Lithosphere IoT平台主要基于以下一些概念设计。
XMPP是Extensible Messaging and Prensence Protocol。以下是一些XMPP协议的关键特征：
- 基于XML消息格式
- 实时通讯协议
- 开放标准
在XMPP网络中，客户端通过TCP连接，使用全局唯一名登录到服务器上。
客户端可以向服务器上的其它客户端发送消息，服务器提供中转和路由功能，将消息转发给目标客户端。
客户端和服务器之间的连接，被称为C2S连接。
在XMPP网络中，还允许服务器之间的连接，这被称为S2S连接。通过S2S连接，登录到不同的服务器上的客户端，可以互相通讯。
example.net <--- S 2 S ---> example.com <--- C 2 S ---> romeo@example.com
^ ^
| |
C C
2 2
S S
| |
v v
paris@example.net juliet@example.com
- 如上图所示，客户端juliet@example.com和romeo@example.com，通过C2S连接登录到服务器上example.com上，所以这两个客户端之间，可以互相通讯。
- 服务器example.com和example.net之间，建立了S2S的连接。所以，登录到不同服务器上的客户端juliet@example.com和paris@example.net，也可以互相通讯。
在XMPP网络中，任何实体对象都有一个全局唯一的地址标识。由于历史原因，这个标识被称为Jabber ID或JID。
Jabber ID的格式为：node@domain/resource
在这个Jabber ID表达式里，node和resource都是可选项的。
Jabber ID用来表示XMPP网络里的一切。包括：用户账号、客户端连接、服务器、资源、XMPP服务等。
例如，在domain名为example.com的XMPP网络里：
| 实体 | Jabber ID |
|---|---|
| 服务器主机 | exmple.com |
| 用户romeo账号 | romeo@exmple.com |
| 用户romeo手机客户端连接 | romeo@exmple.com/mobile |
| 用户romeo桌面客户端连接 | romeo@exmple.com/desktop |
| 名为happy_life的聊天室 | happy_life@muc.exmple.com |
| .... | .... |
XMPP协议是一个异步消息通讯协议，在XMPP核心协议里，定义了stream和stanza的概念来实现异步通讯。
简单来说，可以认为stream是XMPP中消息交换的通道，而stanza是XMPP里实体之间交换信息使用的最基本消息单元。
在XMPP网络里，一个实体要通过XMPP协议跟其它实体进行通讯，需要在连接通道上创建并打开stream。经过协商，stream被打开。
然后，实体可以在这个stream通道上，通过发送stanza跟其它实体进行通讯。
下图展示了两个实体之间进行的会话。请注意，在两个客户端实体之间，最少需要一个XMPP服务器存在。
- 在下图中，左边的客户端使用DaveBowman账号发起会话，它先在服务器上打开了一个stream通道。
- stream通道被打开后，DaveBowman发送一条message类型的stanza给右边的账号为Hal的客户端。
- Hal读到信息之后，回复了一条message。
- 然后DaveBowman关闭了stream通道，会话结束。
当XMPP实体建立连接并打开stream后，它就可以给其它XMPP实体发送stanza类型的消息了。
stanza是XMPP协议里进行信息交换的顶级元素。有3种类型的stanza：Message，Presence，IQ(Info/Query)。
在标准XMPP协议中，Message一般用于表达实时通讯消息。
<message type='chat'
from='juliet@example.com/balcony'
to='romeo@example.net'
xml:lang='en'>
<body>Wherefore art thou, Romeo?</body>
</message>
Presense一般用于表示实体的当前状态。
<presence
from='benvolio@example.org/pda'
to='romeo@example.net/orchard'
xml:lang='en'>
<show>dnd</show>
<status>gallivanting</status>
</presence>
按照XMPP的开发惯例，IQ一般被使用来扩展XMPP协议。
<iq from='juliet@example.com/balcony'
type='set' id='roster_2'>
<query xmlns='jabber:iq:roster'>
<item jid='nurse@example.com' name='Nurse'>
<group>Servants</group>
</item>
</query>
</iq>
一个XMPP协议的标准实现，除了实现RFC中XMPP Core，XMPP IM等标准规范之外，还可以选择性实现XMPP扩展协议（XEPs）。XMPP扩展协议XEPs的英文全称是XMPP Extension Protocols。
XMPP协议的灵活性和扩展性，就充分的被体现在丰富的XEPs上。大部分的XEPs，都采用IQ stanza来做实现。
Lithosphere平台，也主要使用IQ来实现IoT扩展协议。
OXM是Prototol Object-XMPP Document Mapping的缩写。
OXM实现了Protocol Object（Protocol Object是Java POJO）到XMPP协议文档的相互映射，从而可以简化XMPP协议的开发工作。
我们想在开发中屏蔽掉XMPP协议实现的细节。我们不想朴素的使用XML库生成XMPP协议文档，我们希望只需要简单的对Java的POJO对象做编程操作，让框架来帮我们将协议对象翻译成XMPP的对应XML协议文档。
当然，因为Lithosphere支持BXMPP，我们更不想去研究如何把标准XMPP的XML协议文档，翻译成二进制的XMPP协议流。框架来帮我们将协议对象翻译成对应的网络上传输的协议数据。使用OXM技术，我们定义协议对象，然后对它进行操作即可，不再需要关心XMPP协议的各种细节。
插件架构将系统分为两部分：内核系统、插件。
插件架构的主要架构特征是高度模块化和极强的扩展性。
经过精心设计的插件系统，每个插件相互之间是相互解耦的，再加上插件在运行时才绑定到主程序，这使得它易于扩展，并可以被灵活部署。
系统可以通过扩展点（Extension Point）来定义可扩展功能接口。例如，一个Extension Point的定义如下：
public interface ICommandsProcessor extends ExtensionPoint {
public static final String DEFAULT_COMMAND_GROUP = "";
String getGroup();
String[] getCommands();
String getIntroduction();
void printHelp(IConsoleSystem consoleSystem);
boolean process(IConsoleSystem console, String command, String... args) throws Exception;
}
扩展（Extension）是扩展点（Extension Point）的具体实现。通过在插件中实现扩展点，插件就可以系统提供扩展功能。
Lithosphere在整个平台中，采用了插件（微内核）架构。
什么是插件架构呢？简单的解释就是，内核系统只定义开发框架，不实现任何应用功能。所有的应用层功能，全部是通过插件来实现的。
采用这样的架构实现，主要是因为Lithosphere平台基于XMPP协议。
在XMPP协议中，除了核心协议XMPP Core、XMPP IM之外，其它的所有的协议都被定义在XEPs协议族中。
XEPs定义的协议内容之丰富，从最简单的Ping协议到复杂的协议如多人聊天（MUC）和实时流媒体通讯（Jingle）等。
XMPP的灵活性，就来自这种微内核（XMPP Core、XMPP IM） + 丰富的扩展协议族（XEPs）的协议体系设计上。
遵循XMPP协议体系的设计原则，Lithosphere在所有可以采用插件架构的地方，使用插件架构，以获得绝对的灵活性和扩展性。
简单来说，IoT就是连接万物，将物理世界所有的对象，都接入到网络之中。
更具体来说，IoT是我们通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
传感器（Sensor）是能够感知它周围环境的事件和变化，并将相关信息转换为输出信号的IoT设备。
常见的传感器如：
- 温度传感器（Temperature sensor）
- 湿度传感器（Moisture Sensor）
- 光敏传感器（Light Sensor）
- 噪声传感器（Noise Sensor）
- ......
执行器（Actuator）是能接受电子信号指令并根据指令执行具体物理动作的IoT设备。
常见的执行器分类如：
- 电动执行器（Electric Actuators）
- 液压执行器（Hydraulic Actuators）
- 气动执行器（Pneumatic Actuators）
- 热执行器（Thermal Actuators）
- 线性执行器（Linear Actuators）
- ......
在IoT系统里，集线器（Concentrator）是指可以添加和管理下级IoT设备的中心节点设备。
IoT网关就是典型的Concentrator设备。