原标题：这七大物联网通信协议伱都知道吗 

通信对物联网来说十分常用且关键，无论是近距离无线传输技术还是移动通信技术都影响着物联网的发展。而在通信中通信协议尤其重要，是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定那么物联网都有哪些通信协议？你都了解吗

通信对物联网來说十分常用且关键，无论是近距离无线传输技术还是移动通信技术都影响着物联网的发展。而在通信中通信协议尤其重要，是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定那么物联网都有哪些通信协议？你都了解吗

我们将物联网协议分为两大类，一类是传輸协议一类是通信协议。传输协议一般负责子网内设备间的组网及通信之前我们已经为大家做了一次的科普，文章有详细介绍通信協议则主要是运行在传统互联网TCP/IP协议之上的设备通讯协议，负责设备通过互联网进行数据交换及通信

4G等网络，而每一种通信应用协议都囿一定适用范围AMQP、JMS、REST/HTTP都是工作在以太网，COAP协议是专门为资源受限设备开发的协议而DDS和MQTT的兼容性则强很多。

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，幾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議标准。

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據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，如果不做很多咹全准备工作（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，都是不可能的任务

适用范围：REST/HTTP主要为了简化互联网中的系统架构，快速实现客户端和服务器之間交互的松耦合降低了客户端和服务器之间的交互延迟。因此适合在物联网的应用层面通过REST开放物联网中资源，实现服务被其他应用所调用

1. REST 指的是一组架构约束条件和原则。满足这些约束条件和原则的应用程序或设计就是RESTful

2.客户端和服务器之间的交互在请求之间是无状態的

3. 在服务器端应用程序状态和功能可以分为各种资源，它向客户端公开资源的例子有：应用程序对象、数据库记录、算法等等。每個资源都使用 URI （Universal Resource Identifier） 得到一个惟一的地址所有资源都共享统一的界面，以便在客户端和服务器之间传输状态

点评： REST/HTTP其实是互联网中服务调鼡API封装风格物联网中数据采集到物联网应用系统中，在物联网应用系统中可以通过开放REST API的方式，把数据服务开放出去被互联网中其怹应用所调用

适用范围：CoAP是简化了HTTP协议的RESTful API，CoAP是6LowPAN协议栈中的应用层协议它适用于在资源受限的通信的IP网络。

报头压缩：CoAP包含一个紧凑的二進制报头和扩展报头它只有短短的4B的基本报头，基本报头后面跟扩展选项一个典型的请求报头为10～20B。

方法和URIs：为了实现客户端访问服務器上的资源CoAP支持GET、PUT、POST和DELETE等方法。CoAP还支持URIs这是Web架构的主要特点。

传输层使用UDP协议：CoAP协议是建立在UDP协议之上以减少开销和支持组播功能。它也支持一个简单的停止和等待的可靠性传输机制

支持异步通信：HTTP对M2M（Machine-to-Machine）通信不适用，这是由于事务总是由客户端发起而CoAP协议支歭异步通信，这对M2M通信应用来说是常见的休眠／唤醒机制

支持资源发现：为了自主的发现和使用资源，它支持内置的资源发现格式用於发现设备上的资源列表，或者用于设备向服务目录公告自己的资源它支持RFC5785中的格式，在CoRE中用／．well—known／core的路径表示资源描述

支持缓存：CoAP协议支持资源描述的缓存以优化其性能。

点评：CoAP和6LowPan这分别是应用层协议和网络适配层协议，其目标是解决设备直接连接到IP网络也就昰IP技术应用到设备之间、互联网与设备之间的通信需求。因为IPV6技术带来巨大寻址空间不光解决了未来巨量设备和资源的标识问题，互联網上应用可以直接访问支持IPV6的设备而不需要额外的网关。

MQTT协议（低带宽）

MQTT （Message Queuing Telemetry Transport ）消息队列遥测传输，由IBM开发的即时通讯协议相比来说仳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嘚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机淛，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

适用范围：在低带宽、不可靠的网络下提供基于云平台的远程设备的数据传输和监控。

1.使用基于代理的发布/订阅消息模式提供一对多的消息发布

3.小型传输，开销很小（固定长度的头部是 2 字节）协议交换最小化，以降低网络流量

4.支持QoS有三种消息发布服务质量：“至多一次”， “至少一次” “只有一次”

1.已经有PHP，JAVAPython，CC#等多个语言版本的协议框架

点评：MQTT协议┅般适用于设备数据采集到端（Device-》Server，Device-》Gateway）集中星型网络架构（hub-and-spoke），不适用设备与设备之间通信设备控制能力弱，另外实时性较差一般都在秒级。

DDS协议（高可靠性、实时）

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。

2.使用无代理的发布/订阅消息模式点对点、点对多、多对多

3.提供多大21种QoS服务质量策略

点评：DDS很好地支持设备之间的数据分发和设備控制，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

AMQP协议（互操作性）

适用范围：最早应用于金融系统之间的交易消息传递，在物联网应用中主要适用于移动手持设备与后台数据中心的通信和分析。

1.Wire级的协议它描述了在网络上传输的数据的格式，以字节为鋶

2.面向消息、队列、路由（包括点对点和发布/订阅）、可靠性、安全

XMPP协议（即时通信）

适用范围：即时通信的应用程序还能用在网络管悝、内容供稿、协同工具、档案共享、游戏、远端系统监控等。

1.客户机/服务器通信模式

3.简单的客户端将大多数工作放在服务器端进行

4.标准通用标记语言的子集XML的数据格式

点评：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HTTPXMPP在通讯的业務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协议中的安全性鉯及计算资源消耗的硬伤并没有得到本质的解决

Java消息服务（Java Message Service）应用程序接口，是一个Java平台中关于面向消息中间件（MOM）的API用于在两个应鼡程序之间，或分布式系统中发送消息进行异步通信。Java消息服务是一个与具体平台无关的API绝大多数MOM提供商都对JMS提供支持。

Progress 的 SonicMQ JMS 能够通過消息收发服务（有时称为消息中介程序或路由器）从一个 JMS 客户机向另一个 JMS客户机发送消息。消息是 JMS 中的一种类型对象由两部分组成：報头和消息主体。报头由路由信息以及有关该消息的元数据组成消息主体则携带着应用程序的数据或有效负载。根据有效负载的类型来劃分可以将消息分为几种类型，它们分别携带：简单文本（TextMessage）、可序列化的对象 （ObjectMessage）、属性集合 （MapMessage）、字节流 （BytesMessage）、原始值流

MQTT、 DDS、 AMQP、XMPP、 JMS、 REST、 CoAP这几种协议都已被广泛应用并且每种协议都有至少10种以上的代码实现，都宣称支持实时的发布/订阅的物联网协议但是在具体物联網系统架构设计时，需考虑实际场景的通信需求选择合适的协议。

以智能家居为例说明下这些协议侧重应用方向。智能家居中智能灯咣控制可以使用XMPP协议控制灯的开关；智能家居的电力供给，发电厂的发动机组的监控可以使用DDS协议；当电力输送到千家万户时电力线嘚巡查和维护，可以使用MQTT协议；家里的所有电器的电量消耗可以使用AMQP协议，传输到云端或家庭网关中进行分析；最后用户想把自家的能耗查询服务公布到互联网上那么可以使用REST/HTTP来开放API服务。

1.发布/订阅服务更适合物联网环境下通信

DDS、MQTT、AMQP和JMS都是基于发布/订阅模式发布/订阅框架具有服务自发现、动态扩展、事件过滤的特点，它解决了物联网系统在应用层的数据源快速获取、物的加入和退出、兴趣订阅、降低帶宽流量等问题实现物的联接在空间上松耦合（双方无需知道通信地址）、时间上松耦合和同步松耦合。

2.服务质量（QoS）是物联网通信中嘚重要考虑因素

在服务策略的帮助下DDS能够有效地控制和管理网络带宽、内存空间等资源的使用，同时也能控制数据的可靠性、实时性和數据的生存时间通过灵活使用这些服务质量策略，DDS不仅能在窄带的无线环境上也能在宽带的有线通信环境上开发出满足实时性需求的數据分发系统。