物联网IoT终端设备如何选择接入协议——(TCP、UDP、MQTT、CoAP、LwM2M哪个更适合？)
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2021-01-06
13:28:22
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物联网物联网IoT终端设备如何选择接入协议终端设备如何选择接入协议——(TCP、、UDP、、MQTT、、CoAP、、LwM2M哪个更哪个更
适合？适合？)
目前市面上大多数IoT模组都支持TCP、UDP、CoAP、LwM2M、MQTT等协议，这里面既有传输层的协议也有应用层的协议，协议众多，适用的场景也不同。但是设计产品时通常只
需要运用一种协议，那么怎么来选择一种符合自己产品的应用场景的协议显得尤为重要。本文将介绍TCP、UDP、CoAP、LwM2M、MQTT这5个常用的协议的特点与区别，为设计
产品时协议的选择提供参考。
传输层协议传输层协议TCP与与UDP
TCP（传输控制协议，Transport Controll Protocol）、UDP（用户数据报协议，User Data Protocol）同属于传输层协议，为上层用户提供级别的通信可靠性。
传输控制协议（传输控制协议（TCP））：TCP（传输控制协议）定义了两台计算机之间进行可靠的传输而交换的数据和确认信息的格式，以及计算机为了确保数据的正确到达而采取的措施。协议规
定了TCP软件怎样识别给定计算机上的多个目的进程如何对分组重复这类差错进行恢复。协议还规定了两台计算机如何初始化一个TCP数据流传输以及如何结束这一传输。TCP最大
的特点就是提供的是面向连接、可靠的字节流服务。
用户数据报协议（用户数据报协议（UDP））：UDP（用户数据报协议）是一个简单的面向数据报的传输层协议。提供的是非面向连接的、不可靠的数据流传输。UDP不提供可靠性，也不提供报文到达
确认、排序以及流量控制等功能。它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。因此报文可能会丢失、重复以及乱序等。但由于UDP在传输数
据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快
TCP和和UDP的区别的区别
差异差异 TCP UDP
是否连接 面向连接 面向非连接
传输可靠性 可靠 不可靠
应用场合 少量数据 大量数据
速度 慢 快
1、TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接
2、TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付
3、TCP面向字节流，实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流;UDP是面向报文的
UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）
4、每一条TCP连接只能是点到点的;UDP支持一对一，一对多，多对一和多对多的交互通信
5、TCP首部开销20字节;UDP的首部开销小，只有8个字节 6、TCP的逻辑通信信道是全双工的可靠信道，UDP则是不可靠信道
那么传输层协议是否适合直接运用到物联网设备终端上？那么传输层协议是否适合直接运用到物联网设备终端上？
传输层，顾名思义，他只负责传输数据，就好比是一辆运货的货车，但是想让货物完好无损地运到目的地，那就还需要做打包、装车、验货、入库、签回单等工作，这就需要做更多
地工作，这些工作也就是应用层协议要做的工作。所以物联网设备终端要想对数据进行稳定、可靠地交互，就需要使用应用层的协议，而不能直接使用传输层的协议。以下将介绍
MQTT、CoAP、LwM2M三种适合在物联网设备终端上运用的应用层协议。
应用层协议应用层协议MQTT 与与CoAP
1、、MQTT概述概述
MQTT(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制动器(比如通过Twitter让房屋联网)的通信协议。
2、、MQTT协议特点协议特点
MQTT协议是为大量计算能力有限，且工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议，它具有以下主要的几项特性：
1、使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合;
2、对负载内容屏蔽的消息传输;
3、使用TCP/IP 提供网络连接;
4、有三种消息发布服务质量：
“至多一次”，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。
“至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。“只有一次”，确保消息到达一次。这一级别可用于如下情况，在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。小型传输，
开销很小(固定长度的头部是 2 字节)，协议交换最小化，以降低网络流量。
3、、CoAP概述概述
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是工作在UDP协议族,采用的是二进制格式，相比起HTTP采用的文本格式，CoAP比HTTP更加紧凑。
4、、CoAP协议特点协议特点
1、消息模型，以消息为数据通信载体，通过交换网络消息来实现设备间数据通信
2、对云端设备资源操作都是通过请求与响应机制来完成，类似HTTP，设备端可通过4个请求方法（GET, PUT, POST, DELETE）对服务器端资源进行操作。
3、协议包轻量级，最小长度仅为4B。
4、支持可靠传输，数据重传，块传输，确保数据可靠到达。
5、支持IP多播, 即可以同时向多个设备发送请求
6、非长连接通信，适用于低功耗物联网场景
5、MQTT与CoAP的区别
MQTT和和CoAP的区别的区别
类别类别 MQTT CoAP
通信机制 异步 同步
连接方式 TCP UDP
通信模式 多对多 多对一
使用场景 更适用于推送和IM 物联网
功耗 功耗高 功耗低
反向控制 可用于反向控制 非长连接，不适合反向控制
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