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标题: 连接物联网中的所有事物（1） [打印本页]

作者: look_w 时间: 2018-1-13 18:46 标题: 连接物联网中的所有事物（1）

通信对物联网极为重要。网络技术使得 IoT             设备不仅能与其他设备进行通信，还能与在云中运行的应用程序和服务进行通信。互联网依靠标准化的协议来确保能够在各种各样的设备之间安全可靠地进行通信。标准协议指定了设备用来建立和管理网络，以及在这些网络间传输数据的规则和格式。
我们通常认为，网络是由堆栈技术构建的，堆栈底部的技术（比如蓝牙低功耗）与物理连接设备相关，而堆栈中更靠上的技术（比如             IPv6）与逻辑设备寻址和网络流量路由相关。堆栈顶部的技术（如消息排队技术）由运行在这些层之上的应用程序使用。
在本文中，我将介绍一些被广泛采用的 IoT 网络技术和标准。还将解释你将如何选择哪种网络协议。然后我将讨论与 IoT             中的网络相关的关键考虑因素和挑战，包括传输距离、带宽、电量使用、间歇连通性、互操作性和安全性。
网络标准和技术开放式系统互联 (OSI) 模型是一种 ISO（国际标准化组织）标准抽象模型，它描述了一个包含 7             层的协议栈。这些层从上往下依次是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。TCP/IP 或支撑着互联网，提供了 OSI 模型中各层的简化的具体实现。
图 1. OSI 和 TCP/IP 网络模型

TCP/IP 模型仅包含 4 层，并合并了 OSI 模型的一些层（参见图 1）：

网络接入和物理层
这个 TCP/IP 层包含 OSI 的第 1 和第 2 层。物理 (PHY) 层（OSI 的第 1 层）负责如何通过硬件将每个设备以物理方式连接到网络，例如通过光缆、电线或在 wifi 等无线网络中通过无线电 (IEEE 802.11 a/b/g/n) 连接。在链路层（OSI 的第 2 层），设备由 MAC 地址标识，这一层上的协议负责物理寻址，比如交换机如何将帧传送到网络上的设备。
互联网层
这一层对应于 OSI 的第 3 层（网络层），它关系到逻辑寻址。这一层上的协议定义了路由器如何在 IP 地址所标识的源和目标主机之间传送数据包。IoT 设备寻址通常采用 IPv6。
传输层
传输层（OSI 中的第 4 层）专注于端到端通信，提供的特性包括可靠性、避免拥塞，并且保证将包按照被发送的相同顺序送达。出于性能原因，IoT 传输常常采用 UDP（用户数据报协议）。
应用层
应用层（OSI 中的第 5、6 和 7 层）负责应用级消息传递。HTTP/S 是互联网上被广泛采用的应用层协议的一个例子。

尽管 TCP/IP 和 OSI 模型抽象的提供了有用的用于讨论的网络协议，以及实现每种协议的具体技术，但实际上，一些协议无法恰当地归入这些分层模型中。例如，使用加密来确保网络流量的隐私和数据完整性的传输层安全 (TLS) 协议，可能被认为是跨 OSI 的第 4、5 和 6 层而运行。
IoT 网络协议IoT 中被广泛采用且能归入 TCP/IP 层的一些网络协议如图 2 所示。
图 2. 与 TCP/IP 模型对应的 IoT 网络协议

IoT 领域正在采用许多新兴且有竞争性的网络技术。许多技术由不同的供应商提供或针对不同的垂直市场，比如家庭自动化、医疗保健或工业                   IoT，它们通常为相同的标准协议提供了替代性实现。例如，描述了低速率无线个域网             (LR-WPAN) 的工作原理，并且由多种竞争性技术实现，包括 ZigBee、Z-Wave、EnOcean、SNAP 和 6LoWPAN。
例如，用于连接互联网的技术（比如以太网）通常可应用在 IoT 中；但是，人们正在开发新的技术来专门解决 IoT 的挑战。越朝物理传输技术方向考虑协议栈，面临的特定于             IoT 设备和 IoT 上下文的挑战就越多。
网络的结构被称为网络的拓扑结构。IoT 中采用的最常见是星型和网状拓扑结构。在星型拓扑结构中，每个 IoT             设备直接与一个中央集线器（网关）相连，该集线器会传输来自上游连接设备的数据。在网状拓扑结构中，设备与传输距离内的其他设备以及网络中的节点相连，这些设备可充当简单的传感器节点，也能充当路由流量的传感器节点，或者充当网关节点。网状网络比星型拓扑结构的网络更为复杂，但优势在于故障恢复能力更强，因为它们不依赖于单个中央网关。

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