目錄

協議

基礎設施

發現

資料協議

通訊/傳輸層

LPWAN

蜂窩電話

語義

多層框架

安全

垂直領域

架構

聯盟和組織

Others

其他資源

General

背景文章

MQTT

CoAP協議

XMPP

AMQP

RESTful HTTP

LwM2M

原文連結：https://www.postscapes.com/internet-of-things-protocols/

這是物聯網裝置和應用程式涉及的協議概述。幫助澄清物聯網層技術堆疊和頭對頭比較。
物聯網涵蓋了廣泛的行業和用例，從單一受限裝置擴充套件到嵌入式技術和雲系統的大規模跨平臺部署，實時連線。
將所有這些結合在一起的是眾多傳統和新興的通訊協議，它們允許裝置和伺服器以新的、更加互連的方式相互通訊。

以下頻道指南：

• 提供有助於支援電源物聯網裝置，應用和應用的流行協議和標準的概述列表
• 深入研究特定層或行業特定協​​議
• 列出流行協議的頭對頭比較（即：mqtt vs xmpp）

協議

我們已經將協議分解為以下層，以提供某種程度的組織，而不是嘗試在OSI模型等現有架構模型之上安裝所有IoT協議 ：

• 基礎設施 （例如：6LowPAN，IPv4 / IPv6，RPL）
• 識別 （例如：EPC，uCode，IPv6，URI）
• 通訊/傳輸 （例如：Wifi，藍芽，LPWAN）
• 發現 （例如：物理網，mDNS，DNS-SD）
• 資料協議 （例如：MQTT，CoAP，AMQP，Websocket，Node）
• 裝置管理 （例如：TR-069，OMA-DM）
• 語義 （例如：JSON-LD，Web Thing模型）
• 多層框架 （例如：Alljoyn，IoTivity，Weave，Homekit）

安防
行業垂直（連線家庭，工業等）

基礎設施

• IPv6 - “IPv6，是用於分組交換網路互聯的網際網路層協議，並提供跨多個IP網路的端到端資料報傳輸。
• 6LoWPAN - “6LoWPAN是IPv6低功耗無線個人區域網的首字母縮寫。它是IPv6 over IEEE802.15.4鏈路的自適應層。該協議僅在2.4 GHz頻率範圍內執行，傳輸速率為250 kbps。”
• UDP （使用者資料報協議） - 一種簡單的OSI傳輸層協議，用於基於Internet協議（IP）的客戶端/伺服器網路應用程式。UDP是TCP的主要替代方案，也是1980年推出的最古老的網路協議之一. UDP通常用於專門針對實時效能調整的應用程式。
• QUIC （Quick UDP Internet Connections，發音為quick）支援通過使用者資料報協議（UDP）在兩個端點之間建立一組多路複用連線，旨在提供與TLS / SSL等效的安全保護，同時減少連線和傳輸延遲，以及每個方向的頻寬估計以避免擁塞。
• Aeron - 高效可靠的UDP單播，UDP多播和IPC訊息傳輸。
• uIP - uIP是一個開源TCP / IP堆疊，能夠與微型8位和16位微控制器一起使用。它最初由瑞典電腦科學研究所的“網路嵌入式系統”小組的Adam Dunkels開發，根據BSD風格許可證授權，並由廣泛的開發人員進一步開發。
• DTLS （資料報傳輸層） - “DTLS協議為資料報協議提供通訊隱私。該協議允許客戶端/伺服器應用程式以防止竊聽，篡改或訊息偽造的方式進行通訊.DTLS協議基於傳輸層安全性（TLS）協議並提供等效的安全保證。“
• ROLL / RPL（低功耗/有損網路的IPv6路由）
• NanoIP “NanoIP，代表奈米網際網路協議，是一個概念，旨在為嵌入式和感測器裝置帶來類似網際網路的網路服務，而不需要TCP / IP的開銷. NanoIP的設計具有最小的開銷，無線網路和考慮當地的解決方案。“
• 內容為中心的網路 （CCN） - 技術概述, “下一代網路架構，解決內容分發可擴充套件性，移動性和安全性方面的挑戰 .CCN直接在網路的資料包級別路由和傳送指定的內容，實現自動和應用 - 記憶體快取在記憶體中，無論它位於網路中的哪個位置。結果？無論何時何地需要，都可以高效，有效地傳送內容。由於架構使這些快取效果成為資料包傳送的自動副作用，因此可以在不構建記憶體的情況下使用記憶體昂貴的應用程式級快取服務。“
• 時間同步網格協議 （TSMP）一種用於稱為節點的無線裝置的自組織網路的通訊協議。TSMP裝置彼此保持同步並在時隙中進行通訊，類似於其他TDM（時分複用）系統。

發現

• mDNS （多播域名系統） - 將主機名解析為不包含本地名稱伺服器的小型網路中的IP地址。
• 物理Web - 通過物理Web，您可以使用藍芽低功耗（BLE）信標檢視由您周圍環境中的物件廣播的URL列表。
• HyperCat - 一種開放，輕量級的基於JSON的超媒體目錄格式，用於公開URI集合。
• UPnP （通用即插即用） - 現在由Open Connectivity Foundation管理的是一組網路協議，允許聯網裝置無縫地發現彼此在網路上的存在，併為資料共享，通訊和娛樂建立功能性網路服務。

資料協議

• MQTT （訊息佇列遙測傳輸）“MQTT協議以極輕量級的方式啟用釋出/訂閱訊息傳遞模型。對於需要小程式碼佔用空間和/或網路頻寬非常寶貴的遠端位置的連線非常有用。”
• MQTT-SN （感測器網路的MQTT） - 專為機器對機器和移動應用而設計的開放輕量級釋出/訂閱協議 Mosquitto：開源MQTT v3.1代理, IBM MessageSight
• CoAP （約束應用協議）“CoAP是一種應用層協議，旨在用於資源受限的網際網路裝置，如WSN節點.CoAP旨在輕鬆轉換為HTTP，以簡化與Web的整合，同時滿足特殊要求CoRE組為CoAP提出了以下功能：RESTful協議設計，最大限度地降低了HTTP對映的複雜性，低報頭開銷和解析複雜性，URI和內容型別支援，支援發現由已知CoAP服務提供的資源。簡單訂閱資源，以及產生推送通知，基於max-age的簡單快取。“
• SMCP - A-的基於C CoAP協議棧，其適合於嵌入式環境。功能包括：支援draft-ietf-core-coap-13，完全非同步I / O，支援BSD套接字和UIP。
• STOMP - 面向簡單文字的訊息傳遞協議
• XMPP （可擴充套件訊息傳遞和線上協議）“一種用於實時通訊的開放技術，支援廣泛的應用，包括即時訊息，線上狀態，多方聊天，語音和視訊呼叫，協作，輕量級中介軟體，內容聯合以及XML資料的通用路由。“
• XMPP-IoT “與XMPP在同一莊園中默默地創造了人與人之間的通訊互操作性。我們的目標是讓人們和機器之間的通訊機器可以互操作。”
• Mihini / M3DA “Mihini代理是一個軟體元件，充當M2M伺服器和嵌入式閘道器上執行的應用程式之間的中介. M3DA是一種優化用於傳輸二進位制M2M資料的協議。它在Mihini專案中可用通過允許使用者應用程式與M2M伺服器來回交換型別化資料/命令，以優化裝置管理方式，通過簡化裝置資料模型的操作和同步以及資產管理方式，以優化方式使用頻寬“
• AMQP （高階訊息佇列協議）“面向訊息的中介軟體的開放標準應用層協議.AMQP的定義特徵是訊息定向，排隊，路由（包括點對點和釋出 - 訂閱），可靠性和安全性“。
• DDS （實時系統資料分發服務）“第一個直接解決實時和嵌入式系統釋出 - 訂閱通訊的開放式國際中介軟體標準。”
• JMS（Java訊息服務） - 用於在兩個或多個客戶端之間傳送訊息的Java訊息中介軟體（MOM）API。
• LLAP （輕量級本地自動化協議）“LLAP是一個簡單的短訊息，使用普通文字在智慧物件之間傳送，它不像TCP / IP，藍芽，zigbee，6lowpan，WiFi等在低級別”如何“移動這意味著LLAP可以在任何通訊媒介上執行.LLAP的三個優點是，它現在可以執行在任何東西上，未來的任何東西都可以被人類理解。“
• LWM2M （輕量級M2M）“輕量級M2M（LWM2M）是開放移動聯盟中的系統標準。它包括DTLS，CoAP，Block，Observe，SenML和資源目錄，並將它們與物件結構一起編織到裝置 - 伺服器介面中。 “
• SSI （簡單感測器介面）“一種簡單的通訊協議，專為計算機或使用者終端與智慧感測器之間的資料傳輸而設計”
• Reactive Streams “JVM上具有非阻塞背壓的非同步流處理標準。”
• ONS 2.0
• REST （Representational state transfer） - RESTful HTTP
• HTTP / 2 - 通過引入頭欄位壓縮並允許在同一連線上進行多個併發交換，可以更有效地使用網路資源並減少對延遲的感知。
• SOAP （簡單物件訪問協議），JSON / XML， WebHooks， Jelastic， MongoDB
• Websocket 作為HTML5計劃的一部分開發的WebSocket規範引入了WebSocket JavaScript介面，該介面定義了一個全雙工單插槽連線，通過它可以在客戶端和伺服器之間傳送訊息。WebSocket標準簡化了雙向Web通訊和連線管理的複雜性。
• JavaScript / Node.js物聯網專案
  可在此處找到Contiki，Riot OS等物聯網軟體專案列表 。

通訊/傳輸層

• 乙太網絡
• WirelessHart “WirelessHART技術為各種過程測量，控制和資產管理應用提供了強大的無線協議。”
• DigiMesh“DigiMesh是一種專有的點對點網路拓撲，適用於無線端點連線解決方​​案。
• ISA100.11a “ISA100.11a是由國際自動化學會（ISA）開發的無線網路技術標準。官方描述為”工業自動化無線系統：過程控制及相關應用“
• IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4是一種標準，它規定了低速率無線個域網（LR-WPAN）的物理層和媒體訪問控制。它由IEEE 802.15工作組維護。它是ZigBee，ISA100.11a，WirelessHART和MiWi規範的基礎，每個規範都通過開發IEEE 802.15.4中未定義的上層來進一步擴充套件標準。或者，它可以與6LoWPAN和標準Internet協議一起使用，以構建無線嵌入式Internet。
• NFC 基於標準ISO / IEC 18092：2004，使用中心頻率為13.56 MHz的電感耦合器件。與無線感測器網路相比，資料速率高達424 kbps，範圍縮短了幾米。
• ANT ANT是一種專有的無線感測器網路技術，具有無線通訊協議棧，能夠在2.4 GHz工業，科學和醫療分配的RF頻譜（“ISM頻段”）中執行的半導體無線電通過建立共存的標準規則進行通訊，資料表示，信令，認證和錯誤檢測。
  -藍芽 藍芽工作在2.4 GHz ISM頻段，並使用跳頻。資料速率高達3 Mbps，最大範圍為100米。可以使用藍芽的每種應用型別都有自己的配置檔案。
• Eddystone - 為接近信標訊息定義藍芽低功耗（BLE）訊息格式的協議規範。
• ZigBee ZigBee協議使用802.15.4標準，工作在2.4 GHz頻率範圍內，速率為250 kbps。網路中的最大節點數為1024，範圍最大為200米。ZigBee可以使用128位AES加密。
• EnOcean EnOcean是一種能量收集無線技術，其工作頻率為歐洲868 MHz，北美315 MHz。建築物的傳輸範圍高達30米，室外高達300米。
• WiFi
• WiMax WiMax基於標準IEEE 802.16，適用於無線都會網路。固定電臺的距離不同，可達50公里，移動裝置可達5至15公里。WiMAx的工作頻率為2.5 GHz至5.8 GHz，傳輸速率為40 Mbps。

LPWAN

• Weightless Weightless是一種提議的專有開放式無線技術標準，用於在基站與其周圍的數千臺機器之間交換資料（在未佔用的電視傳輸通道中使用波長無線電傳輸），具有高安全性。
• NB-IoT （窄帶物聯網）由3GPP標準組織標準化的技術
• LTE-MTC （LTE機器型別通訊） - 基於標準的技術系列支援適用於物聯網的多種技術類別，例如Cat-1和CatM1。
• EC-GSM-IoT （擴充套件覆蓋範圍-GSM-IoT） - 為LPWA（低功率廣域）物聯網應用實現現有蜂窩網路的新功能。EC-GSM-IoT可以通過在非常大的GSM足跡上部署的新軟體啟用，為服務IoT裝置增加更多的覆蓋範圍。
• LoRaWAN - 用於無線電池操作的網路協議區域，國家或全球網路中的事物。
• RPMA （隨機相位多址）採用具有多址的直接序列擴頻（DSSS）的技術通訊系統。

蜂窩電話

• GPRS / 2G / 3G / 4G蜂窩電話
  

語義

• IOTDB “用於描述物聯網的JSON /關聯資料標準”
• SensorML “SensorML提供標準模型和XML編碼，用於描述感測器和測量過程。”
• 語義感測器網路本體 - W3C “這個本體描述了感測器和觀測，以及相關概念。它沒有描述域概念，時間，位置等，這些都是通過OWL匯入從其他本體中包含的。”
• Wolfram語言 - 連線裝置 - “每個裝置的符號表示。然後有一組標準的Wolfram語言函式，如DeviceRead，DeviceExecute，DeviceReadBuffer和DeviceReadTimeSeries，它們執行與裝置相關的操作。”
• RAML （RESTful API建模語言） - 使從設計到共享的整個API生命週期變得容易。它簡潔 - 您只需編寫您需要定義的內容 - 並且可以重複使用。
• SENML （感測器標記語言的媒體型別） - 簡單的感測器（如溫度感測器）可以在HTTP或CoAP等協議中使用此媒體型別來傳輸感測器的測量值或進行配置。
• LsDL （Lemonbeat智慧裝置語言） - 面向服務的裝置的基於XML的裝置語言

多層框架

• Alljoyn - 一個開源軟體框架，使裝置和應用程式可以輕鬆地相互發現和通訊。
• IoTivity 是一個由Linux基金會主辦的開源專案，由OIC贊助。
• IEEE P2413 - 物聯網（IoT）架構框架標準
• Thread - 以6LoWPAN為基礎，以開放標準和IPv6技術為基礎。
• IPSO應用程式框架 （PDF） “此設計定義了一組REST介面，智慧物件可以使用這些介面來表示其可用資源，與其他智慧物件和後端服務進行互動。此框架旨在補充現有的Web配置檔案，包括SEP2和oBIX。“
• OMA LightweightM2M v1.0 “ LightweightM2M的動機是開發一種快速部署的客戶端 - 伺服器規範，以提供機器到機器的服務.LightweightM2M主要是一種裝置管理協議，但它應該能夠擴充套件以滿足要求LightweightM2M不僅限於裝置管理，它應該能夠傳輸服務/應用程式資料。“
• Weave - 物聯網裝置的通訊平臺，支援裝置設定，電話到裝置到雲的通訊以及移動裝置和網路的使用者互動。
• Telehash - JSON + UDP + DHT = Freedom 一種安全的線路協議，為應用和裝置提供分散的覆蓋網路

安全

• 開放信任協議 （OTrP） - 用於安裝，更新和刪除應用程式以及在可信執行環境（TEE）中管理安全配置的協議。
• X.509 - 用於管理數字證書和公鑰加密的公鑰基礎結構（PKI）標準。傳輸層安全協議的關鍵部分，用於保護Web和電子郵件通訊。

垂直領域

• IEEE 1451：IEEE 1451是一系列智慧感測器介面標準，描述了一組開放的，通用的，獨立於網路的通訊介面，用於將感測器（感測器或執行器）連線到微處理器，儀器系統和控制/現場網路。
• IEEE 1888.3-2013 - “無處不在的綠色社群控制網路IEEE標準：安全性”
• IEEE 1905.1-2013 - “用於異構技術的融合數字家庭網路的IEEE標準”
• IEEE 802.16p-2012 - “用於寬頻無線的空中介面的IEEE標準訪問系統“
• IEEE 1377-2012 - ”IEEE標準實用工業計量通訊協議應用層“
• IEEE P1828 - ”帶虛擬元件的系統標準“
• IEEE P1856 - “電子系統預測和健康管理的標準框架”

架構

物聯網 - 通訊棧，“通訊模型旨在定義連線實體的主要通訊範例，如域模型中所定義。我們提供參考通訊棧，以及洞察域模型中參與者之間的主要互動。我們開發了類似的通訊棧ISO OSI 7層網路模型，將域模型所需的功能對映到通訊範例。我們還描述瞭如何將通訊方案應用於物聯網中不同型別的網路。“

聯盟和組織

組織：

• ETSI （歐洲電信標準協會）

1. 連線物叢集

• IETF （網際網路工程任務組）

1. CoRE工作組 （約束RESTful環境）
2. 6lowpan工作組 （IPv6 over low power WPAN）
3. ROLL工作組 （低功耗和有損網路路由）

• IEEE （電氣和電子工程師協會）

1. 物聯網“創新空間”

• OMG （物件管理組）

1. 資料分發服務門戶

• OASIS （結構化資訊標準促進組織）

1. MQTT技術委員會

• OGC （開放地理空間聯盟）

1. 物聯網標準工作組的感測器網路

• IoT-A “針對物聯網架構的歐洲燈塔整合專案，提出了一個架構參考模型的建立以及一組初始關鍵構建塊的定義。”
• OneM2M “ oneM2M的目的和目標是開發技術規範，滿足對可以輕鬆嵌入各種硬體和軟體的通用M2M服務層的需求，並依賴於將現場的無數裝置與M2M應用伺服器連線起來全世界。”
• OSIOT “一個專注於為新興物聯網開發和推廣免版稅，開源標準的組織。”
• IoT-GSI （物聯網全球標準倡議）
• ISA 國際自動化學會
• W3C

1. 語義感測器網路本體
2. Web of Things社群組

• EPC Global
• IEC（國際電工委員會）和ISO（國際標準化組織），通過JTC（聯合技術委員會）。委員會
• RRG （路由研究組）
• HIPRG （主機身份協議研究組）

Others

• Eclipse Paho專案 “ Paho專案的範圍是提供開放和標準訊息傳遞協議的開源實現，支援M2M與Web和企業中介軟體和應用程式整合的當前和新興要求。它將包括在嵌入式平臺上使用的客戶端實現具有社群確定的相應伺服器支援。“

• OpenWSN “用作基於物聯網標準的協議棧的開源實現的儲存庫，使用各種硬體和軟體平臺。”

• CASAGRAS“我們是代表歐洲，美國，中國，日本和韓國的國際合作夥伴的重要組織，他們參加了歐盟戰略性的第7框架計劃，該計劃將審視有關RFID的全球標準，監管和其他問題及其在實現“物聯網。”

• AllSeen聯盟 “AllSeen聯盟是一個非營利性聯盟，致力於通過一個充滿活力的生態系統和蓬勃發展的技術社群支援的開放，通用的開發框架，支援和推動廣泛採用支援萬物互聯的產品，系統和服務”

• IPSO
  “該聯盟是一個全球性的非營利組織，通過向公眾提供協調的營銷工作，為尋求建立網際網路協議作為智慧物件連線網路的各個社群提供服務。”

• Wi-SUN聯盟 Wi-SUN聯盟旨在通過促進基於IEEE 802.15.4g標準的全球區域市場互操作性來推進無縫連線。

• OMA（開放移動聯盟）“OMA是開發市場驅動，可互操作的移動服務推動者的領先行業論壇”

1. OMA LightweightM2M v1.0

• 工業網際網路聯盟 “成立於2014年，旨在進一步開發，採用和廣泛使用互聯機器，智慧分析和工作人員”

其他資源

General

“理解互操作性：物聯網協議和標準化倡議”，（2013）Sutaria。R.和Govindachari，R
“許多不同的標準化機構和團體正在積極致力於為物聯網建立更多可互操作的協議棧和開放標準。當我們從HTTP，TCP，IP堆疊轉移到IOT特定協議棧時，我們突然面臨以協議的首字母縮略詞 - 來自無線協議，如ZigBee，RFID，藍芽和BACnet tonext生成協議標準，如802.15.4e，6LoWPAN，RPL，CoAP等，試圖統一無線感測器網路和已建立的網際網路。“

“ 物聯網的體系結構和協議”，（2010）AP Castellani，N Bui，P Casari，M Rossi，Z Shelby，M Zorzi的案例研究
“ （重要）物聯網的標準化協議棧 ”，（2012）Maria Rita Palattella，Nicola Accettura，Xavier Vilajosana，Thomas Watteyne，Luigi Alfredo Grieco，Gennaro Boggia和Mischa Dohler。
“ 用於智慧物件的輕量級IPv6堆疊：三個獨立且可互操作的實現的體驗 ”智慧物件的網際網路協議（IPSO）AByJulienAbeillé，Mathilde Durvy，Jonathan Hui，Stephen Dawson-Haggerty
“ 智慧物體需要一種新的網際網路工程方法 ”作者：Carolyn Duffy Marsan IETF期刊2012年3月
“ 超越互操作性 - 推動感測器網路IP棧的效能 ”作者：JeongGil Ko，Joakim Eriksson，Nicolas Tsiftes，Stephen Dawson-Haggerty，Jean-Philippe Vasseur，Mathilde Durvy，Andreas Terzis，Adam Dunkels和David Culle
為什麼智慧物件的IP？ Jean-Philippe Vasseur和Adam Dunkels
超越MQTT：思科對物聯網協議的看法 - 思科
網路擁塞和輕量級協議 - Telit
Iot和M2M協議的選擇將決定市場的出現和成功 - Michael Holdmann
標準推動物聯網 - 扎克謝爾比
瞭解物聯網 - Ronak Sutaria和Raghunath Govindachari | 電子設計
瞭解物聯網背後的協議 （MQTT，XMPP，DDS，AMQP） - 電子設計
訊息傳遞技術：DDS，AMQP，MQTT，JMS和REST之間的比較 （PDF）PrismTech
真是太棒了！第2部分 - 網路架構和協議
MQTT和CoAP，IoT協議 - Toby Jaffey

背景文章

半導體工程： 物聯網行業標準在哪裡？ （10/16）

MQTT

用於M2M的MQTT和DDS：物聯網的不同方法 - RTJ
建立物聯網 --DDS 與MQTT Angelo Corsaro
MQTT將實現物聯網 - Andy Stanford-Clark的電子設計
MQTT和DDS作為物聯網的M2M協議的比較 - 實時創新
QEST 是說MQTT的裝置世界和講HTTP和REST的應用程式世界之間的星際門。
使用MQTT將Arduino連線到物聯網 --Chris Larson
MQTT簡介 （PDF） - 戴夫洛克
MQTT和物聯網的語言 - Housahedron
探索物聯網協議 （MQTT和CoAP） - SparkFun

CoAP協議

CoAP簡介M2M的REST協議 - 作者 Julien Vermillard
與物聯網的REST - 嵌入式軟體商店合作
CoAP教程 - 扎克謝爾比
具有REST優勢的無線感測器網路節點：CoAP協議 - WSN雜誌
針對m2m和物聯網場景的CoAP課程 - Carlos Ralli

XMPP

統一彌合差距：將XMPP引入物聯網 （PDf） - Michael Kirsche，Ronny Klauck
M2M和IoT的XMPP服務發現擴充套件 - Servicelab
基於XMPP的物聯網服務基礎設施 （PDF） - Sven Bendel，Thomas Springer，Daniel Schuster，Alexander Schill，Ralf Ackermann，Michael Ameling
使用IoT和XMPP在現實世界中工作 - 對於Hvac來說是道路 - Michael Holdmann

AMQP

將物聯網與AMQP整合 （PDF） - RedHat
AMQP和訊息傳遞的未來之一 --David Goehrig

RESTful HTTP

RESTful HTTP在實踐中 - Infoq
RESTful API的事件模型 - Michael Koster
物聯網讓我們共同擁抱 - 博世
尋找物聯網服務架構：REST還是WS- *？開發者的觀點 （PDF） - Dominique Guinard， Iulia Ion和 Simon Mayer

LwM2M

使用開源LwM2M實現管理所有大小的東西 --BenjaminCabé