Webprotokolle im Überblick

CoAP – Constrained Application Protocol

CoAP ist ein spezielles Webtransferprotokoll für eingeschränkte Knoten und eingeschränkte Netzwerke (z. B. mit geringer Leistung oder hoher Verlustrate)

• Ideale Einsatzgebiete

– Eingeschränkte Knoten (z. B. 8-Bit-Mikrocontroller mit RAM- und ROM-Beschränkungen) sowie WSN-Netzwerke mit sehr geringem Overhead

• Haupteigenschaften

• –  Webprotokoll, das die M2M-Anforderungen in eingeschränkten Umgebungen erfüllt

• –  UDP-Bindung [RFC0768] mit optionaler Zuverlässigkeit; Unterstützung von Unicast- und Multicast-Anforderungen.

• –  Asynchroner Nachrichtenaustausch

• –  Geringer Header-Overhead und geringe Analysekomplexität

• –  Unterstützung von URI (Uniform Resource Identifier) und Inhaltstyp

• –  Einfache Proxy- und Zwischenspeicherungsfunktionen

• –  Sicherheitsbindung an DTLS (Datagram Transport Layer Security) 

  Vorteile von CoAP

  • Offener IETF-Standard

  • Geringer Overhead; ideal für eingeschränkte Anwendungen

  • Ideal für laute und verlustbehaftete Umgebungen

  • Integrierte Erkennung

  • Verstärkte DTLS-Sicherheit

  • Asynchrones Abonnement 

    XMPP – Extensible Messaging and Presence Protocol

    XMPP ist ein offenes Instant-Messaging-Protokoll, das in der Regel über eine Client/Server-Architektur implementiert wird, in der ein Client mithilfe von XMPP über eine TCP-Verbindung auf einen Server zugreift. Auch die Server untereinander kommunizieren über TCP-Verbindungen

    • Ideale Einsatzgebiete

    – Geräteverbindungen für Benutzer. Beispiel: Herstellen einer Verbindung zwischen einem Thermostat und einem Webserver, sodass die Daten über ein Telefon abgerufen werden können

    • Haupteigenschaften

    • –  Direkte Kommunikation zwischen beliebigen Peers. Über das Adressschema "name@domäne.com" sind Verbindungen zwischen entfernten, voneinander unabhängigen Endpunkten möglich

    • –  Beliebige Übertragungsart zu Endknoten (IP, ZigBee, Bluetooth...)

    • –  XML-basiert; leicht erweiterbare Sprache mit beliebiger Nutzlast. Verteiltes Netzwerk, bestehend aus Webdiensten

    • –  Sicherheit: Sehr hoch; Verschlüsselung, Clientauthentifizierung und Clientautorisierung verbindlich

    • –  Kommunikation nahezu in Echtzeit 

      XMPP-Erweiterungsprotokolle (XEP) für IoT

      Stellt die zugrundeliegende Architektur, grundlegende Operationen sowie Datenstrukturen für Sensordatenverbindungen über XMPP-Netzwerke bereit 

      Vorteile von XMPP

      • Echtzeit-Messaging im großen Maßstab: Über 100.000 Knoten

      • Sicher: XMPP-Server können vom öffentlichen Netzwerk isoliert werden; hohe Sicherheit durch SASL und TSL

      • Offen: XMPP-Protokolle sind kostenfrei, offen, öffentlich und weit verbreitet

      • Dezentral: Die Architektur eines XMPP-Netzwerks ähnelt einer E-Mail-Umgebung; jeder Benutzer kann einen eigenen XMPP-Server ausführen 

        Data Distribution Service (DDS)

        Erster offener internationaler Middleware-Standard, der Veröffentlichen/Abonnieren-Verbindungen direkt adressiert und sich somit für Echtzeit- und eingebettete Systeme

        eignet

        • Ideale Einsatzgebiete
        – Sichere Kommunikation in Echtzeit

        zwischen Geräten

        • Haupteigenschaften

        • –  DDS ist dezentral und lässt sich ohne Server und Brokers bereitstellen

        • –  Veröffentlichen/Abonnieren-Architektur

        • –  Skalierbare Leistung

          • Mehrere Millionen von Datenelementen

          • 0,5 Mio. Aktualisierungen/Sek.

          • Latenzzeit: 10 µs

          • 1.000 Verbraucher/Aktualisierung

        • –  Verwaltung mit QoS

        • –  Zuverlässig: Kein Single Point of Failure

        • –  Integrierte Anwendungserkennung 

          Vorteile des DDS-Protokolls

          • Plattformneutral im Hinblick auf Betriebssysteme und Programmiersprachen

          • Flexibel, zuverlässig und leistungsstark für komplexe Echtzeitanwendungen

          • Echtzeitkontrolle der Dienstgüte (Quality of Service, QoS)

          • Dezentrale Architektur für häufige Überwachung von Änderungen und effiziente Nutzung von Netzwerkressourcen

          • Dynamische Erkennung von Veröffentlichern und Abonnenten 

            AMQP – Advanced Messaging Queuing Protocol

            Das Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) ist ein offenes Internetprotokoll für Business-Messaging-Anwendungen. Es definiert ein binäres Protokoll auf Wire-Ebene, das den zuverlässigen Austausch von geschäftlichen Nachrichten zwischen zwei Parteien ermöglicht

            • Ideale Einsatzgebiete

            – Verbindung zwischen verschiedenen Unternehmenssystemen und Bereitstellung der Informationen, die für Geschäftsprozesse erforderlich sind

            • Haupteigenschaften

            • –  Mehrere für die Nachrichtenverarbeitung relevante Funktionen: Zuverlässiges Queuing, themenbasiertes Veröffentlichen und Abonnieren, flexible Weiterleitung usw.

            • –  Sitzungs- und transaktionsbasierte Nachrichtenübermittlung

            • –  Effizienz: Paketgröße 60 Byte

            • –  Sicherheit: TLS, SASL

            • –  Dienstgüte: best effort (größte Bemühung), at least once (mindestens einmal), exactly once (exakt einmal) 

              • Alle AMQP-Clients sind mit allen AMQP-Servern interoperabel

              • Verschiedene Programmiersprachen sind miteinander kompatibel

              • Ältere Nachrichten-Broker lassen sich durch Entfernung proprietärer Protokolle umrüsten

              • Messaging als Cloud-Dienst 

              Vorteile von AMQP

              • Flexibel, offen und interoperabel. Über AMQP können unter Wahrung der Dienstgüte und der Sicherheit organisations- und technologieübergreifend Verbindungen hergestellt werden

              – Erzielen von Einsparungen; Kommerzialisierung; Festlegung auf einen einzigen Anbieter entfällt

              – Plattformübergreifende Verbindung von Anwendungen; Auswahl der entsprechenden Plattform für den Auftrag

              • –  Verbindung zu Geschäftspartnern über einen offenen Standard mit großem Funktionsumfang; Beseitigung von technischen Hindernissen, die einer Vermarktung im Wege stehen könnten

              • –  Zuverlässiger Betrieb über längere Distanzen oder bei schlechter Netzwerkqualität