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物聯網通信協議
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通信協議可以被認爲是一種語言，即兩臺或兩臺以上的設備可以相互交流。同時無規矩不成方圓，通信協議也遵循一組規則，兩臺設備會將有意義的信息傳遞給對方。在分佈式系統中通信協議極爲重要，相同的協議不同的部分在多個位置獨立運行。系統在運行進程時可能是多樣化的，因此在系統中需要保證一組通用的指令來通信。
IoT 之所以可以掀起熱潮，信息物理融合系統（Cyber-Physical Systems，簡稱CPS）功不可沒。物理設備連接到互聯網和傳遞數據及接收數據的概念基於 IoT 解決方案的真正地實現。與此同時，這也增加了現有的通信協議及互聯網的複雜性。
IoT 的發展歷程中帶來了很多可能性，但其中唯一可行的是機器與機器（M2M）通過互聯網實現實時有效連接。一臺設備被連接到互聯網僅被認爲是人際互動間的產物，而不是一個順其自然的結果。因此，協議與互聯網之間的通信總是在不可靠與緩慢的基礎上發展。
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MQTT協議
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MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸）最早是IBM開發的一個即時通訊協議，MQTT協議是爲大量計算能力有限且工作在低帶寬、不可靠網絡的遠程傳感器和控制設備通訊而設計的一種協議。
MQTT協議的優勢是可以支持所有平臺，它幾乎可以把所有的聯網物品和互聯網連接起來。
它具有以下主要的幾項特性：
1、使用發佈/訂閱消息模式，提供一對多的消息發佈和應用程序之間的解耦；
2、消息傳輸不需要知道負載內容；
3、使用 TCP/IP 提供網絡連接；
4、有三種消息發佈的服務質量：
QoS 0：“最多一次”，消息發佈完全依賴底層 TCP/IP 網絡。分發的消息可能丟失或重複。例如，這個等級可用於環境傳感器數據，單次的數據丟失沒關係，因爲不久後還會有第二次發送。
QoS 1：“至少一次”，確保消息可以到達，但消息可能會重複。
QoS 2：“只有一次”，確保消息只到達一次。例如，這個等級可用在一個計費系統中，這裏如果消息重複或丟失會導致不正確的收費。
5、小型傳輸，開銷很小（固定長度的頭部是 2 字節），協議交換最小化，以降低網絡流量；
6、使用 Last Will 和 Testament 特性通知有關各方客戶端異常中斷的機制；
在MQTT協議中，一個MQTT數據包由：固定頭（Fixed header）、 可變頭（Variable header）、 消息體（payload）三部分構成。MQTT的傳輸格式非常精小，最小的數據包只有2個bit，且無應用消息頭。
下圖是MQTT爲可靠傳遞消息的三種消息發佈服務質量
發佈/訂閱模型允許MQTT客戶端以一對一、一對多、多對一、多對多方式進行通訊。
下圖是MQTT的發佈／訂閱消息模式
發佈／訂閱消息模式：
如同用手機去看股票一樣。
看股票的人，按照自己的自選股進行訂閱消息，主站只把相關消息發給訂閱了的人。每一個股票的信息更新之後就會發給主站。
這樣應該大家可以理解發布/訂閱消息模式，只不過在通信過程中，發佈者也可以是訂閱者。
MQTT幀結構
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CoAP協議
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CoAP是受限制的應用協議(Constrained Application Protocol)的代名詞。由於目前物聯網中的很多設備都是資源受限型的，所以只有少量的內存空間和有限的計算能力，傳統的HTTP協議在物聯網應用中就會顯得過於龐大而不適用。因此，IETF的CoRE工作組提出了一種基於REST架構、傳輸層爲UDP、網絡層爲6LowPAN（面向低功耗無線局域網的IPv6）的CoAP協議。
CoAP採用與HTTP協議相同的請求響應工作模式。CoAP協議共有4中不同的消息類型。
CON——需要被確認的請求，如果CON請求被髮送，那麼對方必須做出響應。
NON——不需要被確認的請求，如果NON請求被髮送，那麼對方不必做出迴應。
ACK——應答消息，接受到CON消息的響應。
RST——復位消息，當接收者接受到的消息包含一個錯誤，接受者解析消息或者不再關心發送者發送的內容，那麼復位消息將會被髮送。
CoAP消息格式使用簡單的二進制格式，最小爲4個字節。
一個消息=固定長度的頭部header + 可選個數的option + 負載payload。Payload的長度根據數據報長度來計算。
主要是一對一的協議
舉個例子：
比如某個設備需要從服務器端查詢當前溫度信息。
請求消息（CON）： GET /temperature , 請求內容會被包在CON消息裏面
響應消息 (ACK)： 2.05 Content “22.5 C” ，響應內容會被放在ACK消息裏面
CoAP幀結構
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CoAP與MQTT的區別
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MQTT
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸）是IBM開發的一個即時通訊協議，有可能成爲物聯網的重要組成部分。該協議支持所有平臺，幾乎可以把所有聯網物品和外部連接起來，被用來當做傳感器和致動器（比如通過Twitter讓房屋聯網）的通信協議
CoAP
CoAP是受限制的應用協議(Constrained Application Protocol)的代名詞。在最近幾年的時間中，專家們預測會有更多的設備相互連接，而這些設備的數量將遠超人類的數量。在這種大背景下，物聯網和M2M技術應運而生。雖然對人而言，連接入互聯網顯得方便容易，但是對於那些微型設備而言接入互聯網非常困難。在當前由PC機組成的世界，信息交換是通過TCP和應用層協議HTTP實現的。但是對於小型設備而言，實現TCP和HTTP協議顯然是一個過分的要求。爲了讓小設備可以接入互聯網，CoAP協議被設計出來。CoAP是一種應用層協議，它運行於UDP協議之上而不是像HTTP那樣運行於TCP之上。CoAP協議非常的小巧，最小的數據包僅爲4字節。
MQTT和CoAP都是行之有效的物聯網協議，但兩者還是有很大區別的，比如MQTT協議是基於TCP，而CoAP協議是基於UDP。從應用方向來分析，主要區別有以下幾點：
1、MQTT協議不支持帶有類型或者其它幫助Clients理解的標籤信息，也就是說所有MQTT Clients必須要知道消息格式。而CoAP協議則相反，因爲CoAP內置發現支持和內容協商，這樣便能允許設備相互窺測以找到數據交換的方式。
2、MQTT是長連接而CoAP是無連接。MQTT Clients與Broker之間保持TCP長連接，這種情形在NAT環境中也不會產生問題。如果在NAT環境下使用CoAP的話，那就需要採取一些NAT穿透性手段。
3、MQTT是多個客戶端通過中央代理進行消息傳遞的多對多協議。它主要通過讓客戶端發佈消息、代理決定消息路由和複製來解耦消費者和生產者。MQTT就是相當於消息傳遞的實時通訊總線。CoAP基本上就是一個在Server和Client之間傳遞狀態信息的單對單協議。
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總結：
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從當前物聯網應用發展趨勢來分析，MQTT協議具有一定的優勢。因爲目前國內外主要的雲計算服務商，比如阿里雲、AWS、百度雲、Azure以及騰訊雲都一概支持MQTT協議。還有一個原因就是MQTT協議比CoAP成熟的要早，所以MQTT具有一定的先發優勢。