🥇物聯網網絡和消息協議概述

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物聯網（IoT，Internet of Things）將建立在目前在家庭/辦公室和互聯網中使用的現有網絡基礎設施、技術和協議之上，並將提供更多。

本指南的目的是簡要概述物聯網的網絡和應用協議。

筆記。你必須有知識網絡技術基礎.

物聯網網絡

物聯網將在現有的 TCP/IP 網絡上運行。

TCP/IP 使用四層模型，每一層都有特定的協議。厘米。理解 TCP/IP 4 層模型（我們理解TCP/IP的四層模型）。

下圖顯示了當前使用的協議和最有可能用於物聯網的協議的比較。

圖表說明：

字體大小表示協議的流行程度。例如，在左側，IPv4 更大，因為它在現代互聯網上更受歡迎。但是，右側較小，因為預計 IPv6 在物聯網中更受歡迎。
並未顯示所有協議。
大多數更改發生在通道（級別 1 和 2）和應用程序級別（級別 4）。
網絡層和傳輸層可能保持不變。

鏈路層協議

在數據鏈路層（Data Link），需要將設備相互連接起來。它們可以很近，例如，在本地網絡（local networks）中，也可以彼此相距很遠：在城市（metropolitan area networks）和全球網絡（wide area networks）中。

目前，在這個層面上，家庭和辦公網絡 (LAN) 使用以太網和 Wi-Fi，移動網絡 (WAN) 使用 3G/4G。然而，許多物聯網設備都是低功耗的，例如傳感器，並且僅由電池供電。在這些情況下，以太網不適合，但可以使用低功率 Wi-Fi 和低功率藍牙。

雖然現有的無線技術（Wi-Fi、藍牙、3G/4G）將繼續用於連接這些設備，但也值得關注專門為物聯網應用設計的新技術，這些應用可能會越來越受歡迎。

其中：

BLE – 低功耗藍牙
LoRaWAN - 遠程廣域網
西格福克斯
LTE-M

它們在文章中有更詳細的描述。物聯網無線技術概述（無線物聯網技術概述）。

網絡層

在網絡層（Networking），協議將長期佔據主導地位 IPv6. 不太可能使用 IPv4，但它可能會在初始階段發揮作用。大多數家庭物聯網設備，例如智能燈泡，目前都使用 IPv4。

傳輸層

在傳輸層（Transport），因特網和萬維網都是以TCP為主。它用於 HTTP 和許多其他流行的 Internet 協議（SMTP、POP3、IMAP4 等）。

MQTT，我期望成為消息傳遞的主要應用層協議之一，目前使用的是 TCP。

然而，在未來，由於開銷較低，我預計 UDP 會在 IoT 中變得更流行。可能更普遍 MQTT-SN, 在 UDP 上運行。見比較文章 TCP與UDP .

應用層和消息傳遞協議

物聯網協議的重要特徵：

速度——每秒傳輸的數據量。
延遲是發送消息所需的時間。
功耗。
安全。
軟件的可用性。

目前，在此級別上積極使用兩個主要協議：HTTP 和 MQTT。

HTTP 可能是 Web (WWW) 底層這一級別最著名的協議。它將繼續對物聯網很重要，因為它用於 REST API——Web 應用程序和服務之間交互的主要機制。然而，由於高開銷，HTTP 不太可能成為主要的物聯網協議，儘管它仍將在互聯網上廣泛使用。

MQTT（消息隊列遙測傳輸）由於其輕便和易用性已成為物聯網中的主要消息傳遞協議。見文章 MQTT入門入門（初學者MQTT入門）。

物聯網 HTTP 和 MQTT 的比較

MQTT 正在迅速成為物聯網應用程序的事實標準。這是因為與 HTTP 相比它的輕便性和速度以及它是一對多協議而不是一對一 (HTTP) 的事實。

如果在開發時可用，許多現代 Web 應用程序會很樂意使用 MQTT 而不是 HTTP。

一個很好的例子是向多個客戶端發送信息，例如火車/公共汽車/飛機的到達和離開。在這種情況下，像 HTTP 這樣的一對一協議會產生大量開銷，並給 Web 服務器帶來大量負載。擴展這些 Web 服務器可能很困難。使用 MQTT，客戶端連接到代理，可以輕鬆添加代理以實現負載平衡。觀看有關它的視頻教程通過 MQTT 重新發布 HTML 數據（航班到達示例）和文章用於物聯網的 MQTT 與 HTTP.

其他消息協議

HTTP 不是為 IoT 應用程序設計的，但如前所述，由於其在物聯網中的廣泛使用，它將被廣泛使用一段時間 API.

幾乎所有物聯網平台都支持 HTTP 和 MQTT。

但是，還有其他值得考慮的協議。

通訊協定

MQTT -（消息隊列遙測傳輸）。使用 TCP/IP。發布-訂閱模型需要一個消息代理。
空氣質量計劃 -（高級消息隊列協議）。使用 TCP/IP。發布者-訂閱者和點對點模型。
行動計劃 -（約束應用程序協議）。使用 UDP。專為 IoT 設計，使用 HTTP 中的請求-響應模型。 RFC 7252.
DDS - （數據分發服務）

在這文章考慮了主要協議及其應用。本文的結論是物聯網將根據其預期用途使用一組協議。

然而回過頭來看，在互聯網的早期，後來成為主導的HTTP協議只是眾多協議中的一種。

儘管 HTTP 最初不是為文件和電子郵件傳輸而設計的，但今天它同時用於這兩者。

我預計物聯網中的消息傳遞協議也會發生同樣的事情：大多數服務將使用一種主要協議。

下面是谷歌趨勢圖，顯示了過去幾年 MQTT、COAP 和 AMQP 的受歡迎程度如何變化。

谷歌趨勢概述

平台協議支持

Microsoft Azure - MQTT、AMQP、HTTP 和 HTTPS
AWS - MQTT, HTTPS, MQTT over websockets
IBM Bluemix - MQTT、HTTPS、MQTT
物聯網 — MQTT、HTTPS、MQTT、AMQP

總結

大多數更改發生在通道（級別 1 和 2）和應用程序級別（級別 4）。

網絡層和傳輸層可能保持不變。

在應用層，IoT 組件將使用消息傳遞協議。雖然我們仍處於 IoT 開發的早期階段，但很可能會脫穎而出一種或兩種消息傳遞協議。

在過去的幾年裡，MQTT 已經成為最流行的，我現在專注於這個網站。

HTTP 也將繼續使用，因為它已經很好地內置到現有的物聯網平台中。

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為什麼不安全的消費者物聯網系統現在是一個大的商業問題

來源： www.habr.com

物聯網網絡和消息協議概述