詳解REST API通信協(xié)議

在構(gòu)建智能化網(wǎng)絡(luò)的今天，設(shè)備需具備IIoT的關(guān)鍵功能：標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展性、與IT及OT系統(tǒng)的兼容性，以及互操作性。這些特性對于實現(xiàn)設(shè)備間的無縫連接和數(shù)據(jù)交換至關(guān)重要。當(dāng)然，通信的安全性也是我們不可忽視的一環(huán)。

為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，我們采用了多種通信協(xié)議，包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API，它們共同構(gòu)成了智能通信的堅實基礎(chǔ)。本期內(nèi)容，讓我們聚焦REST API通信協(xié)議，探索它如何在IIoT領(lǐng)域中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

什么是REST API？ 它如何工作？

表現(xiàn)層狀態(tài)轉(zhuǎn)化（REST）是一種旨在簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間通信的架構(gòu)框架，由Roy Fielding在2000年作為其博士論文的一部分提出。REST架構(gòu)能夠基于任何協(xié)議實現(xiàn)，已在互聯(lián)網(wǎng)上的廣泛應(yīng)用，并以基于HTTP（S）規(guī)范定義而聞名。HTTP作為應(yīng)用層的請求/響應(yīng)協(xié)議，通過REST的規(guī)范使用，確保了組件間的同步與通信。

REST的核心在于以表現(xiàn)層的形式傳輸狀態(tài)，即從服務(wù)器向客戶端傳遞。這涉及到兩個關(guān)鍵概念：首先，服務(wù)器是無狀態(tài)的，它不保留與客戶端的連接狀態(tài)信息，僅發(fā)送即時狀態(tài)；其次，服務(wù)器能夠以多種格式（如JSON、XML、YAML或JPEG）向客戶端發(fā)送資源。在REST架構(gòu)中，每個數(shù)據(jù)單元作為資源，通過統(tǒng)一資源標(biāo)識符（URI）進(jìn)行訪問。

REST的優(yōu)勢在于資源與表現(xiàn)層的解耦。服務(wù)器可以內(nèi)部以任意格式存儲資源，但對外提供時，能夠根據(jù)需求以不同的格式表現(xiàn)。這意味著客戶端訪問的是資源的表現(xiàn)層，而非資源本身。遵循REST原則的應(yīng)用和接口被稱為RESTful。

RESTful的五大條件

在構(gòu)建RESTful接口或應(yīng)用時，需遵循五個基本原則以確保其高效性和靈活性：

客戶端/服務(wù)器模式 01

通信應(yīng)在客戶端和服務(wù)器之間進(jìn)行?？蛻舳税l(fā)起請求，服務(wù)器響應(yīng)信息。如圖例所示，客戶端請求溫度數(shù)據(jù)，服務(wù)器則以JSON格式返回相應(yīng)信息。請求中應(yīng)包含URI和HTTP方法，有6種標(biāo)準(zhǔn) HTTP 方法（GET、PUT、POST、DELETE、HEAD 和 OPTIONS），用于特定情況下使用。例如，GET 用于接收資源狀態(tài)，PUT用于更新資源，POST 用于創(chuàng)建資源，DELETE 用于刪除資源。

典型的REST API 應(yīng)用

無狀態(tài) 02

服務(wù)器不保留客戶端會話狀態(tài)，將狀態(tài)管理責(zé)任交給客戶端，簡化了服務(wù)器的部署和擴(kuò)展。

可緩存 03

服務(wù)器提供資源的緩存信息，包括版本號，以便客戶端能夠驗證資源的有效性和歷史。

多層級 04

客戶端和服務(wù)器間的通信不應(yīng)受中間層級（如代理、安全層、緩存層等）的影響，確保消息傳遞的順暢。

統(tǒng)一接口 05

接口需滿足以下條件：

每個資源都通過一個獨特的URI進(jìn)行標(biāo)識

客戶端在獲取資源及其元數(shù)據(jù)的表現(xiàn)層形式后，結(jié)合適當(dāng)?shù)臋?quán)限，能夠執(zhí)行添加、刪除或修改資源的操作

交換的消息設(shè)計為自描述性，包含處理資源所需的所有必要信息

資源之間的鏈接關(guān)系使得客戶端可以通過特定的URI訪問到所有相關(guān)資源的信息。

REST API 實現(xiàn)性對比

MQTT、OPC UA、AMQP

在比較REST API與MQTT、OPC UA、AMQP的實現(xiàn)時，我們發(fā)現(xiàn)MQTT和AMQP的設(shè)計非常緊湊，幾乎不預(yù)留優(yōu)化空間，僅在安全功能的添加或省略上有所選擇。

RESTful接口同樣簡潔，但相對于MQTT的簡單性，它又不如AMQP和OPC UA那樣復(fù)雜。RESTful接口的開發(fā)可以非常迅速，尤其是在HTTP協(xié)議可用的情況下。然而，當(dāng)REST API需要處理大量資源時，實現(xiàn)的復(fù)雜性會相應(yīng)增加。

REST API 適用于

哪些應(yīng)用場景？

REST API的應(yīng)用廣泛，它在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域已成為標(biāo)準(zhǔn)配置，為廣大用戶所熟悉。在需要雙方直接通信時，RESTful接口是理想的選擇，無論是對機(jī)器還是用戶都很友好。如今，很少有公司不為自家設(shè)備或服務(wù)提供RESTful接口的定義。倍加福傳感器同樣基于RESTful API。此外，REST在網(wǎng)站后端的解析過程簡單直觀，能夠以用戶友好的方式呈現(xiàn)，提供更好的體驗。