新闻详情 Company News
您现在的位置:威尼斯平台下载 >> 新闻详情
物联网通讯协议之HTTP、websocket、XMPP、COAP、MQTT
浏览次数:3376    日期:2018/12/10 14:18:21

对于物联网,最重要的是在互联网中设备与设备的通讯,现在物联网在internet通信中比较常见的通讯协议包括:HTTP、websocket、XMPP、COAP、MQTT

 

1、HTTP和websocket

在互联网时代,TCP/IP协议已经一统江湖,现在的物联网的通信架构也是构建在传统互联网基础架构之上。在当前的互联网通信协议中,HTTP协议由于开发成本低,开放程度高,几乎占据大半江山,所以很多厂商在构建物联网系统时也基于http协议进行开发。包括google主导的physic web项目,都是期望在传统web技术基础上构建物联网协议标准。

 

HTTP协议是典型的CS通讯模式,由客户端主动发起连接,向服务器请求XML或JSON数据。该协议最早是为了适用web浏览器的上网浏览场景和设计的,目前在PC、手机、pad等终端上都应用广泛,但并不适用于物联网场景。在物联网场景中其有三大弊端:

1. 由于必须由设备主动向服务器发送数据,难以主动向设备推送数据。对于单单的数据采集等场景还勉强适用,但是对于频繁的操控场景,只能推过设备定期主动拉取的的方式,实现成本和实时性都大打折扣。

2. 安全性不高。web的不安全都是妇孺皆知,HTTP是明文协议,在很多要求高安全性的物联网场景,如果不做很多安全准备工作(如采用https等),后果不堪设想…

3. 不同于用户交互终端如pc、手机,物联网场景中的设备多样化,对于运算和存储资源都十分受限的设备,http协议实现、XML/JSON数据格式的解析,都是“mission impossible”

所以,攀多物联团队在设计物联网云平台时,也只是在针对手机或PC的用户时,采用HTTP协议,针对设备的物联网接入没有采用HTTP协议。

 

当然,依然有不少厂商由于开发方便的原因,选择基于HTTP协议构架物联网系统,在设备资源允许的情况下,怎么避免上面提到的数据推送实时性低的问题呢?

websocket是一个可行的办法。websocket是HTML5提出的基于TCP之上的可支持全双工通信的协议标准,其在设计上基本遵循HTTP的思路,对于基于HTTP协议的物联网系统是一个很好的补充。

 

2、XMPP

由于物联网设备通信的模式和互联网中的即时通讯应用非常相似,互联网中常用的即时通讯协议也被大量运用于物联网系统构建中,这其中的典型是XMPP。

XMPP是基于XML的协议,由于其开放性和易用性,在互联网及时通讯应用中运用广泛。相对HTTP,XMPP在通讯的业务流程上是更适合物联网系统的,开发者不用花太多心思去解决设备通讯时的业务通讯流程,相对开发成本会更低。但是HTTP协议中的安全性以及计算资源消耗的硬伤并没有得到本质的解决。前段时间报出的黑客轻松破解的TCL洗衣机,正是采用XMPP协议。

无论是HTTP、websocket还是XMPP,在设计时都是根据互联网应用场景设计的,虽然很多厂商把他们应用在物联网系统中,但是必然会水土不服,这些协议的通病就是根本无法适用物联网设备的多样性,无法适用很多物联网设备对低功耗、低成本的需求,难以在极低资源的物联网设备中运用。能不能有协议既可以借用web

技术的设计思想,同时又能适应恶劣的物联网设备运行环境呢?

COAP协议应运而生了。

 

3、COAP

COAP协议的设计目标就是在低功耗低速率的设备上实现物联网通信。coap和HTTP协议一样,采用URL标示需要发送的数据,在协议格式的设计上也基本是参考HTTP协议,非常容易理解。同时做了以下几点优化:

1. 采用UDP而不是TCP。这省去了TCP建立连接的成本及协议栈的开销。

2. 将数据包头部都采用二进制压缩,减小数据量以适应低网络速率场景。

3. 发送和接收数据可以异步进行,这样提升了设备响应速度。

COAP协议就像一个针对物联网场景的http移植品,很多设计保留了HTTP协议的影子,拥有web背景的开发者也能快速上手。但是由于很多物联网设备隐藏在局域网内部,coap设备作为服务器无法被外部设备寻址,在ipv6没有普及之前,coap只能适用于局域网内部(如wifi)通信,这也很大限制了它的发展。

 

4、MQTT协议

MQTT协议就很好的解决了coap存在的问题。MQTT协议是由IBM开发的即时通讯协议,相比来说比较适合物联网场景的通讯协议。MQTT协议采用发布/订阅模式,所有的物联网终端都通过TCP连接到云端,云端通过主题的方式管理各个设备关注的通讯内容,负责将设备与设备之间消息的转发。

MQTT在协议设计时就考虑到不同设备的计算性能的差异,所以所有的协议都是采用二进制格式编解码,并且编解码格式都非常易于开发和实现。最小的数据包只有2个字节,对于低功耗低速网络也有很好的适应性。有非常完善的QOS机制,根据业务场景可以选择最多一次、至少一次、刚好一次三种消息送达模式。运行在TCP协议之上,同时支持TLS(TCP+SSL)协议,并且由于所有数据通信都经过云端,安全性得到了较好地保障。

当前的物联网通信协议真的是百花齐放,没有任何协议能够在市场上占有统治地位。但要实现物联网设备互联互通(不同厂商、不同平台、不同架构),关键点并不在上述接入协议或通讯协议的统一,而在于上层业务应用层协议的统一。无论是wifi、蓝牙、亦或是mqtt、http都是设备进行数据通讯和交换的通道,规定的是通讯的格式;而通讯的内容的统一才是实现互联互通的关键。

 

5、DDS

DDS(Data Distribution Service for Real-Time Systems),面向实时系统的数据分布服务,这是大名鼎鼎的OMG组织提出的协议,其权威性应该能证明该协议的未来应用前景。

适用范围:分布式高可靠性、实时传输设备数据通信。目前DDS已经广泛应用于国防、民航、工业控制等领域。

特点:
  ?   以数据为中心
  ?   使用无代理的发布/订阅消息模式,点对点、点对多、多对多
  ?   提供多大21种QoS服务质量策略

协议主要实现:
  ?   OpenDDS 是一个开源的 C++ 实现
  ?   OpenSplice DDS

点评:DDS很好地支持设备之间的数据分发和设备控制,设备和云端的数据传输,同时DDS的数据分发的实时效率非常高,能做到秒级内同时分发百万条消息到众多设备。DDS在服务质量(QoS)上提供非常多的保障途径,这也是它适用于国防军事、工业控制这些高可靠性、可安全性应用领域的原因。但这些应用都工作在有线网络下,在无线网络,特别是资源受限的情况下,没有见到过实施案例。


资料提供:售前售后组

威尼斯平台下载 | 关于威尼斯平台下载 | 企业荣誉 | 产品展示 | 典型案例 | 新闻中心 | 联系威尼斯平台下载

地址:石家庄市新石北路368号金石工业园2号楼 电话:0311-83056195 83056196 E-Mail:webmaster@createc.cn

©版权所有 威尼斯平台下载_vnsc3775威尼斯城官网 最终解释权由本公司所有
XML 地图 | Sitemap 地图