在工业4.0、物联网（IIoT）和智能工厂的驱动下，我们正迈向一个全新的自动化时代。设备之间将实现无缝连接，每个节点都能相互交换数据，以构建智能网络。为了构建这些网络，设备必须具备IIoT的关键特性：标准化、可扩展性、与IT和OT系统的兼容性以及互操作性。此外，确保通信安全性的重要性也不可忽视。

倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API等四种基于TCP的通信协议。本期内容中，我们将首先探索MQTT通信协议及其如何为智能网络提供强大支持，并适用于哪些不同应用场景。

那么，什么是MQTT？它是如何工作的？

MQTT是一种基于发布/订阅范式的消息协议，它是ISO标准(ISO/IEC PRF 20922)下的一个技术规范。自1999年诞生以来，MQTT最初作为石油管道带宽和电池能效监控问题的解决方案，而2013年IBM将其提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式的OASIS标准。

MQTT 的普及得益于其在工业领域广泛应用，以及对代码精简、高效使用资源以及适应受限网络环境需求。在 MQTT 客户端（包括发布者和订阅者）连接到 MQTT 代理后，一些客户端通过订阅特定主题来接收数据，而其他客户端则向代理发送数据，然后代理会将此消息发送给所有符合条件的客户端。这一结构中的显著优势在于发布者与订阅者的解耦，使得代理只需负责从一端传输到另一端，不需要建立大量直接连接。

MQTT 的主要特点

主题

每条消息都包含一个主题，这是一个基础元素，是过滤消息并让订阅者进行选择依据。主题可以有多个层级，如“home/sensor1/identification”包含三个层级，“home/sensor1/data/temperature”则包含四个层级，每个层级用斜杠“/”分隔且区分大小写。此外，还可以使用占位符如“+”或“#”。

服务质量

MQTT通过服务质量等级来确保消息传输可靠，其中QoS等级包括0（至多一次）、1（至少一次）和2（仅一次），其中QoS 2提供高服务质量，但需要更多确认措施。

会话感知

为了保持稳定的连接，客户端会定期发送保持连接消息以确认有效性，并且可以设置遗嘱信息以便离线时通知其他客户端。

持久会话

当建立持久会话时，代理会存储消息直到准备好接收，这对于不稳定的网络环境尤其有用，可以保证信息传递的一致性。

实时性能如何？

由于轻量級设计及高效性能，在物联网通信领域中显示出杰出的实时表现。当发布者与代理间无延迟，同时保持活跃状态时理论上能够实现近乎实时响应满足快速处理需求。

安全机制如何？

自始终提供身份验证机制，即用户名密码认证；而自 MQTT 5起引入了令牌传输并增强了安全功能，如质询响应认证等，为提升通信安全做出了努力。

适用场景是什么？

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