TCPIP、UDP、HTTP、MQTT、CoAP这五种协议的概述_技术

对于软件公司来说，IoT 模式为其硬件设计以及所提供的服务带来决定性的改变。其中影响最大的一个方面是通信协议。

通信协议

通信协议可以被认为是一种语言，即两台或两台以上的设备可以相互交流。同时无规矩不成方圆，通信协议也遵循一组规则，两台设备会将有意义的信息传递给对方。在分布式系统中通信协议极为重要，相同的协议不同的部分在多个位置独立运行。系统在运行进程时可能是多样化的，因此在系统中需要保证一组通用的指令来通信。

IoT 之所以可以掀起热潮，信息物理融合系统（Cyber-Physical Systems，简称CPS）功不可没。物理设备连接到互联网和传递数据及接收数据的概念基于 IoT 解决方案的真正地实现。与此同时，这也增加了现有的通信协议及互联网的复杂性。

IoT 的发展历程中带来了很多可能性，但其中唯一可行的是机器与机器（M2M）通过互联网实现实时有效连接。一台设备被连接到互联网仅被认为是人际互动间的产物，而不是一个顺其自然的结果。因此，协议与互联网之间的通信总是在不可靠与缓慢的基础上发展。

TCP/IP 协议

除了通信协议，互联网协议体系结构的另一个方面是 TCP / IP 堆栈。它控制两台计算机之间的数据传输。其中采用三次握手建立一个连接，其中涉及客户端确认数据的接收且发送确认消息给服务器。第二次握手是服务器端接收到客户端的数据后，返回确认回单，第三次是客户端也返回一个确认回单给服务器端，从而关闭通信通道。

这种通信方法的优点具有可靠性，可共享所有被发送的数据，但因为其过程都需要验证，所以消耗时间比较久。

UDP 协议

用户数据报协议（User Datagram Protocol，简称UDP）是一种比较快的通信方式，因为减少了确认程序。它是面向非连接的协议，它不与对方建立连接，而是直接就把数据包发送过去。因此，与 TCP/IP 相比，UDP 的可靠性相对不高，但是比较快。对于M2M 项目的快速原型，一个非常简单的解决方案是使用 UDP，因为就 UDP 头包含很少的字节，比 TCP 负载消耗少。

HTTP 协议

在IoT 开发中协议最大的不同是在 OSI 模型的应用程序层。这一层在通信网络中指定了接口方法。系统如何连接服务器且数据如何发送都由这一层来决定。

其实最受欢迎的通信协议莫过于超文本传输协议（Hyper Text Transfer Protocol，简称HTTP）。主要应用于 web 浏览器。它运行在一个客户/服务器模型上，服务器响应任何的客户端需求。因 web 网页可能会加载很多内容，因此该协议有必要建立在 TCP/IP 堆栈之上。

MQTT 协议

MQ 遥测传输（MQ Telemetry Transport，简称MQTT）是一个面向 IoT 应用程序的轻量级连接协议。它基于 TCP/IP 网络连接使用发布/订阅方法来传输数据。设计思想是开放、简单、轻量、易于实现，这也使它成为 IoT 开发的理想平台。

MQTT 很多有用的功能适用面向 IoT 应用程序。简而言之，想象一个公告板，无论什么时候，你都可以在上面记录或招贴。同时，对你所记录的内容感兴趣的任何人都可以看到。

MQTT 差不多就是这样的功能。

MQTT 包括代理和客户端两个部分。客户端可以访问或修改设备的数据，代理是持有并传递数据。

MQTT 使用发布/订阅消息模式。客户端可以在一个话题（Topic）下面发布特定参数数据给代理。另一个对此话题感兴趣的客户可以订阅该话题，并定期收到更新的消息。

MQTT 提供一个有质量的服务，从 IoT 角度来看，其本质是消息的优先级。在任何情况下一个重要的消息可以传输到目的地，因此有了服务质量（QoS），虽然传输速度会变慢但是交付有了保证。一个动态的数据源速度优先于效率，然而分配一个较低的 QoS，更像是一个“fire-and-forget”事件，如 UDP。

在一个主题下，MQTT 可以保留最后一个已收到的消息，前提是它发送给订阅者订阅链已启动。这允许订阅者在一个存在的客户端和代理网络中异步连接。这也为检查冗余及数据丢失提供了一个工具。

MQTT 客户端有一个属性称之为 Last Will a和 Testament。该属性允许客户端在异常中断的情况下发送通知给代理。这个快速的反馈有利于无线传感器网络自动再生，同时检测并修复缺失节点和异常值，最终确保无线传感器网络中数据流完美循环。

CoAP 协议