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https://www.cnblogs.com/saryli/p/9742709.html
为什么物联网通信协议常用http或mqtt而不是tcp.socket长连接？ - Dirax的回答 - 知乎
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MQTT系列 | MQTT的基础概念 - 程序锅的文章 - 知乎
https://zhuanlan.zhihu.com/p/79455828
MQTT - 小t的文章 - 知乎
https://zhuanlan.zhihu.com/p/114280136
云端协议MQTT介绍 - 剑指工控的文章 - 知乎
https://zhuanlan.zhihu.com/p/148370513

mqtt协议中文文档
https://mcxiaoke.gitbooks.io/mqtt-cn/content/

物联网通信协议——比较-MQTT、 DDS、 AMQP、XMPP、 JMS、 REST、 CoAP
mqtt协议 是什么，做什么，怎么做
连接阿里云平台，实现数据传输显示
本次例子使用stm32f103c8t6核心板和正点原子atk esp8266wifi模块

mqtt协议究竟可以做什么

以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用
在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

文章基础-常见物联网通信协议——比较-MQTT、 DDS、 AMQP、XMPP、 JMS、 REST、 CoAP*

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-HTTP协议应用缺点：

• 由于必须由设备主动向服务器发送数据，难以主动向设备推送数据。
• 安全性不高。
• 不同于用户交互终端如pc、手机，物联网场景中的设备多样化，对于运算和存储资源都十分受限的设备，http协议实现、XML/JSON数据格式的解析，都是不可能的任务

- CoAP协议

适用范围：CoAP是简化了HTTP协议的RESTful API，CoAP是6LowPAN协议栈中的应用层协议，它适用于在资源受限的通信的IP网络

-MQTT协议（低带宽）

适用范围：在低带宽、不可靠的网络下提供基于云平台的远程设备的数据传输和监控。
一般适用于设备数据采集到端（Device-》Server，Device-》Gateway），集中星型网络架构（hub-and-spoke），不适用设备与设备之间通信，设备控制能力弱，另外实时性较差，一般都在秒级

- DDS协议（高可靠性、实时）

适用范围：分布式高可靠性、实时传输设备数据通信。目前DDS已经广泛应用于国防、民航、工业控制等领域；
DDS很好地支持设备之间的数据分发和设备控制，设备和云端的数据传输，同时DDS的数据分发的实时效率非常高，能做到秒级内同时分发百万条消息到众多设备。DDS在服务质量（QoS）上提供非常多的保障途径，但这些应用都工作在有线网络下，在无线网络，特别是资源受限的情况下，没有见到过实施案例

- AMQP协议（互操作性）

适用范围：最早应用于金融系统之间的交易消息传递，在物联网应用中，主要适用于移动手持设备与后台数据中心的通信和分析

-XMPP协议（即时通信）

适用范围：即时通信的应用程序，还能用在网络管理、内容供稿、协同工具、档案共享、游戏、远端系统监控等
XMPP是基于XML的协议，由于其开放性和易用性，在互联网及时通讯应用中运用广泛。相对HTTP，XMPP在通讯的业务流程上是更适合物联网系统的，开发者不用花太多心思去解决设备通讯时的业务通讯流程，相对开发成本会更低。但是HTTP协议中的安全性以及计算资源消耗的硬伤并没有得到本质的解决

- JMS （Java Message Service）

Java消息服务（Java Message Service）应用程序接口，是一个Java平台中关于面向消息中间件（MOM）的API，用于在两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。Java消息服务是一个与具体平台无关的API，绝大多数MOM提供商都对JMS提供支持。

1. mqtt协议是什么并且为什么使用mqtt协议

（难免有不足之处，请在评论去指出提醒我或者私信我）

mqtt协议是什么

MQTT协议最初是用在石油管道上传感器向卫星传输状态数据，其协议设计之初就是为了适应比较恶劣的网络环境。MQTT不同的消息类型有不同可变头来和不同荷载，相比于HTTP固定的报头也更加轻量、传输字节少，这可能也是MQTT号称耗电少的原因MQTT是基于TCP/IP协议栈构建的异步通信消息协议，是一种轻量级的发布/订阅信息传输协议。
#相较与其他通讯mqtt的优点

mqtt订阅/发布模式

MQTT的通信是通过发布/订阅的方式来实现的，订阅和发布又是基于主题（Topic）的。发布方和订阅方通过这种方式来进行解耦，它们没有直接地连接，它们需要一个中间方。在 MQTT 里面我们称之为 Broker，用来进行消息的存储和转发。 mqtt封装了TCP socket，相当于消息总线，只用往消息总线发一条消息，所有连接到这个消息总线的服务都可以收到消息的备份，就是，服务端只需要发一条，多个设备就可以同时收到同样的消息 收发消息都是异步的，发送方不需要等待接收方应答
一次典型的 MQTT 消息通信流程如下所示：

发布方（Publisher）连接到Broker；
订阅方（Subscriber）连接到Broker，并订阅主题Topic1；
发布方（Publisher）发送给Broker一条消息，主题为Topic1；
Broker收到了发布方的消息，发现订阅方（Subscriber）订阅了Topic1，然后将消息转发给订阅方（Subscriber）；
订阅方从Broker接收该消息

****

三种消息发布服务质量(QoS)：

• “至多一次”，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络，会发生消息丢失或重复，这一级别可用于对采集数据要求不严格的情况
• “至少一次”，确保消息到达，但消息可能会重复发生
• “只有一次”，确保消息只到达一次，这一级别可用于要求严格如涉及计费系统的情况，消息重复或丢失都是不允许的

总结特点

MQTT是二进制使用TCP/IP提供网络连接的协议

• 控制字段是精确到Bit级别的，单纯这一点就足以为其在物联网领域占据一席之地，
• 小型传输，开销很小（固定长度的头部是2字节），协议交换最小化，以降低网络流量
• 收发消息都是异步的，发送方不需要等待接收方应答，
• 使用Last Will和Testament特性通知有关各方客户端异常中断的机制。
  Last Will：即遗言机制，用于通知同一主题下的其他设备发送遗言的设备已经断开了连接。
  Testament：遗嘱机制，功能类似于Last Will
• 并且面向流，内存占用低
• 可以支持上行和下行。
• 对负载内容屏蔽的消息传输
• 有三种消息发布服务质量，“至多一次”，“至少一次”，“只有一次”
• 但是MQTT是不支持分包等机制，并不适宜一些数据包特别大的应用场景

2. mqtt协议的实现和使用

MQTT协议中的订阅、主题、会话

一、订阅（Subscription）
订阅包含主题筛选器（Topic Filter）和最大服务质量（QoS）。订阅会与一个会话（Session）关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。
二、会话（Session）
每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话，客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。
三、主题名（Topic Name）
连接到一个应用程序消息的标签，该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。
四、主题筛选器（Topic Filter）
一个对主题名通配符筛选器，在订阅表达式中使用，表示订阅所匹配到的多个主题。
五、负载（Payload）
消息订阅者所具体接收的内容。4.6 MQTT协议中的方法MQTT协议中定义了一些方法（也被称为动作），来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：
（1）Connect。等待与服务器建立连接。
（2）Disconnect。等待MQTT客户端完成所做的工作，并与服务器断开TCP/IP会话。
（3）Subscribe。等待完成订阅。
（4）UnSubscribe。等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。
（5）Publish。MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。

MQTT协议数据包结构

在MQTT协议中，一个MQTT数据包由：固定头（Fixed header）、可变头（Variable header）、消息体（payload）三部分构成。MQTT数据包结构如下：
（1）固定头（Fixed header）。存在于所有MQTT数据包中，表示数据包类型及数据包的分组类标识。
（2）可变头（Variable header）。存在于部分MQTT数据包中，数据包类型决定了可变头是否存在及其具体内容。
（3）消息体（Payload）。存在于部分MQTT数据包中，表示客户端收到的具体内容

1. MQTT固定头
   
   固定头存在于所有MQTT数据包中，其结构如下：
   1.1 MQTT数据包类型位置：
   Byte 1中MQTT控制报文的类型。描述如下：
   
   1.2 标识位位置：
   Byte 1。在不使用标识位的消息类型中，标识位被作为保留位。如果收到无效的标志时，接收端必须关闭网络连接：
   
   （1）DUP：发布消息的副本。用来在保证消息的可靠传输，如果设置为1，则在下面的变长中增加MessageId，并且需要回复确认，以保证消息传输完成，但不能用于检测消息重复发送。
   （2）QoS：发布消息的服务质量，即：保证消息传递的次数Ø00：最多一次，即：<=1Ø01：至少一次，即：>=1Ø10：一次，即：=1Ø11：预留
   （3）RETAIN：发布保留标识，表示服务器要保留这次推送的信息，如果有新的订阅者出现，就把这消息推送给它，如果设有那么推送至当前订阅者后释放
   1.3 剩余长度（Remaining Length）
   地址：Byte 2。固定头的第二字节用来保存变长头部和消息体的总大小的，但不是直接保存的。这一字节是可以扩展，其保存机制，前7位用于保存长度，后一部用做标识。当最后一位为1时，表示长度不足，需要使用二个字节继续保存。例如：计算出后面的大小为0
   剩余长度字段使用一个变长度编码方案，对小于128的值它使用单字节编码。更大的值按下面的方式处理。低7位有效位用于编码数据，最高有效位用于指示是否有更多的字节。因此每个字节可以编码128个数值和一个延续位（continuation bit）。剩余长度字段最大4个字节
   剩余长度（Remaining Length）表示当前报文剩余部分的字节数，包括可变报头和负载的数据。剩余长度不包括用于编码剩余长度字段本身的字节数。

2. MQTT可变头

MQTT数据包中包含一个可变头，它驻位于固定的头和负载之间。可变头的内容因数据包类型而不同，较常的应用是作为包的标识：很多类型数据包中都包括一个2字节的数据包标识字段，这些类型的包有：PUBLISH (QoS > 0)、PUBACK、PUBREC、PUBREL、PUBCOMP、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE、UNSUBACK。

3. Payload消息体

Payload消息体位MQTT数据包的第三部分，包含CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四种类型的消息：
（1）CONNECT，消息体内容主要是：客户端的ClientID、订阅的Topic、Message以及用户名和密码。
（2）SUBSCRIBE，消息体内容是一系列的要订阅的主题以及QoS。
（3）SUBACK，消息体内容是服务器对于SUBSCRIBE所申请的主题及QoS进行确认和回复。
（4）UNSUBSCRIBE，消息体内容是要订阅的主题。

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最后

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