什么是MQTT？

消息队列遥测传输协议（MQTT）是一种广受欢迎的轻量级发布/订阅消息传递协议，非常适合通过互联网连接物联网（IoT）或机器对机器（M2M）设备和应用。MQTT旨在低带宽或低功耗环境中高效运行，因此适用于拥有大量远程客户端的应用。该协议广泛应用于消费电子、汽车、交通运输、制造和医疗保健等多个行业。

MQTT如何工作？

通过MQTT连接的设备或应用程序称为客户端。这些客户端在特定主题或多个主题上发布和/或订阅消息。订阅客户端会接收发布到相应主题的所有消息，从而在众多设备和服务之间实现高效且具备容错能力的数据交换。

MQTT架构的核心是代理服务器。代理服务器负责跟踪客户端（以及客户端订阅的所有主题）、处理消息，并将消息路由到相应的系统。

MQTT协议版本

MQTT协议的多个主要版本已被采纳为标准。OASIS组织负责管理该协议的修订，并维护完整的各版本规范。MQTT的每次修订都扩展了协议的功能集，因此，了解设备和代理遵循的MQTT版本非常重要。

MQTT消息类型和格式

MQTT消息分为多种类型，每种消息类型都有特定格式，符合规范的设备和应用程序必须遵循该格式。不同版本的MQTT协议在格式和消息类型方面有所不同。每个MQTT协议规范中均提供完整的消息类型列表。

最常见的三种消息类型是CONNECT、PUBLISH和SUBSCRIBE。每条MQTT消息都包含消息头、有效载荷和可选标志。有效载荷的长度可能因消息类型而异。例如，在PUBLISH消息中，有效载荷包含要发送给所有订阅设备的数据，数据字段的长度会直接影响消息大小。默认情况下，MQTT设备通过端口1883建立未加密连接；启用SSL/TLS加密后，则通过端口8883连接。

MQTT的实际应用示例是什么？

智能汽车是MQTT实际应用的典型示例。随着汽车制造商不断增加新功能，涵盖远程诊断、车队管理、燃油支付和娱乐等场景，MQTT已成为联网汽车的常用标准。与超文本传输协议（HTTP）不同，即使汽车驶入或驶出信号盲区，或者连接切换到其他蜂窝基站，MQTT也能保持持久会话。MQTT还支持双向通信，让汽车和云应用无需等待对方响应即可更轻松地发送和接收数据。

HTTP与MQTT有何区别？

HTTP和MQTT都是用于通过互联网传输数据的网络协议。下面来看看两者的区别。

HTTP

一种请求-响应协议，客户端向服务器发送请求，服务器返回所请求的数据。
主要用于在Web服务器与浏览器之间传输Web内容（如HTML文档、图像和表单数据）。
示例：Web 浏览器（客户端）向 Web 服务器发送请求，服务器以网页形式返回数据。

MQTT

一种轻量级发布-订阅消息传递协议。客户端订阅主题，并接收其他客户端发布到这些主题的消息。
专为需要重点考虑低带宽、连接稳定性和功耗的网络拓扑及设备而设计。
示例：上述智能汽车场景。

为什么在物联网（IoT）中使用MQTT？

MQTT具备多项特性，非常适合用于IoT设备（即IoT中的“物”）与后端系统之间的消息传递。下面重点介绍其中4项特性：

轻量级：MQTT的代码占用空间小，非常适合传感器等处理能力和内存有限的设备。
可靠：许多物联网设备通过蜂窝网络连接。MQTT适用于低带宽网络，其紧凑的消息可减少数据用量。因此，即使网络带宽有限或不稳定，MQTT也能提供更可靠的通信。
可扩展：随着设备和后端系统的增加，发布-订阅模式可以轻松扩展。例如，住宅智能电表可将公用事业使用数据发布到两个不同的后端网络（订阅方）：一是公用事业公司的系统，用于计费；二是面向客户的应用，房主可通过该应用了解住宅的能源使用情况。
安全：MQTT消息可使用标准传输层安全协议（TLS）进行加密，并支持使用凭据进行身份验证。因此，在处理各类医疗设备的健康监测读数等敏感信息的物联网应用中，MQTT可用作安全的消息传递协议。

MQTT使用哪种传输协议？

MQTT支持将传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）用作底层传输协议。这种广泛使用的网络协议可确保消息在客户端与代理之间可靠传输。

TCP/IP之所以被认为可靠且高效，主要有以下几个原因：

错误检测和纠正：采用多种技术验证数据包的完整性，并通过重传机制恢复丢失的数据包。
流量控制：数据以适合相应网络的速率传输，从而避免传输延迟并提高通信效率。
多路复用：可通过单个连接发送多个数据流，使多个应用能够同时使用同一连接。
兼容性：支持多种设备和操作系统。
可扩展性：专为大型复杂网络而设计，即使处理大量流量，也不会影响性能。

虽然TCP/IP最为常用，但它并非传输MQTT消息的唯一选择。MQTT协议还可通过用户数据报协议（UDP）和WebSocket运行。