一文解析物联网协议.doc

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1、一文解析物联网协议　　嵌入式系统接入互联网形成一个物联网系统，协议是必不可少的关键技术。传统上以解决人机对话为目标的互联网协议遇到了物物相连的物联网系统，显得像大马拉小车，有劲使不上，物联网协议就此应运而生。　　毫无疑问，人类和嵌入式设备通过完全不同的方式使用互联网。人类主要通过万维网—运行在互联网上的应用集合—访问互联网。当然，网页并不是互联网人机交换的唯一选择，我们还可以通过电子邮件、短信、手机应用程序，以及一系列的社交媒体工具实现互联。　　与互联网相比，在物联网中，智能电子设备之间通过互联网实现信息的交互，但这些设备上并没有类似于网页浏览器和社交媒体的

2、工具，人们已经着手开发这类工具和服务。　　TCP/IP协议栈　　TCP/IP协议栈是互联网的核心。它可以通过OSI七层参考模型来表示，如图1所示。图中顶部的三层组合在一起，以简化模型。　　一文解析物联网协议　　嵌入式系统接入互联网形成一个物联网系统，协议是必不可少的关键技术。传统上以解决人机对话为目标的互联网协议遇到了物物相连的物联网系统，显得像大马拉小车，有劲使不上，物联网协议就此应运而生。　　毫无疑问，人类和嵌入式设备通过完全不同的方式使用互联网。人类主要通过万维网—运行在互联网上的应用集合—访问互联网。当然，网页并不是互联网人机交换的唯一选择，我们还可

3、以通过电子邮件、短信、手机应用程序，以及一系列的社交媒体工具实现互联。　　与互联网相比，在物联网中，智能电子设备之间通过互联网实现信息的交互，但这些设备上并没有类似于网页浏览器和社交媒体的工具，人们已经着手开发这类工具和服务。　　TCP/IP协议栈　　TCP/IP协议栈是互联网的核心。它可以通过OSI七层参考模型来表示，如图1所示。图中顶部的三层组合在一起，以简化模型。　　　　图1TCP/IP协议栈参考模型　　1.物理层和数据链路层　　嵌入式系统中最使用的物理层协议包括：　　1）以太网（10，100，1G）　　2）WiFi（802.11b，g，n）　　3）串

4、行PPP（点对点协议）　　4）GSM，3G，LTE，4G　　2.网络层　　网络层是互联网的基础。该层提供了网络间及物理层之间的连接。该层中，设备拥有人们随处可见的IP地址。　　3.传输层　　该层位于网络层之上，具有TCP和UDP两种传输协议。　　TCP通常用于网络间的人机交互（电子邮件、网页浏览等），以致很多人认为TCP协议是传输层使用的唯一协议。TCP提供了逻辑连接、传输确认、丢包重传和流控服务。　　但对嵌入式系统而言，使用TCP有点小题大做了。尽管长期以来，UDP主要用于类似于DNS和DHCP的网络服务，现在，在传感器数据采集和远程控制领域，它有了新的用

5、武之地。　　UDP也适合于实时数据应用，例如音频和视频应用。这是因为，TCP的包应答和重传特性对这类应用是无效的，并且增加了额外的开销。如果一个数据块（例如一段对话）没有按时到达目的地，也没有必要重传该包。如果重传，它会破坏包的顺序并导致信息错误。　　设计物联网设备时，必须考虑如何将本地设备连接到互联网。可以通过网关，或者将该功能集成到设备中以实现连接。目前，很多MCU集成了以太网控制器，简化了联网的工作。　　物联网协议栈　　你可以使用熟悉的Web技术来构建物联网系统吗？答案是肯定，但没有使用新的协议有效。　　HTTP（S）和WebSocket是数据负载中传

6、送XML或JavaScript对象符号（JSON）的常用标准。JSON为网页开发人员提供了一个抽象层，可以为Web应用创建一个到Web服务器的持续、稳定的连接。　　1.HTTP　　HTTP是用于Web服务的客户端–服务器模型的基础。实现HTTP连接的安全的方式是在物联网设备中只包含一个客户端，不包含服务器。换言之，设计一个只发起连接、不接收的物联网设备比较安全。总之，不允许外部设备访问你的局域网。　　2.WebSocket　　WebSocket是一个全双工通信协议，它在客户端和服务器之间，通过一个TCP连接实现全双工通信。它是HTML5规范的一部分，WebS

7、ocket标准简化了双向Web通信和连接管理方面的复杂度。　　3.XMPP　　XMPP（可扩展通信与表示协议）是现有Web技术在物联网领域开发新用途的一个很好的实例。　　XMPP最初用于即时消息与现场信息。现在已经扩展到支持VoIP信令、协作、轻量级中间件、内容聚合及广义的XML数据路由等领域。它是家用电器大规模管理的竞争者，这些白色家电包括洗衣机、干衣机、冰箱等。　　4.CoAP　　尽管Web协议可用于物联网设备，对大多数物联网应用来说，它的体积太庞大。IETF制定的资源受限的应用协议（CoAP），可用于低功耗和资源受限的网络。CoAP是一个REST类型的

8、协议，采用了与HTTP类似的语法，其语义可以与HTT