物联网四大协议

物联网四大协议

物联网协议

Protocol Transport TCP Publish/ Messaging Subscribe Request/ Response 2G, 3G, 4G Suitability (1000s nodes) LLN Suitability (1000s nodes) Compute Resources Fair Fair Excellent Fair Excellent Excellent Excellent Excellent XMPP TCP Publish/ Subscribe Request/ Response Request/ Response Request/ Response MQTT UDP CoAP RESTful HTTP TCP 10Ks RAM/Flash 10Ks RAM/Flash 10Ks RAM/Flash 10Ks RAM/Flash Smart Energy Utility Field Area Networks Profile 2 (premise energy management/ home services) Remote Success Storied management of consumer white goods Extending enterprise messaging into IoT applications

协议一：物联网协议XMPP

XMPP是一种基于标准通用标记语言的子集XML的协议，它继承了在XML环境中灵活的发展性。因此，基于XMPP的应用具有超强的可扩展性。经过 扩展以后的XMPP可以通过发送扩展的信息来处理用户的需求，以及在XMPP的顶端建立如内容发布系统和基于地址的服务等应用程 序。而且，XMPP包含了针对服务器端的软件协议，使之能与另一个进行通话，这使得开发者更容易建立客户应用程序或给一个配好系统添加功能。

基本网络结构

XMPP中定义了三个角色，客户端，服务器，网关。通信能够在这三者的任意两个之间双向发生。服务器同时承担了客户端信息记录，连接管理和信息的路由功能。网关承担着与异构即时通信系统的互联互通，异构系统可以包括SMS（短信），MSN，ICQ等。基本的网络形式是单客户端通过TCP/IP连接到单服务器，然后在之上传输XML。

工作原理

XMPP核心协议通信的基本模式就是先建立一个stream，然后协商一堆安全之类的东西，中间通信过程就是客户端发送XML Stanza，一个接一个的。服务器根据客户端发送的信息以及程序的逻辑，发送XML Stanza给客户端。但是这个过程并不是一问一答的，任何时候都有可能从一方发信给另外一方。通信的最后阶段是关闭流，关闭TCP/IP连接。

功能

传输的是与即时通讯相关的指令。在以前这些命令要么用2进制的形式发送（比如QQ），要么用纯文本指令加空格加参数加换行符的方式发送（比如MSN）。而XMPP传输的即时通讯指令的逻辑与以往相仿，只是协议的形式变成了XML格式的纯文本。

优点

XMPP协议是自由、开放、公开的，并且易于了解。而且在客户端、服务器、组件、源码库等方面，都已经各自有多种实现。

缺点

网络通信过程中数据冗余率非常高，网络流量中70% 都消耗在 XMPP 协议层了。对于物联网来说，大量计算能力有限且工作在低带宽、不可靠网络的远程传感器和控制设备，省电、省流量是所有底层服务的一个关键技术指标，XMPP协议看起来已经落后了。

协议二：物联网协议MQTT

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品 和外部连接起来，被用来当做传感器和致动器（比如通过Twitter让房屋联网）的通信协议。

MQTT简介

MQTT是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议，最早由IBM提出的，如今已经成为OASIS规范。由于规范很简单，非常适合需要低功耗和网络带宽有限的IoT场景，比如： ·遥感数据 ·汽车 ·智能家居 ·智慧城市 ·医疗医护

由于物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则： 1.精简，不添加可有可无的功能。

2.发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递。 3.允许用户动态创建主题，零运维成本。 4.把传输量降到最低以提高传输效率。

5.把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内。 6.支持连续的会话控制。 7.理解客户端计算能力可能很低。 8.提供服务质量管理。

9.假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。

运用MQTT协议，设备可以很方便地连接到物联网云服务，管理设备并处理数据，最后应用到各种业务场景，如下图所示：

发布/订阅模式

与请求/回答这种同步模式不同，发布/订阅模式解耦了发布消息的客户（发布者）与订阅消息的客户（订阅者）之间的关系，这意味着发布者和订阅者之间并不需要直接建立联系。打个比方，你打电话给朋友，一直要等到朋友接电话了才能够开始交流，是一个典型的同步请求/回答的场景；而给一个好友邮件列表发电子邮件就不一样，你发好电子邮件该干嘛干嘛，好友们到有空了去查看邮件就是了，是一个典型的异步发布/订阅的场景。 熟悉编程的同学一定非常熟悉这种设计模式了，因为它带来了这些好处： ·发布者与订阅者不必了解彼此，只要认识同一个消息代理即可。 ·发布者和订阅者不需要交互，发布者无需等待订阅者确认而导致锁定。 ·发布者和订阅者不需要同时在线，可以自由选择时间来消费消息。 主题

MQTT是通过主题对消息进行分类的，本质上就是一个UTF-8的字符串，不过可以通过反斜杠表示多个层级关系。主题并不需要创建，直接使用就是了。

主题还可以通过通配符进行过滤。其中，+可以过滤一个层级，而#只能出现在主题最后表示过滤任意级别的层级。

举个例子：

·building-b/floor-5：代表B楼5层的设备。