🥇Muhtasari wa itifaki za mitandao na ujumbe za IoT

Habari, Khabrovites! Msanidi programu wa kwanza wa mtandaoni wa IoT nchini Urusi inazinduliwa katika OTUS mwezi Oktoba. Uandikishaji kwa ajili ya kozi umefunguliwa sasa hivi, kuhusiana na ambayo tunaendelea kushiriki nawe nyenzo muhimu.

Mtandao wa Mambo (IoT, Mtandao wa Mambo) utajengwa juu ya miundombinu ya mtandao iliyopo, teknolojia na itifaki zinazotumika sasa majumbani/ofisini na Mtandaoni, na utatoa mengi zaidi.

Madhumuni ya mwongozo huu ni kutoa muhtasari mfupi wa itifaki za mtandao na matumizi ya IoT.

Kumbuka. Lazima uwe na maarifa misingi ya teknolojia ya mtandao.

mitandao ya IoT

IoT itaendeshwa kwenye mitandao iliyopo ya TCP/IP.

TCP/IP hutumia muundo wa safu nne na itifaki maalum katika kila safu. Sentimita. kuelewa muundo wa safu ya TCP/IP 4 (tunaelewa mfano wa safu nne za TCP / IP).

Mchoro ulio hapa chini unaonyesha ulinganisho wa itifaki zinazotumika sasa na zile zinazowezekana kutumika kwa IoT.

Vidokezo vya chati:

Saizi ya fonti inaonyesha umaarufu wa itifaki. Kwa mfano, upande wa kushoto, IPv4 ni kubwa, kwa kuwa inajulikana zaidi kwenye mtandao wa kisasa. Walakini, ni ndogo upande wa kulia kwani IPv6 inatarajiwa kuwa maarufu zaidi katika IoT.
Sio itifaki zote zinazoonyeshwa.
Zaidi ya mabadiliko yote ni kwenye chaneli (kiwango cha 1 na 2) na viwango vya matumizi (kiwango cha 4).
Mtandao na tabaka za uchukuzi zina uwezekano wa kubaki bila kubadilika.

Unganisha itifaki za safu

Katika kiwango cha kiungo cha data (Kiungo cha Data), unahitaji kuunganisha vifaa kwa kila kimoja. Wanaweza kuwa karibu, kwa mfano, katika mitandao ya ndani (mitandao ya ndani) na kwa umbali mkubwa kutoka kwa kila mmoja: mijini (mitandao ya eneo la mji mkuu) na mitandao ya kimataifa (mitandao ya eneo pana).

Hivi sasa, katika ngazi hii, mitandao ya nyumbani na ofisi (LAN) hutumia Ethernet na Wi-Fi, na mitandao ya simu (WAN) hutumia 3G / 4G. Walakini, vifaa vingi vya IoT vina nguvu kidogo, kama vile vitambuzi, na vinaendeshwa na betri pekee. Katika matukio haya, Ethernet haifai, lakini Wi-Fi yenye nguvu ya chini na Bluetooth yenye nguvu ndogo inaweza kutumika.

Ingawa teknolojia zilizopo zisizotumia waya (Wi-Fi, Bluetooth, 3G/4G) zitaendelea kutumika kuunganisha vifaa hivi, inafaa pia kuangalia teknolojia mpya iliyoundwa mahususi kwa programu za IoT ambazo zina uwezekano wa kukua kwa umaarufu.

Miongoni mwao ni:

BLE - Nishati ya Chini ya Bluetooth
LoRaWAN - Muda Mrefu WAN
SigFox
LTE-M

Wao ni ilivyoelezwa kwa undani zaidi katika makala. Muhtasari wa teknolojia za wireless za IOT (muhtasari wa teknolojia za IoT zisizo na waya).

safu ya mtandao

Katika safu ya mtandao (Mtandao), itifaki itatawala kwa muda mrefu IPv6. Kuna uwezekano kwamba IPv4 itatumika, lakini inaweza kuwa na jukumu katika hatua za mwanzo. Vifaa vingi vya nyumbani vya IoT, kama vile balbu mahiri, kwa sasa vinatumia IPv4.

safu ya usafiri

Katika safu ya usafirishaji (Usafiri), Mtandao na wavuti vinatawaliwa na TCP. Inatumika katika HTTP na itifaki zingine nyingi maarufu za Mtandao (SMTP, POP3, IMAP4, nk.).

MQTT, ambayo ninatarajia kuwa mojawapo ya itifaki kuu za safu ya utumaji ujumbe, kwa sasa inatumia TCP.

Walakini, katika siku zijazo, kwa sababu ya hali ya chini, ninatarajia UDP kuwa maarufu zaidi kwa IoT. Pengine kuenea zaidi MQTT-SN, inayoendesha UDP. Tazama nakala ya kulinganisha TCP dhidi ya UDP .

Safu ya programu na itifaki za ujumbe

Sifa muhimu za itifaki za IoT:

Kasi - kiasi cha data iliyohamishwa kwa sekunde.
Muda wa kusubiri ni wakati unaochukua kutuma ujumbe.
Matumizi ya nguvu.
Usalama.
Upatikanaji wa programu.

Hivi sasa, itifaki kuu mbili zinatumika kikamilifu katika kiwango hiki: HTTP na MQTT.

HTTP labda ndiyo itifaki inayojulikana zaidi ya kiwango hiki chini ya wavuti (WWW). Itaendelea kuwa muhimu kwa IoT, kwani inatumika kwa API ya REST - njia kuu ya mwingiliano kati ya programu na huduma za wavuti. Walakini, kwa sababu ya juu juu, HTTP haiwezekani kuwa itifaki kuu ya IoT, ingawa bado itatumika sana kwenye Mtandao.

MQTT (Usafiri wa Kupanga Foleni kwa Telemetry) imekuwa itifaki kuu ya ujumbe katika IoT kutokana na wepesi wake na urahisi wa matumizi. Tazama makala Utangulizi wa MQTT kwa wanaoanza (Utangulizi wa MQTT kwa wanaoanza).

Ulinganisho wa HTTP na MQTT kwa IoT

MQTT inazidi kuwa kiwango cha ukweli kwa matumizi ya IoT. Hii ni kutokana na wepesi na kasi yake ikilinganishwa na HTTP na ukweli kwamba ni itifaki ya mtu mmoja kwa wengi badala ya moja kwa moja (HTTP).

Programu nyingi za kisasa za wavuti zingetumia MQTT kwa furaha badala ya HTTP ikiwa ingepatikana wakati wa ukuzaji wao.

Mfano mzuri ni kutuma taarifa kwa wateja wengi, kama vile kuwasili na kuondoka kwa treni/mabasi/ndege. Katika hali hii, itifaki ya moja kwa moja kama HTTP ina kazi nyingi na huweka mzigo mwingi kwenye seva za wavuti. Kuongeza seva hizi za wavuti inaweza kuwa ngumu. Kwa MQTT, wateja huunganisha kwa wakala, ambayo inaweza kuongezwa kwa urahisi kwa kusawazisha mzigo. Tazama mafunzo ya video kuhusu hilo Chapisha upya Data ya HTML Juu ya MQTT (Mfano wa Waliowasili kwa Ndege) na makala MQTT dhidi ya HTTP ya IOT.

Itifaki zingine za ujumbe

HTTP haikuundwa kwa matumizi ya IoT, lakini kama ilivyotajwa, itatumika sana kwa muda kwa sababu ya matumizi yake mengi katika API.

Takriban majukwaa yote ya IoT yanaauni HTTP na MQTT.

Walakini, kuna itifaki zingine zinazofaa kuzingatiwa.

Itifaki

MQTT - (Usafiri wa Foleni wa Telemetry). Inatumia TCP/IP. Muundo wa uchapishaji wa usajili unahitaji wakala wa ujumbe.
AMQP - (Itifaki ya Juu ya Kuweka Foleni ya Ujumbe). Inatumia TCP/IP. Mchapishaji-Msajili na Miundo ya Uhakika.
KOFI - (Itifaki ya Maombi iliyozuiliwa). Inatumia UDP. Iliyoundwa mahsusi kwa ajili ya IoT, hutumia modeli ya kujibu ombi kama ilivyo katika HTTP. RFC 7252.
DDS - (Huduma ya Usambazaji wa Data)

Katika hii Ibara ya inajadili itifaki kuu na matumizi yao. Hitimisho la kifungu hiki ni kwamba IoT itatumia seti ya itifaki, kulingana na matumizi yao yaliyokusudiwa.

Walakini, kwa kuzingatia, katika miaka ya mwanzo ya Mtandao, itifaki ya HTTP ambayo ingetawala ilikuwa moja tu ya itifaki nyingi.

Ingawa HTTP haikuundwa awali kwa uhamishaji wa faili na barua pepe, leo inatumika kwa zote mbili.

Ninatarajia jambo hilo hilo kutokea na itifaki za ujumbe katika IoT: huduma nyingi zitatumia itifaki moja kuu.

Zifuatazo ni chati za Google Trends zinazoonyesha jinsi umaarufu wa MQTT, COAP na AMQP umebadilika katika miaka michache iliyopita.

Muhtasari wa Google Trends

Usaidizi wa itifaki kwa jukwaa

Microsoft Azure - MQTT, AMQP, HTTP na HTTPS
AWS - MQTT, HTTPS, MQTT juu ya soketi za wavuti
IBM Bluemix - MQTT,HTTPS,MQTT
Kituworx - MQTT, HTTPS, MQTT, AMQP

Muhtasari

Zaidi ya mabadiliko yote ni kwenye chaneli (kiwango cha 1 na 2) na viwango vya matumizi (kiwango cha 4).

Mtandao na tabaka za uchukuzi zina uwezekano wa kubaki bila kubadilika.

Katika safu ya programu, vipengele vya IoT vitatumia itifaki za ujumbe. Ingawa bado tuko katika hatua ya awali ya ukuzaji wa IoT, kuna uwezekano kwamba itifaki moja au labda mbili za ujumbe zitajitokeza.

Katika miaka michache iliyopita, MQTT imekuwa maarufu zaidi, na ni juu yake kwamba sasa ninaangazia tovuti hii.

HTTP pia itaendelea kutumika kwani tayari imejengwa vizuri katika majukwaa yaliyopo ya IoT.

Ni hayo tu. Tunakualika ujiandikishe kwa somo la bure la onyesho kwenye mada "Chatbot kwa amri za haraka kwa kifaa".

Soma zaidi:

Kwa nini mifumo isiyo salama ya IoT ya watumiaji sasa ni shida kubwa ya biashara

Chanzo: mapenzi.com

Muhtasari wa Itifaki za Mitandao na Ujumbe kwa IoT