IoT کے لیے نیٹ ورکنگ اور میسجنگ پروٹوکولز کا جائزہ

ہیلو، خبررساں! روس کا پہلا آن لائن کورس IoT ڈویلپر اکتوبر میں OTUS میں لانچ ہوتا ہے۔ کورس کے لیے اندراج ابھی کھلا ہے، جس کے سلسلے میں ہم آپ کے ساتھ مفید مواد شیئر کرتے رہتے ہیں۔

انٹرنیٹ آف تھنگز (IoT، انٹرنیٹ آف تھنگز) موجودہ نیٹ ورک انفراسٹرکچر، ٹیکنالوجیز اور پروٹوکولز کے اوپر بنایا جائے گا جو فی الحال گھروں/دفاتر اور انٹرنیٹ میں استعمال ہوتے ہیں، اور بہت کچھ پیش کرے گا۔

اس گائیڈ کا مقصد IoT کے لیے نیٹ ورکنگ اور ایپلیکیشن پروٹوکول کا ایک مختصر جائزہ فراہم کرنا ہے۔

نوٹ. آپ کو علم ہونا چاہیے۔ نیٹ ورک ٹیکنالوجی کی بنیادی باتیں.

آئی او ٹی نیٹ ورکس

IoT موجودہ TCP/IP نیٹ ورکس پر چلے گا۔

TCP/IP ہر پرت پر مخصوص پروٹوکول کے ساتھ چار پرتوں والا ماڈل استعمال کرتا ہے۔ سینٹی میٹر. TCP/IP 4 پرت ماڈل کو سمجھنا (ہم TCP/IP کے چار پرتوں والے ماڈل کو سمجھتے ہیں)۔

ذیل کا خاکہ اس وقت زیر استعمال پروٹوکولز اور IoT کے لیے استعمال کیے جانے والے پروٹوکولز کا موازنہ دکھاتا ہے۔

چارٹ نوٹس:

1. فونٹ کا سائز پروٹوکول کی مقبولیت کی نشاندہی کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، بائیں طرف، IPv4 بڑا ہے، کیونکہ یہ جدید انٹرنیٹ پر بہت زیادہ مقبول ہے۔ تاہم، یہ دائیں جانب چھوٹا ہے کیونکہ آئی او ٹی میں IPv6 کے زیادہ مقبول ہونے کی امید ہے۔

2. تمام پروٹوکول نہیں دکھائے گئے ہیں۔

3. زیادہ تر تبدیلیاں چینل (سطح 1 اور 2) اور درخواست کی سطح (سطح 4) پر ہیں۔

4. نیٹ ورک اور ٹرانسپورٹ کی تہوں میں کوئی تبدیلی نہ ہونے کا امکان ہے۔

لنک پرت پروٹوکول

ڈیٹا لنک کی سطح (ڈیٹا لنک) پر، آپ کو آلات کو ایک دوسرے سے جوڑنے کی ضرورت ہے۔ وہ دونوں قریب ہوسکتے ہیں، مثال کے طور پر، مقامی نیٹ ورکس (مقامی نیٹ ورکس) میں اور ایک دوسرے سے کافی فاصلے پر: شہری (میٹروپولیٹن ایریا نیٹ ورک) اور عالمی نیٹ ورکس (وائڈ ایریا نیٹ ورک) میں۔

فی الحال، اس سطح پر، گھر اور دفتری نیٹ ورکس (LAN) ایتھرنیٹ اور Wi-Fi استعمال کرتے ہیں، اور موبائل نیٹ ورکس (WAN) 3G/4G استعمال کرتے ہیں۔ تاہم، بہت سے IoT آلات کم طاقت کے ہوتے ہیں، جیسے کہ سینسر، اور صرف بیٹریوں سے چلتے ہیں۔ ان صورتوں میں، ایتھرنیٹ موزوں نہیں ہے، لیکن کم طاقت والے وائی فائی اور کم طاقت والے بلوٹوتھ کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔

اگرچہ موجودہ وائرلیس ٹیکنالوجیز (وائی فائی، بلوٹوتھ، 3G/4G) ان آلات کو جوڑنے کے لیے استعمال ہوتی رہیں گی، یہ خاص طور پر IoT ایپلی کیشنز کے لیے ڈیزائن کی گئی نئی ٹیکنالوجیز کو دیکھنے کے قابل ہے جن کی مقبولیت میں اضافہ ہونے کا امکان ہے۔

ان میں سے ہیں:

• BLE - بلوٹوتھ کم توانائی

• لوراوان - لمبی رینج وان

• سگ فاکس

• LTE-M

وہ مضمون میں مزید تفصیل سے بیان کر رہے ہیں. IOT وائرلیس ٹیکنالوجیز کا ایک جائزہ (وائرلیس IoT ٹیکنالوجیز کا جائزہ)۔

نیٹ ورک پرت۔

نیٹ ورک کی پرت (نیٹ ورکنگ) پر طویل مدت میں پروٹوکول غالب رہے گا۔ IPv6. یہ امکان نہیں ہے کہ IPv4 استعمال کیا جائے گا، لیکن یہ ابتدائی مراحل میں کردار ادا کر سکتا ہے۔ زیادہ تر گھریلو IoT آلات، جیسے سمارٹ لائٹ بلب، فی الحال IPv4 استعمال کرتے ہیں۔

ٹرانسپورٹ پرت۔ 

ٹرانسپورٹ کی تہہ (ٹرانسپورٹ) پر، انٹرنیٹ اور ویب پر TCP کا غلبہ ہے۔ یہ HTTP اور بہت سے دوسرے مقبول انٹرنیٹ پروٹوکولز (SMTP، POP3، IMAP4، وغیرہ) دونوں میں استعمال ہوتا ہے۔

MQTT، جس سے میں پیغام رسانی کے لیے ایک اہم ایپلیکیشن لیئر پروٹوکول بننے کی امید کرتا ہوں، فی الحال TCP استعمال کرتا ہے۔

تاہم، مستقبل میں، کم اوور ہیڈ کی وجہ سے، میں امید کرتا ہوں کہ UDP IoT کے لیے زیادہ مقبول ہو جائے گا۔ شاید زیادہ وسیع MQTT-SN، UDP پر چل رہا ہے۔ موازنہ مضمون دیکھیں ٹی سی پی بمقابلہ یو ڈی پی .

ایپلیکیشن لیئر اور میسجنگ پروٹوکول

IoT پروٹوکول کے لیے اہم خصوصیات:

• رفتار - فی سیکنڈ منتقل کردہ ڈیٹا کی مقدار۔

• تاخیر وہ وقت ہے جو پیغام بھیجنے میں لیتا ہے۔

• طاقت کا استعمال.

• سیکورٹی.

• سافٹ ویئر کی دستیابی.

فی الحال، اس سطح پر دو اہم پروٹوکول فعال طور پر استعمال ہو رہے ہیں: HTTP اور MQTT۔

HTTP شاید ویب (WWW) کے تحت اس سطح کا سب سے مشہور پروٹوکول ہے۔ یہ IoT کے لیے اہم رہے گا، کیونکہ یہ REST API کے لیے استعمال ہوتا ہے - ویب ایپلیکیشنز اور سروسز کے درمیان تعامل کا بنیادی طریقہ کار۔ تاہم، زیادہ اوور ہیڈ کی وجہ سے، HTTP کا مرکزی IoT پروٹوکول بننے کا امکان نہیں ہے، حالانکہ یہ اب بھی انٹرنیٹ پر وسیع پیمانے پر استعمال ہوگا۔

MQTT (Message Quueing Telemetry Transport) اپنے ہلکے پن اور استعمال میں آسانی کی وجہ سے IoT میں پیغام رسانی کا اہم پروٹوکول بن گیا ہے۔ مضمون دیکھیں ابتدائیوں کے لیے MQTT کا تعارف (ابتدائی افراد کے لیے MQTT کا تعارف)۔

IoT کے لیے HTTP اور MQTT کا موازنہ

MQTT تیزی سے IoT ایپلی کیشنز کے لیے ڈی فیکٹو سٹینڈرڈ بن رہا ہے۔ یہ HTTP کے مقابلے اس کی ہلکی پن اور رفتار کی وجہ سے ہے اور یہ حقیقت ہے کہ یہ ون ٹو ون (HTTP) کے بجائے ایک سے کئی پروٹوکول ہے۔

بہت ساری جدید ویب ایپلیکیشنز خوشی سے HTTP کے بجائے MQTT استعمال کریں گی اگر یہ ان کی ترقی کے وقت دستیاب ہوتی۔

ایک اچھی مثال متعدد کلائنٹس کو معلومات بھیجنا ہے، جیسے ٹرینوں/بسوں/ ہوائی جہازوں کی آمد اور روانگی۔ اس منظر نامے میں، HTTP جیسے ون ٹو ون پروٹوکول میں بہت زیادہ اوور ہیڈ ہوتا ہے اور ویب سرورز پر بہت زیادہ بوجھ ڈالتا ہے۔ ان ویب سرورز کو اسکیل کرنا مشکل ہوسکتا ہے۔ MQTT کے ساتھ، کلائنٹ ایک بروکر سے جڑتے ہیں، جسے بوجھ کے توازن کے لیے آسانی سے شامل کیا جا سکتا ہے۔ اس کے بارے میں ویڈیو ٹیوٹوریل دیکھیں ایم کیو ٹی ٹی پر ایچ ٹی ایم ایل ڈیٹا دوبارہ شائع کریں (فلائٹ آمد کی مثال) اور مضمون MQTT بمقابلہ HTTP برائے IOT.

دیگر پیغام رسانی پروٹوکول

HTTP کو IoT ایپلی کیشنز کے لیے ڈیزائن نہیں کیا گیا تھا، لیکن جیسا کہ ذکر کیا گیا ہے، اس میں وسیع پیمانے پر استعمال ہونے کی وجہ سے یہ کچھ عرصے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا جائے گا۔ API.

تقریباً تمام IoT پلیٹ فارم HTTP اور MQTT دونوں کو سپورٹ کرتے ہیں۔

تاہم، غور کرنے کے قابل دیگر پروٹوکول موجود ہیں.

پروٹوکول

• ایم کیوٹی ٹی۔ - (میسج کیونگ ٹیلی میٹری ٹرانسپورٹ)۔ TCP/IP استعمال کرتا ہے۔ پبلش-سبسکرائب ماڈل کے لیے میسج بروکر کی ضرورت ہوتی ہے۔

• AMQP۔ - (ایڈوانسڈ میسج کیوئنگ پروٹوکول)۔ TCP/IP استعمال کرتا ہے۔ پبلشر-سبسکرائبر اور پوائنٹ ٹو پوائنٹ ماڈل۔

• کاپ - (محدود ایپلیکیشن پروٹوکول)۔ UDP استعمال کرتا ہے۔ خاص طور پر IoT کے لیے ڈیزائن کیا گیا، HTTP کی طرح درخواست کے جواب کا ماڈل استعمال کرتا ہے۔ آر ایف سی 7252.

• DDS - (ڈیٹا ڈسٹری بیوشن سروس) 

اس میں آرٹیکل اہم پروٹوکول اور ان کی درخواستوں پر غور کیا جاتا ہے۔ اس مضمون کا نتیجہ یہ ہے کہ IoT پروٹوکول کا ایک سیٹ استعمال کرے گا، ان کے مطلوبہ استعمال پر منحصر ہے۔

تاہم، ماضی میں، انٹرنیٹ کے ابتدائی سالوں میں، HTTP پروٹوکول جو غالب ہو جائے گا، بہت سے پروٹوکولز میں سے صرف ایک تھا۔

اگرچہ HTTP کو اصل میں فائل اور ای میل کی منتقلی کے لیے تصور نہیں کیا گیا تھا، آج یہ دونوں کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

میں توقع کرتا ہوں کہ IoT میں میسجنگ پروٹوکول کے ساتھ بھی ایسا ہی ہوگا: زیادہ تر سروسز ایک اہم پروٹوکول استعمال کریں گی۔

ذیل میں Google Trends چارٹس ہیں جو دکھا رہے ہیں کہ MQTT، COAP اور AMQP کی مقبولیت گزشتہ چند سالوں میں کس طرح تبدیل ہوئی ہے۔

گوگل ٹرینڈز کا جائزہ 

پلیٹ فارم کے ذریعہ پروٹوکول سپورٹ

• مائیکروسافٹ Azure - MQTT، AMQP، HTTP اور HTTPS

• AWS - MQTT، HTTPS، MQTT ویب ساکٹس پر

• IBM Bluemix - MQTT,HTTPS,MQTT

• Thingworx - MQTT، HTTPS، MQTT، AMQP

خلاصہ

زیادہ تر تبدیلیاں چینل (سطح 1 اور 2) اور درخواست کی سطح (سطح 4) پر ہیں۔

نیٹ ورک اور ٹرانسپورٹ کی تہوں میں کوئی تبدیلی نہ ہونے کا امکان ہے۔

ایپلیکیشن لیئر پر، IoT اجزاء پیغام رسانی پروٹوکول استعمال کریں گے۔ جب کہ ہم ابھی بھی IoT کی ترقی کے ابتدائی مرحلے میں ہیں، اس بات کا امکان ہے کہ ایک یا شاید دو پیغام رسانی پروٹوکول نمایاں ہوں گے۔

پچھلے کچھ سالوں میں، MQTT سب سے زیادہ مقبول ہو گیا ہے، اور اسی پر اب میں اس سائٹ پر توجہ مرکوز کر رہا ہوں۔

HTTP کا استعمال بھی جاری رہے گا کیونکہ یہ پہلے سے ہی موجودہ IoT پلیٹ فارمز میں اچھی طرح سے بنایا گیا ہے۔

بس۔ ہم آپ کو موضوع پر مفت ڈیمو سبق کے لیے سائن اپ کرنے کی دعوت دیتے ہیں۔ "آلہ پر فوری کمانڈز کے لیے چیٹ بوٹ".

مزید پڑھ:

• صارفین کے غیر محفوظ IoT سسٹم اب ایک بڑا کاروباری مسئلہ کیوں ہے۔

ماخذ: www.habr.com