物聯網(IoT)連接協議-MQTT

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物聯網 (IoT) 設備必須連接互聯網。通過連接到互聯網，設備就能相互協作，以及與后端服務協同工作。互聯網的基礎網絡協議是 TCP/IP。MQTT（消息隊列遙測傳輸） 是基于 TCP/IP 協議棧而構建的，已成為 IoT 通信的標準。

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸）是IBM開發的一個即時通訊協議，它是一種輕量級的、基于代理的“發布/訂閱”模式的消息傳輸協議。其具有協議簡潔、小巧、可擴展性強、省流量、省電等優點，而且已經有PHP，JAVA，Python，C，C#，Go等多個語言版本，基本可以使用在任何平臺上，幾乎可以把所有聯網物品和外部連接起來，所以特別適合用來當做物聯網的通信協議。

相比HTTP協議不適合大規模的物聯網應用，這是因為：

1. HTTP 是一種同步協議。客戶端需要等待服務器響應,依賴較高的網絡信號質量。

2. HTTP 是單向的。客戶端必須發起連接。在 IoT 應用程序中，設備或傳感器通常是客戶端，這意味著它們無法被動地接收來自網絡的命令。

3. HTTP 是一種 1-1 協議。客戶端發出請求，服務器進行響應。將消息傳送到網絡上的所有設備上，不但很困難，而且成本很高，而這是 IoT 應用程序中的一種常見使用情況。

4. HTTP 是一種有許多標頭和規則的重量級協議。它不適合受限的網絡。

MQTT特點

MQTT協議是為大量計算能力有限，且工作在低帶寬、不可靠的網絡的遠程傳感器和控制設備通訊而設計的協議，它具有以下主要的幾項特性：

1.  使用發布/訂閱消息模式，一個發布者可以對應多個訂閱者，當發布者發生變化的時候，他可以將消息一一通知給所有的訂閱者。這種模式提供了更大的網絡擴展性和更動態的網絡拓撲。因為 MQTT 消息是按主題進行組織的，所以應用程序開發人員能靈活地指定某些客戶端只能與某些消息交互。

根據 MQTT 的基礎了解后并結合簡單的架構，在這里做一個簡單的示例圖，可以更直觀的理解MQTT協議的通信模型。MQTT Broker 就選擇 EMQ 作為示范。比如有1個溫度傳感器（1個Machine），1個移動設備，1個電腦，一個服務器（3個Machine)，都可以得到或者顯示溫度傳感器的溫度值，需要先通過 MQTT協議subscribe（訂閱）一個比如叫 temperature 的 topic（主題）如下圖:

圖中移動設備，服務器，電腦需要先通過 EMQ subscribe 一個叫 temperature 的 topic，當溫度傳感器 publish 溫度數據，三個設備就可以收到了。

2.對負載內容屏蔽的消息傳輸；

3.使用 TCP/IP 提供網絡連接；

4.有三種消息發布服務質量：

l "至多一次"，消息發布完全依賴底層TCP/IP網絡。會發生消息丟失或重復。這一級別可用于如下情況，環境傳感器數據，丟失一次讀記錄無所謂，因為不久后還會有第二次發送。這一種方式主要普通APP的推送，倘若你的智能設備在消息推送時未聯網，推送過去沒收到，再次聯網也就收不到了。

l "至少一次"，確保消息到達，但消息重復可能會發生。這一級別可用于如下情況，你需要獲得每一條消息，并且消息重復發送對你的使用場景無影響。

l "只有一次"，確保消息到達一次。在一些要求比較嚴格的計費系統中，可以使用此級別。在計費系統中，消息重復或丟失會導致不正確的結果。這種最高質量的消息發布服務還可以用于即時通訊類的APP的推送，確保用戶收到且只會收到一次。

5.小型傳輸，開銷很小（固定長度的頭部是 2 字節），協議交換最小化，以降低網絡流量。它有一個用來指定消息類型的簡單標頭，有一個基于文本的主題，還有一個任意的二進制有效負載。應用程序可對有效負載采用任何數據格式，比如 JSON、XML、加密二進制或 Base64，只要目標客戶端能夠解析該有效負載；

6.使用 Last Will 和 Testament 特性通知有關各方客戶端異常中斷的機制。

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