物联网四大协议物联网协议协议一：物联网协议XMPPXMPP是一种基于标准通用标记语言的子集XML的协议，它继承了在XML环境中灵活的发展性。

因此，基于XMPP的应用具有超强的可扩展性。

经过扩展以后的XMPP可以通过发送扩展的信息来处理用户的需求，以及在XMPP的顶端建立如内容发布系统和基于地址的服务等应用程序。

而且，XMPP包含了针对服务器端的软件协议，使之能与另一个进行通话，这使得开发者更容易建立客户应用程序或给一个配好系统添加功能。

基本网络结构XMPP中定义了三个角色，客户端，服务器，网关。

通信能够在这三者的任意两个之间双向发生。

服务器同时承担了客户端信息记录，连接管理和信息的路由功能。

网关承担着与异构即时通信系统的互联互通，异构系统可以包括SMS（短信），MSN，ICQ等。

基本的网络形式是单客户端通过TCP/IP连接到单服务器，然后在之上传输XML。

工作原理XMPP核心协议通信的基本模式就是先建立一个stream，然后协商一堆安全之类的东西，中间通信过程就是客户端发送XML Stanza，一个接一个的。

服务器根据客户端发送的信息以及程序的逻辑，发送XML Stanza给客户端。

但是这个过程并不是一问一答的，任何时候都有可能从一方发信给另外一方。

通信的最后阶段是关闭流，关闭TCP/IP 连接。

功能传输的是与即时通讯相关的指令。

在以前这些命令要么用2进制的形式发送（比如QQ），要么用纯文本指令加空格加参数加换行符的方式发送（比如MSN）。

而XMPP传输的即时通讯指令的逻辑与以往相仿，只是协议的形式变成了XML格式的纯文本。

优点XMPP协议是自由、开放、公开的，并且易于了解。

而且在客户端、服务器、组件、源码库等方面，都已经各自有多种实现。

缺点网络通信过程中数据冗余率非常高，网络流量中70% 都消耗在 XMPP 协议层了。

对于物联网来说，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，省电、省流量是所有底层服务的一个关键技术指标，XMPP协议看起来已经落后了。

协议二：物联网协议MQTTMQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。

该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和致动器（比如通过Twitter让房屋联网）的通信协议。

MQTT简介MQTT是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议，最早由IBM提出的，如今已经成为OASIS规范。

由于规范很简单，非常适合需要低功耗和网络带宽有限的IoT场景，比如：·遥感数据·汽车·智能家居·智慧城市·医疗医护由于物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则：1.精简，不添加可有可无的功能。

2.发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递。

3.允许用户动态创建主题，零运维成本。

4.把传输量降到最低以提高传输效率。

5.把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内。

6.支持连续的会话控制。

7.理解客户端计算能力可能很低。

8.提供服务质量管理。

9.假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。

运用MQTT协议，设备可以很方便地连接到物联网云服务，管理设备并处理数据，最后应用到各种业务场景，如下图所示：发布/订阅模式与请求/回答这种同步模式不同，发布/订阅模式解耦了发布消息的客户（发布者）与订阅消息的客户（订阅者）之间的关系，这意味着发布者和订阅者之间并不需要直接建立联系。

打个比方，你打电话给朋友，一直要等到朋友接电话了才能够开始交流，是一个典型的同步请求/回答的场景；而给一个好友邮件列表发电子邮件就不一样，你发好电子邮件该干嘛干嘛，好友们到有空了去查看邮件就是了，是一个典型的异步发布/订阅的场景。

熟悉编程的同学一定非常熟悉这种设计模式了，因为它带来了这些好处：·发布者与订阅者不必了解彼此，只要认识同一个消息代理即可。

·发布者和订阅者不需要交互，发布者无需等待订阅者确认而导致锁定。

·发布者和订阅者不需要同时在线，可以自由选择时间来消费消息。

主题MQTT是通过主题对消息进行分类的，本质上就是一个UTF-8的字符串，不过可以通过反斜杠表示多个层级关系。

主题并不需要创建，直接使用就是了。

主题还可以通过通配符进行过滤。

其中，+可以过滤一个层级，而#只能出现在主题最后表示过滤任意级别的层级。

举个例子：·building-b/floor-5：代表B楼5层的设备。

·+/floor-5：代表任何一个楼的5层的设备。

·building-b/#：代表B楼所有的设备。

注意，MQTT允许使用通配符订阅主题，但是并不允许使用通配符广播。

服务质量为了满足不同的场景，MQTT支持三种不同级别的服务质量（Quality of Service，QoS）为不同场景提供消息可靠性：·级别0：尽力而为。

消息发送者会想尽办法发送消息，但是遇到意外并不会重试。

·级别1：至少一次。

消息接收者如果没有知会或者知会本身丢失，消息发送者会再次发送以保证消息接收者至少会收到一次，当然可能造成重复消息。

·级别2：恰好一次。

保证这种语义肯定会减少并发或者增加延时，不过丢失或者重复消息是不可接受的时候，级别2是最合适的。

服务质量是个老话题了。

级别2所提供的不重不丢很多情况下是最理想的，不过往返多次的确认一定对并发和延迟带来影响。

级别1提供的至少一次语义在日志处理这种场景下是完全OK的，所以像Kafka这类的系统利用这一特点减少确认从而大大提高了并发。

级别0适合鸡肋数据场景，食之无味弃之可惜，就这么着吧。

消息类型MQTT拥有14种不同的消息类型：1.CONNECT：客户端连接到MQTT代理2.CONNACK：连接确认3.PUBLISH：新发布消息4.PUBACK：新发布消息确认，是QoS 1给PUBLISH消息的回复5.PUBREC：QoS 2消息流的第一部分，表示消息发布已记录6.PUBREL：QoS 2消息流的第二部分，表示消息发布已释放7.PUBCOMP：QoS 2消息流的第三部分，表示消息发布完成8.SUBSCRIBE：客户端订阅某个主题9.SUBACK：对于SUBSCRIBE消息的确认10. UNSUBSCRIBE：客户端终止订阅的消息11. UNSUBACK：对于UNSUBSCRIBE消息的确认12. PINGREQ：心跳13. PINGRESP：确认心跳14. DISCONNECT：客户端终止连接前优雅地通知MQTT代理从现有的移动端（Android）消息推送方案中，也可以看出MQTT协议和XMPP协议的优缺点方案1、使用GCM服务（Google Cloud Messaging）简介：Google推出的云消息服务，即第二代的G2DM。

优点：Google提供的服务、原生、简单，无需实现和部署服务端。

缺点：Android版本限制（必须大于2.2版本），该服务在国内不够稳定、需要用户绑定Google帐号，受限于Google。

方案2、使用XMPP协议（Openfire + Spark + Smack）简介：基于XML协议的通讯协议，前身是Jabber，目前已由IETF国际标准化组织完成了标准化工作。

优点：协议成熟、强大、可扩展性强、目前主要应用于许多聊天系统中，且已有开源的Java版的开发实例androidpn。

缺点：协议较复杂、冗余（基于XML）、费流量、费电，部署硬件成本高。

方案3、使用MQTT协议简介：轻量级的、基于代理的“发布/订阅”模式的消息传输协议。

优点：协议简洁、小巧、可扩展性强、省流量、省电，目前已经应用到企业领域，且已有C++版的服务端组件rsmb。

缺点：不够成熟、实现较复杂、服务端组件rsmb不开源，部署硬件成本较高。

方案4、使用HTTP轮循方式简介：定时向HTTP服务端接口（Web Service API）获取最新消息。

优点：实现简单、可控性强，部署硬件成本低。

缺点：实时性差。

协议三：物联网协议CoAP由于物联网中的很多设备都是资源受限型的，即只有少量的内存空间和有限的计算能力，所以传统的HTTP协议应用在物联网上就显得过于庞大而不适用。

IETF的CoRE工作组提出了一种基于REST架构的CoAP协议。

CoAP是受限制的应用协议 (Constrained Application Protocol) 的代名词。

由于目前物联网中的很多设备都是资源受限型的，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应用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。

请求消息（CON）： GET /temperature , 请求内容会被包在CON消息里面响应消息 (ACK)： 2.05 Content “22.5 C”，响应内容会被放在ACK消息里面CoAP与MQTT的区别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MQTT Clients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。

MQTT Clients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的话，那就需要采取一些NAT穿透性手段。