物联网MQTT协议详解

一、什么是MQTT协议

Message Queuing Telemetry Transport：消息队列遥测传输协议。是一种基于客户端-服务端的发布/订阅模式。与 HTTP 一样，基于TCP/IP协议之上的通讯协议，提供有序、无损、双向连接，由IBM（蓝色巨人）发布。

原理：

（1）MQTT协议身份和消息格式

有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分

• Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）
• payload，消息的内容

（2） 网络传输与应用消息

MQTT会构建底层网络传输：它将建立客户端到服务器的连接，提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。

应用数据通过MQTT网络发送时，MQTT会把与之相关的服务质量（QoS）和主题名（Topic）相关连

（3）MQTT客户端作用

• 发布其他客户端可能会订阅的信息
• 订阅其它客户端发布的消息
• 退订或删除应用程序的消息
• 断开与服务器连接

（4）MQTT服务端作用

可以是一个应用程序或一台设备

• 接受来自客户的网络连接
• 接受客户发布的应用信息
• 处理来自客户端的订阅和退订请求
• 向订阅的客户转发应用程序消息

（5） MQTT协议中的订阅、主题、会话

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会话（Session）：

每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话

 主题名（Topic Name）：

就是连接到一个应用程序消息的一个标签。该标签与服务器的订阅的相匹配，服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。

主题筛选器（Topic Filter）：

表示订阅所匹配到的多个主题

负载（Payload）：

其实就是内容。消息订阅者所具体接收的内容

二、MQTT协议的特点

轻量、简单、开放，是低开销、低带宽占用的即时通讯协议。使用场景有：机器与机器（M2M）、物联网（IoT）。MQTT协议当前版本为，2014年发布的MQTT v3.1.1。除标准版外，还有一个简化版MQTT-SN，该协议主要针对嵌入式设备，这些设备一般工作于TCP/IP网络，如ZigBee

• 使用的发布/订阅消息模式，它提供了一对多消息分发，以实现与应用程序的解耦。
• 对负载内容屏蔽的消息传输机制。
• 对传输消息有三种服务质量（QoS）：

1. QoS  0：最多一次，这一级别会发生消息丢失或重复，消息发布依赖于底层TCP/IP网络。即：<=1

    2.QoS  1：最少一次（承诺消息将至少传送一次给订阅者），这一级别会确保消息到达，但消息可能会重复。即：>=1

    3.QoS  2：只有一次（承诺消息仅传送到目的地一次），确保消息只有一次到达。即：＝1。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别

（注意：带有唯一消息 ID 的消息会存储两次，首先来自发送者，然后是接收者。QoS 级别 2 在网络中具有最高的开销，因为在发送方和接收方之间需要两个流）

• 数据传输和协议交换的最小化（协议头部只有2字节），以减少网络流量
• 通知机制，异常中断时通知传输双方

三、MQTT协议数据包结构

（1）固定头（Fixed header）

存在于所有MQTT数据包中，表示数据包类型、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

整体MQTT的消息格式：

四、客户端使用

配置好连接信息连接进来之后，可以进行消息推送和订阅等工作

   参考：

 MQTT协议及协议原理

MQTT协议，终于有人讲清楚了

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最后

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