معرفی پروتکل های اینترنت اشیا

پروتکل‌های مختلفی برای ارتباط و ارسال داده‌ها در شبکه‌های اینترنت اشیا (IoT) استفاده می‌شوند. پروتکل های اینترنت اشیا بر اساس نوع دستگاه، محدودیت‌های انرژی، فرکانس ارتباطی، امنیت و نیازهای کاربردی مختلف انتخاب می‌شوند.

لینک های مفید

• بهترین فیلترشکن های ویندوز
• خرید VPN
• خرید وی پی ان ایران
• خرید اکانت ChatGPT
• خرید وی پی ان برای کامپیوتر

پروتکل های اینترنت اشیا

اینترنت اشیا (IoT) شامل اتصال و ارتباط بین اشیاء فیزیکی مختلف با استفاده از اینترنت است. برای اتصال و ارتباط این اشیاء، از مجموعه‌ای از پروتکل‌های مختلف استفاده می‌شود که هر یک وظایف و قابلیت‌های خاص خود را دارند. برخی از اصلی‌ترین و پرکاربرد ترین پروتکل های اینترنت اشیا عبارتند از:

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport):

پروتکل MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) یک پروتکل ارتباطی سبک و کارآمد است که برای ارتباط بین دستگاه‌ها در شبکه‌های اینترنت اشیا (IoT) استفاده می‌شود. این پروتکل برای ارسال و دریافت پیام‌ها بین دستگاه‌ها و برون‌ریزی داده‌ها به صورت یک پروتکل انتقال پیام استفاده می‌شود و از ساختار اشتراک و انتشار (publish/subscribe) برای ارتباط بین مخاطبین استفاده می‌کند.

ویژگی‌های اصلی و کاربردهای MQTT عبارتند از:

• سبک و کم‌مصرف: MQTT به عنوان یک پروتکل سبک شناخته می‌شود که در ارسال و دریافت پیام‌ها کم‌مصرف بوده و برای دستگاه‌های با منابع محدود و اتصالات نامطمئن مناسب است.
• مدل اشتراک و انتشار (Publish/Subscribe): در MQTT، دستگاه‌ها به عنوان “انتشارکننده” پیام‌ها را منتشر و دستگاه‌هایی که به آن پیام‌ها علاقه‌مند هستند به عنوان “مشترک‌کننده” آن پیام‌ها را دریافت می‌کنند. این مدل اشتراک و انتشار باعث می‌شود که داده‌ها به صورت مؤثر و موثر به دستگاه‌های مورد نیاز منتقل شوند.
• پشتیبانی از سطوح کیفیت خدمات (QoS): MQTT از سطوح مختلف کیفیت خدمات برای ارسال و دریافت پیام‌ها پشتیبانی می‌کند. سطوح QoS شامل QoS 0 (At most once), QoS 1 (At least once) و QoS 2 (Exactly once) هستند که هر کدام قابلیت‌ها و تضمینات مختلفی در ارسال و دریافت پیام‌ها ارائه می‌دهند.
• کاربردهای گسترده: MQTT در کاربردهای مختلفی از جمله اینترنت اشیا، مانیتورینگ و کنترل صنعتی، خانه هوشمند، حمل و نقل هوشمند، سیستم‌های بهداشتی و پزشکی هوشمند و… استفاده می‌شود.
• پشتیبانی از امنیت: MQTT امکاناتی برای امنیت مانند احراز هویت، رمزنگاری و سیاست‌های دسترسی را فراهم می‌کند تا ارتباطات بین دستگاه‌ها امن باشند.

از آنجایی که MQTT یک پروتکل سبک و انعطاف‌پذیر است، به خوبی برای ارتباط دستگاه‌های مختلف با هم در اینترنت اشیا مناسب است و به دلیل ویژگی‌هایش، در بسیاری از کاربردهای IoT به عنوان یک پروتکل محبوب و پرکاربرد شناخته می‌شود.

HTTP/HTTPS (Hypertext Transfer Protocol/Secure):

پروتکل HTTP (Hypertext Transfer Protocol) و HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) دو پروتکل اصلی برای انتقال اطلاعات در وب و اینترنت استفاده می‌شوند. این پروتکل‌ها برای انتقال اطلاعات بین مرورگر و سرور (و برعکس) به کار می‌روند. این دو پروتکل دارای ویژگی‌ها و کاربردهای مشابهی هستند با این تفاوت که HTTPS از رمزنگاری امن SSL/TLS برای ارتباطات استفاده می‌کند که اطلاعات را از دید دیگران محافظت می‌کند.

ویژگی‌ها و کاربردهای پروتکل‌های HTTP/HTTPS عبارتند از:

• انتقال داده‌ها و منابع وب: HTTP/HTTPS برای ارسال و دریافت داده‌ها و منابع مختلف از جمله صفحات وب، تصاویر، ویدئوها، اسناد و سایر محتویات استفاده می‌شود. این پروتکل‌ها برای انتقال اطلاعات بین سرور و مرورگر وب به کار می‌روند.
• استفاده در وب سایت‌ها و برنامه‌های وب: HTTP/HTTPS از طریق وب سرورها و مرورگرها برای ارتباط با سایت‌ها، برنامه‌های وب، وب‌سرویس‌ها و منابع مختلف استفاده می‌شود. همچنین، بسیاری از APIها و سرویس‌های آنلاین از این پروتکل‌ها برای ارتباط با کاربران خود استفاده می‌کنند.
• درخواست و پاسخ: در HTTP/HTTPS، مرورگر یک درخواست (request) ارسال می‌کند و سرور پاسخ (response) را ارسال می‌کند. این پروتکل‌ها با استفاده از متدهای مختلف مانند GET، POST، PUT، DELETE و… برای انجام عملیات مختلف استفاده می‌شوند.
• امنیت در HTTPS : HTTPS با استفاده از رمزنگاری SSL/TLS اطلاعات را به صورت رمزشده بین مرورگر و سرور ارسال می‌کند که امکان تغییر و یا دزدیده شدن اطلاعات را کاهش می‌دهد.
• استفاده در فروشگاه‌های آنلاین و بانکداری اینترنتی: HTTPS به خاطر امنیت بالا و حفاظت اطلاعات شخصی و مالی، در فروشگاه‌های آنلاین، صفحات ورود به حساب کاربری و بانکداری اینترنتی استفاده می‌شود.

از آنجایی که HTTPS نسخه امن‌تری از HTTP است و با استفاده از رمزنگاری SSL/TLS، اطلاعات بین کاربر و سرور را محافظت می‌کند، بسیاری از وب‌سایت‌ها و خدمات آنلاین امروزی به شدت از این پروتکل استفاده می‌کنند تا امنیت کاربران را تضمین کنند.

همچنین بخوانید: آموزش تولید محتوا با هوش مصنوعی

CoAP (Constrained Application Protocol):

پروتکل CoAP (Constrained Application Protocol) یک پروتکل اینترنت اشیا (IoT) است که برای دستگاه‌هایی با منابع محدود و اتصالات محدود طراحی شده است. این پروتکل به دلیل سبک بودن و کاربردهای خاصی که دارد، برای ارتباط در شبکه‌های IoT کارآمد است.

ویژگی‌ها و کاربردهای پروتکل CoAP عبارتند از:

• سبک و کم‌مصرف: CoAP به عنوان یک پروتکل سبک شناخته می‌شود که منابع کمتری را برای انتقال داده‌ها نیاز دارد. این ویژگی از آن مناسب برای دستگاه‌های با منابع محدود و اتصالات محدود می‌کند.
• انتقال داده‌ها و کنترل دستگاه‌ها: CoAP برای ارسال و دریافت داده‌ها و همچنین کنترل دستگاه‌ها در شبکه‌های IoT استفاده می‌شود. این پروتکل قابلیت‌هایی برای مانیتورینگ، کنترل و مدیریت دستگاه‌ها را فراهم می‌کند.
• سازگاری با پروتکل‌های ارتباطی مختلف: CoAP معمولاً برای ارتباط با دستگاه‌های دیگر و همچنین اتصال به شبکه‌های دیگری مانند HTTP، UDP و TLS طراحی شده است.
• پشتیبانی از سطوح کیفیت خدمات (QoS): مانند MQTT، CoAP همچنین از سطوح مختلف کیفیت خدمات برای ارسال و دریافت داده‌ها پشتیبانی می‌کند. این سطوح شامل Confirmable، Non-confirmable، Acknowledgment و Reset می‌شوند.
• کاربردهای مختلف: از جمله کاربردهای CoAP می‌توان به ارتباطات دستگاه به دستگاه (Device-to-Device Communication)، اینترنت اشیا، مانیتورینگ و کنترل صنعتی، خانه هوشمند، سیستم‌های سلامت هوشمند و سایر کاربردهای مرتبط با IoT اشاره کرد.
• امنیت: هرچند CoAP امنیت را به صورت پیش‌فرض فراهم نمی‌کند، اما امکان استفاده از امکانات امنیتی نظیر DTLS (Datagram Transport Layer Security) را برای ارتباط ایمن ارائه می‌دهد.

به دلیل سبک بودن و قابلیت کار با منابع محدود، CoAP به عنوان یک پروتکل محبوب برای اتصال دستگاه‌های IoT در شبکه‌های با محدودیت‌های منابع، مانند دستگاه‌های خانگی هوشمند، سنسورها، دستگاه‌های پزشکی و صنعتی شناخته می‌شود.

AMQP (Advanced Message Queuing Protocol):

پروتکل AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) یک پروتکل متن باز و صنعتی است که برای ارسال و دریافت پیام‌ها بین سیستم‌ها و برنامه‌ها با استفاده از صف‌های پیام (Message Queues) استفاده می‌شود. این پروتکل به طور اصلی برای ارتباط بین سیستم‌های مختلف، ارسال پیام‌ها و مدیریت صف‌های پیام مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی‌ها و کاربردهای پروتکل AMQP عبارتند از:

• صف‌های پیام (Message Queues): AMQP برای ایجاد صف‌های پیام استفاده می‌شود که امکان ارسال، دریافت و ذخیره پیام‌ها را بین نرم‌افزارها و سیستم‌های مختلف فراهم می‌کند.
• پشتیبانی از ویژگی‌های پیشرفته: AMQP از ویژگی‌های پیشرفته‌ای مانند تضمین تحویل پیام (guaranteed message delivery)، تراکنش‌ها، مدیریت صف‌های پیام پیچیده، پیام‌های پیچیده و… پشتیبانی می‌کند.
• معماری متن باز و استاندارد: AMQP یک استاندارد صنعتی است که معماری آن متن باز است و از امنیت و انعطاف بالایی برخوردار است.
• کاربردهای مختلف: این پروتکل در بسیاری از صنایع از جمله مالی، بانکداری، تجارت الکترونیک، ارتباطات، سلامت، خدمات ابری و… کاربرد دارد. به عنوان مثال، در بانکداری برای انتقال پول و اطلاعات مالی استفاده می‌شود و یا در صنعت ارتباطات برای ارسال پیام‌های صوتی و تصویری کاربرد دارد.
• امنیت و قابلیت اطمینان: AMQP از امکانات امنیتی نظیر رمزنگاری، تأیید تحویل پیام و مکانیزم‌های اطمینان مانند تراکنش‌ها برای ارتباطات امن و قابل اعتماد استفاده می‌کند.

AMQP به عنوان یک پروتکل کارآمد و انعطاف‌پذیر برای ارسال و دریافت پیام‌ها و ایجاد صف‌های پیام بین سیستم‌ها و برنامه‌های مختلف شناخته شده است و در بسیاری از بخش‌های صنعتی به عنوان یک استاندارد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

Bluetooth و Bluetooth Low Energy (BLE):

پروتکل Bluetooth و Bluetooth Low Energy (BLE) دو فناوری ارتباطی بی‌سیم هستند که برای اتصال دستگاه‌های مختلف به یکدیگر بکار می‌روند. این دو فناوری اصولاً برای ارسال و دریافت داده‌ها و ارتباط بین دستگاه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما با ویژگی‌ها و کاربردهای مختلف.

ویژگی‌ها و کاربردهای این دو فناوری عبارتند از:

• Bluetooth:
  – استانداردی است که برای اتصال دستگاه‌های مختلف مانند گوشی‌های همراه، دستگاه‌های صوتی، لپ‌تاپ‌ها، تبلت‌ها، دستگاه‌های اجازه دهنده، کیبوردها و ماوس‌ها، اسکنرها و… به یکدیگر بکار می‌رود.
  – این فناوری برای انتقال داده‌ها و صدا از طریق فرکانس‌های رادیویی استفاده می‌کند.
  – کاربردهای آن شامل اتصال دستگاه‌های صوتی بلوتوث (بلوتوث هدفون‌ها، بلوتوث اسپیکرها)، اتصال به خودرو (برای اتصال گوشی به سیستم صوتی خودرو)، اتصال دستگاه‌های ورزشی هوشمند و دستگاه‌های پزشکی و…
• Bluetooth Low Energy (BLE):
  – BLE نسخه کم مصرف از Bluetooth است که برای دستگاه‌های با منابع انرژی محدود مانند سنسورها، ابزارهای پوشیدنی (wearables)، دستگاه‌های IoT و… طراحی شده است.
  – این فناوری برای انتقال داده‌ها با مصرف انرژی کم استفاده می‌شود که اجازه می‌دهد دستگاه‌هایی که با باتری کار می‌کنند، ماندگاری باتری بیشتری داشته باشند.
  – کاربردهای آن شامل دستگاه‌های پوشیدنی هوشمند (سنسورهای فعالیت، مانیتورینگ سلامت، آرایشی و بهداشتی هوشمند)، سیستم‌های مانیتورینگ محیطی (برای نظارت بر دما، رطوبت و فشار) و دستگاه‌های IoT کوچک مانند سنسورها و کنترل‌کننده‌ها می‌باشد.

به دلیل توانایی BLE در مصرف انرژی کم و قابلیت اتصال به دستگاه‌های با منابع محدود، به‌ویژه در دنیای اینترنت اشیا (IoT)، استفاده‌های گسترده‌ای دارد. همچنین، فناوری Bluetooth برای اتصال دستگاه‌های مختلف و انتقال داده‌ها با سرعت بالا و در محدوده فاصله‌ی نزدیک کاربرد دارد و در بسیاری از دستگاه‌های هوشمند و قابل‌حمل به‌کار می‌رود.

Zigbee و Z-Wave:

پروتکل‌های Zigbee و Z-Wave دو فناوری بی‌سیم مخصوص اینترنت اشیا (IoT) هستند که برای ارتباط دستگاه‌های هوشمند در خانه‌های هوشمند، ساختمان‌های هوشمند و دیگر سیستم‌های مرتبط با IoT استفاده می‌شوند. هر کدام از این پروتکل‌ها ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند:

• Zigbee:
  – Zigbee یک پروتکل بی‌سیم و متن‌باز است که برای کاربردهای IoT در محیط‌های خانه‌هوشمند، شهرهوشمند و صنعتی طراحی شده است.
  – این پروتکل از تکنولوژی مشخصات مصرف کم انرژی (Low Power) و محدودیت‌های فرکانسی استفاده می‌کند.
  – Zigbee برای اتصال دستگاه‌های مختلف مانند لامپ‌های هوشمند، سنسورها، دستگاه‌های تعقیب و پیگیری، کنترل‌کننده‌های هوشمند و… به کار می‌رود.
  – این پروتکل از معماری شبکه مشبک (Mesh Network) استفاده می‌کند که امکان ارتباط بین دستگاه‌ها را در فواصل بزرگ‌تر از محدوده بلوتوث فراهم می‌کند.
• Z-Wave:
  – Z-Wave نیز یک پروتکل بی‌سیم برای کاربردهای IoT در خانه‌هوشمند است که بر روی فرکانس‌های مخصوص خود (مانند ۸۶۰ و ۹۰۰ مگاهرتز) کار می‌کند.
  – این پروتکل نیز برای کنترل و اتصال دستگاه‌هایی مانند لامپ‌های هوشمند، ترموستات‌ها، قفل‌های هوشمند، سنسورها و دستگاه‌های امنیتی به‌کار می‌رود.
  – یکی از ویژگی‌های مهم Z-Wave، پشتیبانی از معماری Mesh Network است که ارتباط بین دستگاه‌ها را در شرایطی که دستگاهی در مسیر ارتباط مستقیم نباشد، فراهم می‌کند.

هر دو این پروتکل‌ها برای کاربردهای مختلف در صنایع هوشمند و اتصالات IoT استفاده می‌شوند. انتخاب بین Zigbee و Z-Wave معمولاً به وابستگی به سیستم‌ها، دستگاه‌ها و نیازهای خاص کاربر مربوط می‌شود.

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network):

پروتکل LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) یک فناوری ارتباطی بی‌سیم برای اتصال دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) است که برای انتقال داده‌ها در فواصل بزرگ با مصرف کم انرژی طراحی شده است. این پروتکل برای کاربردهایی که نیاز به پوشش گسترده و مصرف کم انرژی دارند، مانند اتصال سنسورها و دستگاه‌های اینترنت اشیا در مناطق روستایی یا شهری بزرگ با تعداد دستگاه‌های زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی‌ها و کاربردهای پروتکل LoRaWAN عبارتند از:

• پوشش گسترده و فاصله بلند: یکی از ویژگی‌های بارز LoRaWAN، توانایی ارائه پوشش گسترده در مناطق شهری و روستایی و همچنین امکان انتقال داده‌ها در فواصل بلند می‌باشد.
• مصرف انرژی کم: این پروتکل از فناوری مصرف کم انرژی استفاده می‌کند که به دستگاه‌های IoT اجازه می‌دهد با باتری‌های کمتر کار کنند و ماندگاری باتری را افزایش دهند.
• پایداری سیگنال: این پروتکل از معماری شبکه غیرمتمرکز (Decentralized Network Architecture) استفاده می‌کند که پایداری سیگنال در مقابل مشکلات محیطی را افزایش می‌دهد.
• کاربردهای گسترده: LoRaWAN برای کاربردهای متنوعی از جمله کشاورزی هوشمند، شهر هوشمند (مانیتورینگ ترافیک، پارکینگ هوشمند و…)، صنعت هوشمند (مانیتورینگ و کنترل دستگاه‌ها و تجهیزات)، اتصالات سنسورهای محیطی و… استفاده می‌شود.
• امنیت: LoRaWAN از پروتکل‌ها و مکانیزم‌های امنیتی برای حفاظت از اطلاعات ارسالی استفاده می‌کند.

به دلیل ویژگی‌های مانند پوشش گسترده، مصرف کم انرژی و پایداری سیگنال، LoRaWAN به عنوان یکی از پروتکل‌های موثر برای اتصال دستگاه‌های IoT در فواصل بلند و با نیازهای کم انرژی مورد توجه قرار گرفته است.

کلام آخر:

هر یک از این پروتکل‌ها و استانداردها ویژگی‌ها و کاربردهای مختلفی دارند و بر اساس نوع دستگاه، نوع اتصال و نیازهای موردی، از یک یا ترکیبی از آن‌ها استفاده می‌شود.