IoT के लिए नेटवर्किंग और मैसेजिंग प्रोटोकॉल का अवलोकन

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इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT, इंटरनेट ऑफ थिंग्स) मौजूदा नेटवर्क इंफ्रास्ट्रक्चर, प्रौद्योगिकियों और वर्तमान में घरों/कार्यालयों और इंटरनेट में उपयोग किए जाने वाले प्रोटोकॉल के शीर्ष पर बनाया जाएगा, और बहुत कुछ प्रदान करेगा।

इस गाइड का उद्देश्य IoT के लिए नेटवर्किंग और एप्लिकेशन प्रोटोकॉल का एक संक्षिप्त अवलोकन प्रदान करना है।

टिप्पणी। आपको ज्ञान होना चाहिए नेटवर्क प्रौद्योगिकियों की मूल बातें.

आईओटी नेटवर्क

IoT मौजूदा TCP/IP नेटवर्क पर चलेगा।

टीसीपी/आईपी प्रत्येक परत पर विशिष्ट प्रोटोकॉल के साथ एक चार-परत मॉडल का उपयोग करता है। सेमी। टीसीपी/आईपी 4 परत मॉडल को समझना (हम टीसीपी / आईपी के चार-परत मॉडल को समझते हैं)।

नीचे दिया गया आरेख वर्तमान में उपयोग किए जा रहे प्रोटोकॉल और IoT के लिए उपयोग किए जाने की सबसे अधिक संभावना वाले प्रोटोकॉल की तुलना दिखाता है।

चार्ट नोट्स:

1. फ़ॉन्ट आकार प्रोटोकॉल की लोकप्रियता को इंगित करता है। उदाहरण के लिए, बाईं ओर, IPv4 बड़ा है, क्योंकि यह आधुनिक इंटरनेट पर कहीं अधिक लोकप्रिय है। हालाँकि, यह दाईं ओर छोटा है क्योंकि IPv6 के IoT में अधिक लोकप्रिय होने की उम्मीद है।

2. सभी प्रोटोकॉल नहीं दिखाए जाते हैं।

3. अधिकांश परिवर्तन चैनल (स्तर 1 और 2) और अनुप्रयोग स्तर (स्तर 4) पर हैं।

4. नेटवर्क और परिवहन परतों के अपरिवर्तित रहने की संभावना है।

लिंक परत प्रोटोकॉल

डेटा लिंक स्तर (डेटा लिंक) पर, आपको डिवाइस को एक दूसरे से कनेक्ट करने की आवश्यकता होती है। वे दोनों करीब हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, स्थानीय नेटवर्क (स्थानीय नेटवर्क) में और एक दूसरे से बड़ी दूरी पर: शहरी (महानगरीय क्षेत्र नेटवर्क) और वैश्विक नेटवर्क (विस्तृत क्षेत्र नेटवर्क) में।

वर्तमान में, इस स्तर पर, घर और कार्यालय नेटवर्क (LAN) ईथरनेट और वाई-फाई का उपयोग करते हैं, और मोबाइल नेटवर्क (WAN) 3G / 4G का उपयोग करते हैं। हालाँकि, कई IoT डिवाइस कम शक्ति वाले होते हैं, जैसे सेंसर, और केवल बैटरी द्वारा संचालित होते हैं। इन मामलों में, ईथरनेट उपयुक्त नहीं है, लेकिन कम शक्ति वाले वाई-फाई और कम शक्ति वाले ब्लूटूथ का उपयोग किया जा सकता है।

जबकि इन उपकरणों को जोड़ने के लिए मौजूदा वायरलेस तकनीकों (वाई-फाई, ब्लूटूथ, 3जी/4जी) का उपयोग जारी रहेगा, यह विशेष रूप से आईओटी अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन की गई नई तकनीकों को देखने लायक है जो लोकप्रियता में बढ़ने की संभावना है।

उनमें से हैं:

• बीएलई - ब्लूटूथ कम ऊर्जा

• लोरावन - लंबी दूरी की वान

• सिगफ़ॉक्स

• एलटीई-एम

उन्हें लेख में अधिक विस्तार से वर्णित किया गया है। आईओटी वायरलेस प्रौद्योगिकियों का अवलोकन (वायरलेस IoT प्रौद्योगिकियों का अवलोकन)।

नेटवर्क परत

नेटवर्क परत (नेटवर्किंग) पर, लंबे समय में प्रोटोकॉल हावी रहेगा IPv6. यह संभावना नहीं है कि IPv4 का उपयोग किया जाएगा, लेकिन यह शुरुआती चरणों में भूमिका निभा सकता है। अधिकांश घरेलू IoT डिवाइस, जैसे स्मार्ट लाइट बल्ब, वर्तमान में IPv4 का उपयोग करते हैं।

ट्रांसपोर्ट परत 

ट्रांसपोर्ट लेयर (ट्रांसपोर्ट) में इंटरनेट और वेब पर टीसीपी का वर्चस्व है। इसका उपयोग HTTP और कई अन्य लोकप्रिय इंटरनेट प्रोटोकॉल (SMTP, POP3, IMAP4, आदि) दोनों में किया जाता है।

MQTT, जिसे मैं मैसेजिंग के लिए मुख्य एप्लिकेशन लेयर प्रोटोकॉल में से एक बनने की उम्मीद करता हूं, वर्तमान में टीसीपी का उपयोग करता है।

हालांकि, भविष्य में, ओवरहेड कम होने के कारण, मुझे उम्मीद है कि आईओटी के लिए यूडीपी अधिक लोकप्रिय हो जाएगा। शायद अधिक व्यापक MQTT-एसएन, यूडीपी पर चल रहा है। तुलना लेख देखें टीसीपी बनाम यूडीपी .

एप्लिकेशन लेयर और मैसेजिंग प्रोटोकॉल

IoT प्रोटोकॉल के लिए महत्वपूर्ण विशेषताएं:

• गति - प्रति सेकंड स्थानांतरित डेटा की मात्रा।

• संदेश भेजने में लगने वाला समय विलंबता है।

• बिजली की खपत।

• सुरक्षा।

• सॉफ्टवेयर की उपलब्धता।

वर्तमान में, इस स्तर पर दो मुख्य प्रोटोकॉल सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं: HTTP और MQTT।

HTTP शायद वेब (WWW) में अंतर्निहित इस स्तर का सबसे प्रसिद्ध प्रोटोकॉल है। यह IoT के लिए महत्वपूर्ण बना रहेगा, क्योंकि इसका उपयोग REST API के लिए किया जाता है - वेब एप्लिकेशन और सेवाओं के बीच सहभागिता के लिए मुख्य तंत्र। हालाँकि, उच्च ओवरहेड के कारण, HTTP के मुख्य IoT प्रोटोकॉल बनने की संभावना नहीं है, हालाँकि यह अभी भी इंटरनेट पर व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा।

MQTT (मैसेज क्यूइंग टेलीमेट्री ट्रांसपोर्ट) अपने हल्केपन और उपयोग में आसानी के कारण IoT में मुख्य मैसेजिंग प्रोटोकॉल बन गया है। लेख देखें नौसिखियों के लिए एमक्यूटीटी का परिचय (शुरुआती के लिए एमक्यूटीटी का परिचय)।

IoT के लिए HTTP और MQTT की तुलना

MQTT तेजी से IoT अनुप्रयोगों के लिए वास्तविक मानक बनता जा रहा है। यह HTTP की तुलना में इसकी हल्कापन और गति के कारण है और तथ्य यह है कि यह वन-टू-वन (HTTP) के बजाय वन-टू-मैनी प्रोटोकॉल है।

कई आधुनिक वेब एप्लिकेशन खुशी से HTTP के बजाय MQTT का उपयोग करेंगे यदि यह उनके विकास के समय उपलब्ध था।

एक अच्छा उदाहरण कई ग्राहकों को जानकारी भेज रहा है, जैसे ट्रेनों/बसों/विमानों के आगमन और प्रस्थान। इस परिदृश्य में, HTTP जैसे वन-टू-वन प्रोटोकॉल में बहुत अधिक ओवरहेड होता है और वेब सर्वर पर बहुत अधिक भार डालता है। इन वेब सर्वरों को स्केल करना कठिन हो सकता है। MQTT के साथ, ग्राहक एक ब्रोकर से जुड़ते हैं, जिसे लोड संतुलन के लिए आसानी से जोड़ा जा सकता है। इसके बारे में वीडियो ट्यूटोरियल देखें MQTT पर HTML डेटा पुनर्प्रकाशित करें (उड़ान आगमन उदाहरण) और लेख IOT के लिए MQTT बनाम HTTP.

अन्य मैसेजिंग प्रोटोकॉल

HTTP को IoT अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया था, लेकिन जैसा कि उल्लेख किया गया है, में इसके व्यापक उपयोग के कारण इसे कुछ समय के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा API.

लगभग सभी IoT प्लेटफॉर्म HTTP और MQTT दोनों को सपोर्ट करते हैं।

हालांकि, विचार करने लायक अन्य प्रोटोकॉल भी हैं।

प्रोटोकॉल

• MQTT - (मैसेज क्यूइंग टेलीमेट्री ट्रांसपोर्ट)। टीसीपी/आईपी का उपयोग करता है। प्रकाशित-सदस्यता मॉडल के लिए एक संदेश ब्रोकर की आवश्यकता होती है।

• एएमक्यूपी - (उन्नत संदेश कतारबद्ध प्रोटोकॉल)। टीसीपी/आईपी का उपयोग करता है। प्रकाशक-सब्सक्राइबर और पॉइंट-टू-पॉइंट मॉडल।

• COAP - (विवश अनुप्रयोग प्रोटोकॉल)। यूडीपी का उपयोग करता है। विशेष रूप से IoT के लिए डिज़ाइन किया गया, HTTP के रूप में अनुरोध-प्रतिक्रिया मॉडल का उपयोग करता है। RFC 7252.

• DDS - (डेटा वितरण सेवा) 

इसमें लेख मुख्य प्रोटोकॉल और उनके अनुप्रयोगों पर विचार किया जाता है। इस आलेख का निष्कर्ष यह है कि आईओटी उनके इच्छित उपयोग के आधार पर प्रोटोकॉल के एक सेट का उपयोग करेगा।

हालाँकि, पूर्व-निरीक्षण में, इंटरनेट के शुरुआती वर्षों में, HTTP प्रोटोकॉल जो प्रमुख हो जाएगा, कई प्रोटोकॉल में से एक था।

हालाँकि मूल रूप से फ़ाइल और ईमेल स्थानांतरण के लिए HTTP की कल्पना नहीं की गई थी, लेकिन आज इसका उपयोग दोनों के लिए किया जाता है।

मुझे उम्मीद है कि IoT में मैसेजिंग प्रोटोकॉल के साथ भी ऐसा ही होगा: अधिकांश सेवाएं एक प्रमुख प्रोटोकॉल का उपयोग करेंगी।

नीचे Google रुझान चार्ट दिखा रहे हैं कि पिछले कुछ वर्षों में MQTT, COAP और AMQP की लोकप्रियता कैसे बदली है।

गूगल ट्रेंड्स का अवलोकन 

मंच द्वारा प्रोटोकॉल समर्थन

• माइक्रोसॉफ्ट नीला - एमक्यूटीटी, एएमक्यूपी, एचटीटीपी और एचटीटीपीएस

• एडब्ल्यूएस - MQTT, HTTPS, MQTT websockets पर

• आईबीएम ब्लूमिक्स - एमक्यूटीटी, एचटीटीपीएस, एमक्यूटीटी

• थिंगवर्क्स - एमक्यूटीटी, एचटीटीपीएस, एमक्यूटीटी, एएमक्यूपी

सारांश

अधिकांश परिवर्तन चैनल (स्तर 1 और 2) और अनुप्रयोग स्तर (स्तर 4) पर हैं।

नेटवर्क और परिवहन परतों के अपरिवर्तित रहने की संभावना है।

एप्लिकेशन स्तर पर, IoT घटक मैसेजिंग प्रोटोकॉल का उपयोग करेंगे। जबकि हम अभी भी IoT विकास के प्रारंभिक चरण में हैं, यह संभावना है कि एक या शायद दो मैसेजिंग प्रोटोकॉल बाहर खड़े होंगे।

पिछले कुछ वर्षों में, MQTT सबसे लोकप्रिय हो गया है, और यह इस पर है कि मैं अब इस साइट पर ध्यान केंद्रित कर रहा हूं।

HTTP का उपयोग भी जारी रहेगा क्योंकि यह पहले से ही मौजूदा IoT प्लेटफॉर्म में अच्छी तरह से निर्मित है।

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स्रोत: www.habr.com