物联网开源平台开发系列008 – 浅谈物联网传输协议

Gary • • 物联网系统

物联网(IoT)设备和服务器之间的通信协议，粗略的大致有MQTT、CoAP、HTTP、UDP几种。细分的，还有MQTT over SSL ， CoAP over DTSL ，HTTP over SSL ，MQTT over WebSocket 等。以上这些Thingsboard除了UDP协议外，均支持。本篇介绍以上协议以及在Thingsboard 中的支持以及默认端口。

MQTT

MQTT 是一种轻量级的发布-订阅消息传递协议，构建于TCP/IP协议之上，最适合各种 IoT 设备。 您可以在此处找到有关 MQTT 的更多信息。

MQTT over SSL

mqtts 是基于 TLS/SSL 的安全连接，ThingsBoard 提供了通过 SSL 运行 MQTT 服务器的功能。支持单向和双向 SSL。

CoAP

CoAP 是一种适用于受限设备的轻量级 IoT 协议。您可以在此处找到有关 CoAP 的更多信息。 CoAP 协议基于 UDP，但与 HTTP 类似，它使用请求-响应模型。 CoAP Observe Option 允许订阅资源并接收有关资源更改的通知。

CoAP over DTSL

CoAP over DTLS‌是一种在CoAP协议上使用DTLS（Datagram TLS）进行加密的方法。CoAP是一种专门为物联网（IoT）设计的轻量级应用层协议，主要用于资源受限的设备之间的通信。DTLS是TLS协议的变体，适用于基于UDP的通信，能够在不可靠的网络环境中提供安全传输。

CoAP over DTLS通过在CoAP消息上应用DTLS加密来确保数据传输的安全性。DTLS在TLS的基础上进行了优化，以适应UDP的不可靠传输特性。具体来说，DTLS为CoAP消息提供了数据加密和身份验证功能，确保数据在传输过程中的完整性和保密性。

HTTP

Thingsboard 有设备端HTTP API ， IoT设备 可以通过API 用 Http 协议 或 https协议 向服务器发送数据。

MQTT over WebSocket

前端功能的演进催生了高级浏览器功能，显著增强了网络上的用户交互和数据通信。这一进步的核心是 WebSocket，这是一种强大的通信协议，它重新定义了 Web 应用程序中的实时双向通信。

同时，MQTT 以其轻量级结构和可靠性而闻名，尤其是在受限环境和不稳定的网络中。该协议已成为物联网生态系统中消息传输的基石。它适用于低开销消息传递，与高效网络通信的需求完美契合。对于移动设备和需要立即交换数据的场景（例如传感器数据监控或接收关键通知）尤其如此。

MQTT 与 WebSocket 的集成不仅仅是一种技术组合，更是一种变革性的网络通信方法。它使 MQTT 消息能够直接通过浏览器发送和接收，充分利用 MQTT 和 WebSocket 的独特优势。这种协同作用开辟了多种可能性，从显示实时设备信息和接收实时警报到移动 Web 应用程序中的高效通信。

WebSocket 是一种通信协议，可通过单个长寿命 TCP 连接实现 Web 客户端与服务器之间的实时双向通信。它与传统的 HTTP 请求/响应模型有很大不同，允许以较低的延迟进行持续的数据交换。它通过 HTTP 升级握手发起，支持未加密 (ws://) 和加密 (wss://) 连接。WebSocket 具有高效且持久的通信通道，对于需要实时内容更新的 Web 应用程序来说必不可少。

通过 WebSocket 使用 MQTT 的好处

MQTT 与 WebSocket 的集成为基于 Web 的 IoT 应用提供了显著的优势。通过利用 MQTT over WebSocket，传统非 Web MQTT 协议可以有效地扩展到 Web 应用领域。这种适应是必要的，因为 Web 浏览器本身并不支持 MQTT，因此需要使用 WebSocket 作为桥梁来促进通信。

让我们概述一下这一组合的几个关键方面：

  • 高效资源利用：MQTT 是一种轻量级协议，非常适合带宽或设备功能有限的场景。通过 WebSocket 使用时，它可确保在 Web 应用程序环境中高效利用网络和设备资源。
  • 实时通信：WebSocket 提供持续连接，实现低延迟的实时数据交换。
  • 双向通信：WebSocket 支持全双工通信，允许同时在两个方向上传输数据。此功能与 MQTT 的发布/订阅模型相结合，可实现动态和交互式通信场景。
  • 与 Web 生态系统的兼容性：通过在 WebSocket 上使用 MQTT，该协议变得与 Web 浏览器安全模型兼容，从而无需额外的插件或特殊安排即可将其集成到 Web 应用程序中。
  • 支持 MQTT 功能：集成不会影响 MQTT 的本机功能，如保留消息、遗嘱和清理会话，从而确保强大且功能丰富的实现。

Thingsboard 的TBMQ 使用两个监听器 WS（WebSocket）和 WSS（WebSocket Secure）来促进通过 WebSocket 进行的通信。您可以参考此处

下面来说一下各协议的默认端口

MQTT 端口： 1883

MQTTs 端口：8883

CoAP 端口： 5683

CoAPs端口：5684

WebSocket 端口：

ws: 8084 , url: ws://localhost:8084/mqtt

wss:8085，url: wss://exsample.com:8085/mqtt

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