવરહેડને કારણે, HTTP મુખ્ય IoT પ્રોટોકોલ બનવાની શક્યતા નથી, જો કે તે હજી પણ ઇન્ટરનેટ પર વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાશે.

MQTT (મેસેજ ક્યૂઇંગ ટેલિમેટ્રી ટ્રાન્સપોર્ટ) તેની હળવાશ અને ઉપયોગમાં સરળતાને કારણે IoTમાં મુખ્ય મેસેજિંગ પ્રોટોકોલ બની ગયું છે. લેખ જુઓ નવા નિશાળીયા માટે MQTT નો પરિચય (નવા નિશાળીયા માટે MQTT નો પરિચય).

IoT માટે HTTP અને MQTT ની સરખામણી

MQTT ઝડપથી IoT એપ્લિકેશન્સ માટે ડી ફેક્ટો સ્ટાન્ડર્ડ બની રહ્યું છે. આ HTTP ની તુલનામાં તેની હળવાશ અને ઝડપને કારણે છે અને હકીકત એ છે કે તે વન-ટુ-વન (HTTP) ને બદલે એક-થી-ઘણા પ્રોટોકોલ છે.

ઘણી આધુનિક વેબ એપ્લીકેશનો ખુશીથી HTTP ને બદલે MQTT નો ઉપયોગ કરશે જો તે તેમના વિકાસ સમયે ઉપલબ્ધ હોત.

એક સારું ઉદાહરણ બહુવિધ ગ્રાહકોને માહિતી મોકલવાનું છે, જેમ કે ટ્રેન/બસ/પ્લેનના આગમન અને પ્રસ્થાન. આ દૃશ્યમાં, HTTP જેવા વન-ટુ-વન પ્રોટોકોલમાં ઘણો ઓવરહેડ હોય છે અને તે વેબ સર્વર્સ પર ઘણો ભાર મૂકે છે. આ વેબ સર્વર્સને સ્કેલિંગ કરવું મુશ્કેલ હોઈ શકે છે. MQTT સાથે, ક્લાયન્ટ બ્રોકર સાથે જોડાય છે, જેને લોડ બેલેન્સિંગ માટે સરળતાથી ઉમેરી શકાય છે. તેના વિશે વિડિઓ ટ્યુટોરીયલ જુઓ MQTT પર HTML ડેટા પુનઃપ્રકાશિત કરો (ફ્લાઇટ આગમન ઉદાહરણ) અને લેખ IOT માટે MQTT વિ HTTP.

અન્ય મેસેજિંગ પ્રોટોકોલ

HTTP ની રચના IoT એપ્લીકેશન માટે કરવામાં આવી ન હતી, પરંતુ ઉલ્લેખ કર્યા મુજબ, તેનો વ્યાપક ઉપયોગને કારણે થોડા સમય માટે તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરવામાં આવશે. API.

લગભગ તમામ IoT પ્લેટફોર્મ HTTP અને MQTT બંનેને સપોર્ટ કરે છે.

જો કે, ધ્યાનમાં લેવા યોગ્ય અન્ય પ્રોટોકોલ છે.

પ્રોટોકોલ્સ

• એમક્યુટીટી - (સંદેશ ક્યુઇંગ ટેલિમેટ્રી ટ્રાન્સપોર્ટ). TCP/IP નો ઉપયોગ કરે છે. પબ્લિશ-સબ્સ્ક્રાઇબ મોડલને મેસેજ બ્રોકરની જરૂર છે.

• AMQP - (એડવાન્સ્ડ મેસેજ ક્યુઇંગ પ્રોટોકોલ). TCP/IP નો ઉપયોગ કરે છે. પ્રકાશક-સબ્સ્ક્રાઇબર અને પોઈન્ટ-ટુ-પોઈન્ટ મોડલ્સ.

• કોપ - (કંસ્ટ્રેઇન્ડ એપ્લિકેશન પ્રોટોકોલ). UDP નો ઉપયોગ કરે છે. ખાસ કરીને IoT માટે રચાયેલ, HTTP ની જેમ વિનંતી-પ્રતિસાદ મોડેલનો ઉપયોગ કરે છે. આરએફસી 7252.

• ડીડીએસ - (ડેટા વિતરણ સેવા) 

આ માં લેખ મુખ્ય પ્રોટોકોલ અને તેમની એપ્લિકેશનો ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. આ લેખનો નિષ્કર્ષ એ છે કે IoT પ્રોટોકોલના સમૂહનો ઉપયોગ કરશે, તેમના હેતુપૂર્વકના ઉપયોગને આધારે.

જો કે, ભૂતકાળમાં જોવામાં આવે તો, ઈન્ટરનેટના શરૂઆતના વર્ષોમાં, HTTP પ્રોટોકોલ જે પ્રબળ બનશે તે ઘણા પ્રોટોકોલ્સમાંથી એક હતું.

જોકે HTTP ની કલ્પના મૂળરૂપે ફાઇલ અને ઈમેલ ટ્રાન્સફર માટે કરવામાં આવી ન હતી, આજે તેનો ઉપયોગ બંને માટે થાય છે.

હું IoT માં મેસેજિંગ પ્રોટોકોલ સાથે સમાન વસ્તુ થવાની અપેક્ષા રાખું છું: મોટાભાગની સેવાઓ એક મુખ્ય પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરશે.

નીચે Google Trends ચાર્ટ છે જે દર્શાવે છે કે MQTT, COAP અને AMQP ની લોકપ્રિયતા છેલ્લા કેટલાક વર્ષોમાં કેવી રીતે બદલાઈ છે.

Google Trends ની ઝાંખી 

પ્લેટફોર્મ દ્વારા પ્રોટોકોલ સપોર્ટ

• માઈક્રોસોફ્ટ ઍઝ્યોર - MQTT, AMQP, HTTP અને HTTPS

• AWS - MQTT, HTTPS, MQTT વેબસોકેટ્સ પર

• IBM બ્લુમિક્સ - MQTT,HTTPS,MQTT

• થિંગવર્ક્સ — MQTT, HTTPS, MQTT, AMQP

સારાંશ

મોટાભાગના ફેરફારો ચેનલ (સ્તર 1 અને 2) અને એપ્લિકેશન સ્તર (સ્તર 4) પર છે.

નેટવર્ક અને પરિવહન સ્તરો યથાવત રહેવાની શક્યતા છે.

એપ્લિકેશન સ્તર પર, IoT ઘટકો મેસેજિંગ પ્રોટોકોલનો ઉપયોગ કરશે. જ્યારે આપણે હજી પણ IoT વિકાસના પ્રારંભિક તબક્કામાં છીએ, તે સંભવિત છે કે એક અથવા કદાચ બે મેસેજિંગ પ્રોટોકોલ અલગ હશે.

છેલ્લા કેટલાક વર્ષોમાં, MQTT સૌથી વધુ લોકપ્રિય બન્યું છે, અને તેના પર જ હવે હું આ સાઇટ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરી રહ્યો છું.

HTTP નો પણ ઉપયોગ ચાલુ રહેશે કારણ કે તે પહેલાથી જ હાલના IoT પ્લેટફોર્મમાં સારી રીતે બિલ્ટ છે.

બસ એટલું જ. અમે તમને વિષય પર મફત ડેમો પાઠ માટે સાઇન અપ કરવા માટે આમંત્રિત કરીએ છીએ "ઉપકરણને ઝડપી આદેશો માટે ચેટબોટ".

વધુ વાંચો:

• શા માટે અસુરક્ષિત ઉપભોક્તા IoT સિસ્ટમો હવે એક મોટી વ્યવસાય સમસ્યા છે

સોર્સ: www.habr.com