一、MQTT

1. 概述：

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息隊(duì)列遙測傳輸)是IBM開發(fā)的一個(gè)即時(shí)通訊協(xié)議，有可能成為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。該協(xié)議支持所有平臺，幾乎可以把所有聯(lián)網(wǎng)物品和外部連接起來，被用來當(dāng)做傳感器和制動器(比如通過Twitter讓房屋聯(lián)網(wǎng))的通信協(xié)議。

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2. 主要特征：

MQTT協(xié)議是為大量計(jì)算能力有限，且工作在低帶寬、不可靠的網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程傳感器和控制設(shè)備通訊而設(shè)計(jì)的協(xié)議，它具有以下主要的幾項(xiàng)特性：

• 使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對多的消息發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合;
• 對負(fù)載內(nèi)容屏蔽的消息傳輸;
• 使用TCP/IP 提供網(wǎng)絡(luò)連接;

有三種消息發(fā)布服務(wù)質(zhì)量：

• “至多一次”，消息發(fā)布完全依賴底層 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)。會發(fā)生消息丟失或重復(fù)。這一級別可用于如下情況，環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，丟失一次讀記錄無所謂，因?yàn)椴痪煤筮€會有第二次發(fā)送。
• “至少一次”，確保消息到達(dá)，但消息重復(fù)可能會發(fā)生。
• “只有一次”，確保消息到達(dá)一次。這一級別可用于如下情況，在計(jì)費(fèi)系統(tǒng)中，消息重復(fù)或丟失會導(dǎo)致不正確的結(jié)果。

小型傳輸，開銷很小(固定長度的頭部是 2 字節(jié))，協(xié)議交換最小化，以降低網(wǎng)絡(luò)流量。

二、CoAP

由于物聯(lián)網(wǎng)中的很多設(shè)備都是資源受限型的，即只有少量的內(nèi)存空間和有限的計(jì)算能力，所以傳統(tǒng)的HTTP協(xié)議應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)上就顯得過于龐大而不適用。 IETF的CoRE工作組提出了一種基于REST架構(gòu)的CoAP協(xié)議。CoAP是6LowPAN協(xié)議棧中的應(yīng)用層協(xié)議。

三、Lightweight M2M

OMA是一家國際組織，最初定義了一套 OMA-DM的協(xié)議，用來遠(yuǎn)程管理移動終端設(shè)備，比如手機(jī)開戶，版本升級，等等。OMA-DM有著非常廣泛的應(yīng)用，很多運(yùn)營生比如Verizon Wireless, Sprint都有自己的OMA-DM服務(wù)并要求手機(jī)/模塊入網(wǎng)的時(shí)候通過自定義的OMA-DM入網(wǎng)測試。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的興起， OMA在傳統(tǒng)的OMA-DM協(xié)議基礎(chǔ)之上，提出了LWM2M協(xié)議。2013年底，OMA發(fā)布了LWM2M規(guī)范。

OMA Lightweight M2M 主要?jiǎng)訖C(jī)是定義一組輕量級的協(xié)議適用于各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，因?yàn)镸2M設(shè)備通常是資源非常有限的嵌入式終端，無UI, 計(jì)算能力和網(wǎng)絡(luò)通信能力都有限。同時(shí)也因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)終端的巨大數(shù)量，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源變得很重要。

LWM2M 定義了三個(gè)邏輯實(shí)體:

• LWM2M Server 服務(wù)器
• LWM2M client 客戶端 負(fù)責(zé)執(zhí)行服務(wù)器 的命令和上報(bào)執(zhí)行結(jié)果
• LWM2M 引導(dǎo)服務(wù)器 Bootstrap server 負(fù)責(zé) 配置LWM2M客戶端.

在這三個(gè)邏輯實(shí)體之間有4個(gè)邏輯接口：

• Device Discovery and Registration：這個(gè)接口讓客戶端注冊到服務(wù)器并通知服務(wù)器客戶端所支持的能力(簡單說就是支持哪些資源Resource和對象Object
• Bootstrap：Bootstrap server通過這個(gè)接口來配置Clinet - 比如說LWM2M server的URL地址
• Device Management and Service Enablement：這個(gè)就是最主要的業(yè)務(wù)接口了。 LWM2M Server 發(fā)送指令給 Client 并受到回應(yīng).
• Information Reporting：這個(gè)接口是 LWM2M Client 來上報(bào)其資源信息的，比如傳感器溫度。上報(bào)方式可以是事件觸發(fā)，也可以是周期性的。

Lightweight M2M 協(xié)議棧：

LWM2M Objects: 每個(gè)對象對應(yīng)客戶端的某個(gè)特定功能實(shí)體. LWM2M 規(guī)范定義了一下標(biāo)準(zhǔn)Objects，比如：

• urn:oma：lwm2m:oma:2; (LWM2M Server Object)
• urn:oma：lwm2m:oma:3; (LWM2M Access Control Object)

每個(gè)object下可以有很多resource. 比如Firmware object可以有Firmware版本號，size等resource。

Vendor可以自己定義object：

• LWM2M Protocol: 定義了一些邏輯操作，比如Read, Write, Execute, Create or Delete.
• CoAP: 是IETF 定義的Constrained Application Protocol 用來做LWM2M的傳輸層，下層可以是 UDP 或SMS .UDP 是必須支持的，SMS是可選的。CoAP有自己的消息頭，重傳機(jī)制等。
• DTLS: 是用來保證客戶端和服務(wù)器間的安全性的.

四、MQTT與CoAP比較

MQTT和CoAP都是非常有用的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，但兩者有根本區(qū)別，兩個(gè)協(xié)議各有特點(diǎn)，選擇哪個(gè)才是正確的取決于你的應(yīng)用程序。

• MQTT是多個(gè)客戶端通過一個(gè)中央代理傳遞消息的多對多協(xié)議。它通過讓客戶端發(fā)布消息、代理決定消息路由和復(fù)制來解耦生產(chǎn)者和消費(fèi)者。雖然MQTT持久性有一些支持，但它是最好的實(shí)時(shí)通訊總線。
• CoAP基本上是一個(gè)在Client和Server之間傳遞狀態(tài)信息的單對單協(xié)議。雖然它支持觀察資源，但是CoAP最適合狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型，而不是單純的基于事件。
• MQTT Clients與Broker之間保持TCP長連接，這個(gè)在NAT環(huán)境中也不會有問題。CoAP Clients與Server都要接收和發(fā)送UDP包。在NAT環(huán)境下使用CoAP，需要使用“隧道掘進(jìn)”或者端口轉(zhuǎn)發(fā)(內(nèi)網(wǎng)穿透)，否則像LWM2M(輕量級M2M)一樣，首先初始化設(shè)備到‘頭端’( head-end )的連接.
• MQTT不支持帶有類型或者其它幫助Clients理解的標(biāo)簽消息。MQTT消息可用于任意目的，但前提是所有的Clients必須知道消息格式。而CoAP則相反，它內(nèi)置內(nèi)容協(xié)商和發(fā)現(xiàn)支持，這樣允許設(shè)備彼此窺測以找到交換數(shù)據(jù)的方式。