物聯(lián)網(wǎng)中常用的幾種通信協(xié)議

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things, 簡(jiǎn)稱IoT）是指將各種傳感器、設(shè)備等通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，形成一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物與物之間的互聯(lián)互通。在實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程中，各種不同的通信協(xié)議被廣泛應(yīng)用。本文將為大家介紹物聯(lián)網(wǎng)中常見(jiàn)的通信協(xié)議（這里主要談?wù)搼?yīng)用層協(xié)議）。

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MQTT

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）通信中常見(jiàn)的一種協(xié)議。它是一種輕量級(jí)的消息傳遞協(xié)議，被廣泛用于設(shè)備和服務(wù)器之間的通信。

MQTT協(xié)議的工作原理類似于一個(gè)發(fā)布-訂閱模型，它允許不同的設(shè)備或客戶端通過(guò)一個(gè)稱為“代理”（Broker）的中間件來(lái)交換消息。設(shè)備或客戶端可以選擇訂閱（Subscribe）特定的主題（Topic），并從中接收來(lái)自代理的消息。同時(shí)，設(shè)備或客戶端還可以發(fā)布（Publish）消息到一個(gè)或多個(gè)特定的主題（Topic），代理將轉(zhuǎn)發(fā)這些消息給所有訂閱該主題的設(shè)備或客戶端。

與其他通信協(xié)議相比，MQTT協(xié)議具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）它是一種輕量級(jí)的協(xié)議，占用的帶寬和資源很少； （2）它具有很高的可靠性，能夠保證消息的傳遞和接收； （3）它支持異步通信和離線消息，即使設(shè)備不在線也能夠接收和發(fā)送消息。 因此，MQTT協(xié)議是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最常用的一種協(xié)議，它能夠幫助設(shè)備之間進(jìn)行高效地通信，并為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了一個(gè)可靠、安全的消息傳遞機(jī)制。

02

CoAP

當(dāng)我們談到物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議時(shí)，CoAP（Constrained Application Protocol）是一個(gè)非常重要的協(xié)議。

CoAP是一種面向資源的協(xié)議，它被設(shè)計(jì)用于受限設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，以實(shí)現(xiàn)低功耗、低帶寬和低延遲的通信。CoAP這種輕量級(jí)協(xié)議可以更好地適配物聯(lián)網(wǎng)小型設(shè)備。

另外需注意，CoAP并不能替代HTTP協(xié)議。

為了更好地理解CoAP的工作原理，可以將其比作快遞員。CoAP可以將我們要傳遞的數(shù)據(jù)（包裹）打包成一個(gè)個(gè)消息，然后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)（街道）將這些消息發(fā)送給目的地（收件人）。 CoAP協(xié)議具有輕量化（最小長(zhǎng)度僅4個(gè)字節(jié)）、支持可靠傳輸、數(shù)據(jù)重傳、塊傳輸、IP多播及非長(zhǎng)連接通信等特點(diǎn)，適用于低速率、低功耗物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。 此外，CoAP協(xié)議不僅支持傳輸數(shù)據(jù)，還支持查詢資源狀態(tài)、觸發(fā)事件等操作，這使得它非常適合在物聯(lián)網(wǎng)中使用。而且，它具有較低的開(kāi)銷，因?yàn)樗恍枰褂蒙倭康木W(wǎng)絡(luò)資源來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。 總之，CoAP是一種可靠、高效的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，它可以幫助設(shè)備在低功耗、低帶寬和低延遲的環(huán)境中進(jìn)行通信，并且可以通過(guò)查詢資源狀態(tài)、觸發(fā)事件等方式與其他設(shè)備進(jìn)行交互。

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HTTP

當(dāng)我們談到物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議時(shí)，HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是一個(gè)人人都熟知的協(xié)議，它被用于在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸超文本文檔。但是在物聯(lián)網(wǎng)中，HTTP也扮演著重要的角色。

HTTP協(xié)議不僅支持傳輸數(shù)據(jù)，還支持請(qǐng)求、響應(yīng)和狀態(tài)碼等操作。這使得它非常適合在物聯(lián)網(wǎng)中使用。同時(shí)，它也非常靈活，支持各種不同的數(shù)據(jù)格式和通信方式，例如 RESTful API 和 WebSocket。

然而，在物聯(lián)網(wǎng)中使用HTTP也有一些挑戰(zhàn)。例如，HTTP通信需要使用TCP連接，這可能會(huì)導(dǎo)致功耗過(guò)高和延遲過(guò)大。此外，HTTP的請(qǐng)求頭和響應(yīng)頭也會(huì)帶來(lái)額外的開(kāi)銷。

總之，HTTP是一種可靠、靈活的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，它可以幫助設(shè)備在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行通信，并且支持各種不同的數(shù)據(jù)格式和通信方式。但是，在使用HTTP時(shí)需要注意功耗和延遲等問(wèn)題，以確保設(shè)備能夠在低功耗、低帶寬和低延遲的環(huán)境中正常工作。

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DDS

DDS（Data Distribution Service）是一種以數(shù)據(jù)為中心的分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)中間件協(xié)議，它是分布式實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)里的“TCP/IP”，用來(lái)解決實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議互聯(lián)，其作用相當(dāng)于“總線上的總線”。

中間件是位于操作系統(tǒng)平臺(tái)和應(yīng)用程序之間的軟件層，屏蔽了一些通信協(xié)議的細(xì)節(jié)，使組件之間通信模塊的代碼邏輯變得更簡(jiǎn)潔。

DDS的通信方式通常采用多對(duì)多的單向數(shù)據(jù)交互，通信模型為分布式結(jié)構(gòu)，沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)，同一個(gè)數(shù)據(jù)空間任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都能直接進(jìn)行通信。

隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的興起，DDS也在車載軟件的通信中間件開(kāi)發(fā)中使用。

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AMQP

AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）是一個(gè)提供統(tǒng)一消息服務(wù)的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)高級(jí)消息隊(duì)列協(xié)議。與其說(shuō)AMQP是一種協(xié)議，其實(shí)它更是一種標(biāo)準(zhǔn)。它是應(yīng)用層協(xié)議的一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，為面向消息的中間件設(shè)計(jì)。

AMQP支持符合要求的客戶端應(yīng)用和消息中間件代理之間進(jìn)行通信。消息代理從發(fā)布者那里接收消息，并根據(jù)既定的路由規(guī)則將接收到的消息發(fā)送給處理消息的消費(fèi)者。由于AMQP是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，所以這個(gè)過(guò)程中的發(fā)布者、消費(fèi)者以及消息代理可以存在于不同的設(shè)備上。

AMQP協(xié)議模型

AMQP的主要特征是面向消息、隊(duì)列、路由（包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和發(fā)布/訂閱）、可靠性和安全。

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XMPP

XMPP（The Extensible Messaging and Presence Protocol，即可擴(kuò)展通訊和表示協(xié)議）是一種基于標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語(yǔ)言的子集XML的協(xié)議，它繼承了在XML環(huán)境中靈活的發(fā)展性。

基于XMPP的應(yīng)用具有超強(qiáng)的可擴(kuò)展性，經(jīng)過(guò)擴(kuò)展以后的XMPP可以通過(guò)發(fā)送擴(kuò)展的信息來(lái)處理用戶的需求，以及在XMPP的頂端建立如內(nèi)容發(fā)布系統(tǒng)和基于地址的服務(wù)等應(yīng)用程序。

以上是物聯(lián)網(wǎng)中常見(jiàn)的通信協(xié)議，它們各自具有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的協(xié)議。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)設(shè)備的類型、網(wǎng)絡(luò)帶寬和安全需求等因素選擇合適的協(xié)議，以保證物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

審核編輯 ：李倩