物联网设备与传感器网络的协议.pptx

数智创新数智创新 变革未来变革未来物联网设备与传感器网络的协议1.物联网协议栈详解1.传感器网络中的路由协议1.无线传感器网络中的介质访问控制1.低功耗物联网设备协议对比1.物联网安全协议概述1.传感器网络中的数据收集协议1.物联网设备与云端通信协议1.协议选择对物联网系统的影响Contents Page目录页 无线传感器网络中的介质访问控制物物联联网网设备设备与与传传感器网感器网络络的的协议协议无线传感器网络中的介质访问控制无线传感器网络中的介质访问控制1.MAC层的职责和挑战：-无线传感器网络的介质访问控制（MAC）层负责协调传感器节点之间的无线通信，以优化网络性能和可靠性MAC层面临的主要挑战包括：隐藏终端问题、暴露终端问题和碰撞避免2.MAC协议类型：-MAC协议可分为竞争型和非竞争型竞争型协议，如载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA），允许节点竞争无线介质，而非竞争型协议，如时分多路访问（TDMA），为每个节点分配特定时间段来传输数据冲突避免机制1.载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）：-最常用的冲突避免机制，传感器节点在发送数据之前先侦听信道，仅在信道空闲时发送数据。

为了减少碰撞的可能性，CSMA/CA还使用了退避算法，在碰撞发生后，节点会随机延迟一段时间再重新发送数据2.时隙监听：-一种无竞争冲突避免机制，每个节点都监听信道中的时隙，仅在分配给它们的时隙中发送数据时隙监听可以有效防止碰撞，但它需要网络的严格时钟同步无线传感器网络中的介质访问控制能源效率MAC协议1.自适应MAC协议：-优化MAC参数，如回退时间和数据速率，以适应网络条件和流量模式，从而最大限度地提高能源效率自适应MAC协议可以动态调整其行为，以在高流量时期提供高吞吐量，而在低流量时期节省能源2.睡眠轮询MAC协议：-将节点置于低功耗睡眠模式，仅在需要发送或接收数据时唤醒睡眠轮询MAC协议可以显著减少传感器节点的能量消耗，特别是在流量稀疏的网络中工业物联网和传感器网络中的MAC协议1.时间敏感网络（TSN）：-专为支持工业物联网应用而设计的MAC协议套件，提供确定性、低延迟和高可靠性TSN使用时间同步和流调度机制来确保实时通信2.低功耗广域网（LPWAN）：-一种用于传感器网络的MAC协议，旨在在低功耗和覆盖广阔的区域内实现连接LPWAN协议，如LoRa和Sigfox，使用扩频调制和低数据速率来最大化范围和电池寿命。

低功耗物联网设备协议对比物物联联网网设备设备与与传传感器网感器网络络的的协议协议低功耗物联网设备协议对比低功耗广域网(LPWAN)技术协议1.LPWAN技术协议：用于超长距离、低功耗物联网设备的无线连接2.主要协议：LoRaWAN、Sigfox和NB-IoT3.特点：低功耗、低数据速率、广覆盖范围低功耗蓝牙(BLE)协议1.BLE协议：低功耗蓝牙通信标准，用于短距离低功耗设备连接2.优势：低功耗、低成本、简单易用3.应用：可穿戴设备、医疗器械、智能家居设备低功耗物联网设备协议对比Zigbee协议1.Zigbee协议：基于IEEE802.15.4标准的低功耗无线网络协议2.特点：低功耗、低成本、高可靠性3.应用：智能家居控制、楼宇自动化、工业自动化Thread协议1.Thread协议：基于IEEE802.15.4标准的低功耗网络协议，專門為物聯網設備設計2.特点：低功耗、自组成网络、安全3.应用：智能家居、工业自动化、智慧城市低功耗物联网设备协议对比6LoWPAN协议1.6LoWPAN协议：IPv6overLow-PowerWirelessPersonalAreaNetworks，用于低功耗物联网设备的IP连接。

2.优势：将IPv6通信扩展到低功耗物联网设备3.应用：可用于各种低功耗物联网应用中，例如智能城市、工业自动化和智慧家居MQTT协议1.MQTT协议：MessageQueuingTelemetryTransport，一种轻量级消息传递协议，专为物联网设备而设计2.特点：低带宽、低功耗、易于实现物联网安全协议概述物物联联网网设备设备与与传传感器网感器网络络的的协议协议物联网安全协议概述物联网设备认证协议1.认证物联网设备身份，防止设备伪造或仿冒2.使用加密技术保护设备和云平台之间的通信3.支持多种认证机制，如X.509证书、令牌和密码物联网数据传输协议1.确保物联网数据在设备和云平台之间安全可靠地传输2.提供数据加密、完整性保护和重放保护3.支持各种传输协议，如MQTT、CoAP和HTTP物联网安全协议概述1.远程管理和控制物联网设备，包括配置、更新和故障排除2.提供设备生命周期管理功能，如注册、取消注册和设备配置3.支持多种管理协议，如LwM2M、OMA-DM和TR-069物联网安全框架1.为物联网系统制定全面的安全策略和指南2.涵盖物理、网络和应用层等多个安全方面3.提供最佳实践和建议，帮助企业保护其物联网系统。

物联网设备管理协议物联网安全协议概述1.识别和评估物联网系统面临的潜在威胁和漏洞2.分析影响、可能性和缓解措施，确定风险优先级3.提供基于风险的建议，帮助企业制定安全策略物联网安全趋势1.物联网安全向云端转移，注重平台提供商的责任2.人工智能和机器学习用于威胁检测和响应物联网风险评估 物联网设备与云端通信协议物物联联网网设备设备与与传传感器网感器网络络的的协议协议物联网设备与云端通信协议主题名称：MQTT协议1.MQTT（消息队列遥测传输）协议是一种轻量级的、发布-订阅消息传输协议，专为物联网设备的低带宽、高延迟环境设计2.MQTT采用发布者和订阅者的模型，发布者发送消息到特定的主题，而订阅者订阅指定的主题以接收消息3.MQTT支持多种服务质量（QoS）级别，可确保消息的可靠传输，包括“最多一次”、“至少一次”和“恰好一次”主题名称：CoAP协议1.CoAP（受限应用协议）协议是一种专为物联网设备设计的轻量级协议，通常用于constraineddevice，如传感器和网关2.CoAP基于UDP传输，并采用了简单的RESTful架构，以降低开销并提高效率3.CoAP支持多种数据类型，包括JSON、XML和二进制数据，并提供安全传输机制，如DTLS（安全传输层协议）。

物联网设备与云端通信协议主题名称：AMQP协议1.AMQP（高级消息队列协议）协议是一种通用的、面向消息的中间件协议，用于在不同系统之间可靠且高效地传递消息2.AMQP提供了多种消息路由和交换模式，支持点对点、发布-订阅和请求-响应模式3.AMQP提供了高级功能，如事务、持久性消息和优先级消息，使其适用于需要可靠和高吞吐量的物联网应用主题名称：HTTP/HTTPS协议1.HTTP（超文本传输协议）和HTTPS（安全超文本传输协议）是广泛使用的协议，也可用于物联网设备与云端通信2.HTTP提供了简单易用的请求-响应机制，非常适合传输小数据量和控制命令3.HTTPS在HTTP的基础上增加了TLS（传输层安全）加密，以确保数据的隐私性物联网设备与云端通信协议1.WebSockets是一个持久连接的协议，允许在设备和云端之间建立双向、全双工通信信道2.WebSockets基于TCP传输，并使用WebSocket框架协议来交换数据3.WebSockets非常适合需要实时数据流或持续通信的物联网应用主题名称：LoRaWAN协议1.LoRaWAN协议是一个广域网（WAN）连接协议，专为物联网设备的远距离、低功耗通信而设计。

2.LoRaWAN使用LoRa（远距离调制）技术，可在城市环境中实现数公里范围，而在农村环境中可实现数十公里范围主题名称：WebSockets协议 协议选择对物联网系统的影响物物联联网网设备设备与与传传感器网感器网络络的的协议协议协议选择对物联网系统的影响1.低功耗协议（例如LoRaWAN）可延长电池寿命，提高设备续航能力，适合受限应用2.高吞吐量协议（例如NB-IoT）支持大数据传输，适用于数据密集型应用，但可能降低设备续航能力3.低延迟协议（例如Wi-Fi6）可实现快速数据传输，适用于实时应用，但可能增加功耗和设备成本协议对安全的影响1.加密协议（例如SSL/TLS）确保数据机密性，防止未经授权的访问2.身份验证协议（例如PKI）验证设备身份，防止欺骗和仿冒攻击3.访问控制协议（例如ACL）限制对设备和数据的访问，提高系统安全性协议对系统性能的影响协议选择对物联网系统的影响协议对可扩展性的影响1.可扩展协议（例如MQTT、CoAP）支持大量设备连接，适用于大型物联网系统2.网状网络协议（例如Zigbee、Z-Wave）通过中继设备扩展网络范围，提高覆盖率3.云连接协议（例如HTTP/HTTPS）umoliwia连接到云平台，实现数据存储、分析和控制。

协议对互操作性的影响1.标准协议（例如IEEE802.15.4、藍牙）确保不同供应商的设备之间的兼容性2.开放协议（例如MQTT、CoAP）允许在不同平台和操作系统之间建立连接3.网关协议（例如Zigbee-IP、Z-Wave-IP）实现不同协议之间的桥接，提高系统互操作性协议选择对物联网系统的影响协议对成本的影响1.低成本协议（例如LoRaWAN、NB-IoT）通常在设备和网络成本方面具有优势2.高吞吐量协议（例如Wi-Fi6、5G）可能涉及额外的基础设施和设备成本3.云连接协议（例如HTTP/HTTPS）可能产生持续的订阅费用，影响长期成本协议的未来趋势1.低功耗广域网（LPWAN）技术不断发展，提供更长的射程和更低的功耗2.5G和Wi-Fi6E等新技术实现超高吞吐量，适用于带宽密集型应用3.物联网安全协议正在演进，以应对不断变化的威胁环境，确保系统完整性感谢聆听Thankyou数智创新数智创新 变革未来变革未来。