IoT साठी नेटवर्किंग आणि मेसेजिंग प्रोटोकॉलचे विहंगावलोकन

हॅलो, खाब्रोविट्स! रशियाचा पहिला ऑनलाइन कोर्स IoT विकसक ऑक्टोबरमध्ये OTUS मध्ये लॉन्च होईल. कोर्ससाठी नावनोंदणी सध्या सुरू आहे, त्या संदर्भात आम्ही तुमच्यासोबत उपयुक्त साहित्य शेअर करत आहोत.

इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT, इंटरनेट ऑफ थिंग्ज) सध्या घरे/कार्यालये आणि इंटरनेटमध्ये वापरल्या जाणार्‍या विद्यमान नेटवर्क पायाभूत सुविधा, तंत्रज्ञान आणि प्रोटोकॉलच्या शीर्षस्थानी तयार केले जाईल आणि बरेच काही ऑफर करेल.

IoT साठी नेटवर्किंग आणि ऍप्लिकेशन प्रोटोकॉलचे संक्षिप्त विहंगावलोकन प्रदान करणे हा या मार्गदर्शकाचा उद्देश आहे.

नोंद. तुम्हाला ज्ञान असले पाहिजे नेटवर्क तंत्रज्ञानाची मूलभूत माहिती.

IoT नेटवर्क

IoT विद्यमान TCP/IP नेटवर्कवर चालेल.

TCP/IP प्रत्येक स्तरावर विशिष्ट प्रोटोकॉलसह चार-स्तर मॉडेल वापरते. सेमी. TCP/IP 4 लेयर मॉडेल समजून घेणे (आम्ही TCP/IP चे चार-लेयर मॉडेल समजतो).

खालील आकृती सध्या वापरात असलेल्या आणि IoT साठी वापरल्या जाणाऱ्या प्रोटोकॉलची तुलना दर्शवते.

चार्ट नोट्स:

1. फॉन्टचा आकार प्रोटोकॉलची लोकप्रियता दर्शवतो. उदाहरणार्थ, डावीकडे, IPv4 मोठा आहे, कारण तो आधुनिक इंटरनेटवर अधिक लोकप्रिय आहे. तथापि, ते उजवीकडे लहान आहे कारण IoT मध्ये IPv6 अधिक लोकप्रिय होण्याची अपेक्षा आहे.

2. सर्व प्रोटोकॉल दाखवले जात नाहीत.

3. बहुतेक सर्व बदल चॅनेल (स्तर 1 आणि 2) आणि अनुप्रयोग स्तर (स्तर 4) वर आहेत.

4. नेटवर्क आणि वाहतूक स्तर अपरिवर्तित राहण्याची शक्यता आहे.

लिंक लेयर प्रोटोकॉल

डेटा लिंक स्तरावर (डेटा लिंक), तुम्हाला डिव्हाइसेस एकमेकांशी जोडणे आवश्यक आहे. ते दोन्ही जवळ असू शकतात, उदाहरणार्थ, स्थानिक नेटवर्कमध्ये (स्थानिक नेटवर्क) आणि एकमेकांपासून खूप अंतरावर: शहरी (मेट्रोपॉलिटन एरिया नेटवर्क) आणि जागतिक नेटवर्क (विस्तृत क्षेत्र नेटवर्क).

सध्या, या स्तरावर, होम आणि ऑफिस नेटवर्क (LAN) इथरनेट आणि वाय-फाय वापरतात आणि मोबाइल (WAN) 3G / 4G वापरतात. तथापि, बर्‍याच IoT उपकरणे कमी पॉवरची असतात, जसे की सेन्सर, आणि फक्त बॅटरीद्वारे समर्थित असतात. या प्रकरणांमध्ये, इथरनेट योग्य नाही, परंतु कमी शक्तीचे वाय-फाय आणि कमी शक्तीचे ब्लूटूथ वापरले जाऊ शकते.

ही उपकरणे जोडण्यासाठी विद्यमान वायरलेस तंत्रज्ञान (वाय-फाय, ब्लूटूथ, 3G/4G) वापरणे सुरू ठेवत असताना, लोकप्रियता वाढण्याची शक्यता असलेल्या IoT अनुप्रयोगांसाठी विशेषतः डिझाइन केलेल्या नवीन तंत्रज्ञानाकडे लक्ष देणे देखील योग्य आहे.

त्यापैकी आहेत:

• BLE - ब्लूटूथ कमी ऊर्जा

• लोरावन - लांब पल्ल्याची WAN

• सिगफॉक्स

• एलटीई-एम

लेखात त्यांचे अधिक तपशीलवार वर्णन केले आहे. IOT वायरलेस तंत्रज्ञानाचे विहंगावलोकन (वायरलेस IoT तंत्रज्ञानाचे विहंगावलोकन).

नेटवर्क स्तर

नेटवर्क स्तरावर (नेटवर्किंग), प्रोटोकॉल दीर्घकाळात वर्चस्व गाजवेल IPv6. IPv4 वापरला जाण्याची शक्यता नाही, परंतु सुरुवातीच्या टप्प्यात ती भूमिका बजावू शकते. बर्‍याच घरगुती IoT उपकरणे, जसे की स्मार्ट लाइट बल्ब, सध्या IPv4 वापरतात.

वाहतूक स्तर 

ट्रान्सपोर्ट लेयर (ट्रान्सपोर्ट) वर, इंटरनेट आणि वेबवर टीसीपीचे वर्चस्व आहे. हे HTTP आणि इतर अनेक लोकप्रिय इंटरनेट प्रोटोकॉल (SMTP, POP3, IMAP4, इ.) दोन्हीमध्ये वापरले जाते.

MQTT, ज्याची मला अपेक्षा आहे की मेसेजिंगसाठी एक मुख्य ऍप्लिकेशन लेयर प्रोटोकॉल, सध्या TCP वापरते.

तथापि, भविष्यात, कमी ओव्हरहेडमुळे, मी UDP IoT साठी अधिक लोकप्रिय होण्याची अपेक्षा करतो. कदाचित अधिक व्यापक MQTT-SN, UDP वर चालत आहे. तुलना लेख पहा TCP वि UDP .

अनुप्रयोग स्तर आणि संदेशन प्रोटोकॉल

IoT प्रोटोकॉलसाठी महत्त्वाची वैशिष्ट्ये:

• गती - प्रति सेकंद हस्तांतरित केलेल्या डेटाचे प्रमाण.

• लेटन्सी म्हणजे मेसेज पाठवायला लागणारा वेळ.

• वीज वापर.

• सुरक्षा

• सॉफ्टवेअरची उपलब्धता.

सध्या, या स्तरावर दोन मुख्य प्रोटोकॉल सक्रियपणे वापरले जातात: HTTP आणि MQTT.

HTTP हा वेब (WWW) अंतर्निहित या स्तराचा कदाचित सर्वात प्रसिद्ध प्रोटोकॉल आहे. हे IoT साठी महत्त्वाचे राहील, कारण ते REST API साठी वापरले जाते - वेब ऍप्लिकेशन्स आणि सेवांमधील परस्परसंवादाची मुख्य यंत्रणा. तथापि, उच्च ओव्हरहेडमुळे, HTTP हे मुख्य IoT प्रोटोकॉल बनण्याची शक्यता नाही, तरीही ते इंटरनेटवर मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाईल.

MQTT (मेसेज क्युइंग टेलीमेट्री ट्रान्सपोर्ट) हा IoT मधील मुख्य मेसेजिंग प्रोटोकॉल बनला आहे कारण त्याचा हलकापणा आणि वापरणी सोपी आहे. लेख पहा नवशिक्यांसाठी MQTT चा परिचय (नवशिक्यांसाठी MQTT चा परिचय).

IoT साठी HTTP आणि MQTT ची तुलना

MQTT झपाट्याने IoT अनुप्रयोगांसाठी वास्तविक मानक बनत आहे. हे HTTP च्या तुलनेत त्याच्या हलकेपणामुळे आणि गतीमुळे आहे आणि हे वन-टू-वन (HTTP) ऐवजी एक-टू-मनी प्रोटोकॉल आहे.

अनेक आधुनिक वेब ऍप्लिकेशन्स त्यांच्या विकासाच्या वेळी उपलब्ध असल्यास HTTP ऐवजी MQTT आनंदाने वापरतील.

एक चांगले उदाहरण म्हणजे अनेक क्लायंटना माहिती पाठवणे, जसे की ट्रेन/बस/विमानांचे आगमन आणि निर्गमन. या परिस्थितीत, HTTP सारख्या एका-टू-वन प्रोटोकॉलमध्ये बरेच ओव्हरहेड असतात आणि वेब सर्व्हरवर खूप भार टाकतात. हे वेब सर्व्हर स्केलिंग करणे कठीण होऊ शकते. MQTT सह, क्लायंट ब्रोकरशी कनेक्ट होतात, जे लोड बॅलन्सिंगसाठी सहज जोडले जाऊ शकतात. त्याबद्दल व्हिडिओ ट्यूटोरियल पहा MQTT वर HTML डेटा पुन्हा प्रकाशित करा (फ्लाइट आगमन उदाहरण) आणि लेख IOT साठी MQTT वि HTTP.

इतर संदेशन प्रोटोकॉल

HTTP हे IoT ऍप्लिकेशन्ससाठी डिझाइन केलेले नव्हते, परंतु नमूद केल्याप्रमाणे, मध्ये त्याच्या व्यापक वापरामुळे ते काही काळासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाईल. API.

जवळपास सर्व IoT प्लॅटफॉर्म HTTP आणि MQTT या दोन्हींना सपोर्ट करतात.

तथापि, विचारात घेण्यासारखे इतर प्रोटोकॉल आहेत.

प्रोटोकॉल

• एमक्यूटीटी - (संदेश रांगेत टेलीमेट्री ट्रान्सपोर्ट). TCP/IP वापरते. प्रकाशन-सदस्यता मॉडेलसाठी संदेश दलाल आवश्यक आहे.

• एमक्यूपी - (प्रगत संदेश रांगेत प्रोटोकॉल). TCP/IP वापरते. प्रकाशक-ग्राहक आणि पॉइंट-टू-पॉइंट मॉडेल.

• COAP - (Constrained Application Protocol). UDP वापरते. विशेषतः IoT साठी डिझाइन केलेले, HTTP प्रमाणे विनंती-प्रतिसाद मॉडेल वापरते. आरएफसी 7252.

• डीडीएस - (डेटा वितरण सेवा) 

यामध्ये दि लेख मुख्य प्रोटोकॉल आणि त्यांचे अनुप्रयोग विचारात घेतले जातात. या लेखाचा निष्कर्ष असा आहे की IoT प्रोटोकॉलचा संच वापरेल, त्यांच्या हेतूवर अवलंबून.

तथापि, मागे पाहिल्यास, इंटरनेटच्या सुरुवातीच्या काळात, HTTP प्रोटोकॉल जो प्रबळ होईल तो अनेक प्रोटोकॉलपैकी एक होता.

जरी HTTP ची कल्पना मुळात फाइल आणि ईमेल हस्तांतरणासाठी नव्हती, आज ती दोन्हीसाठी वापरली जाते.

IoT मधील मेसेजिंग प्रोटोकॉलमध्ये असेच घडण्याची मला अपेक्षा आहे: बहुतेक सेवा एक प्रमुख प्रोटोकॉल वापरतील.

गेल्या काही वर्षांत MQTT, COAP आणि AMQP ची लोकप्रियता कशी बदलली आहे हे दाखवणारे Google Trends चार्ट खाली दिले आहेत.

Google Trends चे विहंगावलोकन 

प्लॅटफॉर्मद्वारे प्रोटोकॉल समर्थन

• मायक्रोसॉफ्ट अझर - MQTT, AMQP, HTTP आणि HTTPS

• ऑव्हज - वेबसॉकेट्सवर MQTT, HTTPS, MQTT

• IBM ब्लूमिक्स - MQTT, HTTPS, MQTT

• थिंगवर्क्स — MQTT, HTTPS, MQTT, AMQP

सारांश

बहुतेक सर्व बदल चॅनेल (स्तर 1 आणि 2) आणि अनुप्रयोग स्तर (स्तर 4) वर आहेत.

नेटवर्क आणि वाहतूक स्तर अपरिवर्तित राहण्याची शक्यता आहे.

अनुप्रयोग स्तरावर, IoT घटक संदेशन प्रोटोकॉल वापरतील. आम्ही अजूनही IoT विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर असताना, एक किंवा कदाचित दोन मेसेजिंग प्रोटोकॉल वेगळे असतील.

गेल्या काही वर्षांत, MQTT सर्वात लोकप्रिय झाले आहे, आणि त्यावरच मी आता या साइटवर लक्ष केंद्रित करत आहे.

HTTP देखील वापरणे सुरू राहील कारण ते आधीपासूनच विद्यमान IoT प्लॅटफॉर्ममध्ये चांगले तयार केले आहे.

इतकंच. आम्ही तुम्हाला विषयावरील विनामूल्य डेमो धड्यासाठी साइन अप करण्यासाठी आमंत्रित करतो "डिव्हाइसवर द्रुत आदेशांसाठी चॅटबॉट".

पुढे वाचा:

• असुरक्षित ग्राहक IoT प्रणाली आता एक मोठी व्यावसायिक समस्या का आहे

स्त्रोत: www.habr.com