MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议),
是一种基于发布/订阅(publish/subscribe)模式的"轻量级"通讯协议,该协议构建于TCP/IP协议上,由IBM在1999年发布。
MQTT最大优点在于,可以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。
MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的,这些特点使它适用范围非常广泛。
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)。
1.设计理念与规范
(1)精简,不添加可有可无的功能;
(2)发布/订阅(Pub/Sub)模式,方便消息在传感器之间传递;
(3)允许用户动态创建主题,零运维成本;
(4)把传输量降到最低以提高传输效率;
(5)把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内;
(6)支持连续的会话控制;
(7)理解客户端计算能力可能很低;
(8)提供服务质量管理;
(9)假设数据不可知,不强求传输数据的类型与格式,保持灵活性。
2、特性
(1)使用发布/订阅消息模式,提供一对多的消息发布,解除应用程序耦合。
这一点很类似于XMPP,但是MQTT的信息冗余远小于XMPP,,因为XMPP使用XML格式文本来传递数据。
(2)对负载内容屏蔽的消息传输。
(3)使用TCP/IP提供网络连接。
主流的MQTT是基于TCP连接进行数据推送的,但是同样有基于UDP的版本,叫做MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式,优缺点自然也就各有不同了。
(4)有三种消息发布服务质量:
"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。这一级别可用于如下情况,环境传感器数据,丢失一次读记录无所谓,因为不久后还会有第二次发送。这一种方式主要普通APP的推送,倘若你的智能设备在消息推送时未联网,推送过去没收到,再次联网也就收不到了。
"至少一次",确保消息到达,但消息重复可能会发生。
"只有一次",确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中,可以使用此级别。在计费系统中,消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送,确保用户收到且只会收到一次。
(5)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。
这就是为什么在介绍里说它非常适合"在物联网领域,传感器与服务器的通信,信息的收集",要知道嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱,使用这种协议来传递消息再适合不过了。
(6)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。
3、原理
实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成,在通讯过程中,MQTT协议中有三种身份: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:
(1)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);
(2)payload,可以理解为消息的内容,是指订阅者具体要使用的内容。
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。
当应用数据通过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。
MQTT客户端的职能:
(1)发布其他客户端可能会订阅的信息;
(2)订阅其它客户端发布的消息;
(3)退订或删除应用程序的消息;
(4)断开与服务器连接。
MQTT服务器(角色类似消息代理Broker)的职能:
(1)接受来自客户的网络连接;
(2)接受客户发布的应用信息;
(3)处理来自客户端的订阅和退订请求;
(4)向订阅的客户转发应用程序消息
4、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。
5、MQTT协议中的常用方法
(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。
6、MQTT协议的数据结构
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。
固定头存在于所有MQTT数据包中,其结构包含:MQTT数据包类型、标识位、RETAIN
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。
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。
相关推荐
提供的文档如“MQTT协议笔记.docx”、“MQTT协议.docx”、“MQTT介绍.docx”和“MQTT.docx”包含了MQTT协议的详细讲解,可以帮助初学者快速掌握其基本概念和工作原理。而“MQTT-SN_spec_v1.2.pdf”则专注于MQTT-SN...
通过这个实验,学习者能够深入理解MQTT协议的工作原理,掌握物联网设备的控制方法,并了解如何通过Wireshark进行网络监控,提高对物联网安全的认识。此外,实验也强调了加密和验证的重要性,以防止重放攻击等安全...
物联网安全实验中,基于...通过这个实验,学习者不仅可以理解MQTT协议的工作原理,还能深入了解物联网环境中的安全挑战,以及如何利用工具进行攻击模拟和防御策略的制定。这有助于提升物联网系统的安全意识和防护能力。
算是在学习MQTT协议的时候的一些总结和笔记,没有那么全,不清楚的地方百度谷歌一下吧 ε=(´ο`*)))唉,分用得好快, 里面图片不知道能显示不能,不能显示就再补吧
"Wireshark 抓包分析 MQTT 协议" 本文档对 Wireshark 抓包工具进行了介绍,并对 MQTT 协议进行了分析。该文档分为两个部分:第一个部分对 Wireshark 抓包工具进行了介绍,第二个部分对 MQTT 协议进行了分析。 ...
文档的目的是为用户提供使用MQTT协议通过AT指令与阿里云连接的详细指导,以便用户可以顺利学习和使用EC20模组的MQTT相关AT指令,实现模块与云平台的通信。 3. 知识点详解 知识点1:AT指令基础 AT指令(Attention ...
2. **笔记**:开发者可能记录了开发过程中的思考、遇到的问题以及解决方法,对于学习和理解MQTT在QT中的应用非常有帮助。 3. **Word文档**:详细描述了QT代码的编写过程,包括关键函数的实现、MQTTFX工具的使用经验...
MQTT协议设计简单,具有低开销和低延迟的特点,使其成为Web实时通信的理想选择。 在JavaScript中,我们可以使用mqtt.js库来与RabbitMQ进行交互。mqtt.js是一个轻量级的客户端库,它提供了API来连接到MQTT服务器,...
Netty学习笔记_Springboot实现自定义协议 本文主要介绍了使用Netty框架在Springboot项目中实现自定义协议的方法。自定义协议是指在网络通信中,使用特定的数据格式来传输数据,以满足特定的业务需求。在本文中,...
标题中的“CPUtemperature:使用MQTT发送CPU温度”意味着这个项目是...通过解压缩"CPUtemperature-main"文件,我们可以深入研究代码结构,了解如何实现这一功能,同时也可以学习到如何在C#中集成MQTT协议进行数据传输。
这篇“NodeMCU学习笔记之初始化工作”主要涵盖了如何开始使用NodeMCU进行开发,包括硬件连接、固件烧录、环境配置以及基本的编程实践。 一、硬件初始化 1. **硬件连接**:NodeMCU通常配备USB接口,可以直接连接到...
总结来说,ESP8266和MicroPython的学习笔记涉及到了ESP8266的MicroPython固件安装、网络配置、WebREPL安装、硬件外设控制以及基于网络协议的物联网应用开发等方面。这些知识点不仅包含了基础操作,也涉及到了网络...
IoT平台,能力开放 2.1解锁物联网平台,与OceanConnect相识 物联网平台面临挑战。 第一个挑战:新业务上线周期长 只能接入自己的平台、应用碎片化严重、产品开发周期长、产品上市慢等 ...1.MQTT(Mssage Queu
MQTTBox是一款专为MQTT协议设计的可视化...对于学习MQTT协议以及测试MQTT服务器的性能和稳定性,MQTTBox是一个非常实用的工具。通过使用MQTTBox,开发者和IoT工程师可以更便捷地构建、测试和调试基于MQTT的物联网应用。
### ACE网络编程学习笔记知识点详解 #### 一、面向对象中间件体系结构 **1.1 主机基础设施中间件** 主机基础设施中间件的主要目的是封装不同的底层实现,例如socket和线程,提供统一的接口给上层应用。这种封装有...
尚硅谷提供的 RocketMQ 学习视频笔记旨在帮助初学者系统地掌握 RocketMQ 的核心概念和使用方法。 1. **MQ 简述** 消息队列(Message Queue,MQ)是一种异步通信机制,它在生产者和消费者之间充当了缓冲的角色,...
**ActiveMQ学习笔记之一——ActiveMQ下载** ActiveMQ是Apache软件基金会开发的一个开源消息中间件,它是基于Java消息服务(JMS)规范的,用于在分布式系统中传递消息。作为一个高性能、可伸缩且可靠的解决方案,...
ActiveMQ 支持多种协议,如OpenWire、STOMP、AMQP、MQTT等,增强了与其他系统的互操作性。此外,它还具有丰富的管理工具,如Web Console,便于监控和管理消息队列。 在实际应用中,ActiveMQ 可用于不同系统间的集成...
**JMS学习笔记(一)——JMS简介与ActiveMQ安装** Java消息服务(Java Message Service,简称JMS)是Java平台中用于企业级应用间异步通信的标准接口。它为应用程序提供了一种标准的方式,用来创建、发送、接收和读取...
### Apache ActiveMQ 学习笔记 #### 一、ActiveMQ简介与安装 ##### 1.1 ActiveMQ概述 Apache ActiveMQ 是一个完全支持 JMS 1.1 和 J2EE 1.4 规范的消息服务器。它适用于 Java 消息服务 (JMS),并且是一个开源项目...