物联网应用层协议选择和分析--MQTT、CoAP 、HTTP、XMPP、SoAP.doc

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1、物联网应用层协议选择和分析--MQTT、CoAP、HTTP、XMPP、SoAP　　MQTT协议　　MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输）最早是IBM开发的一个即时通讯协议，MQTT协议是为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通讯而设计的一种协议。　　MQTT协议的优势是可以支持所有平台，它几乎可以把所有的联网物品和互联网连接起来。　　它具有以下主要的几项特性：　　1、使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布和应用程序之间的解耦；　　2、消息传输不需要知道负载内容；　　3、使用TCP

2、/IP提供网络连接；　　4、有三种消息发布的服务质量：　　QoS0：“最多一次”，消息发布完全依赖底层TCP/IP网络。分发的消息可能丢失或重复。例如，这个等级可用于环境传感器数据，单次的数据丢失没关系，因为不久后还会有第二次发送。　　QoS1：“至少一次”，确保消息可以到达，但消息可能会重复。　　QoS2：“只有一次”，确保消息只到达一次。例如，这个等级可用在一个计费系统中，这里如果消息重复或丢失会导致不正确的收费。　　5、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；　　6、使用LastWill和Testament特性通知有关各方客

3、户端异常中断的机制；　　在MQTT协议中，一个MQTT数据包由：固定头（Fixedheader）、可变头（Variableheader）、消息体（payload）三部分构成。MQTT的传输格式非常精小，最小的数据包只有2个bit，且无应用消息头。　　下图是MQTT为可靠传递消息的三种消息发布服务质量　　　　发布/订阅模型允许MQTT客户端以一对一、一对多和多对一方式进行通讯。　　下图是MQTT的发布／订阅消息模式　　　　CoAP协议　　CoAP是受限制的应用协议(ConstrainedApplicationProtocol)的代名词。由于目前物联网中的很多设备都是资源

4、受限型的，所以只有少量的内存空间和有限的计算能力，传统的HTTP协议在物联网应用中就会显得过于庞大而不适用。因此，IETF的CoRE工作组提出了一种基于REST架构、传输层为UDP、网络层为6LowPAN（面向低功耗无线局域网的IPv6）的CoAP协议。　　CoAP采用与HTTP协议相同的请求响应工作模式。CoAP协议共有4中不同的消息类型。　　CON——需要被确认的请求，如果CON请求被发送，那么对方必须做出响应。NON——不需要被确认的请求，如果NON请求被发送，那么对方不必做出回应。ACK——应答消息，接受到CON消息的响应。RST——复位消息，当接收者接受到的

5、消息包含一个错误，接受者解析消息或者不再关心发送者发送的内容，那么复位消息将会被发送。　　CoAP消息格式使用简单的二进制格式，最小为4个字节。　　一个消息=固定长度的头部header+可选个数的option+负载payload。Payload的长度根据数据报长度来计算。　　主要是一对一的协议　　举个例子：　　比如某个设备需要从服务器端查询当前温度信息。　　a.请求消息（CON）：GET/temperature,请求内容会被包在CON消息里面　　b.响应消息(ACK)：2.05Content“22.5C”，响应内容会被放在ACK消息里面　　　　CoAP与MQTT的区别

6、　　MQTT和CoAP都是行之有效的物联网协议，但两者还是有很大区别的，比如MQTT协议是基于TCP，而CoAP协议是基于UDP。从应用方向来分析，主要区别有以下几点：　　1、MQTT协议不支持带有类型或者其它帮助Clients理解的标签信息，也就是说所有MQTTClients必须要知道消息格式。而CoAP协议则相反，因为CoAP内置发现支持和内容协商，这样便能允许设备相互窥测以找到数据交换的方式。　　2、MQTT是长连接而CoAP是无连接。MQTTClients与Broker之间保持TCP长连接，这种情形在NAT环境中也不会产生问题。如果在NAT环境下使用CoAP的

7、话，那就需要采取一些NAT穿透性手段。　　3、MQTT是多个客户端通过中央代理进行消息传递的多对多协议。它主要通过让客户端发布消息、代理决定消息路由和复制来解耦消费者和生产者。MQTT就是相当于消息传递的实时通讯总线。CoAP基本上就是一个在Server和Client之间传递状态信息的单对单协议。　　HTTP协议　　http的全称是HyperTextTransferProtocol，超文本传输协议，这个协议的提出就是为了提供和接收HTML界面，通过这个协议在互联网上面传出web的界面信息。　　　　HTTP协议的两个过程，Request和Respons