深挖物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)背后的六大通信協(xié)議,DDS/MQTT/CoAP誰更強(qiáng)
2017-11-12 |
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資料介紹
那么物聯(lián)網(wǎng)都有哪些通信協(xié)議?
你都了解嗎?
他們適用的環(huán)境又是如何?
與互聯(lián)網(wǎng)時代TCP/IP,HTTP一統(tǒng)天下的局面不同,物聯(lián)網(wǎng)的通信環(huán)境有Ethernet, Wi-Fi, RFID, NFC(近距離無線通信), Zigbee, 6LoWPAN(IPV6低速無線版本),Bluetooth, GSM, GPRS, GPS, 3G, 4G等網(wǎng)絡(luò),而每一種通信應(yīng)用協(xié)議都有一定適用范圍。AMQP、JMS、REST/HTTP都是工作在以太網(wǎng),COAP協(xié)議是專門為資源受限設(shè)備開發(fā)的協(xié)議,而DDS和MQTT的兼容性則強(qiáng)很多。
1.REST(松耦合服務(wù)調(diào)用)
REST即表述性狀態(tài)傳遞(英文:Representational State Transfer,簡稱REST)是Roy Fielding博士在2000年他的博士論文中提出來的一種軟件架構(gòu)風(fēng)格。它是一種針對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的設(shè)計和開發(fā)方式,可以降低開發(fā)的復(fù)雜性,提高系統(tǒng)的可伸縮性。
而REST被應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)主要是基于HTTP web服務(wù)的轉(zhuǎn)化,因為REST模式的Web服務(wù)與復(fù)雜的SOAP和XML-RPC對比來講明顯的更加簡潔,越來越多的web服務(wù)開始采用REST風(fēng)格設(shè)計和實現(xiàn)。
特點:
1. 給一切物體一個ID
2.連接物體在一起
3.使用標(biāo)準(zhǔn)方法
4.資源多重表述
5.無狀態(tài)通信
REST其實是互聯(lián)網(wǎng)中服務(wù)調(diào)用API封裝風(fēng)格,物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中,在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中,可以通過開放REST API的方式,把數(shù)據(jù)服務(wù)開放出去,被互聯(lián)網(wǎng)中其他應(yīng)用所調(diào)用,所以它非常利于服務(wù)平臺與物聯(lián)終端的獨立開發(fā),但它的通訊數(shù)據(jù)量與API內(nèi)容密切相關(guān),且是一種無狀態(tài)通信,對安全機(jī)制需要重新設(shè)計。
2.CoAP協(xié)議
由于物聯(lián)網(wǎng)中的很多設(shè)備都是資源受限型的,即只有少量的內(nèi)存空間和有限的計算能力,所以傳統(tǒng)的HTTP協(xié)議應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)上就顯得過于龐大而不適用。 IETF的CoRE工作組提出了一種基于REST架構(gòu)的CoAP協(xié)議。
CoAP是一種應(yīng)用層協(xié)議,它運(yùn)行于UDP協(xié)議之上而不是像HTTP那樣運(yùn)行于TCP之上。CoAP協(xié)議非常的小巧,最小的數(shù)據(jù)包僅為4字節(jié)。
CoAP協(xié)議是否可以替換HTTP協(xié)議?
CoAP并不能替代HTTP協(xié)議,但是對于那些小設(shè)備(256KB Flash 32KB RAM 20MHz主頻)而言CoAP的確是一個好的解決方案。
CoAP消息類型
CoAP采用和HTTP協(xié)議相同的請求響應(yīng)工作模式。CoAP協(xié)議共有4中不同的消息類型。
CON——需要被確認(rèn)的請求,如果CON請求被發(fā)送,那么對方必須做出響應(yīng)。
NON——不需要被確認(rèn)的請求,如果NON請求被發(fā)送,那么對方不必做出回應(yīng)。
ACK——應(yīng)答消息,如果接受到CON消息的響應(yīng)。
RST——復(fù)位消息,當(dāng)接收者接受到的消息包含一個錯誤,接受者解析消息或者不再關(guān)心發(fā)送者發(fā)送的內(nèi)容,那么復(fù)位消息將會被發(fā)送。
CoAP消息結(jié)構(gòu)
一個CoAP消息最小為4個字節(jié),以下是CoAP協(xié)議不同部分的描述。
【版本Version】:類似于IPv6和IPv6,僅僅是一個版本號。
【消息類型Message Type】:CON,NON,ACK,RST。這些消息類型相當(dāng)于HTTP協(xié)議的PUTGET等
【消息ID Message ID】:每個CoAP消息都有一個ID,在一次會話中ID總是保持不變。但是在這個會話之后該ID會被回收利用。
【標(biāo)記 Token】:標(biāo)記是ID的另一種表現(xiàn)、
【選項 Options】:CoAP選項類似于HTTP請求頭,它包括CoAP消息本身,例如CoAP端口號,CoAP主機(jī)和CoAP查詢字符串等。
【負(fù)載Payload】:真正有用的被交互的數(shù)據(jù)。
在當(dāng)前由PC機(jī)組成的世界,信息交換是通過TCP和應(yīng)用層協(xié)議HTTP實現(xiàn)的。但是對于小型設(shè)備而言,實現(xiàn)TCP和HTTP協(xié)議顯然是一個過分的要求。為了讓小設(shè)備可以接入互聯(lián)網(wǎng),CoAP協(xié)議被設(shè)計出來。
3.MQTT協(xié)議(低帶寬)
MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息隊列遙測傳輸協(xié)議),是一種基于發(fā)布/訂閱(publish/subscribe)模式的“輕量級”通訊協(xié)議,該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上,由IBM在1999年發(fā)布。MQTT最大優(yōu)點在于,可以以極少的代碼和有限的帶寬,為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實時可靠的消息服務(wù)。做為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協(xié)議,使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。
MQTT協(xié)議運(yùn)行在TCP/IP或其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,提供有序、無損、雙向連接。其特點包括:
1)使用的發(fā)布/訂閱消息模式,它提供了一對多消息分發(fā),以實現(xiàn)與應(yīng)用程序的解耦。
2)對負(fù)載內(nèi)容屏蔽的消息傳輸機(jī)制。
3)對傳輸消息有三種服務(wù)質(zhì)量(QoS):
最多一次,這一級別會發(fā)生消息丟失或重復(fù),消息發(fā)布依賴于底層TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。即:《=1
你都了解嗎?
他們適用的環(huán)境又是如何?
與互聯(lián)網(wǎng)時代TCP/IP,HTTP一統(tǒng)天下的局面不同,物聯(lián)網(wǎng)的通信環(huán)境有Ethernet, Wi-Fi, RFID, NFC(近距離無線通信), Zigbee, 6LoWPAN(IPV6低速無線版本),Bluetooth, GSM, GPRS, GPS, 3G, 4G等網(wǎng)絡(luò),而每一種通信應(yīng)用協(xié)議都有一定適用范圍。AMQP、JMS、REST/HTTP都是工作在以太網(wǎng),COAP協(xié)議是專門為資源受限設(shè)備開發(fā)的協(xié)議,而DDS和MQTT的兼容性則強(qiáng)很多。
1.REST(松耦合服務(wù)調(diào)用)
REST即表述性狀態(tài)傳遞(英文:Representational State Transfer,簡稱REST)是Roy Fielding博士在2000年他的博士論文中提出來的一種軟件架構(gòu)風(fēng)格。它是一種針對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的設(shè)計和開發(fā)方式,可以降低開發(fā)的復(fù)雜性,提高系統(tǒng)的可伸縮性。
而REST被應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)主要是基于HTTP web服務(wù)的轉(zhuǎn)化,因為REST模式的Web服務(wù)與復(fù)雜的SOAP和XML-RPC對比來講明顯的更加簡潔,越來越多的web服務(wù)開始采用REST風(fēng)格設(shè)計和實現(xiàn)。
特點:
1. 給一切物體一個ID
2.連接物體在一起
3.使用標(biāo)準(zhǔn)方法
4.資源多重表述
5.無狀態(tài)通信
REST其實是互聯(lián)網(wǎng)中服務(wù)調(diào)用API封裝風(fēng)格,物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)采集到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中,在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中,可以通過開放REST API的方式,把數(shù)據(jù)服務(wù)開放出去,被互聯(lián)網(wǎng)中其他應(yīng)用所調(diào)用,所以它非常利于服務(wù)平臺與物聯(lián)終端的獨立開發(fā),但它的通訊數(shù)據(jù)量與API內(nèi)容密切相關(guān),且是一種無狀態(tài)通信,對安全機(jī)制需要重新設(shè)計。
2.CoAP協(xié)議
由于物聯(lián)網(wǎng)中的很多設(shè)備都是資源受限型的,即只有少量的內(nèi)存空間和有限的計算能力,所以傳統(tǒng)的HTTP協(xié)議應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)上就顯得過于龐大而不適用。 IETF的CoRE工作組提出了一種基于REST架構(gòu)的CoAP協(xié)議。
CoAP是一種應(yīng)用層協(xié)議,它運(yùn)行于UDP協(xié)議之上而不是像HTTP那樣運(yùn)行于TCP之上。CoAP協(xié)議非常的小巧,最小的數(shù)據(jù)包僅為4字節(jié)。
CoAP協(xié)議是否可以替換HTTP協(xié)議?
CoAP并不能替代HTTP協(xié)議,但是對于那些小設(shè)備(256KB Flash 32KB RAM 20MHz主頻)而言CoAP的確是一個好的解決方案。
CoAP消息類型
CoAP采用和HTTP協(xié)議相同的請求響應(yīng)工作模式。CoAP協(xié)議共有4中不同的消息類型。
CON——需要被確認(rèn)的請求,如果CON請求被發(fā)送,那么對方必須做出響應(yīng)。
NON——不需要被確認(rèn)的請求,如果NON請求被發(fā)送,那么對方不必做出回應(yīng)。
ACK——應(yīng)答消息,如果接受到CON消息的響應(yīng)。
RST——復(fù)位消息,當(dāng)接收者接受到的消息包含一個錯誤,接受者解析消息或者不再關(guān)心發(fā)送者發(fā)送的內(nèi)容,那么復(fù)位消息將會被發(fā)送。
CoAP消息結(jié)構(gòu)
一個CoAP消息最小為4個字節(jié),以下是CoAP協(xié)議不同部分的描述。
【版本Version】:類似于IPv6和IPv6,僅僅是一個版本號。
【消息類型Message Type】:CON,NON,ACK,RST。這些消息類型相當(dāng)于HTTP協(xié)議的PUTGET等
【消息ID Message ID】:每個CoAP消息都有一個ID,在一次會話中ID總是保持不變。但是在這個會話之后該ID會被回收利用。
【標(biāo)記 Token】:標(biāo)記是ID的另一種表現(xiàn)、
【選項 Options】:CoAP選項類似于HTTP請求頭,它包括CoAP消息本身,例如CoAP端口號,CoAP主機(jī)和CoAP查詢字符串等。
【負(fù)載Payload】:真正有用的被交互的數(shù)據(jù)。
在當(dāng)前由PC機(jī)組成的世界,信息交換是通過TCP和應(yīng)用層協(xié)議HTTP實現(xiàn)的。但是對于小型設(shè)備而言,實現(xiàn)TCP和HTTP協(xié)議顯然是一個過分的要求。為了讓小設(shè)備可以接入互聯(lián)網(wǎng),CoAP協(xié)議被設(shè)計出來。
3.MQTT協(xié)議(低帶寬)
MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息隊列遙測傳輸協(xié)議),是一種基于發(fā)布/訂閱(publish/subscribe)模式的“輕量級”通訊協(xié)議,該協(xié)議構(gòu)建于TCP/IP協(xié)議上,由IBM在1999年發(fā)布。MQTT最大優(yōu)點在于,可以以極少的代碼和有限的帶寬,為連接遠(yuǎn)程設(shè)備提供實時可靠的消息服務(wù)。做為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協(xié)議,使其在物聯(lián)網(wǎng)、小型設(shè)備、移動應(yīng)用等方面有較廣泛的應(yīng)用。
MQTT協(xié)議運(yùn)行在TCP/IP或其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,提供有序、無損、雙向連接。其特點包括:
1)使用的發(fā)布/訂閱消息模式,它提供了一對多消息分發(fā),以實現(xiàn)與應(yīng)用程序的解耦。
2)對負(fù)載內(nèi)容屏蔽的消息傳輸機(jī)制。
3)對傳輸消息有三種服務(wù)質(zhì)量(QoS):
最多一次,這一級別會發(fā)生消息丟失或重復(fù),消息發(fā)布依賴于底層TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。即:《=1
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