Tinjauan Protokol Jaringan sareng Olahtalatah pikeun IoT

Halo, Khabrovites! Pangembang IoT kursus online munggaran Rusia ngajalankeun di OTUS dina Oktober. Pendaptaran pikeun kursus dibuka ayeuna, anu aya hubunganana sareng kami terus ngabagi bahan anu mangpaat sareng anjeun.

Internet of Things (IoT, Internet of Things) bakal diwangun di luhur infrastruktur jaringan, téknologi sareng protokol anu ayeuna dianggo di bumi / kantor sareng Internét, sareng bakal nawiskeun langkung seueur.

Tujuan tina pituduh ieu nyaéta pikeun masihan gambaran ringkes ngeunaan jaringan sareng protokol aplikasi pikeun IoT.

Catetan. Anjeun kudu boga pangaweruh dasar téknologi jaringan.

jaringan IoT

IoT bakal dijalankeun dina jaringan TCP/IP anu tos aya.

TCP/IP ngagunakeun modél opat lapis kalayan protokol husus dina unggal lapisan. Cm. pamahaman TCP / IP 4 model lapisan (urang ngartos model opat-lapisan TCP / IP).

Diagram di handap ieu nunjukkeun perbandingan protokol anu ayeuna dianggo sareng anu paling dipikaresep dianggo pikeun IoT.

Catetan bagan:

1. Ukuran font nunjukkeun popularitas protokol. Salaku conto, di kénca, IPv4 langkung ageung, sabab éta langkung populer di Internét modéren. Nanging, éta langkung alit di beulah katuhu sabab IPv6 diperkirakeun langkung populer di IoT.

2. Henteu sakabéh protokol ditémbongkeun.

3. Kaseueuran sadaya parobihan aya dina saluran (tingkat 1 sareng 2) sareng tingkat aplikasi (tingkat 4).

4. Lapisan jaringan sareng angkutan kamungkinan tetep teu robih.

protokol lapisan link

Dina tingkat link data (Data Link), Anjeun kudu nyambungkeun alat ka unggal lianna. Éta tiasa duanana caket, contona, dina jaringan lokal (jaringan lokal) sareng dina jarak anu jauh ti silih: di perkotaan (jaringan daérah metropolitan) sareng jaringan global (jaringan daérah lega).

Ayeuna, dina tingkat ieu, jaringan bumi sareng kantor (LAN) nganggo Ethernet sareng Wi-Fi, sareng jaringan seluler (WAN) nganggo 3G / 4G. Tapi, seueur alat IoT anu kakuatanana rendah, sapertos sensor, sareng ngan ukur didamel ku batré. Dina kasus ieu, Ethernet teu cocog, tapi Wi-Fi low Powered jeung Bluetooth Powered low bisa dipaké.

Nalika téknologi nirkabel anu aya (Wi-Fi, Bluetooth, 3G / 4G) bakal terus dianggo pikeun nyambungkeun alat-alat ieu, éta ogé patut ningali téknologi anyar anu dirarancang khusus pikeun aplikasi IoT anu sigana bakal populer.

Diantara nyaéta:

• BLE - Bluetooth Énergi Lemah

• LoRaWAN - Long Range WAN

• SigFox

• LTE-M

Aranjeunna digambarkeun dina leuwih jéntré dina artikel. Tinjauan téknologi nirkabel IOT (Tinjauan téknologi IoT nirkabel).

lapisan jaringan

Dina lapisan jaringan (Networking), protokol bakal ngadominasi dina jangka panjang IPv6. Teu mungkin IPv4 bakal dianggo, tapi tiasa maénkeun peran dina tahap awal. Kaseueuran alat IoT bumi, sapertos bohlam lampu pinter, ayeuna nganggo IPv4.

lapisan angkutan 

Dina lapisan angkutan (Transportasi), Internét sareng wéb didominasi ku TCP. Hal ieu dipaké dina duanana HTTP na loba protokol Internet populér séjén (SMTP, POP3, IMAP4, jsb).

MQTT, anu kuring ngarepkeun janten salah sahiji protokol lapisan aplikasi utama pikeun olahtalatah, ayeuna nganggo TCP.

Nanging, ka hareupna, kusabab overhead anu langkung handap, kuring ngarepkeun UDP janten langkung populer pikeun IoT. Meureun leuwih nyebar MQTT-SN, ngajalankeun leuwih UDP. Tempo artikel ngabandingkeun TCP vs UDP .

Lapisan aplikasi sareng protokol olahtalatah

Ciri penting pikeun protokol IoT:

• Speed ​​- jumlah data anu ditransfer per detik.

• Latency mangrupikeun waktos anu diperyogikeun pikeun ngirim pesen.

• Konsumsi kakuatan.

• Kaamanan.

• Kasadiaan software.

Ayeuna, dua protokol utama aktip dianggo dina tingkat ieu: HTTP sareng MQTT.

HTTP sigana mangrupikeun protokol anu paling terkenal dina tingkat ieu dina dasar wéb (WWW). Éta bakal tetep penting pikeun IoT, sabab dianggo pikeun REST API - mékanisme utama pikeun interaksi antara aplikasi sareng jasa wéb. Nanging, kusabab overhead anu luhur, HTTP henteu mungkin janten protokol IoT utama, sanaos masih bakal seueur dianggo dina Internét.

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) geus jadi protokol olahtalatah utama dina IoT alatan lightness sarta betah pamakéan na. Tempo artikel Bubuka MQTT pikeun beginners (Bubuka MQTT pikeun beginners).

Babandingan HTTP na MQTT pikeun IoT

MQTT gancang janten standar de facto pikeun aplikasi IoT. Ieu alatan lightness jeung speed na dibandingkeun HTTP jeung kanyataan yén éta téh hiji-ka-loba protokol tinimbang hiji-ka-hiji (HTTP).

Seueur aplikasi wéb modéren bakal resep nganggo MQTT tibatan HTTP upami éta sayogi dina waktos pangwangunanana.

Conto anu saé nyaéta ngirim inpormasi ka sababaraha klien, sapertos kadatangan sareng angkat kareta/beus/pesawat. Dina skenario ieu, protokol hiji-ka-hiji kawas HTTP ngabogaan loba overhead tur nyimpen loba beban dina web server. Skala pangladén wéb ieu tiasa sesah. Kalawan MQTT, klien nyambung ka calo, nu bisa gampang ditambahkeun pikeun load balancing. Tonton pidéo tutorial ngeunaan éta Publikasikeun deui Data HTML Leuwih MQTT (Conto Kadatangan Penerbangan) jeung artikel MQTT vs HTTP pikeun IOT.

protokol olahtalatah séjén

HTTP teu dirancang pikeun aplikasi IoT, tapi sakumaha disebutkeun, éta bakal loba dipaké pikeun sawatara waktu alatan pamakéan nyebar di API.

Ampir kabéh platform IoT ngarojong duanana HTTP na MQTT.

Nanging, aya protokol sanés anu kedah dipertimbangkeun.

Protokol

• MQTT - (Pesen antrian Telemétri Angkutan). Ngagunakeun TCP/IP. Modél publish-subscribe merlukeun calo pesen.

• AMQP - (Advanced Message Queuing Protocol). Ngagunakeun TCP/IP. Pamekar-Palanggan sareng Model Point-to-Point.

• COAP - (Protokol Aplikasi Konstrain). Ngagunakeun UDP. Dirancang khusus pikeun IoT, ngagunakeun modél pamundut-réspon sapertos dina HTTP. RFC 7252.

• DDS - (Layanan Distribusi Data) 

Dina ieu artikel protokol utama jeung aplikasi maranéhanana dianggap. Kacindekan tina tulisan ieu nyaéta yén IoT bakal ngagunakeun sakumpulan protokol, gumantung kana panggunaan anu dimaksud.

Sanajan kitu, dina retrospect, dina taun mimiti Internet, protokol HTTP nu bakal jadi dominan éta ngan salah sahiji loba protokol.

Sanajan HTTP teu asalna katimu pikeun file na email mindahkeun, kiwari dipaké pikeun duanana.

Kuring ngarepkeun hal anu sami sareng protokol olahtalatah di IoT: kalolobaan jasa bakal nganggo hiji protokol anu utama.

Di handap ieu bagan Google Trends nunjukkeun kumaha popularitas MQTT, COAP sareng AMQP parantos robih dina sababaraha taun ka pengker.

Tinjauan ngeunaan Google Trends 

Rojongan protokol ku platform

• Microsoft Azure - MQTT, AMQP, HTTP sareng HTTPS

• AWS - MQTT, HTTPS, MQTT leuwih websockets

• IBM Bluemix - MQTT,HTTPS,MQTT

• Thingworx - MQTT, HTTPS, MQTT, AMQP

singgetan

Kaseueuran sadaya parobihan aya dina saluran (tingkat 1 sareng 2) sareng tingkat aplikasi (tingkat 4).

Lapisan jaringan sareng angkutan kamungkinan tetep teu robih.

Dina lapisan aplikasi, komponén IoT bakal nganggo protokol olahtalatah. Nalika urang masih dina tahap awal dina pamekaran IoT, sigana hiji atanapi dua protokol olahtalatah bakal katingali.

Dina sababaraha taun katukang, MQTT parantos janten anu pang populerna, sareng éta ayeuna kuring museurkeun kana situs ieu.

HTTP ogé bakal terus dipaké sabab geus ogé diwangun kana platform IoT aya.

Éta hungkul. Kami ngajak anjeun ngadaptarkeun pelajaran demo gratis ngeunaan topik éta "Chatbot pikeun paréntah gancang ka alat".

Maca deui:

• Naha sistem IoT konsumen anu teu aman ayeuna janten masalah bisnis anu ageung

sumber: www.habr.com