MQTT-基於發布/訂閱模式的輕量級通訊協議

2023.12.07

MQTT-基於發布/訂閱模式的輕量級通訊協議

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一種輕量級的、基於發布/訂閱模式的通訊協議，常用於物聯網設備之間的通訊。

MQTT介紹

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一種輕量級的、基於發布/訂閱模式的通訊協議，常用於物聯網設備之間的通訊。它具有以下特點：

簡單：MQTT協定設計簡潔，易於實現和部署。
輕量級：協定頭部資訊小，適合在頻寬有限的網路環境中使用。
發布/訂閱模式：支援發布者將訊息發佈到特定的主題，訂閱者可以選擇性地訂閱感興趣的主題，從而實現訊息的分發和接收。
可靠性：支援三種服務品質等級（QoS），包括最多一次、至少一次和恰好一次的訊息傳遞保證。

MQTT協定的訊息格式如下：

[

固定頭部可變頭部有效載荷固定長度可變長度長度可變

]

其中，固定頭部包含控制封包類型、標誌位元和剩餘長度欄位；可變頭部包含協定名稱、協定版本、連接標誌位元等資訊；有效載荷包含實際的訊息內容。

MQTT協定適合在資源受限的設備和網路環境中進行可靠的通訊。

應用場景

物聯網設備通訊：MQTT可用於連接和通訊各種物聯網設備，包括感測器、執行器、嵌入式設備等，實現設備之間的資料交換和控制。例如，感測器節點可以透過MQTT協定將資料傳送到雲端伺服器，或者設備之間可以透過MQTT進行即時通訊。
遠端監控與控制：MQTT可用於遠端監控和控制系統，例如遠端監控工廠設備、智慧家庭設備、農業自動化系統等。
即時數據傳輸：MQTT支援發布/訂閱模式，可用於即時傳輸數據，例如氣象數據、交通資訊、股票行情等。
行動應用程式通知：MQTT可用於向行動應用程式發送即時通知，例如社群媒體更新、新聞提醒、即時訊息等。
資源受限的環境：由於MQTT協定的輕量級特性，它適合在資源受限的環境中使用，例如嵌入式系統、感測器網路和低頻寬網路環境。

MQTT適用於需要輕量級、可靠、即時通訊的各種物聯網和即時資料傳輸場景。

協議說明

MQTT控制封包格式

「固定報頭（Fixed Header）」：包含封包類型和標誌位。
「可變標頭（Variable Header）」：根據封包類型不同而不同，包含一些額外的資訊。
「有效載荷（Payload）」：包含實際的數據內容。

MQTT資料包類型：

“CONNECT”：客戶端連接到伺服器時發送的資料包類型。
“CONNACK”：伺服器對客戶端連線請求的回應資料包類型。
“PUBLISH”：用於發布訊息的資料包類型。
“PUBACK”：對PUBLISH訊息的確認資料包類型。
「PUBREC、PUBREL、PUBCOMP」：用於發布訊息的QoS等級2的封包類型。
“SUBSCRIBE”：訂閱主題的資料包類型。
“SUBACK”：對訂閱請求的確認資料包類型。
“UNSUBSCRIBE”：取消訂閱主題的資料包類型。
“UNSUBACK”：對取消訂閱請求的確認資料包類型。
“PINGREQ、PINGRESP”：用於保持連接的資料包類型。
“DISCONNECT”：客戶端斷開連線時發送的資料包類型。

每種資料包類型都有特定的格式和用途，用於在MQTT協定中進行通訊和訊息傳遞。

MQTT報文標誌位:

「保留位元（Retain）」：指示伺服器是否應保留訊息。
「QoS等級（QoS Level）」：指定訊息傳遞的品質。
「主題訂閱識別（Topic Subscription Identifier）」：指示是否使用主題訂閱識別碼。

一個PUBLISH報文的格式如下：

| 固定报头 | 可变报头 | 有效载荷 |1.

其中，固定報頭包含封包類型和標誌位，可變標頭包含主題名和封包標識符，有效載荷包含實際的訊息內容。

MQTT使用

導入依賴：

repositories {
    maven {
        url "https://repo.eclipse.org/content/repositories/paho-snapshots/"
    }
}


dependencies {
    compile 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.client.mqttv3:1.1.0'
    compile 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.android.service:1.1.1'
}1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.

建立客戶端並發布訊息（服務端需搭建MQTT服務）：

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;

public class MqttJavaExample {
    public static void main(String[] args) {
        String broker = "tcp://iot.eclipse.org:1883";
        String clientId = "JavaExample";
        try {
            MqttClient client = new MqttClient(broker, clientId);
            MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
            connOpts.setCleanSession(true);
            System.out.println("Connecting to broker: " + broker);
            client.connect(connOpts);
            System.out.println("Connected");
            String topic = "iot/topic";
            String content = "Hello, MQTT!";
            int qos = 2;
            MqttMessage message = new MqttMessage(content.getBytes());
            message.setQos(qos);
            System.out.println("Publishing message: " + content);
            client.publish(topic, message);
            System.out.println("Message published");
            client.disconnect();
            System.out.println("Disconnected");
            System.exit(0);
        } catch (MqttException me) {
            System.out.println("reason " + me.getReasonCode());
            System.out.println("msg " + me.getMessage());
            System.out.println("loc " + me.getLocalizedMessage());
            System.out.println("cause " + me.getCause());
            System.out.println("excep " + me);
            me.printStackTrace();
        }
    }
}1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.

這是一個簡單的使用Eclipse Paho MQTT Java 用戶端程式庫的範例。

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.*;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;

public class MqttClientExample {

    public static void main(String[] args) {
        String broker = "tcp://iot.eclipse.org:1883";
        String clientId = "JavaSample";
        MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();

        try {
            MqttClient client = new MqttClient(broker, clientId, persistence);
            MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
            connOpts.setCleanSession(true);

            System.out.println("Connecting to broker: " + broker);
            client.connect(connOpts);
            System.out.println("Connected");

            String topic = "iot/topic";
            int qos = 2;
            client.subscribe(topic, qos);
            System.out.println("Subscribed to topic: " + topic);

            String content = "Hello, MQTT!";
            MqttMessage message = new MqttMessage(content.getBytes());
            message.setQos(qos);
            client.publish(topic, message);
            System.out.println("Message published");

            client.disconnect();
            System.out.println("Disconnected");
            System.exit(0);
        } catch (MqttException me) {
            System.out.println("reason " + me.getReasonCode());
            System.out.println("msg " + me.getMessage());
            System.out.println("loc " + me.getLocalizedMessage());
            System.out.println("cause " + me.getCause());
            System.out.println("excep " + me);
            me.printStackTrace();
        }
    }
}1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.

這是一個簡單的使用Eclipse Paho MQTT Java 用戶端的範例。在這個範例中，我們建立了一個MQTT 用戶端並連接到指定的MQTT 代理，然後訂閱了一個主題並發布了一條訊息。

MQTT優缺點

優點

「輕量級協議」：MQTT是一種輕量級的發布/訂閱訊息傳輸協議，適用於受限的網路環境和設備。
「低頻寬消耗」：由於其精簡的協定頭和二進位訊息格式，MQTT在傳輸過程中消耗的頻寬較低。
「可靠性」：MQTT支援三種層級的服務品質（QoS），可以根據需求選擇適當的層級來確保訊息的可靠傳輸。
「靈活性」：MQTT支援多種場景下的訊息傳輸，包括裝置與雲端的通訊、行動應用通知推播等。
「易於整合」：MQTT協定已經得到廣泛支持，有許多開源的客戶端和伺服器實現，易於整合到各種應用中。

缺點

「安全性」：MQTT本身並未提供加密功能，需要透過TLS/SSL等方式來確保通訊的安全性。
「複雜性」：在某些特定場景下，如需要實現高階的訊息佇列功能或大規模部署時，可能需要複雜的配置和管理。
「不適用於大數據傳輸」：由於其輕量級的特性，MQTT並不適合用於大規模資料的傳輸，適合傳輸小型的控制資訊和感測器資料。
「需要穩定的網路連線」：由於其基於TCP的特性，MQTT需要穩定的網路連線來確保訊息的可靠傳輸，不適合在網路不穩定的環境中使用。

新聞

MQTT-基於發布/訂閱模式的輕量級通訊協議

MQTT-基於發布/訂閱模式的輕量級通訊協議

MQTT介紹

應用場景

協議說明

MQTT使用

MQTT優缺點

6G，正在離我們越來越遠

京東面試：說說Cookie、Session和Token的差別？