Internet of Things (IoTs) hiện đang là một thuật ngữ cực kỳ phổ biến, gần như là một từ "khóa" hot nhất hiện nay. Đây là từ tổng quát để thể hiện một thế giới mà trong đó: các thiết bị có thể "nói chuyện" được với nhau, và có khả năng kết nối internet để thực hiện một công việc nào đó. Để tối ưu hóa được mô hình Internet of Things - IoT, các thiết bị phải giao tiếp với nhau bằng các "giao thức" - protocol mà đáp ứng được 2 tiêu chí:
- Năng lượng tiêu thụ thấp: Đây có thể hiểu là nói về mặt vật lý, cách thức để truyền dữ liệu ví dụ hai thiết bị truyền thông qua chuẩn Zigbee, LoRa, LoRaWAN,....(cụ thể các bạn có thể tham khảo: 13 cách thức truyền dữ liệu trong IoT cho các kỹ sư điện)
- Dung lượng bản tin nhẹ để không làm tiêu tốn quá nhiều tài nguyên của CPU. Hiểu nôm na, sau khi có đường truyền kết nối vật lý ở trên, bạn sẽ cần một phương thức "nói chuyện" giữa các thiết bị để nói ít đi mà vẫn hiểu đúng, hiểu đủ.
- MQTT (Message Queue Telemetry Transport)
- CoAP (Constrained Applications Protocol)
- AMQP (Advanced Message Queue Protocol)
- XMPP (Extensible Messaging và Presence Protocol)
- DDS (Data Distribution Service)
MQTT hỗ trợ tổ chức hệ thống theo các Topics có tính phân cấp, như một hệ thống tập tin (vd: /Home/kitchen/humidity), cung cấp nhiều lựa chọn điều khiển và QoS (Quality of Service).
MQTT là một giao thức khá nhẹ nên có thể được sử dụng cho truyền thông 2 chiều thông qua các mạng có độ trễ cao và độ tin cậy thấp, nó cũng tương thích với các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp.
CoAP (Constrained Applications Protocol)
CoAP là một giao thức truyền tải tài liệu theo mô hình client/server dự trên internet tương tự như giao thức HTTP nhưng được thiết kế cho các thiết bị ràng buộc. Giao thức này hỗ trợ một giao thức one-to-one để chuyển đổi trạng thái thông tin giữa client và server.
CoAP sử dụng UDP (User Datagram Protocol), không hỗ trợ TCP, ngoài ra còn hỗ trợ địa chỉ broadcast và multicast, truyền thông CoAP thông qua các datagram phi kết nối (connectionless) có thể được sử dụng trên các giao thức truyền thông dựa trên các gói.
UDP có thể dễ dàng triển khai trên các vi điều khiển hơn TCP nhưng các công cụ bảo mật như SSL/TSL không có sẵn, tuy nhiên ta có thể sử dụng Datagram Transport Layer Security (DTLS) để thay thế.
AMQP (Advanced Message Queue Protocol)
Một trong các Message Broker phổ biến là RabbitMQ, được lập trình bằng ngôn ngữ Erlang, RabbitMQ cung cấp cho lập trình viên một phương tiện trung gian để giao tiếp giữa nhiều thành phần trong một hệ thống lớn.
Không giống như các giao thức khác, AMQP là một giao thức có dây (wire-protocol), có khả năng diễn tả các message phù hợp với định dạng dữ liệu, có thể triển khai với rất nhiều loại ngôn ngữ lập trình.
DDS (Data Distribution Service)
Đây là một giao thức phi tập trung (broker-less) với truyền thông ngang hàng trực tiếp theo kiểu peer-to-peer giữa các publishers và subscribers và được thiết kế để trở thành một ngôn ngữ và hệ điều hành độc lập. DDS gửi và nhận dữ liệu, sự kiện, và thông tin lệnh trên UDP nhưng cũng có thể chạy trên các giao thức truyền tải khác như IP Multicast, TCP / IP, bộ nhớ chia sẻ,… DDS hỗ trợ các kết nối được quản lý many-to-many theo thời gian thực và ngoài ra còn hỗ trợ dò tìm tự động (automatic discovery). Các ứng dụng sử dụng DDS cho truyền thông được tách riêng và không yêu cầu sự can thiệp từ các ứng dụng của người dùng, có thể đơn giản hóa việc lập trình mạng phức tạp. Các tham số QoS được sử dụng để xác định các cơ chế tự dò tìm của nó được thiết lập một lần.
XMPP (Extensible Messaging và Presence Protocol)
XMPP (trước đây gọi là “Jabber”) là giao thức truyền thông dùng cho định hướng tin nhắn trung gian dựa trên ngôn ngữ XML.
XMPP là mô hình phân quyền client-server phi tập trung, được sử dụng cho các ứng dụng nhắn tin văn bản. Có thể nói XMPP gần như là thời gian thực và có thể mở rộng đến hàng trăm hàng nghìn nút. Dữ liệu nhị phân phải được mã hóa base64 trước khi nó được truyền đi trong băng tần. XMPP tương tự như MQTT, có thể chạy trên nền tảng TCP.
Một ví dụ về XMPP