IoT 传输协议

在物联网（IoT）中，设备之间的通信对带宽、能耗、实时性有较高要求，因此需要使用轻量级、低功耗的通信协议。常见的传输协议包括 MQTT、CoAP、HTTP、AMQP、LoRaWAN 等，其中 MQTT 和 CoAP 是应用最广泛的两种。

一、MQTT

英文全称：Message Queuing Telemetry Transport

1、简介

MQTT 是一种轻量级的发布/订阅模型的通信协议，特别适用于低带宽、高延迟或不稳定的网络环境。由 IBM 开发，后成为 OASIS 标准。

2、特点

• 基于 TCP 协议传输
• 使用 发布/订阅（Pub/Sub） 模型，解耦客户端
• 支持 QoS（服务质量）等级：0（最多一次）、1（至少一次）、2（只有一次）
• 适合资源受限设备（如传感器、边缘设备）
• 保持会话（Keep Alive）机制可提升稳定性

3、应用场景

• 智能家居（如小米米家、阿里天猫精灵）
• 远程设备监控
• 智慧农业 / 智慧城市

4、开源 Broker

1. EMQX（推荐）

   • 高性能、企业级 MQTT Broker
   • 支持 MQTT 3.1.1、5.0，支持集群、桥接、安全认证
   • Web 管理界面 + 插件化架构
   • 官网：https://www.emqx.io

2. Mosquitto

   • Eclipse 基金会项目，体积小，适合嵌入式部署
   • 支持 MQTT 3.1 和 3.1.1，简单易用
   • 缺点：功能比较基础，适合轻量使用
   • 官网：https://mosquitto.org

3. VerneMQ

   • Erlang 编写，支持分布式和高并发连接
   • 适合大规模部署和弹性扩展
   • 支持 MQTT 5、插件开发、桥接等

4. HiveMQ

   • 商业版本功能强大，也提供开源版本
   • 提供可视化管理、MQTT 5 支持好
   • 适合工业和企业级应用

二、CoAP

英文全称：Constrained Application Protocol

1、简介

CoAP 是为 IoT 设计的基于 REST 架构的协议，由 IETF 设计，运行于 UDP 之上。它是 HTTP 的简化版，更适合受限设备和低功耗通信环境。

2、特点

• 基于 UDP（更轻量）
• 类似 HTTP 的资源路径模型（GET/POST/PUT/DELETE）
• 支持可选的可靠性（使用 ACK、重传机制）
• 支持多播、Observe（观察）机制
• 消息结构更小，适用于低带宽网络

3、应用场景

• 微控制器设备（如 STM32、ESP8266）
• 局域网内的 IoT 网络
• 低功耗广域网（如 NB-IoT）

4、开源 CoAP Server

1. Eclipse Californium（Java）🔥推荐

• 支持完整 CoAP 协议（RFC 7252、Observe、Block、DTLS 等）
• 丰富的 API 和插件机制
• 可用于搭建独立的 CoAP Server 或作为边缘网关嵌入 Java 应用

📌 示例项目：使用 Californium 搭建一个接收 /sensors/temperature 数据的服务端。

项目地址：https://github.com/eclipse/californium

2. libcoap（C）

• 轻量级 CoAP 实现，专为嵌入式设备设计
• 支持 UDP、DTLS、TCP 等传输层
• 可运行在裸机/RTOS 上

项目地址：https://github.com/obgm/libcoap

适合场景：在 STM32 或 ESP32 这类 MCU 上直接构建 CoAP 服务。

3. aiocoap（Python 3）

• 基于 asyncio 的现代 CoAP 实现
• 适合快速开发和原型验证
• 支持 Observe、Blockwise、DTLS（可选）

项目地址：https://github.com/chrysn/aiocoap

适合场景：需要快速构建 Python 后台服务处理 IoT 设备数据。

4. node-coap（Node.js）

• 简洁的 Node.js 实现，支持 GET/PUT/POST/DELETE
• API 设计类似 Express.js

项目地址：https://github.com/mcollina/node-coap

适合场景：Node.js 全栈项目或边缘控制中心。

CoAP总结

三、MQTT vs CoAP 对比