【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点从这几个层面进行比较与描述:1.协议栈:MQTT:TCP长链接,CoAP:UDP低功耗短连接,HTTP:TCP2.请求方式MQTT:发布订阅,CoAP:request/response,HTTP:request/response3.通讯消息格式:MQTT:CoAP:HTTP:4.使用特点与使用场…

大家好,又见面了,我是你们的朋友全栈君。

目录

MQTT、CoAP、HTTP区别

1. 协议栈:

2.  请求方式

3. 通讯消息格式:

4. 使用特点与使用场景

5.客户端平台差异

6.防火墙容错

MQTT、CoAP、HTTP介绍

CoAP协议

简介

CoAP与MQTT的区别:

HTTP协议

简介

HTTP与CoAP的区别

MQTT协议

简介

特性

对于传统的HTTP和MQ协议,MQTT的优势在哪里呢?

MQTT协议的缺陷以及MQTT+概念的提出


本文作者:bandaoyu @UESTC,地址:https://blog.csdn.net/bandaoyu/article/details/89364025

MQTT、CoAP、HTTP区别

从这几个层面进行比较与描述:

1. 协议栈:

   MQTT: TCP 长链接, CoAP: UDP 低功耗短连接, HTTP: TCP  

2.  请求方式

  MQTT: 发布订阅, CoAP: request/ response, HTTP:  request/ response

3. 通讯消息格式:
 

MQTT:

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

CoAP:

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

HTTP:

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

4. 使用特点与使用场景

MQTT是多个客户端通过一个中央代理传递消息的多对多协议。它通过让客户端发布消息、代理决定消息路由和复制来解耦生产者和消费者。虽然MQTT持久性有一些支持,但它是最好的实时通讯总线。

CoAP基本上是一个在Client和Server之间传递状态信息的单对单协议。虽然它支持观察资源,但是CoAP最适合状态转移模型,而不是单纯的基于事件。

HTTP是适合使用在性能好一些的终端上,相对以上一些比较重,对设备要求相对高一些。不适合M2M的场景。

原文:https://blog.csdn.net/kingmax54212008/article/details/81505200
 

5.客户端平台差异

HTTP 和 MQTT 客户端都已在大量平台上实现。MQTT 的简单性有助于以极少的精力在额外的客户端上实现 MQTT。

6.防火墙容错

一些企业防火墙将出站连接限制到一些已定义的端口。这些端口通常被限制为 HTTP(80 端口)、HTTPS(443 端口)等。HTTP 显然可以在这些情况下运行。MQTT 可封装在一个 WebSockets 连接中,显示为一个 HTTP 升级请求,从而允许在这些情况下运行。MQ 不允许采用这种模式。

事实上,MQTT的应用非常之广泛,几乎现在随便找一家大型的硬件、互联网企业,都可以找到MQTT的身影,例如Facebook、BP、alibaba、baidu等等

MQTT、CoAP、HTTP介绍

CoAP协议

简介

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

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。

主要是一对一的协议

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与MQTT的区别:

MQTT协议是基于TCP,而CoAP协议是基于UDP。

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。

3、MQTT是多个客户端通过中央代理进行消息传递的多对多协议。它主要通过让客户端发布消息、代理决定消息路由和复制来解耦消费者和生产者。MQTT就是相当于消息传递的实时通讯总线。CoAP基本上就是一个在Server和Client之间传递状态信息的单对单协议。

HTTP协议

简介

http的全称是HyperText Transfer Protocol,超文本传输协议。

HTTP协议的两个过程,Request和Response,两个都有各自的语言格式:

请求报文格式:(注意这里有个换行)

响应报文格式:(注意这里有个换行)

方法method:

GET和POST方法等。

请求URL:

这里填写的URL是不包含IP地址或者域名的,是主机本地文件对应的目录地址,所以我们一般看到的就是“/”。

版本version:

状态码status: 404 502等

原因短语reason-phrase:

首部header:注意这里的header我们不是叫做头,而是叫做首部。可能有零个首部也可能有多个首部,每个首部包含一个名字后面跟着一个冒号,然后是一个可选的空格,接着是一个值,然后换行。

实体的主体部分entity-body:

实体的主体部分包含一个任意数据组成的数据块,并不是所有的报文都包含实体的主体部分,有时候只是一个空行加换行就结束了。

 下面我们举个简单的例子:

请求报文:

GET /index.html HTTP/1.1    

Accept: text/*

Host: www.myweb.com

响应报文:

HTTP/1.1 200 OK

Content-type: text/plain

Content-length: 3 

HTTP与CoAP的区别

CoAP是6LowPAN协议栈中的应用层协议,基于REST(表述性状态传递)架构风格,支持与REST进行交互。通常用户可以像使用HTTP协议一样用CoAP协议来访问物联网设备。而且CoAP消息格式使用简单的二进制格式,最小为4个字节。HTTP使用报文格式对于嵌入式设备来说需要传输数据太多,太重,不够灵活。

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

摘自:物联网应用层协议选择和分析–MQTT、CoAP 、HTTP、XMPP、SoAP-电子发烧友网 

MQTT协议

简介

什么是MQTT协议?

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

MQTT:物联网传输协议

1、轻量级的发布/订阅式消息传输。

2、为低带宽和不稳定的网络环境中的物联网设备提供可靠的网络服务。

它的核心设计思想是开源、可靠、轻巧、简单,具有以下主要的几项特性:

1.  非常小的通信开销(最小的消息大小为 2 字节);

2.  支持各种流行编程语言(包括C,Java,Ruby,Python 等等)且易于使用的客户端;

3.  支持发布 / 预定模型,简化应用程序的开发;

4.  提供三种不同消息传递等级,让消息能按需到达目的地,适应在不稳定工作的网络传输需求

特性

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和应用程序之间的解耦;

2、消息传输不需要知道负载内容;

3、使用 TCP/IP 提供网络连接;

4、有三种消息发布的服务质量:

QoS 0:“最多一次”,消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。分发的消息可能丢失或重复。例如,这个等级可用于环境传感器数据,单次的数据丢失没关系,因为不久后还会有第二次发送。

QoS 1:“至少一次”,确保消息可以到达,但消息可能会重复。

QoS 2:“只有一次”,确保消息只到达一次。例如,这个等级可用在一个计费系统中,这里如果消息重复或丢失会导致不正确的收费。

5、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;

6、使用 Last Will 和 Testament 特性通知有关各方客户端异常中断的机制;

在MQTT协议中,一个MQTT数据包由:固定头(Fixed header)、 可变头(Variable header)、 消息体(payload)三部分构成。MQTT的传输格式非常精小,最小的数据包只有2个bit,且无应用消息头。

下图是MQTT为可靠传递消息的三种消息发布服务质量

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

发布/订阅模型允许MQTT客户端以一对一、一对多和多对一方式进行通讯。

下图是MQTT的发布/订阅消息模式

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

对于传统的HTTP和MQ协议,MQTT的优势在哪里呢?

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

低协议开销
MQTT 的独特之处在于,它的每消息标题可以短至 2 个字节。MQ 和 HTTP 都拥有高得多的每消息开销。对于 HTTP,为每个新请求消息重新建立 HTTP 连接会导致重大的开销。MQ 和 MQTT 所使用的永久连接显著减少了这一开销。

对不稳定网络的容忍
MQTT 和 MQ 能够从断开等故障中恢复,而且没有进一步的代码需求。但是,HTTP 无法原生地实现此目的,需要客户端重试编码,这可能增加幂等性问题。

低功耗
MQTT 是专门针对低功耗目标而设计的。HTTP 的设计没有考虑此因素,因此增加了功耗。

数百万个连接的客户端
在 HTTP 堆栈上,维护数百万个并发连接,需要做许多的工作来提供支持。尽管可以实现此支持,但大多数商业产品都为处理这一数量级的永久连接而进行了优化。IBM 提供了 IBM MessageSight,这是一个单机架装载服务器,经过测试能处理多达 100 万个通过 MQTT 并发连接的设备。相反,MQ 不是为大量并发客户端而设计的。

推送通知
您需要能够及时地将通知传递给客户。为此,必须采用某种定期轮询或推送方法;从电池、系统负载和带宽角度讲,推送是最佳解决方案。

HTTP 只允许使用一种称为COMET 的方法,使用持久的 HTTP 请求来执行推送。从客户端和服务器的角度讲,此方法都很昂贵。MQ 和 MQTT 都支持推送,这是它们的一个基本特性。

MQTT协议的缺陷以及MQTT+概念的提出

由于MQTT本身的各项技术优势,越来越多的企业倾向于选用MQTT作为物联网产品通讯的标准协议,也因此,工程师们渐渐发现MQTT协议要想大规模商用,也有一些有待完善的功能。比如:

——没有齐备的SDK,不同的异构终端,需要有对应的与MQTT服务器通信的软件SDK包,比如MCU、Linux、Android、IOS、WEB等之间要实现互联互通必然需要不同的SDK包

——不支持File和AV,有些应用场景,需要传输的信息可能不仅仅限于指令,比如声音信号和视频信号,这些需要通过File和AV来实现通信。
——不支持与第三方HTTP的集成,虽然MQTT协议优于普通的HTTP协议,但是基于传统的HTTP协议的WEB服务器仍然占主流市场,那么这些服务器要实现与MQTT协议的互联互通,以降低升级成本也尤为关键。
——不支持负载均衡,为防止高并发和恶意攻击,负载均衡服务器也必不可少。
——不支持用户管理接口,用户在进行设备的行为数据分析的时候,显得尤为重要,这又是工业4.0、大数据时代的必然需求。
——不支持离线消息,弥补设备离线以后,MQTT服务器对设备的控制信息丢失的问题。
——不支持点对点通信,采用标准的MQTT协议,理论上可以通过相互订阅的方式实现点对点通信,但是逻辑相对复杂,并且对设备的安全性方面存在担忧。当设备B和设备C在同一主题的情况下,设备A无法知道是设备B还是设备C发送的消息,也有可能消息被设备D窃听。

——不支持群通信和群管理,实现了对群组成员的管理,群组成员之间能互通消息,这在一个设备被多人控制,或者多个设备被一人控制的这种场景下,尤为有用。

【协议】MQTT、CoAP、HTTP比较,MQTT协议优缺点

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