关于工业物联网约束应用程序协议实现的分析调查研究

关于工业物联网约束应用程序协议实现的分析调查研究

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是在互联网的基础上延伸和扩展的一种网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品之间，彼此进行信息交换和通信，目的是实现所有物品与网络的连接，从而方便识别、管理和控制。在过去的几年里，物联网的使用途径和实现手段也在不断发展与完善。物联网内许多协议，具有其自身的特点和要求，选择更适合的每个应用程序具体要求的协议进行实施至关重要。在网络通信协议的条款的扩展中，IETF的CoRE工作组提出了一种基于REST架构的受限制的应用协议（CoAP）。由于物联网中的很多设备都是资源受限型的，即只有少量的内存空间和有限的计算能力，所以传统的HTTP协议应用在物联网上就显得过于庞大而不适用。

本研究针对CoAP的特点与目标对实现CoAP的七个开放源代码库（libcoap, smcp, microcoap,FreeCoAP, Californium, h5.coapnode-coap,CoAPthon,CoAPy）进行比较分析。首先，调查当前协议的实现，并比较了它们在内置核心，扩展，目标平台，编程语言的互操作性。通过比较，我们确认libcoap，SMCP，microcoap，freecoap，Californium,node-coap和coapthon是可互操作的。接着，本文对代码库的延迟、内存和CPU消耗方面的性能在一个工业场景的真实测试中进行真实的比较。比较结果显示，在服务器的性能方面，基于C语言的CoAP实现效果最突出，libcoap和smcp成为了最快的代码库。在客户端方面，java，js和Python实现的速度与libcoap和smcp惊人地接近。因此，作为更高层次的编程语言的Californium（Java），CoAPthon （Python）,h5.coap 和node-coap（Node.js）会被推荐给有关CoAP的客户。

文章对实现CoAP的七个代码库进行评估具有一定的研究价值。一方面，提出了像基于ARM Cortex-M架构的代码库评估，基于 Java、Python或 Node.js编程语言的代码库可以克服C语言代码库在大场景中的表现。另一方面，为其他通信协议（如MQTT，AMQP和DDS）的内部实现的方式比较提供了有价值的参考与建议。

刊名：Procedia Computer Science

刊期：2017年109C期

作者：Markel Iglesias-Urkia et al.

编译：刘瑞琦