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在前面的文章中，一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的基本架構系統進(jìn)行了討論。從前面教程的討論中，必須清楚通信網(wǎng)絡(luò )是任何物聯(lián)網(wǎng)系統的骨干。只有（互聯(lián)網(wǎng)）網(wǎng)絡(luò )才能使物聯(lián)網(wǎng)設備（板）和基于云的服務(wù)和應用程序相互通信。沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)就什么都不是?；ヂ?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )上的數據通信并不那么直接。有無(wú)數異構設備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接，這些過(guò)多的獨特設備需要以安全、可靠和路由的方式進(jìn)行通信。此外，這些設備可能正在運行具有自己的框架和域的獨特應用程序或服務(wù)。有了這樣的多樣性，
任何互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )都是一堆技術(shù)。有一些技術(shù)可以物理地連接設備（連接到位于同一地點(diǎn)的設備或路由器）、為其分配邏輯地址、通過(guò)網(wǎng)絡(luò )路由數據以及管理客戶(hù)端的數據交換。
為了協(xié)議的標準化和實(shí)現，這些技術(shù)被安排在不同的層中。典型的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )遵循開(kāi)放系統互連 (OSI) 模型，它是互聯(lián)網(wǎng)的 ISO 標準模型。OSI 模型將互聯(lián)網(wǎng)分為七層——物理層、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層、傳輸層、會(huì )話(huà)層、表示層和應用層。雖然 OSI 模型的實(shí)際實(shí)現是通過(guò) TCP-IP 模型完成的，它將七層 OSI 模型簡(jiǎn)化為四層互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議套件。在 TCP-IP 模型（OSI 模型的實(shí)際實(shí)現）中，物理層和數據鏈路層合并形成物理和網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)層，并將 OSI 模型的會(huì )話(huà)層、表示層和應用層合并為單個(gè)應用層。
圖 1：顯示 OSI 和 TCP-IP 模型層比較的圖像
堆棧從兩個(gè)客戶(hù)端橫向連接，通過(guò)物理傳輸介質(zhì)和互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò )/服務(wù)器之間連接。
圖 2：Internet 上的設備到設備通信概述
物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統的云網(wǎng)絡(luò )實(shí)際上沒(méi)有任何標準架構，因為這些網(wǎng)絡(luò )是高度定制的環(huán)境，具有可變的復雜性。但是，由于架構層的類(lèi)似實(shí)現，物聯(lián)網(wǎng)系統的各種架構模型可以與典型的 OSI 或 TCP-IP 模型進(jìn)行比較。概括標準組織部署或推薦的各種架構模型，云或物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )架構將具有以下四層 -
1) 基礎設施層
2) 服務(wù)發(fā)現/服務(wù)管理/發(fā)現層
3) 應用層
4) 業(yè)務(wù)層
圖 3：IOT 參考架構與 OSI 和 TCP-IP 模型的比較圖
每一層都有用于處理數據傳輸的各種協(xié)議。協(xié)議是一組預定義的規則，設備必須遵循它們才能相互通信或通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信。讓我們討論它們所涉及的每一層和協(xié)議——
基礎設施層——在這一層中，包括物聯(lián)網(wǎng)設備（包括傳感器網(wǎng)絡(luò )）和將位于同一地點(diǎn)的設備或設備物理連接到標準互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的技術(shù)。與 OSI 模型相比，該層融合了典型 Internet 網(wǎng)絡(luò )的物理層、數據鏈路層、網(wǎng)絡(luò )層和傳輸層。與 TCP-IP 模型相比，該層融合了物理和網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)、互聯(lián)網(wǎng)和傳輸層。所以，一般來(lái)說(shuō)，這一層可以分為以下子層——
1) 物理和鏈路/MAC/網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)層——在物理層，各個(gè)比特被編碼并排列在數據鏈路層幀中，排列在協(xié)議定義幀中的編碼數據被推送到有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)數據通信鏈路。如果數據鏈路是無(wú)線(xiàn)的，那么決定頻率和數據傳輸速率的是物理層。同樣，物理層也解碼傳入的比特和字節，并將它們傳輸到 IOT 設備的現有處理器或控制器。數據鏈路層負責將數據包封裝成幀，通過(guò)媒體訪(fǎng)問(wèn)控制（MAC）協(xié)議訪(fǎng)問(wèn)數據鏈路，并通過(guò)通信鏈路傳送或接收數據。為物理和網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)層定義的一些標準協(xié)議如下：
? Ethernet
? Bluetooth Low Energy
? Wireless HART
? Zigbee
? Z-wave
? RFID
? IEEE 802.11.ah
? IEEE 802.15.4e
? LoRaWAN
? DASH7
? Weightless
? HomePlug
? G.9959
? LTE-A
? DECT/ULE
? ISA 100.11a
? ANT
? NFC
? EPC Global
? EddyStone
? EnOcean
? WiMax
? NB-IOT
? EC-GSM-IOT (Extended Coverage GSM-IOT)
? RPMA
? LTE-MTC (LTE-Machine Type Communication)
? Cellular (GPRS/2G/3G/4G/5G)
? CDMA
? Thread
? INSTEON
? DigiMesh
2) 網(wǎng)絡(luò )或網(wǎng)絡(luò )封裝或適配層——該層負責通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對數據包進(jìn)行尋址。來(lái)自傳輸層的傳入數據包包含源地址和目標地址。在網(wǎng)絡(luò )層，數據包被封裝成唯一的地址，稱(chēng)為 IP 地址。早期的 IPv4 用于網(wǎng)絡(luò )層尋址，但其 IP 地址已經(jīng)用盡。因此，已經(jīng)指定了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議 IPv6，它將具有 128 位地址。IPv6 有 1038 個(gè)地址的地址空間。6LoWPAN 是另一種用于低功率無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議。它是為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )和家庭區域網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)的 IPv6 協(xié)議。因此，流行的網(wǎng)絡(luò )層協(xié)議如下：
?IPv4
? IPv6
? 6LoWPAN
? 6Lo
? 6TiSCH
? IPv6 over Bluetooth Low Energy
? IPv6 over G.9959
3) 傳輸層或路由層——該層負責數據包的路由。在這一層，執行數據包傳送中的數據包排序、錯誤檢測和糾正。為傳輸層指定的一些流行協(xié)議如下 -
? TCP
? UDP
? DTLS
? TLS
? RPL
? CARP
? CORPL
? QUIC
? uIP
? ROLL
? Aeron
? CCN (Content Centric Networking)
? NanoIP
? TSMP (Time Synchronized Mesh Protocol)
服務(wù)發(fā)現或服務(wù)管理層——該層將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )或云網(wǎng)絡(luò )與典型的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )區分開(kāi)來(lái)。物聯(lián)網(wǎng)設備需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)尋找其他設備、服務(wù)和資源。因此，需要在云網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行資源管理和注冊過(guò)程。為此，規定了服務(wù)發(fā)現和管理協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)系統上一些流行的服務(wù)發(fā)現協(xié)議如下：
? DNS-SD (DNS-Service Discovery)
? mDNS (Multicast Domain Name System)
? uPnP
? Simple Discovery Service Protocol
Some of the currently available service discovery platforms and technologies are as follow –
? HyperCat
? Physical Web
? Wi-Fi Aware
? Bluetooth Beacons
? Shazam
? Open Hybrid
? Chirp
應用層——這是通信網(wǎng)絡(luò )中的最高層。它是（IOT）設備和網(wǎng)絡(luò )之間的接口。該層通過(guò)設備端的專(zhuān)用應用程序實(shí)現。與計算機一樣，應用層由瀏覽器實(shí)現。它是實(shí)現 HTTP、HTTPS、SMTP 和 FTP 等應用層協(xié)議的瀏覽器。同樣，在 IOT 的上下文中指定了應用層協(xié)議，如下所示：
? MQTT
? SMQTT
? CoAP
? DDS
? XMPP
? AMQP
? RESTful HTTP
? MQTT-SN
? STOMP
? SMCP
? LLAP
? SSI
? LWM2M
? M3DA
? XMPP-IOT
? ONS 2.0
? SOAP
? Websocket
? Reactive Streams
? HTTP/2
? JavaScript IOT
業(yè)務(wù)層——這一層實(shí)際上不是通信網(wǎng)絡(luò )的一部分。它位于物聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)。它可以是實(shí)現專(zhuān)用應用程序或在物聯(lián)網(wǎng)系統內提供特定業(yè)務(wù)或工業(yè)解決方案的云或服務(wù)器。就像它可能將各種物聯(lián)網(wǎng)設備連接到企業(yè)資源規劃 (ERP) 或知識管理 (KM) 解決方案一樣。這一層實(shí)際上負責無(wú)縫集成設備、服務(wù)和解決方案，并為垂直特定（健康、交通、能源、教育等）實(shí)施集成云和設備。
除了為不同網(wǎng)絡(luò )層指定的協(xié)議外，IOT 系統可能會(huì )使用附加協(xié)議來(lái)進(jìn)行設備管理、設備識別、上下文感知或語(yǔ)義和數據安全。一些設備管理協(xié)議如下 -
? OMA-DM
? TR-069
? OMA-CP
Some of the data security protocols are as follow –
? Open Trust Protocol (OTrP)
? X.509
一些流行的語(yǔ)義協(xié)議如下-
? SensorML
? IOTDB
? RAML
? SENML
? Semantic Sensor Net Ontology
? LsDL
? Wolfram Language Connected Devices
在下一個(gè)文章中，將討論物理和網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)層協(xié)議和標準。
