物联网 (IoT) 协议简介

1、物理连接协议规定了设备之间的物理连接方法、传输介质和接口规格，主要分为无线和有线（如 RJ45、RS485、RS232、USB）。这些协议类似于人与人之间选择邮件递送方式--无论是陆运还是空运。

2、传输协议：这些协议主要管理子网内的设备联网和通信，包括以太网、Wi-Fi、RFID、NFC（近场通信）、LoRa/LoRaWAN、NB-IoT、Zigbee、6LoWPAN（IPv6 低速无线协议）、GSM、GPRS、GPS、蓝牙、3G、4G 和 5G。它们定义了设备之间的数据传输方法，同时确保网络层面的安全性和可靠性。与人类通信一样，传输协议通过各种渠道促进信息交流，如传统的纸质邮件、电话、电报、电子邮件和微信。

3.通信协议：这些协议主要在传统的 TCP/IP 网络协议（应用层协议）上运行，定义了设备之间通过网络进行数据交换和通信的消息格式。常见的物联网通信协议包括 MQTT、CoAP 和 Modbus，可分为通用协议和行业专用协议。从本质上讲，通信协议是个体间信息交换的组织框架和语法标准，可通过中文、英文、俄文、普通话/方言、图形符号、音频和视频等各种格式进行数据传输。

下图对物联网（IoT）中的协议层次进行了更详细的分类。

物联网的快速发展催生了各种通信协议，每种协议都针对不同的应用场景和要求进行了独特的设计和优化。以下是对几种常用通信协议的详细分析：

1.MQTT（消息队列遥测传输）是一种基于发布/订阅的轻量级消息传输协议，专为低带宽、高延迟或不稳定网络环境下的设备通信而设计。它提供实时、高效的消息传递，允许客户端选择性地接收特定主题的数据更新，同时支持 QoS（服务质量）级别以确保可靠传输。作为中间件，MQTT 服务器（称为 Brokers）无需直接进行点对点设备连接，从而简化了系统架构的复杂性。

2.CoAP（受限应用协议）是一种应用层协议，专为资源受限的物联网设备设计，建立在 UDP 框架之上。它模拟了 HTTP 的 RESTful 交互模型，但设计更加精简，非常适合低功耗、低内存的传感器网络。CoAP 采用无状态请求-响应机制，无需维护持久连接，但在需要时可利用观察者模式进行实时数据流。

3.Modbus Modbus 协议由 Modicon 公司（现为施耐德电气公司的一部分）于 1979 年开发，是电子控制器的通信标准。作为一种开放和广泛采用的工业协议，它支持包括 PLC（可编程逻辑控制器）、传感器和执行器在内的各种自动化设备。随着物联网（IoT）的发展，Modbus 凭借其高效的网络通信能力，在物联网设备中的应用日益广泛，实现了数据采集、状态监控和远程控制等应用。

4、REST/HTTP

在物联网应用场景中，传统的 HTTP 协议与 REST（表征状态传输）架构相结合，提供了一种易于实现且被广泛采用的服务调用方法。虽然 HTTP 在功耗和带宽效率方面可能比不上 MQTT 和 CoAP，但其广泛的兼容性和成熟的生态系统使其成为云接口和设备管理的关键角色。