說到工業(yè)物聯網協議，我們要了解物聯網協議中有哪些種類的協議。
物聯網協議是指在物聯網環(huán)境中用于設備間通信和數據傳輸的協議。根據不同的作用，物聯網協議大體上可分為傳輸協議、行業(yè)協議。
傳輸協議：一般負責子網內設備間以及設備到的組網及通信。例如TCP，UDP，HTTP，MQTT等。這些協議能夠確保在網絡上傳輸的數據的安全性和可靠性。
行業(yè)協議：某個行業(yè)范圍內統一的標準協議。例如車聯網 JT/T808、視頻GB/T 28181等一些國標協議。
本章我們主要討論的是其中的傳輸協議。
下面列舉一些常見協議以及各個協議的優(yōu)缺點
UDP
UDP通信基于IP協議，將數據源IP、目的地IP和端口以及數據封裝成數據包，大小限制在64KB內，直接發(fā)送出去。接收端只負責接收數據包，無所謂是哪個發(fā)送端的數據包。UDP通信的過程相對簡單，不需要建立連接和進行數據包的順序傳輸，因此它的傳輸速度較快，適用于對實時性要求較高的應用。
數據傳輸效率高，數據傳輸速度快。
不會增加網絡負擔。
適用于實時性要求高的數據傳輸場景。
數據傳輸不可靠，數據可能會丟失。
不支持擁塞和流量控制機制，容易導致網絡擁堵。
不支持錯誤恢復和重傳機制，無法保證數據完整性。
主要應用于實時數據傳輸和設備之間的快速通信，包括實時視頻和音頻流傳輸、傳感器數據采集和控制信號發(fā)送、廣播和組播等。由于UDP協議具有低時延、少開銷、無需建立連接等特點，能夠滿足物聯網中對快速傳輸和實時性要求高的應用場景。
TCP
首先，客戶端發(fā)送一個SYN（同步）包，向服務器請求建立連接。服務器在收到SYN包后，回復一個SYN-ACK（同步-確認）包，表明已收到客戶端的請求，并準備好建立連接。最后，客戶端回復一個ACK（確認）包，表明已經收到服務器的回復，連接建立成功。
建立連接后，數據包的傳輸通過序列號和確認應答來進行。每個數據包都有一個序列號和一個確認號，序列號表示這個數據包的數據在整個數據流中所處的位置，確認號表示接收端期望接收的下一個數據包的序列號。當發(fā)送端發(fā)送數據時，會按照序列號的順序進行發(fā)送，接收端收到數據后會回復一個ACK確認包，表示已經接收到該數據包。如果發(fā)送端沒有收到ACK確認包，則會重復發(fā)送該數據包，直到收到ACK為止。
當要斷開連接時客戶端會向服務端發(fā)送一個帶有FIN(結束)標志的數據包，表示不在發(fā)送數據；服務段收到FIN后，回復一個帶有ACK標志的數據包給客戶端，表示收到關閉請求，服務端再完成數據發(fā)送后也會給客戶端發(fā)送一個FIN標志的數據包，表時服務端也準備關閉連接，客戶端收到服務器的FIN后會返回一個ACK給服務端，表示收到。此時雙方關閉連接完成。
數據傳輸可靠性高，數據不會丟失。
支持流量控制和擁塞控制，避免網絡擁堵。
支持錯誤恢復和重傳機制，可保證數據傳輸準確性。
建立連接及斷開連接需要消耗大量時間，因此會增加網絡負擔。
數據傳輸效率較低，數據傳輸速度較慢。
不適用于實時性要求高的數據傳輸場景。
在實際使用中，基本上是使用基于TCP的一些應用層協議，如MQTT，HTTP。
HTTP
HTTP是基于TCP的封裝，并且規(guī)定了請求、響應的報文格式，HTTP是無狀態(tài)協議，每個請求都是獨立的，即服務端不需要記錄客戶端的狀態(tài)。
成熟穩(wěn)固：HTTP是互聯網上使用最廣泛的協議之一，有大量的工具和庫支持。
無狀態(tài)：默認情況下，HTTP是無狀態(tài)的，每次請求之間都是獨立的，不會保留之前的狀態(tài)。
靈活強大：HTTP支持各種類型的媒體，還有方法如GET、POST等用于不同的操作。
基于文本：HTTP是基于文本的，便于查看和調試。
由于必須由設備主動向服務器發(fā)送數據，難以主動向設備推送數據。
不同于用戶交互終端如pc、手機，物聯網場景中的設備多樣化，對于運算和存儲資源都十分受限的設備，http協議實現、XML/JSON數據格式的解析，都是不可能的任務。
適用于對設備硬件和網絡帶寬充裕的場景需要與云平臺進行通信的設備。
MQTT
MQTT協議的底層原理是基于TCP/IP協議棧的，通過三個主要組件實現通信：客戶端、代理（Broker）和主題（Topic）?？蛻舳俗鳛榘l(fā)布者或訂閱者發(fā)送和接收消息，代理則負責轉發(fā)消息，主題用于標識消息主體的類別。可以通過指定Qos用于確保消息在不同網絡環(huán)境下的可靠性和可用性。
QoS 0：最多一次。消息發(fā)布不會進行重傳，不保證可靠性，可能會導致消息的丟失。
QoS 1：至少一次。消息發(fā)布可能會進行重傳，確保消息至少傳輸一次，但可能會導致消息的重復。
QoS 2：恰好一次。消息發(fā)布會進行重傳，確保消息恰好傳輸一次，但可能會導致消息的重復。
MQTT通信機制主要包括連接建立、發(fā)布、訂閱和斷開連接四個步驟。連接建立階段包括客戶端與代理之間的握手和認證，建立起可靠的連接。發(fā)布階段是指客戶端向代理發(fā)送消息的過程，可以選擇指定消息的主題和質量等級。訂閱階段是指客戶端對特定主題感興趣并請求接收相關消息的過程。斷開連接階段則是客戶端與代理之間的連接結束，釋放相關網絡資源。
輕量級：協議設計簡潔，網絡帶寬占用極低。
靈活性：可以通過不同的QoS級別和持久化會話來適應不同的應用場景。
可擴展性：支持廣播和多播，可以實現多設備之間的協同通信。
可靠性：提供不同的QoS級別，確保消息的可靠傳遞。
在工業(yè)物聯網傳輸協議這個范圍內幾乎沒有。
MQTT 是基于發(fā)布/訂閱模式的，對消息的可靠性依賴于 QoS（服務質量）等級的設置。雖然 QoS 1 和 QoS 2 提供了消息傳輸的確認機制，但在網絡不穩(wěn)定或高負荷的情況下，可能會導致消息丟失或重復傳輸的問題。
MQTT 是為低帶寬和高延遲網絡環(huán)境設計的，適用于傳感器設備等物聯網設備的通信。但在大規(guī)模消息傳輸或高吞吐量需求的情況下，可能會面臨性能瓶頸。
雖然 MQTT 提供了即時的消息傳輸能力，但并不保證實時性，因為消息傳輸的速度受到網絡延遲和各種 QoS 級別的影響。
適用于 低功耗，延遲高，不穩(wěn)定網絡。
為物聯網行業(yè)推薦協議之一，廣泛應用于智能硬件、車聯網、能源、電力等場景。如果設備支持，可優(yōu)先選用。
小結
在行業(yè)中還有較多用到的協議，筆者水平有限便不一一列舉，其中不足望廣大讀者留言指正。
以上四種協議其中UDP，TCP為傳輸層協議，MQTT，HTTP為應用層協議。傳輸層為數據傳輸的根本，應用層使數據在傳輸的過程中更方便，快捷，規(guī)范。
傳輸層和應用層的區(qū)別
傳輸層和應用層的區(qū)別，傳輸層是通過連接或者無連接的方式通過網絡將數據直接由一個位置傳輸到另一個位置，應用層則是在傳輸層的基礎上對數據進行包裝，其更規(guī)范，更標準。我們將協議比作貨物的話，應用層協議就好比火車，但我們想讓貨物完好運到目的地，就需要做打包、裝車、驗貨、入庫、簽回單等工作。這些工作也就是應用層協議要做的工作。
