關于工業(yè)物聯(lián)網約束應用程序協(xié)議實現(xiàn)的分析調查研究

關于工業(yè)物聯(lián)網約束應用程序協(xié)議實現(xiàn)的分析調查研究

物聯(lián)網是新一代信息技術的重要組成部分，是在互聯(lián)網的基礎上延伸和擴展的一種網絡，其用戶端延伸和擴展到了任何物品之間，彼此進行信息交換和通信，目的是實現(xiàn)所有物品與網絡的連接，從而方便識別、管理和控制。在過去的幾年里，物聯(lián)網的使用途徑和實現(xiàn)手段也在不斷發(fā)展與完善。物聯(lián)網內許多協(xié)議，具有其自身的特點和要求，選擇更適合的每個應用程序具體要求的協(xié)議進行實施至關重要。在網絡通信協(xié)議的條款的擴展中，IETF的CoRE工作組提出了一種基于REST架構的受限制的應用協(xié)議（CoAP）。由于物聯(lián)網中的很多設備都是資源受限型的，即只有少量的內存空間和有限的計算能力，所以傳統(tǒng)的HTTP協(xié)議應用在物聯(lián)網上就顯得過于龐大而不適用。

本研究針對CoAP的特點與目標對實現(xiàn)CoAP的七個開放源代碼庫（libcoap, smcp, microcoap,FreeCoAP, Californium, h5.coapnode-coap,CoAPthon,CoAPy）進行比較分析。首先，調查當前協(xié)議的實現(xiàn)，并比較了它們在內置核心，擴展，目標平臺，編程語言的互操作性。通過比較，我們確認libcoap，SMCP，microcoap，freecoap，Californium,node-coap和coapthon是可互操作的。接著，本文對代碼庫的延遲、內存和CPU消耗方面的性能在一個工業(yè)場景的真實測試中進行真實的比較。比較結果顯示，在服務器的性能方面，基于C語言的CoAP實現(xiàn)效果最突出，libcoap和smcp成為了最快的代碼庫。在客戶端方面，java，js和Python實現(xiàn)的速度與libcoap和smcp驚人地接近。因此，作為更高層次的編程語言的Californium（Java），CoAPthon （Python）,h5.coap 和node-coap（Node.js）會被推薦給有關CoAP的客戶。

文章對實現(xiàn)CoAP的七個代碼庫進行評估具有一定的研究價值。一方面，提出了像基于ARM Cortex-M架構的代碼庫評估，基于 Java、Python或 Node.js編程語言的代碼庫可以克服C語言代碼庫在大場景中的表現(xiàn)。另一方面，為其他通信協(xié)議（如MQTT，AMQP和DDS）的內部實現(xiàn)的方式比較提供了有價值的參考與建議。

刊名：Procedia Computer Science

刊期：2017年109C期

作者：Markel Iglesias-Urkia et al.

編譯：劉瑞琦