从 XML 到 JSON,再到 CBOR:数据交换格式的演进之路

🔄 从 XML 到 JSON,再到 CBOR:数据交换格式的演进之路

在软件工程中,数据交换格式 一直是系统通信、配置存储、网络传输的核心部分。过去几十年里,我们从笨重的 XML,迈入了简洁的 JSON,而如今,CBOR(Concise Binary Object Representation) 正在成为数据编码的新希望。

本文将带你回顾这一演变过程,并理解为什么 CBOR 是一个值得关注的未来选项。


🧾 一、XML:标准化的重量级选手

✅ 优点:

  • 强结构化,适用于复杂文档结构

  • 支持命名空间、schema 验证(XSD)

  • 有广泛的标准和工具支持(如 SOAP、RSS)

❌ 缺点:

  • 语法冗长,数据与标签比例严重失衡

  • 可读性不佳,编写与解析繁琐

  • 编码体积大,性能不佳,尤其在移动与嵌入式设备中

XML 曾主导 Web 服务和配置标准,但也因"太重"而逐渐失宠。


🔄 二、JSON:Web 时代的轻量希望

随着 Web 应用与 JavaScript 的兴起,JSON(JavaScript Object Notation)成为事实标准:

复制代码

json

{ "name": "Alice", "age": 30, "skills": ["Go", "Rust", "Python"] }

✅ 优点:

  • 简洁直观,易于阅读和编写

  • 与 JavaScript 天然兼容

  • 被绝大多数语言支持(标准库内置)

❌ 局限性:

  • 无类型信息(无法区分整数与浮点、二进制 vs 字符串)

  • 体积冗余(键名重复、结构符号重复)

  • 只能表示基本类型(对象、数组、数字、布尔、字符串)

  • 不适合高效传输与低功耗设备

JSON 的核心问题是它对人类友好,但对机器不够高效


⚙️ 三、CBOR:为机器设计的 JSON 替代者

CBOR(RFC 8949)是一种二进制数据格式,旨在提供:

像 JSON 一样的语义,但更加紧凑、高效,并支持扩展类型。

💡 CBOR 的关键特性:

特性 描述
✅ 二进制编码 更小的体积,更快的传输
✅ 支持完整类型系统 包括日期、浮点、二进制、标签类型、自定义扩展类型
✅ 自我描述 可以编码 tag、schema 信息
✅ 高效解析 适合低功耗设备(IoT)、嵌入式系统
✅ 和 JSON 可互转 支持 JSON roundtrip,兼容性良好

📦 示例对比

JSON 表达方式:

json

{ "temp": 23.5, "unit": "C", "timestamp": "2024-06-01T12:00:00Z" }

CBOR 二进制格式(表示相同数据):

A3 64 74 65 6D 70 FA 41 BC 00 00 64 75 6E 69 74 61 43 64 74 69 6D 65 73 74 61 6D 70 C0 78 19 32303234...

  • 更短(节省带宽)

  • 更快(减少解析成本)

  • 可携带时间类型标识(如 tag 0 表示时间戳)


🔧 使用场景对比

应用场景 适合格式
Web API、文档交换 JSON(人类友好)
IoT、传感器数据 CBOR(紧凑高效)
企业级服务互通(老系统) XML(规范完备)
区块链、消息队列、RPC CBOR、MessagePack、Protobuf

🧠 CBOR 与其他二进制格式的区别?

格式 特点
CBOR 面向 JSON 的二进制替代,标准化强,扩展性好
MessagePack 类似 CBOR,但不支持 tag 与 schema
Protobuf 依赖 schema 文件,压缩率高但灵活性差
BSON MongoDB 定制,体积大,携带元信息多

CBOR 适合需要无需 schema、跨语言兼容 的轻量级通信场景,是目前最具通用性的二进制 JSON 替代者

🌉XML、JSON 和 CBOR 的比较概述


✅ 总结

XML 是为机器和协议设计的,

JSON 是为人类设计的,
CBOR 是为机器与人类之间的效率折中而设计的。

随着物联网、边缘计算和分布式通信的发展,CBOR 的使用正在不断增长。它已被广泛应用于:

  • CoAP 协议(IoT 领域)

  • DID 标准(去中心身份协议)

  • W3C Verifiable Credentials

  • Matter 智能家居协议

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