2022 年支持安全数据交换的物联网协议和标准完整指南

随着物联网（IoT）设备数量不断增加，DDoS（分布式拒绝服务）攻击案例也时有发生。您是否知道根据估计，到 2025 年将有 416 亿个物联网设备生成 79.4ZB（泽字节）的数据？这意味着企业、客户、物联网开发公司和其他利益相关者应该了解物联网协议和标准，这可以潜在地防止安全漏洞的可能性。

物联网协议和标准指南

物联网协议是一种通信模式，可保护并确保连接设备之间交换的数据的最佳安全性。 

物联网设备通常通过互联网协议网络连接到互联网。然而，蓝牙和 RFID 等设备允许 IoT 设备进行本地连接。在这些情况下，所使用的功率、范围和内存会有所不同。通过物联网协议（IP）网络的连接相对复杂，需要增加物联网设备的内存和功率，而范围不是问题。另一方面，非 IP 网络需要相对较少的功率和内存，但有范围限制。

就物联网通信协议或技术而言，可以根据用途考虑物联网协议和非 IP 网络的混合。

2022年物联网协议标准类型

物联网协议和标准可大致分为两个不同的类别：

1. IoT 网络协议 

IoT 网络协议用于通过网络连接设备。这些是通常在互联网上使用的一组通信协议。使用物联网协议，允许网络范围内的端到端数据通信。以下是各种物联网网络协议：

• HTTP（超文本传输​​协议）

  超文本传输​​协议是物联网协议的最好例子。该协议构成了网络数据通信的基础。当需要发布大量数据时，它是物联网设备最常用的协议。然而，由于HTTP协议的成本、电池寿命、节能以及更多的限制，HTTP协议并不是优选的。增材制造/3D 打印是HTTP 协议的用例之一。它使计算机能够连接网络中的3D打印机并打印三维物体和预先确定的工艺原型。

• LoRaWan（远程广域网）

  它是一种远程低功耗协议，可提供低于噪声水平的信号检测。 LoRaWan 将电池供电的设备无线连接到专用网络或全球网络中的互联网。这种通信协议主要用于智慧城市，那里有数以百万计的设备，其运行功耗和内存较少。智能街道照明是 LoRaWan 物联网协议的实际用例。路灯可以使用此协议连接到 LoRa 网关。网关又连接到云应用程序，该应用程序根据环境照明自动控制灯泡的强度，这有助于减少白天的功耗。

• 蓝牙 
  
  蓝牙是最广泛使用的短距离通信协议之一。它是用于无线数据传输的标准物联网协议。该通信协议非常安全，非常适合电子设备之间的短距离、低功耗、低成本、无线传输。 BLE（低功耗蓝牙）是蓝牙协议的低功耗版本，可降低功耗，在连接物联网设备方面发挥着重要作用。蓝牙协议主要用于智能可穿戴设备、智能手机和其他移动设备，在这些设备中可以交换小片段的数据，而无需高功率和内存。蓝牙易于使用，在物联网设备连接协议列表中名列前茅。

• 网

  它可以解释为充当单个 Wi-Fi 通信网络的一组设备，由直接以网状拓扑连接的多个无线电节点、节点、客户端、路由器和网关组成。线型、环型、星型、网状、全连接、树型和总线是节点之间应用的最流行的连接组合。 ZigBee 是重要的网状物联网协议之一，它允许智能物联网对象协同工作。它通常用于家庭自动化。 ZigBee 在工业环境中更为著名，可与多种物联网应用一起使用，支持短距离之间的低速率数据传输。城市地区的街道照明和电表采用ZigBee通信协议，功耗低。它还用于安全系统和智能家居。

• NFC（近场通信）

  它是一种低速网络，最常用于连接较短距离（即 4 厘米以内）的电子设备。 NFC 网络允许两个设备通过电磁无线电场传输数据来直接相互连接。使用该物联网协议的潜在好处是支付便利、良好的用户体验和提高的效率。非接触式支付系统、身份证件和钥匙卡是近场通信物联网协议最实际的用例。它们专为非接触式数据交换而设计，主要通过简单的设置在两个电子设备之间提供低速连接。

• Wi-Fi
  
  它是最著名的物联网协议之一，用于通过 Wi-Fi 热点或广播信号来连接特定范围内的附近设备。典型的 WI-FI 连接使用多个无线电波，旨在在 2.4 GHz、5GHz 或 6GHz 通道等特定频率上广播信息。现在，新的6GHz（Wi-Fi 6E）有望成为过去20年来最大的创新。它是数字化转型的核心，将使下一代设备实现更快、更可靠的连接。从AR/VR护目镜到联网游戏控制、智能电视、智能手机和平板电脑、电脑、数码相机、汽车和无人机、智能建筑，所有这些都使用 Wi-Fi 网络进行连接。

2. 物联网数据协议
 
物联网数据协议用于连接低功耗物联网设备。这些物联网协议提供与用户端硬件的点对点通信，无需任何互联网连接。物联网数据协议中的连接是通过有线或蜂窝网络进行的。一些物联网数据协议是：

• 消息队列遥测传输 (MQTT)

  MQTT 是物联网设备最喜欢的协议之一，它从各种电子设备收集数据并支持远程设备监控。它是一种在传输控制协议 (TCP) 上运行的订阅/发布协议，这意味着它支持通过无线网络进行事件驱动的消息交换。 MQTT 主要用于经济型且需要较少功耗和内存的设备。例如，火灾探测器、汽车传感器、智能手表和基于文本消息的应用程序。 

• 受限应用协议 (CoAP)
  
  CoAP 是一种针对受限设备的互联网实用协议。使用此协议，客户端可以向服务器发送请求，服务器可以将响应以 HTTP 形式发送回客户端。为了轻量级实现，它利用 UDP（用户数据报协议）并减少空间使用。该协议使用二进制数据格式 EXL（高效 XML 交换）。 CoAP 协议主要用于自动化、移动设备和微控制器。该协议向应用程序端点（例如家庭设备）发送请求，并发回应用程序中服务和资源的响应。 

• 高级消息队列协议 (AMQP)

  AMQP是面向消息的中间件环境的软件层协议，提供路由和队列。它用于可靠的点对点连接，支持连接设备和云之间无缝、安全的数据交换。 AMQP 由三个独立的组件组成，即 Exchange、Message Queue 和 Binding。所有这三个组件都确保消息的安全、成功的交换和存储。它还有助于建立一条消息与另一条消息的关系。 AMQP协议主要应用于银行业。每当服务器发送消息时，协议都会跟踪该消息，直到每条消息均无故障地传递到预期用户/目的地。 

• 机器对机器 (M2M) 通信协议 
  
  它是一种开放式行业协议，旨在提供物联网设备的远程应用程序管理。 M2M 通信协议具有成本效益并且使用公共网络。它创建了两台机器通信和交换数据的环境。该协议支持机器的自我监控，并允许系统根据不断变化的环境进行调整。 M2M 通信协议用于智能家居、自动车辆身份验证、自动售货机和 ATM 机

•  可扩展消息传递和状态协议 (XMPP)

  XMPP 设计独特。它使用推送机制来实时交换消息。 XMPP 非常灵活，可以与变化无缝集成。 XMPP 使用开放 XML（可扩展标记语言）开发，可用作状态指示器，显示传输或接收消息的服务器或设备的可用性状态。除了 Google Talk 和 WhatsApp 等即时通讯应用程序之外，XMPP 还用于在线游戏、新闻网站和互联网语音协议 (VoIP)

• 数据分发服务 (DDS)
  
  它是一种中间件物联网数据协议和 API 标准，通常用于在分布式环境中运行的实时系统中传输数据。 DDS 工作在基于 UDP 的协议上，并且在架构上基于发布-订阅设计模式。国防、航空航天工业物联网、医疗保健和汽车是最好实施 DDS 物联网数据协议的首要领域，以确保快速、高效和可预测的数据通信。使用数据分发服务的主要好处是低延迟数据连接、极高的可靠性和可扩展的架构。 

• Z-Wave
  
  是一种新兴的无线通信物联网协议，专为家庭自动化设备而设计。 Z-Wave 是一种低功耗 RF 通信技术，可创建无线网状网络，通过在 1GHz 以下频段发送信号来运行，并能够同时控制多达 232 个设备。灯控制器和传感器等家庭自动化产品是 Z-wave 技术的主要应用领域。 2021 年使用此物联网数据协议的主要好处是干扰更少、连接可靠、通过加密实现高安全性以及更少的断开连接。

物联网标准和协议为数据交换提供安全的环境

根据《福布斯》发表的一篇文章，大约“32,000 个智能家居和企业面临数据泄露的风险。”因此，探索物联网协议和标准的潜力变得很重要，这可以创建一个安全的环境。使用这些协议，本地网关和其他连接的设备可以与云进行通信和交换数据。