I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c h   202 1 pp.   16 63 ~ 16 72   IS S N :   25 02 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 21 .i 3 . pp 166 3 - 1672             1663       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e e c s . i a e s c or e . c om   S u r v e y   o n   I o T   a p p l i c a t i o n   l a y e r   p r o t o c o l s       H ar th   G h as s an   H am i d ,   Za i n ab   T .   A l i s a   D e pa r t m e n t   o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng ,   U n i v e r s i t y   of   B a g hda d,   I r a q       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e A pr   13 ,   202 0   R e v i s e d   S e 14,   202 0   A c c e pt e O c t   4 ,   20 20       T he   c o ns t a nt   e v o l ut i o i n   i n t e r n e t   t e c hno l o gy   ha s   m a d e .   T he   i nt e r ne t   o f   t hi ng s   ( I o T )   t o   be   t h e   c e nt e r   o f   r e s e a r c f i e l ds   i n   c o m put e r   e ng i ne e r i ng .   T hi s   r e v i e w   pa pe r   di s c us s e s   t he   c ho i c e   o f   a a ppl i c a t i o l a y e r   pr o t o c o l   i a I o T   s y s t e m   i nt e g r a t i o s o   f i r s t ,   t he   p a pe r   br i e f l y   de f i ne s   t he   po t e n t i a l   pr o t o c o l s .   A f t e r   t ha t ,   i t   o pe ns   up  a   c o m pa r i s o be t w e e t he s e   p r o t o c o l s   a c c o r di ng   t ho w   t he y   m a na g e   t he i r   o v e r he a a n m e s s a g e s   w hi c a f f e c t s   t r a f f i c   m a na g e m e nt   a nd  t hu s   s t a r t s   t he   di s c us s i o n.   T he   m a i c o nt r i bu t i o o f   t hi s   w o r i s   t h e   s i m p l i f i c a t i o o f   c o m pa r i s o be t w e e s e s s i o l a y e r   pr o t oc o l s   i t he   b e ne f i t   o f   I o T   a ppl i c a t i o ns   e xc l u s i v e l y .   I o T   s y s t e m   S t a n da r d s   a nd   pl a t f o r m s   a r e   be i ng   i m pr o v e c o ns t a nt l y .   I o T   e na bl e s   a pp l i c a t i o de v i c e s   t o   c o nne c t   a nd  c o o r di na t e   t he i r   t a c ks ,   s uc a pp l i c a t i o ns   l i k e   he a l t hc a r e ,   s m a r t   ho m e ,   a nd   i ndus t r i a l   a u t o m a t i o n .   S e v e r a l   pr o t o c o l s   ha v e   be e d i s c us s e t o   pr o v i de   e f f e c t i v e   c o m m uni c a t i o f o r   r e s o ur c e - l i m i t e de v i c e s .   H o w e v e r ,   t he i r   t r a f f i c   m a na g e m e n t   i s   s t i l l   a   f i e l f o r   r e s e a r c he s ,   t o   f i nd  t h e   o pt i m a l   pr o t o c o l   c ho i c e   f o r   di f f e r e nt   s i t u a t i o ns .   T he   r e v i e w   c o l l e c t s   t h e   r e s ul t s   o f   o t he r   w o r ks   t h a t   e x pe r i m e nt a l l y   c o m pa r e a pp l i c a t i o l a y e r   pr o t o c o l s   i t he   I o T   e nv i r o nm e nt   a nd  p r e s e n t s   t he   g r a phi c a l   a nd  t a b ul a r   c o m pr e s s i o n.   F i n a l l y ,   t he   c o nc l us i o s um m a r i z e   t he   c ho i c e   i d i f f e r e nt   a p pl i c a t i o ns .     Ke y w or ds :   A ppl i c a t i o p r o t o c o l s   Int e rn e t   o f   t h i n gs   Io T   c ha l l e n ge s   T hi s   i s   an   ope n   ac c e s s   ar t i c l e   u nde r   t he   C C   B Y - SA   l i c e ns e .     Cor r e s pon di n g   Au t h or :   H a r t G h a s s a H a m i d   D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   E ngi n e e ri n g   U n i v e r s i t y   of   B a gh da d,   B a g h da d,   I ra q   E m a i l :   h . ha m i d09 02@ c o e n g . ub a g h da d. e du . i q       1.   I N TR O D U C TI O N   T h e   Int e rn e t   o f   t h i n gs   (Io T i s   o b t a i ni n h i g h   i n t e r e s t   i n   bo t h   i n d us t r y   a n r e s e a r c h   f i e l ds .   Io T   t r a n s f o r m   o b j e c t s / de v i c e s   f r o m   b e i n p a s s i v e l y   ob s e r v e r i ng  t o   b e c o m e   s m a rt   o b j e c t s / de v i c e s ,   w h i c a r e   us ua l l y   l i m i t e i n   r e s o ur c e   a n ha v e   t h e   a b i l i t y   t o   c o m m u ni c a t e ,   c o m put e ,   a n d   m a ke   c ri t i c a l   de c i s i o n s   [1].   A n d   t h e   n u m b e r   o f   s e n s o r s   pe r v a di ng  o u r   e v e r y da y   l i f e ,   i n   s m a r t p h o n e s ,   c a r s ,   a n b ui l di n gs ,   i s   r a p i dl y   i n c r e a s i ng  [2].   I t   h a s   b e e n   m o r e   t ha n   s i xt e e n   y e a r s   s i n c e   t h e   In t e rn e t   o f   T h i n gs   t e r m   ha s   b e e n   i n t r o duc e t t h e   pub l i c .   B ut   s t i l l ,   n o   s t a nda r d   Io T   a r c hi t e c t u r e   h a s   b e e c l e a rl y   de f i n e a nd  n o   c o m m o n   a g r e e m e nt   t o   de f i n i n g   a   p r o t o c o l   fo r   a l l   Io T   m o dul e s   [3].   T h e   a pp l i c a t i o r u nni n o n   Io T   i s   r e s po n s i b l e   f o r   f i n d i n g   o t h e n o de s ,   e f f i c i e n t   c o m put i ng,   i n f o r m a t i o a na l y t i c s ,   a nd  c o m m uni c a t i o o f   m a c hi n e - to - m a c h i n e   (M 2M )   [4] .   T h e   r e qui r e m e n t   f o r   s pe c i a l i z e p r o t o c o l s   of   c o m m u n i c a t i o n   i s   t o   o ve r c o m e   t h e   Io T   c ha l l e nge s .   S t a n d a r di z a t i o n   h a s   t o   p r o c e s s   a   c o m pl e t e   a n e f f i c i e n t   a pp l i c a t i o n   p r o t o c o l   s t a c fo r   t h e s e   r e s o ur c e - l i m i t e de v i c e s   [5].   Io T   s y s t e m s   i n v o l ve s   a   l o t   o f   c o nn e c t e de v i c e s   (s e n s o r s ,   g a t e w a y s ,   s e r v e r s / b r o ke r s w h e r e   t h e   da t a   i s   b e i n s e n t   by   t h e   s e n s o r s   a n c o l l e c t e by   t h e   ga t e w a y   t h e n   i s   f o r w a r de t o   s e r v e r s / b r o ke r s   f o r   pr o c e s s i n t h e n   s e n i t   t o   t h e   c l i e nt   t h a t   r e que s t e t hi s   d a t a .   T h e   a d di t i o o f   s e n s o r s   de v i c e s   i nt o   t h e   n e t w o r r e qui r e   IP   c o m pa t i b l e   p r o t o c o l s   w i t e ff i c i e n t   b a ndw i dt h   (B W t o   w o r w i t l i m i t e d   r e s o ur c e   ha r dw a r e   [6] .   T h e r e   i s   a   l o t   o f   pe r fo r m a n c e   i m p a i rm e nt   i n   r e ga rds   t o   us a ge ,   B W   a n b a t t e r y   l i f e t i m e   i n   s e n s o n o de s   be c a us e   t h e r e   i s   n o   o pt i m i z e a p pl i c a t i o n   l a y e r   pr o t o c o l .   Io T   s e r v i c e s   a n   i m po rt a nt   r o l e   i n   a   l o t   of  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c h   2 021   :     1663   -   1672   1664   a ppl i c a t i o n s   l i ke   h e a l t h c a r e ,   s m a rt   h o m e s / c i t i e s   t r a n s po r t a t i o n ,   a u t o m a t i o n,   a n e m e r ge n c y   s e r v i c e s   [7].   Io T   a ppl i c a t i o n   us e s   a ppl i c a t i o n   l a y e r   pr o t o c o l s   l i ke   M Q T T ,   CoA P ,   A M Q P ,   X M P P ,   a n H T T P   fo r   t r a n s f e rri n g   r e que s t s / r e s po n s e s   be t w e e n   n o de s   l i ke   i n   F i gu r e   t h a t   s how s   t h e   Io T   s t a c [8].   A l l   t h e s e   pr o t o c o l s   a r e   c o n s i de r e t o   b e   a   r e a l - t i m e   pub l i s h - s ub s c r i b e   Io T   pr o t o c o l .   Io T   pr o t o c o l s   a r e   a   s u b j e c t   of   a   l o t   of  s t udi e s   i n   t h e   r e s e a r c h   c o m m u ni t y   [9].   D e ve l o p e r s   a r e   us i n a v a i l a b l e   t e c hn o l o gi e s   t o   o pt i m i z e   a n e nh a n c e   c o m m uni c a t i o n   i n   t h e   Io T   s y s t e m   t o   t r a n s m i t   t h e   da t a   f ro m   Io T   de v i c e s   t o   t h e   c l o ud,   l i ke   i n   F i gu r e   2 .   P r o t o c o l s   a r e   d i f fe r e nt   i t h e   pe r f o r m a n c e   a s   t h e   p a y l o a s i z e   c h a n ge s .   T h e   n e e fo r   de v e l o pi n a   s y s t e m   t ha t   t r a n s m i t s   p a y l o a e ff i c i e n t l y   i s   i n c r e a s i ng  [1 0].             F i gu r e   1 .   P r o t o c o l   s t a c f o r   Io T   s y s t e m s   [11]     F i gu r e   2 .   Io T   m a j o r   c o m po n e nt s       2.   R ELA TED   WO R K S   A   l o t   of   n e w   s t a n d a r di z e p r o t o c o l s   a r e   b e i n i m p l e m e n t e d   e v e r y   y e a r ,   t h e r e f o r   s ur v e y   pa pe r s   a r e   c o n t i n uo us l y   b e i n upd a t e t o   gi v e   a n   i n s i g h t   t o   t h e   d i f fe r e nt   Io T   s t a n d a r di z a t i o n   a s pe c t s .   T hi s   w o r a c t s   a s   a n   u pda t e s i m pl i f i e c o m pr e s s i o a n d   i nt e r p r e t a t i o n   o f   t h e   re s ul t s   f r o m   t h e   w o r ks   i T a b l e   1.     In  t hi s   s u r v e y ,   w e   a i m   t o   p r e s e nt   c o m pr e s s i o o f   t h e   r i s i ng  pr o t o c o l s   t o   upda t e / e xt e n d   t h e   w o r i [11].   T h e   w o r k   o [12]  di s c us s e s   M Q T T ,   Co A P ,   a nd  X M P P   o n l y   a n f o un t h a t   Co A P   pe r fo r m s   b e s t   i n   l o w   s e r v e r   ut i l i z a t i o n.   I n   [13] ,   s u m m a r i z e   t h e   pr o t o c o l s   us e fo r   Io T / F o g/ Cl o ud  c o m put i ng  a n t h e i r   c ha l l e n ge s .   T h i s   e na b l e s   t h e   di s c us s i o n   of  m o r e   s t a n d a r ds ,   i n   a ddi t i o n   t o   t h e   r e c e n t l y   off e r e i n   IE T F ,   a l s o   t h e   o n e s   t h a t   w i l l   b e   us e i n   c l o s e   f ut ur e .   I n   [ 14] ,   s u m m a ri z e   t h e   i m po r t a nt   p r o t o c o l s   o ffe r e by   s t a n d a r ds   o r g a n i z a t i o n s .   It   a l s o   pr e s e n t   v a r i o us   Io T   c h a l l e nge s   di s c us s i o n s .   In   [15 ] ,   s how s   t h a t   t h e   p r o t o c o l   e ff i c i e n c y   d o e s   n o t   c h a n ge   by   c h a n g i n g   t h e   n e t w o r s e t t i n g ,   f r o m   L A N   t o   a Io T   n e t w o r k,   b ut   o n l y   i n c r e a s e   t h e   a v e r a ge - R T T .       T a b l e   1 .   R e l a t e w o r ks   A u t h o r   T i t l e     N i t i n   N a i k   Ch o i c e   o e ffe c t i v e   m e s s a g i n g   p ro t o c o l s   fo I o T   s y s t e m s :   M Q T T ,   Ca A P ,   A M Q P   a n d   H T T P   [1 1 ]   P a ri d h i k a   K a y a l   A   Co m p a ri s o n   o I o T   a p p l i c a t i o n   l a y e r   p r o t o c o l s   T h r o u g h   a   s m a rt   p a rk i n g   i m p l e m e n t t a t i o n   [ 1 2]   J a s e n k a   D i z d a re v i ć   A   s u r v e y   o C o m m u n i c a t i o n   p ro t o c o l s   fo i n t e r n e t   o t h i n g s   a n d   r e l a t e d   c h a l l e n g e s   o f   fo g   a n d   c l o u d   c o m p u t i n g   i n t e g ra t i o n   [1 3 ]   T a ra   S a l m a n   A   s u r v e y   o p r o t o c o l s   a n d   s t a n d a rd s   f o i n t e r n e t   o f   t h i n g s   [1 4 ]   S t e f a n   M i j o v i c   Co m p a r i n g   a p p l i c a t i o n   l a y e r   p r o t o c o l s   fo t h e   i n t e r n e t   o f   t h i n g s   v i a   e x p e ri m e n t a t i o n   [1 5 ]       3.   I O C H A LLEN G ES   Io T   a ppl i c a t i o n   i s   s t i l l   ha r d   t a s t o   de v e l o de s pi t e   t h e   qu a n t i t y   of   s t a n d a r ds   a v a i l a b l e   due   t o   n u m b e r   of   c h a l l e n ge s   w h i c h   w i l l   b e   b r i e f l y   di s c us s e i n   t h e   n e xt :     a)   M ob i l i t y :   t h e   Io T   s y s t e m   s t a t e s   i s   dy n a m i c   t h a t   m e a n   de v i c e s   a r e   m o v i n f r e e l y   a n t h e i IP   a dd r e s s e s   a n c o nn e c t i o n s   a r e   b e i n c h a nge d,   w h i c h   a dd  a   h uge   c h a l l e n ge   f o r   r o ut i ng  p r o t o c o l s .   T h e s e   pr o t o c o l s   n e e t o   r e c o n s t ruc t   t h e   D O D A G   ( de s t i na t i o n - o ri e nt e d - di r e c t e d - a c y c l i c - g r a p h a n y t i m e   t h e r e   i s   m o ve m e n t   i t h e   n e t w o r n o de s ,   w h i c h   a dds   a   l o t   of   ove r h e a d.   A l s o ,   t h e r e   i s   t h e   po s s i b i l i t y   of   s e r v i c e   pr o v i de r   c ha n gi ng  w hi c h   a dde a   l a y e r   o f   c o m pl e xi t y   be c a us e   of   s e r v i c e   i nt e rrupt i o n   i r e a l   t i m e   [16] .   b)   S c a l a b i l i t y ,   a v a i l a b i l i t y ,   a n r e l i a b i l i t y :   s c a l a b i l i t y   i s   t h e   a b i l i t y   t o   a dde n e w   de v i c e s / s e r v i c e s   t o   t h e   s y s t e m   w i t h o ut   t h e   n e e f o r   c o m pl e r e c o n f i gu r a t i o n   o l ow e r i n g   pe r f o r m a n c e .   I Io T   s y s t e m s   t h i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Sur v e y   o IoT   app l i c at i on   l a y e r   pr ot o c o l s   ( H ar t G .   H am i d )   1665   c r e a t e s   a i s s ue   due   t h e   huge   n u m b e r   o f   n o de s   t ha t   a r e   s uppo r t e e a c h   w i t h   di f f e r e n t   b a n dw i dt h,   s t o r a ge ,   m e m o r y   a n d   p r o c e s s i n g   po w e r .   S c a l a b i l i t y / a v a i l a b i l i t y   n e e t o   b e   de pl oy e i n   t h e   Io T   f r a m e w o r k.   L i ke   c l o ud  b a s e Io T   s y s t e m s   t h a t   o f fe r   s uppo rt   fo r   s c a l i ng  t h e   Io T   n e t w o r by   a ddi n g   m o r e   s t o r a ge   a n p r o c e s s i n po w e r   a s   n e e de d.   W h i c h   o pe n s   up  n e w   f i e l o f   de s i gn i n g   s m o o t Io T   f ra m e w o r t o   m e e t   gl ob a l   n e e ds .   R e s o ur c e   a v a i l a b i l i t y   i s   a n o t h e r   c ha l l e n ge   t o   a ut h e n t i c   de v i c e s   n o   m a t t e r   w h a t   i s   t h e i r   l o c a t i o n   a n t i m e   o f   n e c e s s i t y .   S m a l l   Io T   n e t w o r ks   a r e   a t t a c h e t o   t h e   g l o b a l   Io T   pl a t f o r m s   t i m e l y   t o   ut i l i z e   t h e i r   s e r v i c e s   a n r e s o ur c e s .   D ue   t o   t h e   us e   of   v a r i o us   da t a   t ra n s m i s s i o n   c ha nn e l s   l i ke   s a t e l l i t e   c o m m uni c a t i o n ,   s o m e   s e r v i c e s   a n a v a i l a b i l i t y   of  r e s o u r c e s   m i g h t   b e   i nt e rrupt e d.   T h e r e fo r e ,   a i n de pe n de n t   a nd  r e l i a b l e   d a t a   c h a nn e l   i s   r e qu i r e f o r   u ni n t e rrupt e a v a i l a b i l i t y   o f   s e r v i c e s   [17].   c)   M a n a ge m e nt ,   i nt e r o pe ra b i l i t y ,   a n s t a n d a r i s s ue s :   a l t h o ug h   t h e r e   i s   s e ve r a l   p r o t o c o l s   fo r   de v i c e   m a na ge m e n t   t h e y   c a nn o t   b e   a ppl i e t o   a l l   Io T   s y s t e m s ,   h e n c e   i t   i s   c h a l l e n g i n t o   pr e s e nt   F CA P S   f a ul t s c o n f i gur a t i o n ,   a n a c c o un t i n m a na ge m e n t   f o r   c o n n e c t e de v i c e s   [18].   In t e r o pe r a b i l i t y   i s   t h e   i n f o r m a t i o n   e xc h a nge   i n   h a rdw a r e   f e a s i b i l i t y .   It   a ri s e s   a n   i s s ue   due   t o   Io T   s y s t e m s   di ff e r e n t   t e c hn o l o g y   a n h e t e r o ge n e o us   n a t u r e .   I nt e r o pe ra b i l i t y   l e ve l s   a r e   s e m a nt i c ,   s y n t a c t i c ,   t e c hni c a l ,   a n o r g a ni z a t i o n a l .   S e ve r a l   p r o t o c o l s   a r e   pr e s e nt e t o   Io T   s y s t e m s   fo r   e nh a n c i n i n t e r o pe r a b i l i t y   t o   e n s u r e   h e t e r o ge n e o us   de v i c e s   c o m m uni c a t i o n s ,   a l s o   m e r gi ng  d i f fe r e nt   Io T   pl a t f o r m s   [16] .   T h e s e   s o l ut i o n s   c a n   b e   v i r t ua l   n e t w o r ks ,   o v e r l a y   b a s e d,   a d a pt e r s ,   ga t e w a y s   b a s e d,   a   s e r v i c e - o r i e n t e a r c h i t e c t u r e   b a s e d,   e t c .     d)   P ow e r ,   c o s t   a n c o m pl e xi t y :   due   t o   a bs e n c e   of   p ow e r   m a na ge m e n t   t e c hn o l o gi e s   i n   s m a l l ,   r e s o ur c e - r e s t r i c t e de v i c e s   t h i s   c r e a t e s   a   c ha l l e nge   fo r   Io T   s y s t e m s .   W hi c h   i s   a   c r i t i c a l   i s s ue   i n   s o m e   Io T   a ppl i c a t i o n s   w h e r e   de v i c e s   b a t t e r y   a r e   di ff i c ul t   t o   c h a n ge .   T h e r e   i s   s o l ut i o n s   l i ke   us i n e n e r gy   f r o m   m o t i o n   o r   o t h e r   s o ur c e s   a nd  t ra n s f o r m   i t   t o   t h e   de v i c e s   s t o ra ge .   H ow e ve r   t hi s   m e t h o i s   s t i l l   w e a fo r   s a t i s fy i n s m a l l   de v i c e s   p ow e r   n e e ds   [17].   R e duc i n c o s t   a n d   c o m pl e xi t y   i s   c h a l l e n ge   fo r   Io T   a ppl i c a t i o n s   t o   b e   pub l i c   us a ge ,   de s pi t e   t h e   f a c t   t ha t   Io T   de v i c e s   (s e n s o r s ,   s m a rt   t r a n s d uc e r s ,   e t c . i t   i s   s t i l l   h i g c o s t   w h e n   w o r ki n w i t h   f ul l   Io T   a pp l i c a t i o a n d   t h e   i nt e g r a t i o o f   di ffe r e nt   p r o t o c o l s   i s   v e r y   c o m pl e [18].   e)   S e c ur i t y / pr i v a c y   i s s ue s :   d ue   t o   c y be r - a t t a c ks   ri s ks   a n d   t hr e a t s   s e c ur i t y   i s   t h e   m o s t   Io T   c ha l l e n g i n i s s ue ,   b e c a us e   o f   i n s uff i c i e n t   a ut h e n t i c a t i o n / a u t h o r i z a t i o n ,   f i rm w a re ,   s of t w a r e   i n s e c u r i t y ,   w e e t r a n s po r t   l a y e r   e n c r y pt i o n   a nd  w e b   i n t e r f a c e s .   T h i s   i s s ue   i s   a n   i m po rt a nt   pa ra m e t e r   i n   Io T   s y s t e m   de ve l o pm e n t   c o n f i de n c e .   T o   s t o a t t a c ks   a n t hr e a t s   s e c ur i t y   m e a s u r e s   ne e t o   b e   e m b e dde i n   a l l   Io T   a r c h i t e c t ur e   l a y e r s .   N um b e r   o f   pr o t oc o l s   a r e   a l r e a dy   de ve l o pe d/ de pl oy e l i ke   s e c ur e - s o c k e t - l a y e r   (S S L a n d   da t a g r a m   t ra n s po rt - l a y e r - s e c ur i t y   (D T L S w h i c h   a r e   c r y pt ogra p hi c   pr o t o c o l s   i m pl e m e nt e i n   t ra n s po rt   a n a ppl i c a t i o n   l a y e r   t o   s o l ve   Io T   s y s t e m   s e c ur i t y   i s s ue s .   H ow e ve r ,   i t   b e c o m e s   m o r e   di f f i c ul t   w i t h   s o m Io T   s y s t e m s   (w i r e l e s s   a ppl i c a t i o n s   f o r   e xa m pl e t h a t   n e e d i f f e r e n t   a pp r o a c h e s   f o r   s e c ur i t y   c o n f i rm a t i o n   w h i c h   w i l l   r e qui r e   t h e   de p l oy m e n t   o f   m a l i c i o us - de t e c t - a c t i o n s   a n s e l f - r e c o ve r y   [16].   W h i l e   o n   t h e   o t h e r   ha n p i r a c y   i s s ue s   m i g h t   p r e v e n t   us e r s   f r o m   us i n Io T   s y s t e m s   c o m fo r t a b l y .   Be c a us e   of   di ffe r e nt   pri v a c y   po l i c i e s   of   v a r i o us   Io T   de v i c e s   a n s e r v i c e   pr o v i de r s ,   t h e r e f o r   s t a n d a r di z e a ut h o r i z a t i o n/ a u t h e n t i c a t i o n   a r e   n e e de fo r   s e c ur e   n e t w o r k   c o m m uni c a t i o n s   b e fo r e   t r a n s m i t t i n d a t a   [19].   f)   Q ua l i t y - of - s e r v i c e   (Q o S ) :   i m po r t a nt   a s pe c t   of   I o T   Q o S   i s   a n   e v a l ua t i o n   m e t r i c   t o   t h e   s t a n d a r d   pe r f o r m a n c e ,   qua l i t y ,   a n e f f i c i e n c y   i n   Io T   s y s t e m s   (de v i c e s   a nd  a r c hi t e c t u r e ).   Im po r t a n t   m e t r i c s   a r e   s e r v i c e - t i m e ,   a v a i l a b i l i t y ,   r e l i a b i l i t y ,   s e c ur i t y ,   c o s t ,   a n po w e r   c o n s um pt i o n .   A n   o pt i m a l   Io T   s y s t e m   m us t   s a t i s fy   t h e   n e e de r e qui r e m e nt s   of   Q o S   m e t r i c s   w h i c h   a r e   pr e de f i n e by   de v e l o pe r   o r   s pe c i f i e b y   us e r s .   T h e r e   i s   num b e o f   m e t h o ds   t o   de pl oy   Q o S .   H ow e v e r ,   t h e r e   i s   t r a de   o ff   w i t pe r f o r m a n c e ,   w hi c h   w i l l   r e qui r e   qu a l i t y   m o de l s   t o   ov e r c o m e   i t   by   pr e s e n t i n g   r a n ge   o f   qua l i t y   f a c t o r s   t h a t   i s   s uf f i c i e n t   f o Io T   s y s t e m   Q o S   r e qui r e m e nt s   [17] .   g)   T r a f f i c / q ue ui ng :   w i t h   t h e   e xpo n e n t i a l   r i s e   o f   c o n n e c t e de v i c e s   i n c r e a s e s   t h e   c h a l l e n ge   o f   s c a l a b i l i t y   t h a t   i s   n e e de o n   di f fe r e nt   l e v e l s .   T h e r e   i s   n e e fo r   p ro pe r   c o l l e c t i o n   o f   pr o t oc o l s   a n a c c e s s - t e c hn o l o gi e s   t o   s uppo r t   t h e   n e e de f l e xi b i l i t y   i n   t he   a r c h i t e c t u r e   (dy n a m i c a l l y   pl a c i n o ga t e w a y s / b r o ke r s ).   A l t h o ug h   t h o s e   s a m e   de v i c e s   a dd  pe r f o r m a n c e   i m p a i rm e n t .   T o   a c hi e v e   t h e   r e qui r e d   s c a l a b i l i t y   t h e r e   i s   n e e f o r   a da p t i v e   l o a b a l a n c i n g   m e c ha n i s m s   de v e l o pm e n t   t ha t   a r e   di m e n s i o n e d   pr o pe rl y   [19].   T h e   Io T   t ra f f i c   pa t t e rn  m o de l   n e e t o   be   e v a l ua t e t o   a c h i e v e   s c a l a b i l i t y   w i t i n c r e m e n t   of   de v i c e s   n um b e r s .   I Io T   s y s t e m s   s e n s o r s   o f t e n   s e n da t a   i de t e rm i ni s t i c   pe ri o di c   m a nn e r .   A n a s   t h e   s e n s o r   n e t w o r be c o m e   l a r ge   i n   n u m b e r s   t h e   a gg r e ga t e t ra f f i c   w i l l   be   c o n s i de r e a   s upe rpo s i t i o n   o de t e r m i n i s t i c   p r o c e s s   ( p o i s s o n   p r o c e s s   m o d e l ),   w h i c h   l a r ge l y   s i m pl i f i e s   t h e   da t a   a rr i v a l   p r o c e s s   m o de l .   H ow e ve r   i t   w i l l   a dde e rr o r   due   t o   t h e   p a s s i o n   a p p r o xi m a t i o n.   I n   di s c r e t e - t i m e   n e t w o r ks   w h e r e   t h e r e   i s   a   c o n s t ra i nt   o n   w h i c h   s e r v i c e   n o de s   w i l l   be   a c t i ve   a t   a n y   t i m e ,   t h e   m a x - w e i ght   s c h e dul i ng  a l go r i t h m   c h o o s e s   a   s e r v i c e   p o l i c y   t o   gr a n t   o pt i m a l   t hr o ug h pu t   i n   t h e   c a s e   t h a t   e a c h   pa c ke t   v i s i t s   o n l y   a   s i n g l e   s e r v e r   s e r v i c e   n o de .   A   n e t w o r ki n s c h e du l e r   m us t   c h o o s e   a   que ui n a l go r i t hm ,   w h i c h   a f f e c t s   t h e   c h a ra c t e ri s t i c s   o f   t h e   b i gge r   n e t w o r k,   w h i c h   i s   a n   a r b i t e r   o n   a   n o de   i n   t h e   p a c ke t - s w i t c h i n g   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c h   2 021   :     1663   -   1672   1666   c o m m uni c a t i o n   n e t w o r k.   I t   m a na ge s   t h e   s e que n c e   o f   n e t w o r pa c ke t s   i n   t ra n s m i t   a n r e c e i v e   que ue s   of  t h e   n e t w o r i n t e r f a c e   c o n t r o l l e r   [13] .   T h e   n e t w o r s c h e dul e r   de c i de s   w h i c h   n e t w o r pa c ke t   t o   f o r w a r n e xt .   T h e   n e t w o r s c h e dul e r   i s   r e l a t e t o   a   que ui ng  s y s t e m ,   a rr a ngi ng  t h e   n e t w o r pa c ke t s   t e m po r a ri l y   unt i l   t h e y   a r e   b e i n t ra n s m i t t e d.   S y s t e m s   m a y   h a v e   o n e   o r   m ul t i pl e   que ue s   i n   w h i c h   c a s e   e a c h   m a y   h o l t h e   pa c ke t s   of   o n e   f l ow ,   c l a s s i f i c a t i o n,   o r   p r i o r i t y .   A n   a ut o m a t i c   p r o c e s s   t h a t   c a t e go r i z e s   n e t w o r t ra f f i c   a c c o r di n t o   v a r i o us   pa ra m e t e r s   i n t o   s e v e r a l   t r a f f i c   c l a s s e s .   E a c h   t r a f f i c   c l a s s   c a b e   t r e a t e di f f e r e n t l y   t o   di f fe r e n t i a t e   t h e   s e r v i c e   i m pl i e f o r   t h e   d a t a   ge n e ra t o a nd  e n dpo i n t   de v i c e s .   A   pr i o ri t y   que ue   c a n   b e   i m p l e m e nt e t o   i m p r o v e   n e t w o r pe r f o r m a n c e .   I n   t h e   n e xt   s e c t i o n s ,   w e   w i l l   d i s c us s   t h e   di f f e r e n t   Io T   a ppl i c a t i o n   l a y e r   p r o t o c o l s   t o   h e l t h e   de v e l o pm e n t   c h o i c e   i de s i g n i ng  a n   Io T   a ppl i c a t i o n   [ 2 0] .       4.   I O A P P LI C A TI O N S   W i t h i n   i ndus t ri a l   us e   c a s e s ,   c o m put e r s   w e r e   i n t r o duc e ov e r   t h e   l a s t   de c a de s ,   t o   f ul f i l l   s pe c i f i c   r e qui r e m e nt s ,   s uc h   a s   m e e t i n r e a l - t i m e   r e s po n s e   t i m e s   o r   o pe r a t i n r e l i a b l y   i n   v e r y   r o ugh   e n v i r o nm e nt s .   N ow   w i t h   Io T ,   t hi s   r o l e   c a n   b e   i m p r o v e by   N e t w o r ks   of   de v i c e s ,   pr o c e s s e s ,   a n s e r v i c e s   c o n s t a n t l y   e xc h a n ge   d a t a   w i t e a c h   o t h e r   a n d   e na b l e   t h e   c o o pe r a t i o n   f o a   c o m m o n   t a s k   [21 ].   S uc s e r v i c e s   a r e :   a)   Io T   i n   t r a n s po r t a t i o n :   Io T   de v i c e s   c o l l e c t ,   s t o r e s   a n p r o c e s s   f a s t e r   w a y   of   t r a f f i c   i n f o r m a t i o n,   w h i c h e l ps   i n   o pt i m i z i n t r a f f i c   pr o b l e m s .   F ut u r e   a pp l i c a t i o ns   m a y   i n c l u de   l o c a t i o n - s e n s i t i v e   b i l l i n g ,   l o c a t i o n - b a s e a dv e rt i s i ng,   a nd  i n f o r m a t i o s e r v i c e s   s uc a s   na v i ga t i o n,   po i nt s   o f   i n t e r e s t ,   e t c .   [2 2].   b)   Io T   i n   e duc a t i o n :   T h e   us e f ul n e s s   of  t h e   i n t e rn e t   o t h i ngs   i n   e duc a t i o n   w a s   c o n c l ude by   i m pr o v i n a nd   de ve l o pi n e duc a t i o n   a n t h e   e xt e nt   o f   t h e i r   r e l e v a n c e   i n   uni v e r s i t i e s   a n i t s   a ppl i c a t i o n   t hr o ug h   t h e   w o r o f   s m a r t   c l a s s   us i ng  m o de rn  t e c hni que s   i c l a s s r o o m s   a n d   us i n g   s m a r t   L a b o r a t o r i e s   t o   c o n duc t   e xpe r i m e nt s   b e t t e r   a n f a c i l i t a t e   t e s t s   a n us e   o f   de v i c e s   t f a c i l i t a t e   s t ude nt   c o m m u n i c a t i o n   w i t h   t h e   t e a c h e r   a n d   o t h e s t ude n t s   a nd  s c i e n t i f i c   m a t e ri a l   [ 23].   c)   Io T   i n   h e a l t h c a r e :   A l t h o ug h   Io T - b a c ke s m a rt   h e a l t h c a r e   t e c hn o l o gi e s   c a e nha n c e   i n c o m e   a n e nh a n c e   t h e   qua l i t y   of   l i v e s ,   s e c ur i t y   a n s a f e t y   i s   a   c o n c e rn  a s   w e l l .   A ddi t i o n a l   m e a s u r e s   s h o ul b e   t a ke t o   de a l   w i t h   t hr e a t s   a n t o   s e c ur e   po t e n t i a l   i n f o r m a t i o n   a t   t h e   e n d s   of   bo t h   t h e   c us t o m e r   a n t h e   de v e l o p e r .   T h us ,   t hi s   dy n a m i c a l l y   i n c r e a s i ng  i n dus t r y ' s   v i s i o n   a n l o n g - t e r m   a c h i e v e m e n t   l i e   i n   t h e   s y n e r gy   b e t w e e n   s c i e nt i s t s ,   h e a l t h c a r e   p r a c t i t i o n e r s ,   a n d   t h e   pe o pl e   [2 4].   d)   Io T   i n   s m a r t   h o m e s :   a   h o m e   a u t o m a t i o s y s t e m   us e s   t h e   t e c hn o l o g y   o f   I o T   fo r   t h e   s c r e e ni n a n d   c o n t r o l l i n o f   t h e   e l e c t r i c a l   a n e l e c t r o n i c   a pp l i a n c e s   a t   ho m e   f r o m   a n y   r e m o t e   a r e a   by   e s s e n t i a l l y   ut i l i z i n g   a   s m a rt p h o n e .   T h e r e   h a s   b e e n   ri s i n g   i nt e r e s t   i a   s e c ur e   f ra m e w o r t ha t   m us t   b e   t ri e d,   t r ue   a n d   f a s t   i r e a c t i o t o   t h e   v e n t u r e s   a n d   o r g a n i z a t i o n   [2 5].       5.   A P P LI C A TI O N   LA Y ER   P R O T O C O LS   5. 1 .     H yp e r - te x t - tr an s f e r   p r o to c o l   (H TTP )   It   i s   a   p r o t o c o l   t ha t   i s   r e s po n s i b l e   fo r   c o l l a bo r a t i o n   a nd  di s t r i b ut i o n   o i n f o r m a t i o n   i n   t h e   s y s t e m .   H T T P   i s   t h e   w o r l w i de   w e b   (gl ob a l   n e t w o r k)  i n f o rm a t i o c o m m uni c a t i o n   f o un d a t i o n ,   w h i c h   de pe n ds   o h y pe r - t e xt - do c um e nt s   t h a t   c o n t a i n   h y pe r - l i n ks   t ha t   p r o v i de   t h e   us e r   w i t h   a c c e s s   t o   o t h e r   r e s o ur c e s .   Co m m u n i c a t i o n   b e t w e e n   c l i e nt s   a n d   s e r v e r s   i s   do n e   by   s e n di ng  H T T P   r e que s t s   a n d   r e c e i v i n H T T P   R e s p o n s e s .   It   i s   t h e   m a i n   c l i e nt / s e r v e r   m o de l   us e i n   t h e   c urr e n t   i n t e rn e t   w e b ,   a l s o   t h e   m o s t   c o m pa t i b l e   w i t c urr e n t   i n f ra s t r uc t u r e   us e by   de ve l o pe r s   da i l y   [26].     It   w o r ks   a s   a   r e que s t / r e s po n s e   m o de l   i t h e   c l i e n t / s e r v e r   c o m put i n g   s y s t e m .   W h e r e   H T T P - r e que s t   m e s s a ge   i s   s e n t   by   c l i e n t   t o   t h e   s e r v e r,   w h i c h   t h e p r e s e n t   t h e   r e que s t e r e s o ur c e   (H T M L   f i l e s   o r   o t h e r s o r   do   a   s pe c i f i c   f un c t i o n,   a nd  s e n ds   t h e   c l i e nt   a   H T T P - r e s po n s e   m e s s a ge ,   w h i c h   c o n t a i n s   d a t a   s t a t us   a b o ut   t h e   r e que s t   w i t h   t h e   r e que s t e c o n t e n t   i n   t h e   m e s s a ge   b o d y   [14].   T h e   p r o t o c o l   i s   i nt e n de t o   e nha n c e   t h e   c o m m uni c a t i o n   o f   c l i e n t s / s e r v e r s   by   us i n i n t e rm e di a t e   n e t w o r e l e m e n t s .   F o r   e xa m p l e   H i gh   t r a f f i c   w e bs i t e s   us e   c a c h e - s e r v e r s   t o   ge t   t h e   c o n t e n t   o n   b e ha l f   o f   ups t r e a m   s e r v e r s   w hi c i m p r o v e s   r e s po n s e   [27] .   H T T P   i s   c r e a t e i n s i de   t h e   i nt e rn e t   p r o t o c o l   s ui t e   f r a m e w o r k .   I t   i s   a   r e l i a b l e   t r a n s po r t   l a y e r   p r o t o c ol   t h a t   us u a l l y   us e s   t ra n s m i s s i o c o n t r o l   p r o t o c o l   (T CP ),   w h i c h   off e r s   r e l i a b l e   de l i v e r y   of   h uge   d a t a   a nd  t h a t   i s   a   c o n n e c t i o n   a dv a nt a ge   i f   t h e r e   i s   n o   s t r i c t   l i m i t s   o l a t e n c y ,   but   a dds   a   c ha l l e n ge   i n   r e s o ur c e - r e s t ri c t e n o de s .   B e c a us e   t h o s e   n o de s   c o n s t a n t l y   s e n ds   s m a l l   a m o unt s   o f   da t a   a n w i t e a c t h e r e   i s   n e e f o r   T CP   c o nn e c t i o n   t h a t   c r e a t e s   u nn e c e s s a r y   ov e r h e a a n t a ke s   t i m e   [28 ].   H ow e ve r ,   H T T P   i s   a b l e   t o   us e   unr e l i a b l e   pr o t o c o l s   l i ke   t h e   us e r - da t a g ra m   pr o t o c o l   ( U D P ).   H T T P   i s   a n   e xt e n s i b l e   pr o t o c o l   t h a t   i s   s i m pl e   t o   us e .   T h e   c l i e n t - s e r v e r   s t ruc t u r e ,   c o m b i n e w i t t h e   a b i l i t y   t o   e a s i l y   a dd  h e a de rs ,   a l l o w s   H T T P   t o   a dv a n c e   t o ge t h e w i t h   t h e   e xt e n de c a p a b i l i t i e s   o f   t h e   i nt e rn e t   w e b .   T h e   m e s s a ge   f o r m a t ,   Co m m u ni c a t i o n   b e t w e e n   c l i e n t s   a n d   s e r v e r s   i s   do n e   by   r e que s t s   a n d   r e s po n s e s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Sur v e y   o IoT   app l i c at i on   l a y e r   pr ot o c o l s   ( H ar t G .   H am i d )   1667   a)   H T T P   r e que s t   i s   s e n t   by   c l i e n t   t o   t h e   w e b     b)   A   w e b   s e r v e r   r e c e i ve s   t h e   r e que s t   c)   T h e   s e r v e r u n s   a a p pl i c a t i o n   t o   p r o c e s s   t h e   r e que s t   d)   H T T P   r e s po n s e   i s   s e n t   by   t h e   s e r v e r   t o   t h e   b r o w s e r     e)   R e s p o n s e   i s   r e c e i ve by   c l i e n t     R E S T   gui de l i n e   h a s   b e e n   us e w i t h   H T T P   w h i c h   h e l ps   i de ve l o pi n w e b   s e r v i c e s   a c c o r di n t o   a r c hi t e c t u r a l   s t y l e   a n t h e   i nt e r a c t i o n   b e t w e e n   v a r i o us .   T h e r e   i s   e ffo r t   t o   i m p l e m e n t   t h e   R E S T f ul - w e b   s e r v i c e   i n   Io T   s y s t e m s   be c a us e   of   i t s   s uc c e s s ,   us i n H T T P   a n R E S T .   T h i s   m i x t u r e   i s   a d m i ra b l e   b e c a us e   t h e   n o de s   c a n   m a ke   t h e i r   i n f o r m a t i o s t a t e   a v a i l a b l e   e a s i l y   t h a nks   t o   w a y s   of   s t a n d a r di z a t i o n   ( r e a d ,   upd a t e ,   a n d   de l e t e   da t a ).   A s   o f   Q oS ,   t hi s   p r o t o c o l   a dds   n o   a ddi t i o na l   o pt i o n s ,   i t   de pe n ds   o n   t h e   gua ra n t e e s uc c e s s f ul   d e l i ve r y   pr o v i de by   us i n T CP   i f   t h e   c o nn e c t i o i s   n o t   i nt e rr u pt e d.   T h e   s e c ur i t y   i n   t h i s   p r o t o c o l   us e s   T L S   t o   e na b l e   s e c ur e   a n d   e n c r y pt e c h a nn e l   t ha t   c r e a t i n g   t h e   s e c ur e   H T T P   w h i c i s   c a l l e d   H T T P s   [11 ].     5. 2 .     M e s s age - q u e u i n g - te l e m e tr y - t r an s p o r p r o to c o l   (M Q TT)   It   i s   a   l i g ht w e i gh t   (M 2M c o n n e c t i v i t y   f r o m   o p e n   s t a n d a rds   of   O A S IS / IS O ,   a   pub l i s h/ s ub s c r i b e   pr o t o c o l   t h a t   m a na ge s   t h e   t ra n s po r t a t i o n   o f   m e s s a ge s   b e t w e e n   n o de s ,   w h i c h   i s   a n   a l t e rna t i v e   t o   t h e   t r a di t i o na l   c l i e n t / s e r v e r   p r o t o c o l s ,   w h e r e   a   c l i e n t   c o nn e c t s   di r e c t l y   w i t h   a n   e n dpo i n t   [ 11 ,   14].   It   us e s   T CP - IP   t o   ru n   o v e r ;   a l t h o ug a l l   p r o t o c o l s   t ha t   p r o v i de s   l o s s l e s s ,   b i - di r e c t i o na l ,   a n d   o r de r e c a n   w o r w i t h   M Q T T .   I t   e n a b l e s   t h e   us e r s   a nd  a ppl i c a t i o n s   t o   c o nn e c t   a t   o n e   e n d,   a l s o   a t   t h e   o t h e e n d   c o m m u n i c a t i o n s ,   a n n e t w o r k.   It   w a s   c r e a t e t o   r e a c h   r e m o t e   l o c a t i o n s   w h e r e   t h e   b a n dw i dt h   of   t h e   n e t w o r i s   l i m i t e d .   It   i s   s ui t e f o r   Io T   c o m m uni c a t i o n s   t ha n ks   t o   i t s   s m a l l   h e a de r s   a nd  s i m pl i c i t y   [29].   It   c o nt a i n s   t hr e e   m a i c o m po n e nt s :   B r o ke r   a n s e v e r a l   n o de s   (pub l i s h e r s ,   s ub s c r i b e r s a s   w e   c a n   s e e   i n   F i g ur e   3.   T h e   r o l e   of   M Q T T   b r o ke r   i s   a   s e r v e r   w h i c h   c o l l e c t s   da t a   f r o m   pub l i s h e r   n o de s   a n f o r w a r t h e m   t o   s ub s c r i b e r   n o de s .   M Q T T   n o de s   (c l i e n t s a r e   a n y   de v i c e s   t ha t   us e s   t h e   M Q T T   l i b r a r y   a n d   a b l e   t o   c o nn e c t   w i t h   t h e   b r o ke r   i t h e   n e t w o r k.   F o r   a   c l i e n t   t r e c e i v e   m e s s a ge s   a bo ut   a   s pe c i f i c   t o pi c ,   i t   ha s   t o   s ubs c r i b e   t o   i t .   A l s o   i t   i s   po s s i b l e   t ha t   n u m b e r   o f   c l i e n t s   a l l   s ub s c r i b e   t o   t h e   s a m e   t o pi c   a n d   a l l   r e c e i v e   da t a   a b o ut   i t   w h e ne ve r   a v a i l a b l e   f r o m   t h e   b r o ke r   [ 30 ].             F i gu r e   3 .   M Q T T   a a r c h i t e c t u r e       T h e   M Q T T   c o nn e c t i o n   i s   b e t w e e n   b r o ke r   a n t w o   c l i e n t s / no de s   w h e r e   t h e   c e n t e r   c o m po n e n t   i s   t h e   b r o ke r   t h a t   r e c e i v e s   m e s s a ge s   f r o m   pub l i s h e r   n o de s   a n a c c or d i n t o   t o pi c   f i l t e r i n de l i v e r   t h o s e   m e s s a ge s   t s ub s c r i b e r   n o de s .   I t   i s   n e e de t o   i n s t a l l   t h e   M Q T T - b r o ke r   l i b r a r y   i t h e   de v i c e   fo r   i t   t o   a c t   a s   a   b r o ke r ,   a s   f o r   c l i e n t   n o de s   t h e y   r e qui r e   i n s t a l l a t i o n   of   M Q T T - c l i e nt   l i b ra ri e s .   T h e   pub l i s h e r   c l i e nt   a dds   a   l a b e l e t o pi c   t t h e   b r o ke r .   O n e   M Q T T   pub l i s h e s   t h e   m e s s a ge   t o   a   s e t   o f   t opi c s   [31].   T hi s   d a t a   w i l l   b e   s e n t / pub l i s h e t o   t h e   b r o ke r   t ha t   c a s t o r e   i t   i n   i t s   d a t a b a s e   t e m po ra l l y   [32].   T h e   s ub s c r i b e r s   w h o   a r e   s ub s c r i b e t o   t h i s   t o pi c   w i l l   s e n m e s s a ge s   t o   c h e c fo r   upd a t e s   [28] .   T h e   M Q T T - c o n t ro l   m e s s a ge s   a r e   m i ni m a l   a nd  s m a l l   a s   o f   B   of  i n f o r m a t i o n.   B ut   i t   c a n   h o l d   up  t o   256   M B   w h e n   n e e de d.   T he   m e s s a ge s   us e i n   M Q T T   a r e   di f f e r e n t   i n   t y p e s   l i ke   t h e   o n e s   us e t o   c o n t r o l / d i s c o n n e c t   a   n o de   f r o m   a   b r o ke r ,   f r o m   f o r w a r di ng  da t a ,   da t a   r e c e i pt   a c kn o w l e dgm e n t ,   t o   m o n i t o r   t h e   c o n n e c t i o n.   M e s s a ge   t y pe s   a r e   c o nn e c t e d,   di s c o n n e c t   a n pub l i s h.   S e n t   d a t a   s uppo r t s   S S L / T L S   e n c r y pt i o n   [33].   M Q T T   us e s   di ff e r e n t   m o dul e s   fo r   m e s s a ge   e xc h a nge   kn o w n   a s   qu a l i t y   of  s e r v i c e   (Q o S pr o f i l e s :   Q o S 0:   o n c e   a t   m o s t :   t h e   d a t a / m e s s a ge   i s   s e n t   o n c e   a nd   n o   a d di t i o n a l   de l i v e r y   a c kn o w l e dgm e n t .   Q o S 1:   o n c e   a t   l e a s t :   u nl e s s   de l i v e r y   a c kn o w l e dgm e n t   i s   r e c e i v e d,   da t a / m e s s a ge   w i l l   ke e b e i n r e s e nt .   Q o S 2:   o n c e   e xa c t l y :   bo t h   n o de s   s e n de r / r e c e i v e r   w i l l   s t a rt   i n   t w o   l e v e l   h a nds h a ke   t o   gra nt   t ha t   o n e   c o p y   of   t h e   da t a / m e s s a ge   i s   r e c e i v e o n l y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c h   2 021   :     1663   -   1672   1668   5. 3 .     C o n s tr ai n e d - ap p l i c at i o n   p r o to c o l   (C o A p )   It   i s   a n   a ppl i c a t i o n   l a y e r   p r o t o c o l   s pe c i a l i z e fo r   c o n s t ra i n e de v i c e s ,   i t   e n a b l e s   t h e   c o m m u n i c a t i o n   of   n o de s   t o   Int e rn e t ,   s uc h   a s   w i r e l e s s   s e n s o r   n e t w o r n o de s .   It   i s   us e i n   t r a n s f e rri n g   da t a   f r o m / t o   c l i e n t s / s e r v e r s   o ve r   t h e   In t e rn e t .   It   i s   i nt e n de t o   b e   us e be t w e e n   n o de s   o n   t h e   s a m e   l e v e l   of   c o n s t r a i n e n e t w o r (l o w   p ow e r ,   l o s s   n e t w o r ks ,   e t c . ),   n o de s   o n   di f fe r e nt   c o n s t r a i n e n e t w o r ks   a n l a s t l y   be t w e e n   c o n s t ra i n e n o de s   a n d   ge n e ra l   I n t e rn e t   de v i c e s .   It s   de s i g n   i s   i n t e n de f o r   (M 2M )   a p pl i c a t i o n s   w h e r e   i t   h a s   v e r y   l ow   ove rh e a d,   a nd  s i m p l i c i t y .   Co A P   c a w o r w i t h   m o s t   de v i c e s   t ha t   s u ppo r t   us e r   d a t a g r a m   p r o t o c o l   (U D P ).   F r o m   a a r c h i t e c t u r e   v i e w ,   t h e   e n d   n o de s   (l i ke   s e n s o r s )   w i l l   ge t   Co A P   s e r v e a dde d   t o   t h e m   [3 4].     T h e   c o n t r o l l e r   s h o ul ha v e   t h e   Co A P   c l i e n t   i n s t a l l e d,   w h e r e   i t   w i l l   m a na ge   s e v e r a l   e n d   n o de s .   Co A P   f un c t i o n s   a s   a   s o r t   o H T T P   fo r   r e s t r i c t e de v i c e s ,   e n a b l i n e qui pm e n t   s uc h   a s   s e n s o r s   o r   a c t ua t o r s   t o   c o m m uni c a t e   o n   t h e   I o T .   Co A P   c o n n e c t i o e xa m p l e   s t e ps   i F i gu r e   4 .   T h e   p r o t o c o l   i s   de s i g n e f o r   r e l i a b i l i t y   i n   r e s t r i c t e b a n dw i dt h   a n hi g h   c o n ge s t i o n   t hr o ugh  i t s   l o w   n e t w o r o v e r h e a a n l o w   p ow e r   c o n s um pt i o n .   Co A P   a l s s uppo r t s   n e t w o r ks   w i t h   b i l l i o n s   o n o de s .   F o r   s e c uri t y ,   de f a ul t   D T L S   pa r a m e t e r s   a r e   c h o s e n   a s   a n   e qui v a l e n t   o f   3072  b i t   R S A   ke y s   [35].   Co A P   i s   a   c l i e n t - s e r v e r   Io T   p r o t o c o l   t ha t   f o l l ow s   r e que s t / r e s po n s e   m e t h o l i ke   w h a t   h a ppe n s   i n   H T T P .   Co A P   i s   i n t e n de t o   s o l ve   t h e   pr o b l e m s   of   R E S T   s o   i t   w i l l   gi v e   Io T   a ppl i c a t i o n s   t h e   a b i l i t y   t o   us e   R E S T f ul   s e r v i c e s   w i t h o ut   v i o l a t i ng  t h e i r   r e s t ri c t i o n s .   It   us e s   U D P ,   w i t h   a   l i g ht w e i gh t   m e c h a ni s m   w h i c h   e na b l e s   r e l i a b i l i t y   [32].   A   s i m pl e   b i n a r y   fo r m a t   i s   h o w   Co A P   m e s s a ge s   a r e   e n c o de d.   S i m p l e   ge n e ra t i o n   o f   w h i c h   o ff e r s   s a v i n g   t h e m   w i t h o ut   n e e di n g   e xt r a   R A M   i n   t h e   c o n s t ra i ne n o de s   t h e m s e l v e s .   It   c o nt a i n   f o ur   t y pe s   of  m e s s a gi n g :   c o n f i rm a b l e   a n n o n - c o n f i rm a b l e   w h i c h   r e p r e s e n t   t h e   u n r e l i a b l e   a n r e l i a b l e   t ra n s m i s s i o n s ,   r e s pe c t i v e l y .   P i gg y b a c a n s e pa r a t e   i s   us e fo r   c l i e nt / s e r v e r   c o m m u n i c a t i o n ,   i n   w hi c h   t h e   s e r v e r   r e s po n s e   i s   s e n t   i m m e di a t e l y   a f t e r   r e c e i v i n g   t h e   m e s s a ge ,   w i t hi t h e   a c kn o w l e dgm e n t   m e s s a ge   o r   n o t   r e s pe c t i v e l y   [14].           F i gu r e   4 .   Co A P   c c o n n e c t i o n   s t e ps       5. 4 .     A d v an c e d - m e s s age - q u e u i n p r o to c o l   (A M Q P )   It   i s   a O A S IS   o pe n   s t a n d a r b i na r y   w i r e   l e v e l   m e s s a ge   o r i e nt e m i dd l e w a r e   a p pl i c a t i o n   l a y e r   pr o t o c o l .   It   i s   a   r e p l a c e m e nt   f o r   e xi s t i n p r o p r i e t y   m e s s a gi n g   m i ddl e w a r e .   It s   f e a t u r e s   a r e   que ui n g ,   o r i e nt a t i o n ,   r o ut i ng  o f   m e s s a ge s   a l s o   r e l i a b i l i t y   a n s e c ur i t y   (S A S L / T L S ).   A M Q P   s uppo r t s   a   w i de   v a r i e t y   of  m e s s a gi n a ppl i c a t i o n s   a nd  c o m m u n i c a t i o n   pa t t e rn s   e f f i c i e n t l y .   In   A M Q P   i m p l e m e n t a t i o n s   o f   di ffe r e nt   s e r v i c e   pr o v i de r s   i s   i n t e r o pe ra b l e   be c a us e   i t   h i g hl y   d e pe n ds   o n   t h e   m e s s a gi n p r o v i de r   a n c l i e nt .   B e c a us e   A M Q P   i s   w i r e   l e v e l   pr o t o c o l   t h e   d a t a   f o r m a t   de s c r i pt i o n   i s   fo r w a r de a s   a   s t r e a m   o f   by t e s   t hr o ugh o ut   t h e   n e t w o r k.   T h e r e f o r e ,   t oo l s   t h a t   c a n   m a na ge   m e s s a ge s   w i l l   c on f i r m   t h e   a b i l i t y   of   da t a   fo r m a t   i nt e r o pe ra t i o n   t o   o t h e t o o l s   r e ga r d l e s s   o f   t h e   l a n gu a ge   o f   i m p l e m e nt a t i o [3 6] .   T h e   h e a de o f   A M Q P   i s   a   de l i v e r y   r e l a t e a nn o t a t i o n s   s t a n d a r s e t   o f   w h i c h   c a n   b e   i n di c a t e o r e que s t e fo r   a   m e s s a ge ,   t h e   h e a de r   i n c l u de s   pr i o r i t y ,   t i m e   t o   l i v e ,   a nd  du r a b i l i t y .   T h e   s t r uc t u r e   o f   m e s s a ge   i s   a   s t a n d a r o pt i o na l   l i s t   o f   pr o pe r t i e s   o s pe c i f i c   a ppl i c a t i o n s   (us e r   i d,   m e s s a ge   i d,   c r e a t i o n   t i m e ,   r e pl a y ,   s ub j e c t ,   c oo r di na t i o n   i d ,   e t c . ) ,   a n a   b o d y   (a ppl i c a t i o n   d a t a   a c c o r di n t o   A M Q P ) .   A M Q P   i s   de f i n e fo r   m e s s a gi n a b i l i t i e s ,   i t   e n a b l e s   i nt e r o pe r a b i l i t y   w i t h   i nt e rm e di a r i e s   m e s s a gi n ( l i ke   B r o ke r s ,   B ri dge s ,   a nd  o t h e r s i n   l a r ge   ri c h   n e t w o r ks ,   a n a l s o   i t   i s   us e i n   s i m p l e   s y s t e m s   of   pe e r - to - pe e r .   A l t h o ug h   t h e   f ra m e w o r c ove r s   t h e   b a s i c   b e h a v i o r s ,   i t   a l l o w s   fo r   e xt e n s i o n s   s i t   c a n   b e   f ur t h e r   s t a n d a r d i z e d.   L i ke   M Q T T   A M Q P   us e s   pub l i s h/ s ub s c r i b e   T CP   a r c hi t e c t u r e .   B ut   i t   di f f e r s   t h a t   t h e   b r o ke r   i s   s u b di v i de i n t o   t w o   c o m po n e n t s :   que ue s   a n e xc ha n ge   a s   w e   c a n   s e e   i n   F i gu r e   5 .   T h e   e xc h a n ge   pa r t   i s   t h e   o n e   r e s po n s i b l e   f o r   c o l l e c t i ng  a nd  r e di r e c t i ng  of   pu b l i s h e r   m e s s a ge s   a c c o r di n t o   s e t   o c o d e r o l e s .   Q ue ue s   a c t   a s   t o pi c s   t h a t   s ub s c r i b e r s   c o n n e c t   t o   ge t   t h e   da t a   w h e n e v e r   a v a i l a b l e   [3 7 ].     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Sur v e y   o IoT   app l i c at i on   l a y e r   pr ot o c o l s   ( H ar t G .   H am i d )   1669       F i gu r e   5 .   A M Q P   A r c hi t e c t u r e       5. 5 .     Ex te n s i b l e - m e s s agi n p r o to c o l   (X M P P )   It   i s   a   X M L   b a s e c o m m u n i c a t i o p r o t o c o l   b ui l t   f o r   m e s s a ge - o r i e n t e m i dd l e w a r e ,   w hi c s uppo rt s   a   w i de   r a n ge   o f   a ppl i c a t i o n s   l i ke   p r e s e n c e   a n c o l l a b o r a t i o n   o i n s t a nt   m e s s a gi n g .   It   p r o v i de s   c l o s e   t o   r e a l - t i m e   e xc h a n ge   o f   e xt e n s i b l e   a n d   s t r uc t u r e da t a   b e t w e e n   a n y   a m o unt s   o f   n e t w o r n o de s .   I t   i s   de s i g n e t o   b e   e xt e n s i b l e   a n d   i n s t a nt   m e s s a gi n g   b e t w e e n   a ppl i c a t i o n s .   T h e   pr o t o c o l   i s   us e fo r   s t r e a m i ng  X M L   e l e m e n t s   ov e r   a   n e t w o r t o   e x c h a n ge   m e s s a ge s   a nd  pr e s e n c e   da t a   i n   c l o s e   t o   r e a l - t i m e .   A l s o ,   i t   s uppo rt s   pub l i s h - s ub s c r i b e   s y s t e m s   r unni n o v e r   T CP ,   l i ke   V o IP   s i gn a l i n g ,   v i de o ,   f i l e   t r a n s f e r ,   Io T   a pp l i c a t i o n s   s uc h   a s   s o c i a l   s e r v i c e s   a n d   s m a r t   g ri [ 3 8 ] .     T h e   de f i ni t i o n   o f   X M P P   i s   a o pe n   s t a n d a r d   t ha t   us e s   a n   o pe n   s y s t e m s   a pp r o a c f o r   de v e l o pm e n t ,   by   w h i c h   o ff e r s   t h e   a b i l i t y   t h a t   a n y o n e   c a n   i m pl e m e nt   a n   X M P P   s e r v i c e   a n i n t e r o pe r a t e   i t   w i t h   o t h e o r ga ni z a t i o n s   ‘i m pl e m e n t a t i o n s .   D ue   t o   X M P P   be i n a n   o pe n   p r o t o c o l ,   de s i gn   o f   i m pl e m e n t a t i o n s   us e s   a n y   s of t w a r e   l i c e n s e   a n a s   m a n y   s e r v i c e   a s   n e e de d,   c l i e n t   a n l i b ra r y   i m pl e m e nt a t i o n s   a r e   a v a i l a b l e   f o r   f r e e .   It   f un c t i o n s   l i ke   t h e   H T T P   G E T / P O S T   m e t h o d.   X M P P ' s   s t r e n g t h s   a r e   de c e n t r a l i z a t i o n ,   O pe n   s t a n d a r ds ,   S e c ur i t y ,   F l e xi b i l i t y .   X M P P   w e a kn e s s e s   a r e   T e xt - b a s e c o m m u n i c a t i o n,   n o   Q ua l i t y   of   S e r v i c e ,   I n - b a n b i n a r y   da t a   t r a n s f e i s   l i m i t e [ 39 ].   X M P P   p r o v i de s :   a)   S e n a n d   r e c e i ve   m e s s a ge s   w i t o t h e us e r s .   b)   Ch e c a n d   s h a r e   p r e s e n c e   s t a t us   c)   M a n a ge   s ub s c r i pt i o n s   t o   a n d   f r o m   o t h e r   us e r s .   d)   M a n a ge   c o nt a c t   l i s t   e)   B l oc c o m m uni c a t i o n s   ( r e c e i v e   m e s s a ge s ,   s h a ri n g   p r e s e n c e   s t a t us ,   e t c . )   t o   s pe c i f i c   us e r s .   XMPP   c o n n e c t i o n   e xa m pl e   i n   F ig u r e   6.   T h e r e   i s   a n   o pe n   r e s e a r c h   t o   m o di fy   a   b e t t e r   X M P P   fo r   Io T .   A   pub l i s h / s ub s c r i b e   l i g ht w e i gh t   s c h e m a   w a s   i m p l e m e n t e f o r   r e s o ur c e - c o n s t r a i n e a ppl i c a t i o n s ,   w h i c h   i m p r o v e s   t h e   c u rr e n t   v e r s i o o f   t h e   p r o t o c o l .           F i gu r e   6 .   X M P P   Co nn e c t i o m e s s a ge s   e xa m pl e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c h   2 021   :     1663   -   1672   1670   6.   C O M P A R I S O N   S e ve r a l   a pp l i c a t i o l a y e r   p r o t o c o l s   f o r   Io T   h a v e   b e e n   s t u di e a nd  d i s c us s e d.   T h e   c h o i c e   a m o n g   t h e s e   pr o t o c o l s   de pe n ds   o n   t h e   n e e ds   o f   s p e c i f i c   a ppl i c a t i o n.   F o r   e xa m p l e ,   i f   a n   a pp l i c a t i o n   ha s   b e e n   i m p l e m e nt e w i t h   X M L ,   a n a b l e   t o   a c c e pt   ov e r h e a i n   i t s   he a de r s ,   X M P P   c o ul b e   t h e   be s t   o pt i o n   t o   c h o o s e   a m o ng  s e s s i o n   l a y e r   pr o t o c o l s .   E l s e   w i s e ,   i f   t h e   a pp l i c a t i o i s   o v e r h e a d   a n d   po w e r - s e n s i t i v e ,   t h e c h o o s i n g   M Q T T   w o ul be   t h e   b e t t e r   o pt i o n   [ 40 4 1 ].   D ue   t o   l ow   ov e r h e a a n po w e r   c o n s um pt i o n   M Q T T   i s   t h e   po pul a r   o n e   i Io T .   H ow e ve r ,   t ha t   w i l l   r e qu i r e   a n   a ddi t i o n a l   b r o ke r   i m pl e m e nt a t i o n.   Co A P   i s   t h e   b e s t   a n m o s t   s ui t a b l e   i f   t h e   a p pl i c a t i o n   n e e ds   R E S T   f un c t i o n a l i t y   [4 2 ].   Co m p a r i s o s um m a r y   of   t h e   di s c us s e p r o t o c o l s   i s   pr e s e nt e i T a b l e   2.   F i g u r e   s h o w s   t h e   c o m pa r i s o n   b a s e o n   ov e r h e a d   a nd  m e s s a ge   s i z e .   T h e   i l l us t ra t i o s h o w s   t ha t   X M P P   ha s   t h e   hi g h e s t   m e s s a ge   s i z e   a nd  o v e r h e a d ,   w h i l e   o t h e r   p r o t o c o l s   h a s   l o w e r   w i t h   Co A P   t h e   l o w e s t   m e s s a ge   s i z e   a n o v e r h e a d .   M Q T T ,   A M Q P ,   X M P P   a n H T T P   us e s   a l l   T CP   c o nn e c t i o o ve rh e a ds   f o r   c o nn e c t i o n   e s t a b l i s h m e n t   a n d   c l o s i n g .   H ow e ve r ,   M Q T T   i s   l i g ht w e i gh t   t h e r e   f o r   i t   ha s   t h e   l e a s t   h e a de r   s i z e   o f   2 - by t e   pe r   m e s s a ge   b ut   i t s   r e qui r e m e nt   o T CP   c o nn e c t i o n   w i l l   a dd  s i z e   t h e   ov e r a l l   o ve rh e a d ,   s o   t h e   w h o l e   m e s s a ge   s i z e   w i l l   i n c r e a s e   [4 3 4 4 ].   Co A P   us e s   U D P   w h i c do e s   n o t   i n c r e a s e   c o n n e c t i o n   o v e r h e a ds   a s   i t   w o r ks   o n   b a s i s   of   f i r e   a nd  f o r ge t .   T h i s   w i l l   r e duc e   t h e   o v e r a l l   ov e r h e a d   c o n s i de r a b l y   (m e s s a ge   s i z e ).     A l t h o ug h   A M Q P   i s   a l s o   a   b i na r y   l i ght w e i ght   p r o t o c o l ,   i t   h a s   i n c r e a s e o ve rh e a a n d   m e s s a ge   s i z e   b e c a us e   of   i t s   s uppo r t   fo r   s e c u r i t y ,   r e l i a b i l i t y ,   pr o v i s i o n i n g ,   a n i nt e r o pe ra b i l i t y .   F i n a l l y ,   X M P P   i s   t h e   m o s t   h e a v y w e i gh t   p r o t o c o l .   It   n e e ds   h i g h e r   o ve r h e a a n m e s s a ge   s i z e   a m o n a l l   a s   i t   w a s   n o t   o r i g i n a l l y   de s i gn e fo r   t h e   Io T   [4 5 ] .   A s   a n   e xa m pl e   o f   s ui t a b l e   us e   of   t h e   di f fe r e nt   a p pl i c a t i o n   p r o t o c o l s   di s c us s e pr e v i o u s l y   F i g u r e   8   s h o w s   a n   Io T   n e t w o r m a ki ng  us e   o f   t h e   d i f fe r e nt   p r o t o c o l s   i o n e   s y s t e m   [4 6 ].       T a b l e   2 .   A pp l i c a t i o l a y e r   p r o t o c o l   c o m pa ri s o n   Cri t e ri a   H T T P   M Q T T   X M P P   A M Q P   Co A P   Y e a r   1997   1999   2000   2003   2010   A r c h i t e c t u r e   Cl i e n t / S e r v e r   Cl i e n t / Br o k e r   Cl i e n t / s e rv e r   Cl i e n t / Br o k e r   o r   Cl i e n t / S e r v e r   Cl i e n t / S e r v e o rCl i e n t / Bro k e r   A b s t ra c t i o n   Re q u e s t / R e s p o n s e   P u b l i s h / S u b s c ri b e   P u b l i s h / S u b s c ri b e   o Re q u e s t / R e s p o n s e   P u b l i s h / S u b s c ri b e   o Re q u e s t / R e s p o n s e   Re q u e s t / R e s p o n s e   o rP u b l i s h / S u b s c ri b e   H e a d e r   S i z e   U n d e fi n e d   2   By t e   U n d e fi n e d   8   By t e   4   By t e   M e s s a g e   S i z e   L a rg e   a n d   U n d e fi n e d   (d e p e n d s   o n   t h e   w e b   s e rv e r   o r   t h e   p ro g ra m m i n g   t e c h n o l o g y )   S m a l l   a n d   U n d e fi n e d   (u p   t o   2 5 6   M m a x i m u m   s i z e )   L a rg e   a n d   U n d e fi n e d   ( d e p e n d s   o n   t h e   w e b   s e r v e o t h e   p ro g ra m m i n g   t e c h n o l o g y   N e g o t i a b l e   a n d   U n d e fi n e d   S m a l l   a n d   U n d e fi n e d   (n o rm a l l y   s m a l l   t o   f i t   i n   s i n g l e   I P   d a t a g ra m )   S e m a n t i c s /   M e t h o d s   G e t ,   P o s t ,   H e a d ,   P u t ,   P a t c h ,   O p t i o n s ,   Co n n e c t ,   D e l e t e     Co n n e c t ,   D i s c o n n e c t e d ,   P u b l i s h ,   S u b s c r i b e ,   U n s u b s c ri b e ,   Cl o s e     Ch a t ,   e rro r ,   g ro u p   c h a t ,   h e a d l i n e ,   n o r m a l   Co n s u m e ,   D e l i v e r,   P u b l i s h ,   G e t ,   S e l e c t ,   A s k ,   D e l e t e ,   N a c k ,   Re c o v e r,   R e j e c t ,   O p e n ,   Cl o s e   G e t ,   P o s t ,   P u t ,   D e l e t e   Ca c h e   a n d   P ro x y   S u p p o r t   Y e s   P a rt i a l   Y e s   Y e s   Y e s   Q u a l i t y   o f   S e r v i c e   (Q o S ) /   Re l i a b i l i t y   L i m i t e d   ( v i a   T ra n s p o r t   P ro t o c o l   -   T CP )     Q o S   0   -   A t   m o s t   o n c e   ( F i r e - a n d - F o r g e t ),   Q o S   1   -   A t   l e a s t   o n c e ,   Q o S   2   -   E x a c t l y   o n c e   N o n e   (c o u l d   b e   d o n e   b y   e x t e n s i o n   )   S e t t l e   F o rm a t   (s i m i l a t o   A t   m o s t   o n c e o U n s e t t l e   F o r m a t   ( s i m i l a r   t o   A t   l e a s t   o n c e )   Co n f i r m a b l e   M e s s a g e   ( s i m i l a t o   A t   m o s t   o n c e o N o n - c o n f i r m a b l e   M e s s a g e   ( s i m i l a t o   A t   l e a s t   o n c e )   S t a n d a rd s   IE T F   a n d   W 3 C   O A S IS ,   E c l i p s e   F o u n d a t i o n s   IE T F ,   X S F   By l a w s   a n d   X E P - 0001   O A S IS ,   I S O / IE C   IE T F ,   E c l i p s e   F o u n d a t i o n   T ra n s p o r t   p ro t o c o l   T CP   T CP   (M Q T T - S N   c a n   u s e   U D P )   T CP   T CP ,   S CT P   U D P ,   S CT P   S e c u ri t y   T L S / S A S L   T L S / S S L     T L S / S A S L   O M E M O   T L S / S S L ,   IP S e c ,   S A S L   D T L S ,   I P S e c   D e f a u l t   P o r t   8 0 /   4 4 3   (T L S / S S L )   1 8 8 3 /   8 8 8 3   (T L S / S S L )   5 2 2 3   ( T L S / S S L )   5 6 7 1   ( T L S / S S L ),   5672   5 6 8 3   (U D P   P o r t )/   5 6 8 4 (D L T S )   E n c o d i n g   F o r m a t   T e x t   Bi n a r y   T e x t   Bi n a r y   Bi n a r y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       Sur v e y   o IoT   app l i c at i on   l a y e r   pr ot o c o l s   ( H ar t G .   H am i d )   1671         F i gu r e   7 .   M e s s a ge   s i z e   v s   m e s s a ge   o v e r h e a d     F i gu r e   8 .   A pp l i c a t i o p r o t o c o l s   i Io T   n e t w o r ks   [1 2]       7.   C O N C LU S I O N   T h e   m a i n   go a l   of   t h e   c urr e nt   s t udy   w a s   t o   pr o v i de   a   c o m pr e h e n s i v e   s ur v e y   of   I o T   a ppl i c a t i o n   l a y e r   pr o t o c o l s   t o   h e l de v e l o pe r s   by   gi v i n a n   i n s i g h t   o f   I o T   s o l ut i o n s   a n a l t e rna t i v e s   fo r   a ppl i c a t i o n s   t ha t ’s   a l s s t a n d a r di z e by   IE F T ,   IE E E ,   a nd  o t h e r s .   T hi s   s t udy   h a s   found  t h a t   Io T   s y s t e m s   t a ke   i n t o   a c c o un t   di f f e r e n t   r e qui r e m e nt s .   T h e r e   i s   n o   o n e   p r o t o c o l   a l o n e   w i l l   s a t i s fy   t h e   de v e l o pm e n t   o f   e n t i r e   c o m m u ni c a t i o n   i n   t h e   s y s t e m ,   b e gi nn i ng  f r o m   r e s o ur c e - r e s t ri c t e de v i c e s   t o   t h e   c l o ud  t o   t h e   s e r v e n o de s .   T h e   f o l l ow i n i s   a   s um m a r y   o f   t h e   c o n c l us i o n s .   R E S T f ul   H T T P   i s   s ui t a b l e   i n   c l o ud  c o m put i n s y s t e m s   be c a us e   t h e r e   i s   n o   i s s ue   of   b a t t e r y   c o n s um pt i o n   o c o n s t r a i n e c o m m u ni c a t i o n ,   b ut   t he   s t a n da rd  i s   s t i l l   e v o l v i n a n d   h a s   c ha l l e n ge s   o s h o rt - t e r m   i n t e r o pe r a b i l i t y .   M Q T T   ha s   pr o v e t h a v e   b e s t   pe r f o r m a n c e   i n   Io T   s y s t e m   due   t i t s   s i m pl e   c o n f i gur a t i o n s   a n s t a b i l i t y .   A n b e t w e e n   t h o s e   m e s s a ge   que ue   pr o t o c o l s   C o A P   pe r fo r m s   b e s t   i n   c o nn e c t i n g   t h e m .   X M P P   i s   be s t   us e i n   a pp l i c a t i o n s   t ha t   s uppo rt s   m ul t i - t hr e a d i n g ,   b e c a us e   of   l ow e r   s e r v e r   ut i l i z a t i o n.   A l s o ,   a dds   h o ri z o n t a l   s c a l a b i l i t y   w h i c h   i s   m i s s i ng  i n   Co A P   a n M Q T T   a s   t h e y   a r e   a   s i n g l e   po i n t   o f   f a i l u r e.   T h e   c urr e n t   f i n di ngs   a dd  t o   a   g r o w i n b o d y   of   l i t e ra t u r e   o n   I o T   s y s t e m   de s i gn   a nd  a pp l i c a t i o n   p r o t o c o l s   us e d   i n   i t .   D e v e l o pe r   t e a m   n e e ds   a   l o t   o f   t ra i ni n w h e n   de v e l o pi ng  a pp l i c a t i o p r o t o c o l s   o t h e t ha n   H T T P .   D ue   t o   t h e   ov e r h e a t h e y   b r i n f e a t u r e s ,   l i ke   p r i v a c y   a n s e c ur i t y ,   n e e t o   b e   a na l y z e m o r e ,   t o   f i n m o r e   o pt i m a l   s o l ut i o n s ,   w hi c c r e a t e s   c h a l l e n ge s   a n a l s o   o pe n   e xc i t i n o ppo r t u ni t i e s   fo r   n o v e l   a r c h i t e c t u r e s   t ha t   c o m b i n e   c l o ud  c o m put i n a n d   Io T   s y s t e m s   t o   e nh a n c e   pe r f o r m a n c e   o f ut u r e   a p pl i c a t i o n s .       R EF ER EN C ES   [ 1]   J .   H ua ng ,   M a na g i ng   t he   I nt e r n e t   o f   T hi ng s , ”  T he   I ns t i t u t i on  of   E n g i ne e r i ng   and   T e c hn ol ogy 2016 .     [ 2]   A .   Z a ne l l a ,   e t   a l . ,   I nt e r n e t   o f   T hi ng s   f o r   S m a r t   C i t i e s ,   I E E E   I n t e r n e t   of   T h i n gs   J ou r na l ,   v o l .   1,   no .   1 ,   2014 .   [ 3]   S .   C i r a n i ,   I nt e r ne t   o f   T h i ng s , ”  J ohnW i l e y   &   Sons   L t d 2 019 .     [ 4]   J .   A C e d i l l o ,   I nt e r ne t   P r o s pe c t i v e   S t udy ,   i B ul l e t i of   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i n and   I n f o r m at i c s   ( B E E I ) ,   201 7   [ 5]   O .   H a hm ,   O pe r a t i ng   s y s t e m s   f o r   l o w - e nd  de v i c e s   i t h e   i nt e r n e t   o f   t hi ng s :   A   s ur v e y ,   I E E E   I n t e r ne t   o f   T h i ng s   J our nal ,   201 6.     [ 6]   R .   v a n   K r a ne n bur g ,   T he   i n t e r n e t   o f   t h i ng s ,   T he   i n s i t t ut r   of   N e t w or k   C ul t ur e s 2008 .     [ 7]   S .   M a nn ,   T he   W i r e l e s s   A ppl i c a t i o P r o t o c o l   ( W A P ) , ”  J o hn   W i l e y   &   Sons ,   I nc . 20 00 .     [ 8]   A .   A l - F uqa ha ,   e t   a l . ,   I nt e r ne t   o f   t hi ng s :   A   s ur v e y   o e na bl i ng   t e c hno l o g i e s ,   p r o t o c o l s   a nd  a pp l i c a t i o ns ,   i I E E E   C om m uni c at i on s   Sur v e y s   T u t or i a l s ,   v o l .   17 ,   no .   4 ,   pp .   2347 - 23 76 2 015.     [ 9]   P .   S e t hi   a nd  S .   R .   S a r a ng i ,   I nt e r ne t   o f   t h i ng s :   A r c hi t e c t ur e ,   p r o t o c ol s ,   a nd   a p pl i c a t i o ns ,   2 017 .     [ 10]   A F o s t e r ,   M e s s a g i ng   T e c hno l o g i e s   f o r   t he   I ndus t r i a l   I nt e r ne t   a nd   t he   I nt e r ne t   o f   T h i ng s ,   2 014 .     [ 11]   N .   N a i k ,   C ho i c e   o f   E f f e c t i v e   M e s s a g i ng   P r o t o c o l s   f o r   I o T   S y s t e m s :   M Q T T ,   C oA P ,   A M Q P   a nd  H T T P , ”  I E E E   I nt e r n at i on al   Sy s t e m s   E ng i ne e r i ng   S y m pos i um   ( I S SE ) 2 017 .     [ 12]   P .   K a y a l ,   A   C o m pa r i s o o f   I o T   a ppl i c a t i o l a y e r   p r o t o c o l s   i n   a   s m a r t   p a r k i ng   i m pl e m e n t a t i o n ,   2017 .     [ 13]   J.   D i z da r e v i c ,   A   S ur v e y   o f   C o m m uni c a t i o P r o t o c o l s   f o r   I nt e r ne t   o f   T hi ng s   a n R e l a t e d   C ha l l e ng e s   o f   F o g   a nd  C l o ud  C o m put i ng   I nt e g r a t i o n ,   20 19 .     [ 14]   T .   S a l m a n   a nd   R .   J a i n ,   A   S ur v e y   o f   P r o t o c o l s   a nd  S t a nd a r d s   f o r   I nt e r n e t   o f   T hi ng s , ”  A d v anc e C om p ut i ng  and   C om m uni c at i on s 2 017 .     [ 15]   S .   M i j o v i c ,   C o m pa r i ng   A ppl i c a t i o L a y e r   P r o t o c o l s   f o r   t he   I nt e r ne t   o f   T hi ng s   v i a   E xpe r i m e nt a t i o n , ”  I E E E   2n I nt e r n at i on al   F or um   on  R e s e ar c h   and   T e c hn ol o gi e s ,   2016 .     [ 16]   W .   S h a ng ,   e t   a l . ,   C h a l l e ng e s   i n   i o t   ne t w o r ki ng   v i a   t c p/ i p   a r c h i t e c t u r e ,   2016 .     [ 17]   H .   B a ba ,   e t   a l . ,   P r o b l e m s   i a nd  a m o ng   i ndus t r i e s   f o r   t he   pr o m pt   r e a l i z a t i o o f   I o T   a nd  s a f e t y   c o ns i de r a t i o ns ,   I E T F   D r a f t 2020 .   A v a i l a b l e :   ht t ps : / / d a t a t r a c ke r . i e t f . o r g / do c / dr a f t - b a ba - i o t - pr o bl e m s / .     [ 18]   N .   F e r n a ndo   a nd   S .   W .   L o ke ,   O ppo r t uni s t i c   F o g   f o r   I o T :   C ha l l e ng e s   a nd   O ppo r t un i t i e s ,   2019 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   21 ,   N o .   3 M a r c h   2 021   :     1663   -   1672   1672   [ 19]   J .   G r a n j a l ,   e t   a l . ,   S e c ur i t y   f o r   t he   i nt e r n e t   o f   t hi ng s :   A   s ur v e y   o f   e xi s t i ng   pr o t o c o l s   a nd  o pe r e s e a r c I s s ue s ,   i n   I E E E   C om m un i c a t i ons   Su r v e y s   T u t o r i a l s 201 5 .     [ 20]   Z .   S h e ng ,   e t   a l . ,   A   s ur v e y   o t he   I E T F   pr o t o c o l   s ui t e   f o r   t he   i n t e r ne t   o f   t hi ng s :   s t a n da r ds ,   c ha l l e ng e s ,   a nd   o ppo r t uni t i e s ,   i I E E E   W i r e l e s s   C om m u ni c a t i o ns ,   2013 .     [ 21]   G .   F o r t i no ,   I nt e r ne t   o f   T h i ng s   A t o Z , ”  J o hn  W i l e y   & Sons ,   I nc . ,   2 01 8.     [ 22]   H .   V .   C ha nd ,   S u r v e y   o t he   R o l e   o f   I o T   i n   I nt e l l i g e nt   T r a n s po r t a t i o S y s t e m ,   2018 .     [ 23]   R .   S .   A bd - A l i ,   A   s ur v e y :   t he   r o l e   o f   t he   i n t e r n e t   o f   t h i ng s   i t he   de v e l o pm e nt   o f   e duc a t i o n ,   i I nd one s i an  J our n al   of   E l e c t r i c a l   E ngi ne e r i ng   and   C om p ut e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   2020 .     [ 24]   C .   R .   S r i ni v a s a n ,   A I o T   ba s e S M A R T   pa t i e n t   he a l t m o ni t o r i ng   s y s t e m ,   i I nd one s i a J o ur n al   o f   E l e c t r i c al   E ngi ne e r i n and   C om pu t e r   Sc i e nc e   ( I J E E C S) ,   2 020 .     [ 25]   M .   H .   A l i ,   I o T   ba s e d   s e c ur i t y   s y s t e m   a nd  i n t e l l i g e nt   ho m e   a u t o m a t i o m ul t i   m o ni t o r i ng   a nd  c o nt r o l   s y s t e m s ,   i n   I nt e r n at i on al   J o ur n al   o f   R obo t i c s   and   A u t om a t i on   ( I J R A ) ,   2 019 .     [ 26]   D .   G o ur l e y ,   H T T P :   T he   D e f i n i t i v e   G ui d e , ”  O R e i l l y   M e di a ,   I n c . 2 002 .     [ 27]   V .   K a r a g i a nni s ,   e t   a l . ,   A   s u r v e y   o a ppl i c a t i o l a y e r   pr o t o c o l s   f or   t he   i n t e r ne t   o f   t h i ng s ,   i n   T r a ns a c t i on   on   I oT   and  C l ou C om pu t i n g ,   20 15 .     [ 28]   C .   C .   G o a n d   E .   K a n a g a r a j ,   IV - A Q M S :   H T T P   a nd  M Q T T   P r o t o c o l   f r om   a   R e a l i s t i c   T e s t be d , ”  I E E E   I nt e r n at i on al   C on f e r e n c e   on   Se ns o r s   and   N a not e c h nol ogy 201 9.     [ 29]   O A S I S ,   M Q T T   V e r s i o n   5,   2019 .   A v a i l a b l e :   ht t ps : / / do c s . o a s i s - o pe n. o r g / m q t t / m qt t / v 5. 0/ m qt t - v 5. 0. ht m l .     [ 30]   M Q T T ,   t h e   l i g ht w e i g ht   p ubl i s h/ s ub s c r i b e   m e s s a g i ng   t r a n s po r t   p r o t o c o l ,   A v a i l a b l e :   ht t p: / / m q t t . o r g / .     [ 31]   G .   C .   H i l l a r ,   M Q T T   E s s e nt i a l s   -   A   L i g ht w e i g ht   I o T   P r o t o c o l , ”  P ac k t   P ubl i s h i ng   L t d. 201 7 .     [ 32]   D .   T ha ng a v e l ,   e t   a l . ,   P e r f o r m a nc e   e v a l ua t i o o f   M Q T T   a nd  C o A P   v i a   a   c o m m o m i ddl e w a r e ,   i I E E E   N i nt h   I nt e r n at i on al   C on f e r e nc e   on   I n t e l l i ge n t   Se ns or s ,   Se ns o r   N e t w or k s   a nd  I nf or m a t i on   P r oc e s s i ng   ( I SSN I P ) 201 4 .     [ 33]   M .   S i ng h ,   e t   a l . ,   S e c ur e   m q t t   f o r   i nt e r ne t   o f   t hi ng s   ( i o t ) ,   i F i f t I n t e r na t i ona l   C on f e r e nc e   on  C om m u ni c at i on   Sy s t e m s   an N e t w or k   T e c hno l o gi e s   ( C SN T ) 2 015 .     [ 34]   T he   C o ns t r a i ne A ppl i c a t i o P r o t o c o l   ( C o A P ) .   A v a i l a bl e :   ht t p s : / / t o o l s . i e t f . o r g / h t m l / r f c 7252 .   [ 35]   Z .   S he l by ,   e t   a l . ,   T he   C o ns t r a i ne d   A ppl i c a t i o P r o t o c o l   ( C oA P ) ,   I E T F   R F C   7252 ,   2 014 .   A v a i l a bl e :   ht t p: / / w w w . i e t f . o r g / r f c / r f c 7252. t xt .     [ 36]   O A S I S ,   O a s i s   a dv a nc e m e s s a g e   qu e ui ng   pr o t o c o l   ( a m qp )   v e r s i o 1 . 0 ,   2 0 12 .   A v a i l a b l e :   ht t p: / / do c s . o a s i s o pe n . o r g / a m qp / c o r e / v 1. 0 / o s / a m qp - c o r e - c o m pl e t e - v 1. 0 - o s . pdf .   [ 37]   J .   E .   L uz ur i a g a ,   e t   a l . ,   T e s t i ng   A M Q P   pr o t o c o l   o uns t a b l e   a nd   m o bi l e   ne t w o r k s ,   i I nt e r ne t   and  D i s t r i bu t e C om put i ng   S y s t e m s 201 4.     [ 38]   P .   S a i nt - A ndr e ,   X M P P :   T he   D e f i ni t i v e   G u i de , ”  O R e i l l y   M e di a,   I n c . 2 009 .     [ 39]   P .   S a i n t - A ndr e ,   E xt e ns i b l e   M e s s a g i ng   a nd  P r e s e nc e   P r o t o c o l   ( X M P P ) :   C o r e ,   I E T F   R F C   6120 ,   20 11 .   A v a i l a bl e :   ht t ps : / / t o o l s . i e t f . o r g / h t m l / r f c 6120 .     [ 40]   J .   E .   L uz ur i a g a ,   e t   a l . ,   H a ndl i ng   m o bi l i t y   i i o t   a pp l i c a t i o ns   us i ng   t he   m qt t   p r o t o c o l , ”  i 2015   I n t e r ne t   T e c hnol o gi e s   and   A p pl i c a t i on s   ( I T A ) 2 015 .     [ 41]   S .   B a n dy o pa dh y a y ,   L i g ht w e i g ht   i n t e r ne t   p r o t o c o l s   f o r   w e e na bl e m e nt   o f   s e ns o r s   us i ng   c o ns t r a i ne g a t e w a y   de v i c e s ,   i n   201 I n t e r nat i o nal   C o nf e r e nc e   on   C om p ut i ng ,   N e t w or k i ng   and   C om m u ni c at i o ns   ( I C N C ) ,   2013 .     [ 42]   N .   D e   C a r o ,   e t   a l . ,   C o m pa r i s o o f   t w o   l i g ht w e i g ht   p r o t o c o l s   f o r   s m a r t pho ne - ba s e d   s e ns i ng ,   i n   201 I E E E   20t Sy m pos i um   on   C om m u ni c at i on s   and   V e hi c ul ar   T e c hno l og y   i n   t he   B e ne l ux   ( SC V T ) ,   201 3.     [ 43]   D .   T h a ng a v e l ,   e t   a l . ,   P e r f o r m a nc e   e v a l u a t i o o f   M Q T T   a n C o A P   v i a   a   c o m m o m i ddl e w a r e ,   i 2 014  I E E E   N i nt I n t e r nat i o nal   C o nf e r e nc e   on   I nt e l l i ge nt   Se ns or s ,   Se ns or   N e t w or k s   a nd  I n f or m at i on   P r oc e s s i ng ,   201 4.     [ 44]   J .   E .   L uz ur i a g a ,   e t   a l . ,   A   c om pa r a t i v e   e v a l u a t i o o f   A M Q P   a nd  M Q T T   pr o t o c o l s   ov e r   uns t a b l e   a n m o bi l e   ne t w o r k s ,   i n   12 t h   A nnu al   I E E E   C ons um e r   C om m un i c at i on s   and   N e t w or k i ng   C on f e r e nc e ,   2 015 .     [ 45]   S .   S .   N .   M .   K ho i ,   e t   a l . ,   I r e hm o:   A e f f i c i e nt   I o T - ba s e r e m o t e   he a l t h   m o ni t o r i ng   s y s t e m   f o r   s m a r t   r e g i o ns ,   20 15 .     [ 46]   J .   S t a ns b e r r y ,   M Q T T   a n C o A P :   U nde r l y i ng   pr o t oc o l s   f o r   t he   I o T ,   2015 .   A v a i l a bl e :   ht t p: / / e l e c t r o ni c de s i g n. c o m / i o t / m q t t - a nd - c o a p - unde r l y i ng - pr o t o c o l s - i o t .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.