IoT-നുള്ള നെറ്റ്‌വർക്കിംഗ്, മെസേജിംഗ് പ്രോട്ടോക്കോളുകളുടെ അവലോകനം

ഹലോ, Khabrovites! റഷ്യയിലെ ആദ്യത്തെ ഓൺലൈൻ കോഴ്സ് IoT ഡെവലപ്പർ ഒക്ടോബറിൽ OTUS-ൽ സമാരംഭിക്കുന്നു. കോഴ്‌സിനുള്ള എൻറോൾമെന്റ് ഇപ്പോൾ തുറന്നിരിക്കുന്നു, ഇതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് ഞങ്ങൾ നിങ്ങളുമായി ഉപയോഗപ്രദമായ മെറ്റീരിയലുകൾ പങ്കിടുന്നത് തുടരുന്നു.

ഇന്റർനെറ്റ് ഓഫ് തിംഗ്‌സ് (IoT, ഇന്റർനെറ്റ് ഓഫ് തിംഗ്‌സ്) നിലവിലുള്ള നെറ്റ്‌വർക്ക് ഇൻഫ്രാസ്ട്രക്ചർ, സാങ്കേതികവിദ്യകൾ, പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ എന്നിവയിൽ നിലവിൽ വീടുകൾ/ഓഫീസുകൾ, ഇൻറർനെറ്റ് എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു, കൂടാതെ കൂടുതൽ കൂടുതൽ ഓഫർ ചെയ്യും.

IoT-നുള്ള നെറ്റ്‌വർക്കിംഗിന്റെയും ആപ്ലിക്കേഷൻ പ്രോട്ടോക്കോളുകളുടെയും ഒരു ഹ്രസ്വ അവലോകനം നൽകുക എന്നതാണ് ഈ ഗൈഡിന്റെ ഉദ്ദേശം.

കുറിപ്പ്. നിങ്ങൾക്ക് അറിവുണ്ടായിരിക്കണം നെറ്റ്‌വർക്ക് സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ അടിസ്ഥാനകാര്യങ്ങൾ.

IoT നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ

നിലവിലുള്ള TCP/IP നെറ്റ്‌വർക്കുകളിൽ IoT പ്രവർത്തിക്കും.

TCP/IP ഓരോ ലെയറിലും പ്രത്യേക പ്രോട്ടോക്കോളുകളുള്ള നാല്-ലെയർ മോഡൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സെമി. TCP/IP 4 ലെയർ മോഡൽ മനസ്സിലാക്കുന്നു (ടിസിപി / ഐപിയുടെ നാല്-ലെയർ മോഡൽ ഞങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുന്നു).

താഴെയുള്ള ഡയഗ്രം നിലവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രോട്ടോക്കോളുകളുടെയും IoT-യ്‌ക്ക് ഉപയോഗിക്കാൻ സാധ്യതയുള്ളവയുടെയും താരതമ്യം കാണിക്കുന്നു.

ചാർട്ട് കുറിപ്പുകൾ:

1. ഫോണ്ട് സൈസ് പ്രോട്ടോക്കോളിന്റെ ജനപ്രീതിയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇടതുവശത്ത്, IPv4 വലുതാണ്, കാരണം ഇത് ആധുനിക ഇന്റർനെറ്റിൽ വളരെ ജനപ്രിയമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഐഒടിയിൽ IPv6 കൂടുതൽ ജനപ്രിയമാകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നതിനാൽ വലതുവശത്ത് ഇത് ചെറുതാണ്.

2. എല്ലാ പ്രോട്ടോക്കോളുകളും കാണിക്കില്ല.

3. മിക്ക മാറ്റങ്ങളും ചാനലിലും (ലെവലുകൾ 1, 2) ആപ്ലിക്കേഷൻ ലെവലുകളിലും (ലെവൽ 4) ആണ്.

4. ശൃംഖലയും ഗതാഗത പാളികളും മാറ്റമില്ലാതെ തുടരാൻ സാധ്യതയുണ്ട്.

ലിങ്ക് ലെയർ പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ

ഡാറ്റ ലിങ്ക് തലത്തിൽ (ഡാറ്റ ലിങ്ക്), നിങ്ങൾ ഉപകരണങ്ങൾ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അവ രണ്ടും അടുത്തായിരിക്കാം, ഉദാഹരണത്തിന്, പ്രാദേശിക നെറ്റ്‌വർക്കുകളിലും (ലോക്കൽ നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ) പരസ്പരം വളരെ അകലെയും: നഗരങ്ങളിലും (മെട്രോപൊളിറ്റൻ ഏരിയ നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ) ആഗോള നെറ്റ്‌വർക്കുകളിലും (വൈഡ് ഏരിയ നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ).

നിലവിൽ, ഈ തലത്തിൽ, ഹോം, ഓഫീസ് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾ (ലാൻ) ഇഥർനെറ്റും വൈഫൈയും ഉപയോഗിക്കുന്നു, മൊബൈൽ (WAN-കൾ) 3G / 4G ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, പല IoT ഉപകരണങ്ങളും സെൻസറുകൾ പോലെ കുറഞ്ഞ പവർ ഉള്ളവയാണ്, അവ ബാറ്ററികളിൽ മാത്രം പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഈ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ഇഥർനെറ്റ് അനുയോജ്യമല്ല, എന്നാൽ കുറഞ്ഞ പവർ വൈഫൈയും കുറഞ്ഞ പവർ ബ്ലൂടൂത്തും ഉപയോഗിക്കാം.

നിലവിലുള്ള വയർലെസ് സാങ്കേതികവിദ്യകൾ (Wi-Fi, Bluetooth, 3G/4G) ഈ ഉപകരണങ്ങളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് തുടർന്നും ഉപയോഗിക്കുമെങ്കിലും, ജനപ്രീതി വർദ്ധിക്കാൻ സാധ്യതയുള്ള IoT ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്ന പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകളും പരിശോധിക്കേണ്ടതാണ്.

അവയിൽ:

• BLE - ബ്ലൂടൂത്ത് ലോ എനർജി

• ലോറവാൻ - ലോംഗ് റേഞ്ച് WAN

• സിഗ്ഫോക്സ്

• എൽടിഇ-എം

അവ ലേഖനത്തിൽ കൂടുതൽ വിശദമായി വിവരിച്ചിരിക്കുന്നു. IOT വയർലെസ് സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ ഒരു അവലോകനം (വയർലെസ് IoT സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ അവലോകനം).

നെറ്റ്വർക്ക് പാളി

നെറ്റ്‌വർക്ക് ലെയറിൽ (നെറ്റ്‌വർക്കിംഗ്), ദീർഘകാലാടിസ്ഥാനത്തിൽ പ്രോട്ടോക്കോൾ ആധിപത്യം സ്ഥാപിക്കും IPv6. IPv4 ഉപയോഗിക്കാൻ സാധ്യതയില്ല, പക്ഷേ പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ ഇതിന് ഒരു പങ്കുണ്ട്. സ്മാർട്ട് ലൈറ്റ് ബൾബുകൾ പോലെയുള്ള മിക്ക ഹോം IoT ഉപകരണങ്ങളും നിലവിൽ IPv4 ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഗതാഗത പാളി 

ട്രാൻസ്പോർട്ട് ലെയറിൽ (ഗതാഗതം), ഇൻറർനെറ്റും വെബും TCP ആണ് ആധിപത്യം പുലർത്തുന്നത്. ഇത് എച്ച്ടിടിപിയിലും മറ്റ് നിരവധി ജനപ്രിയ ഇന്റർനെറ്റ് പ്രോട്ടോക്കോളുകളിലും (SMTP, POP3, IMAP4, മുതലായവ) ഉപയോഗിക്കുന്നു.

സന്ദേശമയയ്‌ക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന ആപ്ലിക്കേഷൻ ലെയർ പ്രോട്ടോക്കോളുകളിൽ ഒന്നായി മാറുമെന്ന് ഞാൻ പ്രതീക്ഷിക്കുന്ന MQTT, നിലവിൽ TCP ഉപയോഗിക്കുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, ഭാവിയിൽ, കുറഞ്ഞ ഓവർഹെഡ് കാരണം, IoT-ക്ക് UDP കൂടുതൽ ജനപ്രിയമാകുമെന്ന് ഞാൻ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ഒരുപക്ഷേ കൂടുതൽ വ്യാപകമാണ് MQTT-SN, UDP-ക്ക് മുകളിലൂടെ ഓടുന്നു. താരതമ്യ ലേഖനം കാണുക TCP vs UDP .

ആപ്ലിക്കേഷൻ ലെയറും സന്ദേശമയയ്‌ക്കൽ പ്രോട്ടോക്കോളുകളും

IoT പ്രോട്ടോക്കോളുകൾക്കുള്ള പ്രധാന സവിശേഷതകൾ:

• വേഗത - സെക്കൻഡിൽ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഡാറ്റയുടെ അളവ്.

• ഒരു സന്ദേശം അയയ്ക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയമാണ് ലേറ്റൻസി.

• വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം

• സുരക്ഷ.

• സോഫ്റ്റ്വെയറിന്റെ ലഭ്യത.

നിലവിൽ, ഈ തലത്തിൽ രണ്ട് പ്രധാന പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ സജീവമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു: HTTP, MQTT.

വെബിന് (WWW) കീഴിലുള്ള ഈ ലെയറിന്റെ ഏറ്റവും അറിയപ്പെടുന്ന പ്രോട്ടോക്കോൾ HTTP ആയിരിക്കും. വെബ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളും സേവനങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ആശയവിനിമയത്തിനുള്ള പ്രധാന സംവിധാനമായ REST API- യ്ക്ക് ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നതിനാൽ IoT-യ്ക്ക് ഇത് പ്രധാനമായി തുടരും. എന്നിരുന്നാലും, ഉയർന്ന ഓവർഹെഡ് കാരണം, HTTP പ്രധാന IoT പ്രോട്ടോക്കോൾ ആകാൻ സാധ്യതയില്ല, എന്നിരുന്നാലും ഇത് ഇന്റർനെറ്റിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കും.

MQTT (മെസേജ് ക്യൂയിംഗ് ടെലിമെട്രി ട്രാൻസ്‌പോർട്ട്) അതിന്റെ ഭാരം കുറഞ്ഞതും ഉപയോഗ എളുപ്പവും കാരണം IoT-യിലെ പ്രധാന സന്ദേശമയയ്‌ക്കൽ പ്രോട്ടോക്കോളായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ലേഖനം കാണുക തുടക്കക്കാർക്കായി MQTT യുടെ ആമുഖം (തുടക്കക്കാർക്കായി MQTT യുടെ ആമുഖം).

IoT-നുള്ള HTTP, MQTT എന്നിവയുടെ താരതമ്യം

IoT ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ യഥാർത്ഥ മാനദണ്ഡമായി MQTT അതിവേഗം മാറുകയാണ്. HTTP-യുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ അതിന്റെ ഭാരം കുറഞ്ഞതും വേഗതയേറിയതും വൺ-ടു-വൺ (HTTP) എന്നതിനേക്കാൾ വൺ-ടു-മനി പ്രോട്ടോക്കോൾ ആയതുമാണ് ഇതിന് കാരണം.

പല ആധുനിക വെബ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളും അവയുടെ വികസന സമയത്ത് ലഭ്യമായിരുന്നെങ്കിൽ, HTTP-ക്ക് പകരം MQTT ഉപയോഗിക്കും.

ട്രെയിനുകൾ/ബസുകൾ/വിമാനങ്ങൾ എന്നിവയുടെ വരവും പുറപ്പെടലും പോലുള്ള ഒന്നിലധികം ക്ലയന്റുകൾക്ക് വിവരങ്ങൾ അയയ്ക്കുന്നതാണ് ഒരു നല്ല ഉദാഹരണം. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, HTTP പോലുള്ള വൺ-ടു-വൺ പ്രോട്ടോക്കോളിന് ധാരാളം ഓവർഹെഡ് ഉണ്ട് കൂടാതെ വെബ് സെർവറുകളിൽ ധാരാളം ലോഡ് ഇടുന്നു. ഈ വെബ് സെർവറുകൾ സ്കെയിൽ ചെയ്യുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. MQTT ഉപയോഗിച്ച്, ക്ലയന്റുകൾ ഒരു ബ്രോക്കറുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു, അത് ലോഡ് ബാലൻസിനായി എളുപ്പത്തിൽ ചേർക്കാവുന്നതാണ്. അതിനെക്കുറിച്ചുള്ള വീഡിയോ ട്യൂട്ടോറിയൽ കാണുക MQTT വഴി HTML ഡാറ്റ വീണ്ടും പ്രസിദ്ധീകരിക്കുക (ഫ്ലൈറ്റ് വരവ് ഉദാഹരണം) ലേഖനവും IOT നായുള്ള MQTT vs HTTP.

മറ്റ് സന്ദേശമയയ്‌ക്കൽ പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ

എച്ച്ടിടിപി ഐഒടി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിട്ടില്ല, എന്നാൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, വ്യാപകമായ ഉപയോഗം കാരണം ഇത് കുറച്ച് സമയത്തേക്ക് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടും. എപിഐ.

മിക്കവാറും എല്ലാ IoT പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളും HTTP, MQTT എന്നിവയെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, പരിഗണിക്കേണ്ട മറ്റ് പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ ഉണ്ട്.

പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ

• മ്ക്ത്ത് - (സന്ദേശം ക്യൂയിംഗ് ടെലിമെട്രി ട്രാൻസ്പോർട്ട്). TCP/IP ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രസിദ്ധീകരിക്കൽ-സബ്‌സ്‌ക്രൈബ് മോഡലിന് ഒരു സന്ദേശ ബ്രോക്കർ ആവശ്യമാണ്.

• എഎംക്യുപി - (വിപുലമായ സന്ദേശ ക്യൂയിംഗ് പ്രോട്ടോക്കോൾ). TCP/IP ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രസാധക-വരിക്കാരൻ, പോയിന്റ്-ടു-പോയിന്റ് മോഡലുകൾ.

• COAP - (നിയന്ത്രിത ആപ്ലിക്കേഷൻ പ്രോട്ടോക്കോൾ). UDP ഉപയോഗിക്കുന്നു. IoT-യ്‌ക്കായി പ്രത്യേകം രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നത്, HTTP-യിലെ പോലെ അഭ്യർത്ഥന-പ്രതികരണ മോഡൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. RFC 7252.

• DDS - (ഡാറ്റ വിതരണ സേവനം) 

ഇതിൽ ലേഖനം പ്രധാന പ്രോട്ടോക്കോളുകളും അവയുടെ പ്രയോഗങ്ങളും ചർച്ച ചെയ്യുന്നു. ഈ ലേഖനത്തിന്റെ ഉപസംഹാരം IoT അവരുടെ ഉദ്ദേശിച്ച ഉപയോഗത്തെ ആശ്രയിച്ച് ഒരു കൂട്ടം പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ ഉപയോഗിക്കും എന്നതാണ്.

എന്നിരുന്നാലും, മുൻകാലങ്ങളിൽ, ഇന്റർനെറ്റിന്റെ ആദ്യ വർഷങ്ങളിൽ, പ്രബലമായ HTTP പ്രോട്ടോക്കോൾ പല പ്രോട്ടോക്കോളുകളിൽ ഒന്ന് മാത്രമായിരുന്നു.

HTTP യഥാർത്ഥത്തിൽ ഫയൽ, ഇമെയിൽ കൈമാറ്റം എന്നിവയ്ക്കായി വിഭാവനം ചെയ്തിട്ടില്ലെങ്കിലും, ഇന്ന് ഇത് രണ്ടിനും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

IoT-യിലെ സന്ദേശമയയ്‌ക്കൽ പ്രോട്ടോക്കോളുകളിലും ഇതുതന്നെ സംഭവിക്കുമെന്ന് ഞാൻ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു: മിക്ക സേവനങ്ങളും ഒരു പ്രധാന പ്രോട്ടോക്കോൾ ഉപയോഗിക്കും.

കഴിഞ്ഞ കുറച്ച് വർഷങ്ങളായി MQTT, COAP, AMQP എന്നിവയുടെ ജനപ്രീതി എങ്ങനെ മാറിയെന്ന് കാണിക്കുന്ന Google ട്രെൻഡ് ചാർട്ടുകൾ ചുവടെയുണ്ട്.

Google ട്രെൻഡുകളുടെ അവലോകനം 

പ്ലാറ്റ്‌ഫോം വഴിയുള്ള പ്രോട്ടോക്കോൾ പിന്തുണ

• Microsoft Azure - MQTT, AMQP, HTTP, HTTPS

• AWS - വെബ്‌സോക്കറ്റിലൂടെ MQTT, HTTPS, MQTT

• IBM ബ്ലൂമിക്സ് - MQTT,HTTPS,MQTT

• തിംഗ്വോർക്സ് - MQTT, HTTPS, MQTT, AMQP

സംഗ്രഹം

മിക്ക മാറ്റങ്ങളും ചാനലിലും (ലെവലുകൾ 1, 2) ആപ്ലിക്കേഷൻ ലെവലുകളിലും (ലെവൽ 4) ആണ്.

ശൃംഖലയും ഗതാഗത പാളികളും മാറ്റമില്ലാതെ തുടരാൻ സാധ്യതയുണ്ട്.

ആപ്ലിക്കേഷൻ ലെയറിൽ, IoT ഘടകങ്ങൾ സന്ദേശമയയ്‌ക്കൽ പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ ഉപയോഗിക്കും. ഞങ്ങൾ ഇപ്പോഴും IoT വികസനത്തിന്റെ പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിലായിരിക്കുമ്പോൾ, ഒന്നോ രണ്ടോ സന്ദേശമയയ്‌ക്കൽ പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ വേറിട്ടുനിൽക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ട്.

കഴിഞ്ഞ കുറച്ച് വർഷങ്ങളായി, MQTT ഏറ്റവും ജനപ്രിയമായിത്തീർന്നിരിക്കുന്നു, അതിലാണ് ഞാൻ ഇപ്പോൾ ഈ സൈറ്റിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്.

നിലവിലുള്ള IoT പ്ലാറ്റ്‌ഫോമുകളിൽ ഇതിനകം തന്നെ നന്നായി നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നതിനാൽ HTTP ഉപയോഗിക്കുന്നത് തുടരും.

അത്രയേയുള്ളൂ. വിഷയത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു സൗജന്യ ഡെമോ പാഠത്തിനായി സൈൻ അപ്പ് ചെയ്യാൻ ഞങ്ങൾ നിങ്ങളെ ക്ഷണിക്കുന്നു "ഉപകരണത്തിലേക്കുള്ള ദ്രുത കമാൻഡുകൾക്കുള്ള ചാറ്റ്ബോട്ട്".

കൂടുതൽ വായിക്കുക:

• എന്തുകൊണ്ട് സുരക്ഷിതമല്ലാത്ത ഉപഭോക്തൃ ഐഒടി സംവിധാനങ്ങൾ ഇപ്പോൾ ഒരു വലിയ ബിസിനസ്സ് പ്രശ്നമാണ്

അവലംബം: www.habr.com