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<header><h1>
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IOT Technologies
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</h1></header>
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# Serialisation
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Sérialiser est nécessaire pour deux principales raisons :
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1. **Communication entre systèmes :** Lorsque des objets résident en mémoire vive (RAM) et doivent être échangés avec
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d'autres systèmes via des canaux de communication, la sérialisation les convertit en séquences d'octets pouvant être
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transmises efficacement.
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2. **Stockage persistant :** Parfois, il est nécessaire de conserver des objets au-delà de l'exécution du programme,
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les stockant dans une mémoire persistante (comme le stockage de masse). La sérialisation permet de traduire ces objets
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en un format pouvant être stocké et récupéré ultérieurement.
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***Basé texte ou binaire***
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- **Encodage des données :**
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- **Texte :** Les données sont encodées sous forme de flux de caractères imprimables (comme dans XML ou JSON).
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- **Binaire :** Les données sont encodées sous forme de flux d'octets, sans nécessiter de représenter les caractères imprimables.
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- **Lisibilité et Efficacité :**
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- **Texte :** Lisible par les humains, facilite le débogage. Cependant, peut être moins compact, nécessitant plus de bande passante.
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- **Binaire :** Plus compact, nécessite moins de bande passante. Cependant, illisible pour les humains, compliquant le débogage.
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## Sérialisation basée texte
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La sérialisation basée texte est généralement utilisée pour les données structurées, comme les documents XML ou JSON.
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Ces formats sont lisibles par les humains, ce qui facilite le débogage. Cependant, ils sont moins compacts que les
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formats binaires, nécessitant plus de bande passante.
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### XML (eXtensible Markup Language)
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XML est un langage de balisage qui définit un ensemble de règles pour l'encodage de documents dans un format qui est
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à la fois humain et machine lisible. Il est largement utilisé pour représenter des données structurées et pour échanger
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des informations sur Internet. XML est un format de données ouvert et indépendant du logiciel et du matériel.
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1. **Structure :**
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XML utilise des balises pour définir des éléments structurés. Chaque élément a une balise d'ouverture et une balise de fermeture. Les balises peuvent contenir des données ou d'autres balises.
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2. **Attributs :**
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Les éléments peuvent avoir des attributs qui fournissent des informations supplémentaires.
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Les attributs sont définis à l'intérieur de la balise d'ouverture.
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3. **Hiérarchie :**
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Les éléments peuvent être imbriqués pour créer une structure hiérarchique, formant ainsi un arbre de données.
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4. **Document XML :**
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Un document XML commence souvent par une déclaration indiquant la version d'XML utilisée. Ensuite, il a un élément racine qui contient tous les autres éléments du document.
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5. **Namespace :**
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Les espaces de noms (namespace) permettent d'éviter les conflits de noms en associant un préfixe à un espace de noms unique.
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6. **Caractères d'échappement :**
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Certains caractères spéciaux (comme `<`, `>`, `"`, `'`, `&`) doivent être échappés pour éviter toute confusion avec la syntaxe XML.
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7. **Validation :**
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La validité d'un document XML peut être vérifiée en le comparant à un schéma XML (XSD) qui définit la structure attendue du document.
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***Éléments :***
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```xml
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<tag>
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data
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</tag>
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```
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***Attributs :***
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```xml
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<tag attribute="metadata">
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|
data
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</tag>
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|
```
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|
***Namespace :***
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```xml
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<tag xmlns:f="https://namespace.com/example/">
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<f:subtag>
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data
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</f:subtag>
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</tag>
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|
```
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<details>
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<summary><b><u>Exemple</u></b></summary>
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```xml
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<?xml version="1.0" encoding="ASCII"?>
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<disco>
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<cd style="Classic">
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<title>For ever</title>
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<artist>Pavarotti</artist>
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<songs>
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<song appreciation="preferred">
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<title>No, la morte</title>
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<length>3:50</length>
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</song>
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<song>
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<title>Che voi m 'amate</title>
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<length>2:55</length>
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</song>
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|
</songs>
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|
<price>30</price>
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</cd>
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</disco>
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```
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</details>
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En résumé, XML offre une syntaxe flexible pour décrire des données structurées de manière lisible par les humains et
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interprétable par les machines, facilitant l'échange d'informations entre systèmes hétérogènes.
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### JSON (JavaScript Object Notation)
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JSON est un format de données léger et facile à lire et à écrire. Il est basé sur un sous-ensemble du langage de
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programmation JavaScript. JSON est un format de données texte qui est complètement indépendant du langage mais utilise
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des conventions familières aux programmeurs. Ces propriétés font de JSON un langage d'échange de données idéal.
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1. **Objets et Tableaux :**
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JSON utilise des objets (encadrés par `{}`) et des tableaux (encadrés par `[]`) pour organiser les données.
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Les objets contiennent des paires clé-valeur, tandis que les tableaux sont des listes ordonnées de valeurs.
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2. **Paires Clé-Valeur :**
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Les données sont représentées par des paires clé-valeur à l'intérieur des objets. Les clés sont des chaînes de caractères,
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et les valeurs peuvent être des nombres, des chaînes, des booléens, des objets, des tableaux ou null.
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3. **Imbrication :**
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Les objets et les tableaux peuvent être imbriqués pour créer une structure hiérarchique et représenter des données complexes.
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4. **Caractères d'Échappement :**
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Certains caractères spéciaux, comme les guillemets doubles (`"`) et les barres obliques inverses (`\`), peuvent
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nécessiter un échappement dans les chaînes de caractères.
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5. **Lecture et Écriture :**
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Les langages de programmation fournissent des fonctions pour convertir des objets ou des chaînes JSON en structures de
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données utilisables et vice versa.
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6. **Interopérabilité :**
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JSON est largement utilisé pour l'échange de données entre serveurs et clients, car il est facilement compréhensible
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et traitable dans de nombreux langages de programmation.
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<details>
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<summary><b><u>Exemple</u></b></summary>
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```json
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{
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"disco": [
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{
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"cd": {
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"style": "Classic",
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"title": "For ever",
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"artist": "Pavarotti",
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"songs": [
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|
{
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"song": {
|
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"appreciation": "preferred",
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|
"title": "No, la morte",
|
|
"length": "3:50"
|
|
}
|
|
},
|
|
{
|
|
"song": {
|
|
"title": "Che voi m'amate",
|
|
"length": "2:55"
|
|
}
|
|
}
|
|
],
|
|
"price": 30
|
|
}
|
|
}
|
|
]
|
|
}
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|
```
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</details>
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***Syntaxe***
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En résumé, JSON offre une syntaxe simple et lisible pour représenter des données structurées, favorisant
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l'interopérabilité entre différentes plates-formes et langages.
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## Sérialisation Binaire
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Les Protocol Buffers, ou Protobuf, sont une méthode de sérialisation binaire développée par Google. Voici une explication simple :
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1. **Sérialisation Binaire :**
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Protobuf permet de convertir des données structurées, comme des objets, en une séquence binaire. Cela facilite la
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transmission ou le stockage de ces données.
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2. **Schéma :**
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Les données sérialisées sont définies par un schéma, qui agit comme un contrat décrivant la structure des données.
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Ce schéma est écrit dans un langage dédié.
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3. **Compacité et Efficacité :**
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Les données sérialisées avec Protobuf sont plus compactes que d'autres formats textuels comme JSON. Cela les rend plus
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efficaces à transmettre sur un réseau ou à stocker.
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4. **Interopérabilité :**
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Protobuf prend en charge la génération automatique de code dans plusieurs langages de programmation, facilitant
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l'interopérabilité entre différentes plates-formes.
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5. **Évolution :**
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Le schéma peut évoluer avec le temps sans casser la compatibilité en ajoutant de nouveaux champs.
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Cela rend Protobuf flexible pour les applications en constante évolution.
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En résumé, Protobuf est une façon efficace et flexible de sérialiser des données structurées en binaire, offrant
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compacité, interopérabilité et facilité d'évolution.
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# HTTP & REST web services
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Les ressources web sont des éléments identifiés par des URL accessibles via le protocole HTTP.
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Elles peuvent inclure des documents, des services, ou des programmes.
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Initialement, ces ressources étaient souvent des fichiers statiques sur un serveur HTTP.
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Les ressources web sont destinées à afficher des informations aux humains, généralement sous la forme de pages HTML,
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et peuvent également permettre aux utilisateurs d'entrer des informations, par exemple via des formulaires HTML.
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Une ressource web a un identifiant unique appelé URI (Uniform Resource Identifier), qui peut être dereferenceable,
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permettant l'accès à la ressource
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## IRIs, URIs and URLs
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Les URL (Uniform Resource Locator) sont un sous-ensemble des URI (Uniform Resource Identifier).
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Les URL sont des URI qui identifient une ressource par son emplacement sur un réseau.
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Les URL sont les plus courantes, mais les URI peuvent également identifier des ressources par d'autres moyens,
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comme le nom ou l'adresse de courrier électronique d'une personne.
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- **URI (Uniform Resource Identifier):**
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- Un URI est une chaîne de caractères utilisée pour identifier de manière unique une ressource.
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- Les URI comprennent les URL, les URN, et peuvent être étendus par les IRIs.
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`http://www.example.com/index.html#date`
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- **URL (Uniform Resource Locator):**
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- Une URL est un type d'URI qui fournit l'adresse spécifique d'une ressource sur le web.
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- Elle inclut le schéma (comme http), le nom du domaine et souvent le chemin d'accès à la ressource.
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`http://www.example.com/index.html`
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- **URN (Uniform Resource Name):**
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- Un URN est un sous-type d'URI qui identifie de manière unique une ressource indépendamment de sa localisation.
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- Contrairement aux URL, les URN ne fournissent pas d'adresse spécifique pour accéder à la ressource.
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`//www.example.com/index.html#date`
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- **IRI (Internationalized Resource Identifier):**
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- Un IRI est une extension d'URI qui peut contenir des caractères non ASCII.
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- Il représente de manière unique une ressource sur le web.
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`http://www.example.com/😉`
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En résumé, les URIs englobent les URL et les URNs, les URNs identifient de manière unique une ressource sans spécifier
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son emplacement, et les URLs fournissent une adresse spécifique pour accéder à une ressource sur le web.
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## HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
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HTTP est un protocole client-serveur qui permet la communication sur le World Wide Web.
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Il est sans état, basé sur des requêtes et des réponses, et utilise des codes de statut pour
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indiquer le résultat d'une requête (par exemple, 200 OK pour succès, 404 Not Found pour ressource non trouvée).
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- **Format des URL:**
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Les Uniform Resource Locators (URLs) suivent un format générique : `http://<hôte>:<port>/<chemin>?<query>.`
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Ils comprennent des éléments tels que le nom du serveur, le port, le chemin local sur le serveur, et éventuellement des
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paramètres de requête.
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| Field | Description |
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| --- | --- |
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| host| DNS name of the server hosting the resource |
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| port | HTTP server port number<br>(default for http: 80; default for https: 443) |
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| path | Local path on HTTP server |
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| query | Supplementary information to clarify the resource (GET)<br>or to create / update the resource (PUT / POST)|
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- **Format des requêtes et réponses HTTP:**
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Les requêtes et réponses HTTP sont textuelles et structurées.
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Les en-têtes contiennent des paires clé-valeur, définissant divers aspects de la communication.
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Les requêtes peuvent également avoir un corps de message, souvent utilisé pour envoyer des données au serveur.
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- **Représentation des ressources & HTTP:**
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Les ressources peuvent avoir différentes représentations, telles que HTML, JSON, ou images.
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Les clients spécifient les formats acceptables via l'en-tête "Accept", tandis que les serveurs déclarent le format de
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la réponse avec "Content-Type".
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| Satus codes | Description |
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| --- |------------------------------|
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| 1xx | Informational |
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| 2xx | Success |
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| 3xx | Redirection to a further URL |
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| 4xx | Client Error |
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| 5xx | Server Error |
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### Méthodes de notification serveur
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#### Long polling
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Le long polling, ou long polling HTTP, est une technique de communication asynchrone utilisée dans le développement web
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pour permettre au serveur d'envoyer des mises à jour au client de manière proactive.
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Contrairement à la méthode traditionnelle où le client interroge régulièrement le serveur pour obtenir des mises à jour
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(polling), le long polling maintient la connexion ouverte jusqu'à ce que de nouvelles informations soient disponibles.
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Voici un aperçu de la méthode du long polling :
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1. **Requête Bloquante :**
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- Le client envoie une requête au serveur comme dans une requête normale, mais avec un détail crucial : la connexion
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reste ouverte pendant un certain temps.
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2. **Attente de Mises à Jour :**
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- Le serveur retient la requête jusqu'à ce qu'il ait des informations à transmettre.
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Pendant ce temps, la connexion reste ouverte.
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3. **Réponse du Serveur :**
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- Lorsque de nouvelles données sont disponibles ou qu'un événement survient, le serveur répond à la requête avec
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les mises à jour.
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4. **Traitement Côté Client :**
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- Côté client, le gestionnaire d'événements traite la réponse du serveur et déclenche les actions nécessaires.
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5. **Nouvelle Requête :**
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- Après avoir traité la réponse, le client émet une nouvelle requête pour maintenir la connexion ouverte et recevoir
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d'autres mises à jour.
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Le long polling permet aux applications web d'atteindre une communication quasi en temps réel tout en évitant le besoin
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constant de requêtes fréquentes. Cette technique a été utilisée avant l'avènement de technologies plus modernes comme
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les WebSockets et Server-Sent Events (SSE).
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Cependant, il convient de noter que le long polling peut entraîner des latences et une utilisation intensive des
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ressources du serveur, car il peut nécessiter la gestion simultanée de nombreuses connexions ouvertes.
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Les WebSockets et SSE sont souvent préférés pour des performances optimales dans des scénarios de communication en temps réel.
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#### Server-Side Events (SSE)
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Les Server-Sent Events (SSE), ou événements envoyés par le serveur, sont une technologie du côté serveur utilisée dans le
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développement web pour permettre à un serveur d'envoyer des mises à jour unidirectionnelles au client sur une connexion HTTP.
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SSE fournit une manière simple et efficace pour les serveurs d'envoyer des informations en temps réel aux navigateurs
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sans que ces derniers aient besoin de constamment interroger le serveur.
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Voici comment fonctionnent les Server-Side Events :
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1. **Établissement de la Connexion :**
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- Le client crée une connexion HTTP standard vers le serveur.
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2. **Format des Données :**
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- Le serveur envoie les données au client sous la forme d'événements.
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Chaque événement est un message texte qui suit un format spécifique défini par le standard SSE.
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3. **Flux Continu :**
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- Une fois la connexion établie, le serveur peut envoyer périodiquement des événements au client sans que ce dernier
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ait besoin de faire de nouvelles requêtes.
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4. **Réception Côté Client :**
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- Côté client, l'événement est intercepté par un gestionnaire d'événements, permettant aux développeurs
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de réagir aux mises à jour en temps réel.
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5. **Réintégration Automatique :**
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- SSE prend également en charge la réintégration automatique de la connexion en cas de déconnexion, ce qui garantit
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une expérience continue même en cas de problèmes de réseau temporaires.
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***Avantages :***
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- Facilité d'utilisation : La mise en œuvre de SSE est relativement simple du côté du serveur et du côté client.
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- Faible surcharge réseau : SSE minimise la surcharge réseau en maintenant une connexion ouverte, évitant la nécessité
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de requêtes fréquentes.
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***Limitations :***
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- Unidirectionnel : SSE ne prend en charge que la communication du serveur vers le client. Si le client doit envoyer
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des données au serveur, une autre méthode, comme AJAX, serait nécessaire.
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- Support du Navigateur : Bien que largement pris en charge, SSE peut ne pas être pris en charge par certains
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navigateurs plus anciens.
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En résumé, Server-Sent Events est une technologie qui permet au serveur d'envoyer des mises à jour en temps réel
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au client sur une connexion HTTP persistante, offrant ainsi une solution efficace pour les applications nécessitant une
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communication bidirectionnelle asynchrone.
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#### WebSockets
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Les WebSockets sont une technologie de communication bidirectionnelle en temps réel entre un navigateur web et un serveur.
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Contrairement aux approches traditionnelles comme le polling (interrogation régulière du serveur) ou le long polling
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(maintien d'une connexion ouverte jusqu'à l'arrivée de nouvelles données), les WebSockets établissent une connexion
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persistante qui permet un échange de données en temps réel entre le client et le serveur.
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Voici une brève explication du fonctionnement des WebSockets :
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1. **Établissement de la Connexion :**
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- Le processus commence par une poignée de main (handshake) entre le client et le serveur, établissant une connexion
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WebSocket via une requête HTTP mise à niveau.
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2. **Communication Bidirectionnelle :**
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- Une fois la connexion établie, les deux parties (client et serveur) peuvent envoyer des données l'une à l'autre à
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tout moment, sans avoir besoin d'attendre des requêtes ou des réponses spécifiques.
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3. **Basse Latence :**
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- Les WebSockets offrent une latence réduite par rapport aux techniques de polling ou de long polling, car il n'y a
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pas de délai d'attente entre les demandes et les réponses.
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4. **Protocole Simple :**
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- Le protocole WebSocket est relativement simple et léger, facilitant la mise en œuvre et la gestion côté serveur.
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5. **Applications en Temps Réel :**
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- Les WebSockets sont largement utilisés dans les applications en temps réel telles que les salons de discussion,
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les jeux en ligne, les mises à jour en direct, etc.
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6. **Réintégration Automatique :**
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- Les WebSockets peuvent gérer automatiquement la réintégration en cas de déconnexion temporaire, assurant une
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expérience utilisateur continue.
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7. **Formats de Données :**
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|
- Les données échangées via les WebSockets peuvent être au format binaire ou texte, offrant une flexibilité pour
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différents types d'applications.
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8. **Fermeture de la Connexion :**
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|
- La connexion WebSocket peut être fermée explicitement par le client ou le serveur, ou automatiquement en cas
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de problème de réseau.
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En résumé, les WebSockets sont une technologie de communication en temps réel qui établit une connexion persistante
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entre le client et le serveur, permettant un échange bidirectionnel de données avec une faible latence, ce qui en fait
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un choix privilégié pour les applications nécessitant des mises à jour instantanées.
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## REST (Representational State Transfer)
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REST (Representational State Transfer) est un style architectural utilisé dans le développement des services web,
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basé sur des principes fondamentaux qui favorisent la simplicité, l'évolutivité, et l'interopérabilité.
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Voici un résumé des principaux concepts de REST :
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1. **Ressources :**
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- Tout est une ressource, identifiable par une URI (Uniform Resource Identifier).
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- Les ressources représentent des entités ou des concepts du système, comme des données ou des services.
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2. **Opérations sur les Ressources :**
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- Les opérations standard (CRUD) sont appliquées aux ressources :
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- **GET :** Récupérer une représentation de la ressource.
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- **POST :** Créer une nouvelle ressource.
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- **PUT :** Mettre à jour une ressource existante.
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- **DELETE :** Supprimer une ressource.
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| Method | Meaning | OO notation |
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|
| --- | --- | --- |
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| GET | Fetch a representation for a resource | {resource}.GET(parameters) |
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| POST | Modify the resource | {resource}.POST(resource<br>update) |
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|
| PUT | Create a resource (the resource URI in the<br>method call refers to a non-existing resource, to<br>be created) | {resource}.PUT(new resource) |
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|
| DELETE | Delete a resource | {resource}.DELETE() |
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|
3. **Représentation :**
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- Les ressources peuvent avoir différentes représentations (XML, JSON, HTML, etc.).
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- La représentation est ce qui est envoyé ou reçu lors des opérations sur les ressources.
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4. **Stateless (Sans État) :**
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- Chaque requête du client au serveur doit contenir toutes les informations nécessaires à la compréhension et au
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|
traitement de la requête.
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- Le serveur ne garde pas de trace de l'état du client entre les requêtes.
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5. **Interaction Client-Serveur :**
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- La séparation des préoccupations entre client et serveur permet une évolutivité et une maintenabilité accrues.
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- Le client et le serveur peuvent évoluer indépendamment tant qu'ils respectent le contrat défini par l'interface REST.
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6. **Interface Uniforme :**
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- Une interface uniforme simplifie et standardise les interactions entre le client et le serveur.
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- Elle comprend des contraintes telles que l'identification des ressources par des URIs, la manipulation des
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ressources via la représentation, l'auto-descriptivité des messages, etc.
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7. **Évolutivité :**
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- REST favorise l'évolutivité en permettant l'ajout de nouvelles ressources ou fonctionnalités sans perturber les
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clients existants.
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- Les clients accèdent aux ressources via des URIs sans avoir besoin de connaître la structure interne du serveur.
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8. **État de l'Application (State of the Application) :**
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- L'état de l'application est représenté et manipulé par les ressources, plutôt que d'être stocké du côté du serveur.
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En résumé, REST est un style architectural qui propose une approche simple et standardisée pour la conception de services
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web, en mettant l'accent sur l'utilisation efficace des ressources, la séparation des préoccupations, la simplicité de
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l'interface et l'évolutivité.
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## CoAP (Constrained Application Protocol)
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CoAP (Constrained Application Protocol) est un protocole de communication spécialisé pour les appareils à faible puissance
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et à faible bande passante, comme les capteurs, les actionneurs et les microcontrôleurs.
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Il est conçu pour être simple et léger, avec un faible encombrement mémoire et une faible utilisation de la bande passante.
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CoAP est basé sur le protocole UDP et utilise le format de message binaire de HTTP.
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# MQTT
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MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) est un protocol de transport de messages léger et ouvert, conçu pour les
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environnements contraints comme l'Internet des Objets (IoT).
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Il est basé sur un modèle de publication/abonnement (pub/sub) où les éditeurs envoient des messages à des sujets, et les
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abonnés reçoivent les messages en fonction de leurs intérêts.
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MQTT est conçu pour être simple, ouvert, facile à mettre en œuvre et facile à étendre.
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MQTT est un protocol binaire.
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La version courante est MQTT 3.1.1. qui est basé sur TCP/IPv4.
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MQTT 5.0 est en cours de développement et est basé sur TCP/IPv6.
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## Caractéristiques
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- **Modèle Éditeur-Abonné :**
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Utilise un modèle de publication/abonnement où les éditeurs envoient des messages à des sujets, et les abonnés reçoivent
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les messages en fonction de leurs intérêts.
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- **Hiérarchie de Sujets :**
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Les sujets MQTT organisent les messages de manière hiérarchique, permettant un acheminement efficace des messages aux
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abonnés pertinents.
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- Les sujets sont des chaînes de caractères délimitées par des barres obliques (`/`).
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- Les caractères génériques (`+` et (`#` ou `*`)) peuvent être utilisés pour les abonnements aux sujets.
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- Les caractères génériques peuvent être utilisés pour les abonnements aux sujets.
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- **Caractéristiques Légères :**
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Faible bande passante, faibles exigences en mémoire (RAM) et faible latence, adapté aux dispositifs embarqués avec des
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ressources limitées.
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- **Niveaux de Qualité de Service (QoS) :** Propose trois niveaux de QoS, permettant de gérer la fiabilité de la
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livraison des messages en fonction des besoins de l'application.
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- QoS 0 : "At most once" (au plus une fois) : Le message est envoyé une seule fois, sans garantie de livraison.
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- QoS 1 : "At least once" (au moins une fois) : Le message est envoyé au moins une fois, garantissant la livraison,
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mais permettant les doublons.
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- QoS 2 : "Exactly once" (exactement une fois) : Le message est envoyé exactement une fois, garantissant la livraison,
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sans doublons.
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- **Sessions Persistantes :** Les sessions persistantes conservent les abonnements et les files d'attente même après
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la déconnexion, assurant la continuité du traitement des messages.
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- **Interopérabilité :** MQTT est compatible avec divers protocoles de messagerie. Il peut être utilisé avec RabbitMQ,
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par exemple, pour assurer l'interopérabilité entre différentes technologies de messagerie (AMQP, STOMP).
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## Fonctionnalités MQTT
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- **Retained Messages :**
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Les messages MQTT peuvent être conservés par le broker et envoyés aux nouveaux abonnés.
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Cela permet aux abonnés de recevoir les dernières informations sans avoir besoin d'attendre la prochaine mise à jour.
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- **Keep Alive :**
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Les clients peuvent envoyer des messages de ping au broker pour maintenir la connexion active.
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Cela permet de détecter les connexions perdues et de les rétablir.
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- **Last Will and Testament (LWT) :**
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Les clients peuvent définir un message LWT qui sera publié par le broker si le client se déconnecte de manière inattendue.
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Cela permet aux clients de signaler leur état aux autres clients.
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- **Sécurité :**
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MQTT prend en charge le chiffrement TLS pour sécuriser les communications.
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Il prend également en charge l'authentification par nom d'utilisateur et mot de passe.
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