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MS_IoTCommunicationProtocols

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nishi_74322014 edited this page Aug 3, 2026 · 1 revision

IoT関連の通信プロトコル

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    • IoT関連の通信プロトコル

概要

IoT関連の通信プロトコル。

  • IoT関連の通信プロトコルと言うことで、全体的に、
    非力なデバイスやネットワークが不安定な場所でも
    動作しやすい様にメッセージ通信電文が軽量に設計されている。
  • 代表的なモノは、MQTTとAMQPの2プロトコル。
  • OSSでサーバ（ブローカ）がさっと建てられそうなので、クライアントライブラリについても調査する。

詳細

MQTT

概要

  • シンプル・省電力なメッセージキュープロトコル
    • TopicベースでのPub/Sub型データ配信モデル
      • 1対1、1対N、N対Nのメッセージ配布が可能。
      • メッセージの中継を行うブローカと言うサーバが必要になる。
    • 3つのQoS（Quality of Service）レベルの指定ができる。
      • QoS 0 (At most once)：最高1回（メッセージ配布に失敗しても再送をしない）
      • QoS 1 (At least once)：最低1回（必ずメッセージ配布するが、重複する可能性がある）
      • QoS 2 (Exactly once)：正確に1回（必ずメッセージを配布して、重複も発生しない）
  • MQTTブローカ
    • 自前
      • Mosquitto — MQTTのリファレンス実装の役割を担う。
      • mosca — node.js上で動作するMQTT Broker
      • Node-RED — Node-REDの1ノードとして動作（実体はmosca）
    • サービス
      • HiveMQ / Beebotte / CloudMQTT / shiftr.io
      • AWS IoT Core、Google Cloud IoT
      • Azure IoT Hub（MS_AzureIoTHub.md）
  • 認証（ブローカ）
    • anonymous
    • パスワード認証
    • クライアント証明書
    • サービス提供の独自機構

補足（最新化）: 元 Wiki の記述は MQTT 3.1.1 が前提。 現在は MQTT 5.0（OASIS 標準）が主流で、 理由コード、セッション有効期限、共有サブスクリプション、 トピック エイリアス、Request/Response パターンなどが追加されている。 また Node-RED の内蔵 MQTT ブローカは Aedes 系に置き換わっており、 Google Cloud IoT Core は 2023年に提供終了している。

参考

AMQP

概要

  • 高機能・高信頼性なワイヤレベルプロトコル。
    • ブローカーモデル
      • AMQP 0-10 はブローカー指向。
      • AMQP 1.0 でプロトコル側からは削除されたので、
        厳密な意味でブローカーではないサーバー/中間を作成できる。
    • 信頼性、セキュリティ
  • ブローカ
    • 自前
      • RabbitMQ（MS_RabbitMQ.md）
    • サービス
      • Azure IoT Hub（MS_AzureIoTHub.md）
      • Azure Event Hubs（MS_AzureEventHubs.md）
      • Azure Service Bus（Azureのメッセージング・サービス: MS_AzureMessagingServices.md）
  • 認証（ブローカ）
    • パスワード認証
    • クライアント証明書
    • サービス提供の独自機構

移行メモ: 原文はこの節の見出しを「MQTTブローカ」としていたが、 AMQP の節なので「ブローカ」に改めた（列挙内容も AMQP 側のもの）。 なお RabbitMQ のネイティブ プロトコルは AMQP 0-9-1 で、 AMQP 1.0 はプラグイン（3.x）／ネイティブ対応（4.0 以降）という位置付け。

参考

CoAP

概要

  • 制約付きM2Mデバイス用（例えば、低電力、損失の多いネットワーク）
  • 特殊なInternetアプリケーション・プロトコル。
    • UDPまたはUDPアナログをサポートするほとんどのデバイスで実行できる。
    • マルチキャストサポート、単純で、非常に低いオーバーヘッド。
    • Webとの統合を簡素化するためにHTTPに簡単に変換できるように設計されている。
  • 関連技術に「CBOR」「CWT」がある。

※ CoAP は REST スタイル（GET/POST/PUT/DELETE）を UDP 上で実現するもので、
暗号化には DTLS を使う（coaps://、5684/udp）。

参考

XMPP

  • メッセンジャーなどでよく使われてきたプロトコル
  • 長い歴史があり枯れているため安心して利用できる。
  • 認証を伴った双方向性を持った仕組みが実現できる。

※ XML ベースのため電文が重く、非力なデバイス向けとしては MQTT / CoAP に比べ不利。

SNMP

概要

  • DARPAモデルに準じた、IPネットワーク上のNW機器の監視・制御用プロトコル。
  • トラフィック管理などで利用される。
  • 対象機器（エージェント）の情報をSNMPで管理機器（マネージャー）が収集する。
  • プロトコルは、UDPで以下の様なメッセージをやり取りする。
    • Get Request : 指定した識別子(OID)の管理情報をSNMPエージェントから取得
    • Get Response : Get Requestに対応するレスポンス
    • Set Request : SNMPエージェントの制御
    • Trap : SNMPエージェントからの状態通知
  • 管理情報ベース（MIB）という標準規格に基づいて管理情報を保持する。
  • 利用、応用
    • RMONという仕組みで利用されている。
    • NW機器ではなく、IoT機器の監視・制御にも応用されている。

※ SNMP v1/v2c は community 文字列が平文で流れるため、
認証・暗号化が必要な場合は SNMPv3 を使う。

参考

REST API（WebAPI）

HTTPプロトコルの REST API（WebAPI）

MQTT vs AMQP

サマリ

  • MQTT — シンプル、省電力
  • AMQP — 高機能、高信頼性

参考

参考

Tags: 通信技術, .NET開発, IoT

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