在工业4.0和物联网（IIoT）的浪潮推动下，我们正步入一个全新的智能化时代。设备间的互联互通将构建起一张庞大的数据交换网络，关键在于它们具备IIoT的核心特性：标准化、可扩展性、IT和OT系统的兼容性，以及互操作性。此外，确保通信安全也成为了实现这一目标的重要保障。

倍加福提供包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API等多种基于TCP协议，以满足不同应用需求。本期内容，我们将深入探讨MQTT通信协议及其在智能网络中的作用，以及它适用于哪些具体场景。

什么是MQTT？

如何工作？

MQTT是一种基于发布/订阅范式的消息传输协议，它以其轻量级、高效以及易于实现而广受欢迎。这使得它成为许多环境中首选的选择，无论是在对代码精简要求严格的地方，还是需要减少网络流量的地方。

自1999年诞生以来，MQTT已经被广泛应用于石油管道带宽监控和电池能效监测等领域。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式标准，这标志着它的地位得到国际认可。

MQTT 的基本工作原理是通过客户端与代理之间建立连接。这些客户端可以作为发布者或订阅者。发布者向代理发送数据，而代理则将这些信息分发到所有符合特定主题条件的订阅者。这一设计极大地提高了系统性能，因为它允许大量独立节点相互连接，而无需建立复杂的点对点连接。

MQTT 主要特征

主题

每条消息都包含一个主题，这个主题决定了数据应该被路由到哪里。

主题可以有多层级，用斜杠“/”分隔，每个层级都是独特且区分大小写。

使用“+”表示单个层级占位符，如“home/+/data/temperature”，使用“#”表示多层级占位符，如“home/sensor1/#”。

服务质量

QoS 等级为0（至多一次）、1（至少一次）或2（仅一次）。

QoS 2 提供最高水平的一致性，但这需要额外确认并实施措施来确保成功传输。

会话感知

客户端会定期发送保持连接消息来维持有效连接。

客户端还可以设置遗嘱消息，在离线时通知其他客户端。

持久会话

当代理与订阅者建立持久会话时，它们存储未接收到的消息直到准备好接收，从而保证了即使在不稳定的网络环境中也能保证信息传递顺利。

实时性的问题：

尽管 MQTT 是一种轻量级协议，但理论上能够提供近乎实时响应能力，因为只有当发布者与代理之间没有延迟，并且订阅者的请求及时响应的时候才可能达到这个效果。不过实际情况可能受到许多因素影响，比如信号强度、网络拥塞等，所以实际上的实时性能可能不尽相同。

安全性的考量：

从初始连接开始，MQTT 就提供了用户名和密码验证机制来保护通信。在版本5之后，该字段还支持令牌传输，同时引入了一些额外安全机制，如质询响应认证，以进一步增强其防护力度，对抗潜在威胁并保护敏感数据不受窃取或破坏的情况发生：

适用场景：

由于其简单高效而广泛应用于车联网军事工业设备控制无人机控制等众多领域尤其适合低功耗低内存需求环境下的解决方案，不论是从数十台传感器收集数据还是向同类型数量繁多之设备进行信息同步或者是在资源有限但必须快速回应的情况下都能体现出他的价值所系。