關(guān)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)約束應(yīng)用程序協(xié)議實(shí)現(xiàn)的分析調(diào)查研究

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

本研究針對(duì)CoAP的特點(diǎn)與目標(biāo)對(duì)實(shí)現(xiàn)CoAP的七個(gè)開放源代碼庫（libcoap, smcp, microcoap,FreeCoAP, Californium, h5.coapnode-coap,CoAPthon,CoAPy）進(jìn)行比較分析。首先，調(diào)查當(dāng)前協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，并比較了它們?cè)趦?nèi)置核心，擴(kuò)展，目標(biāo)平臺(tái)，編程語言的互操作性。通過比較，我們確認(rèn)libcoap，SMCP，microcoap，freecoap，Californium,node-coap和coapthon是可互操作的。接著，本文對(duì)代碼庫的延遲、內(nèi)存和CPU消耗方面的性能在一個(gè)工業(yè)場景的真實(shí)測(cè)試中進(jìn)行真實(shí)的比較。比較結(jié)果顯示，在服務(wù)器的性能方面，基于C語言的CoAP實(shí)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(shí)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(huì)被推薦給有關(guān)CoAP的客戶。

文章對(duì)實(shí)現(xiàn)CoAP的七個(gè)代碼庫進(jìn)行評(píng)估具有一定的研究價(jià)值。一方面，提出了像基于ARM Cortex-M架構(gòu)的代碼庫評(píng)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(nèi)部實(shí)現(xiàn)的方式比較提供了有價(jià)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