在工业4.0、物联网（IIoT）、智能工厂和智能设备等前沿概念的推动下，我们正迈向一个全新的自动化未来。设备之间将互联互通，每个节点相互连接，交换数据。为构建智能网络，设备必具备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。同时，确保通信的安全性也是至关重要的。

倍加福支持包括MQTT、OPC UA、AMQP和REST API的四种基于TCP的通信协议。本期内容中，我们将首先探索MQTT通信协议，了解它是如何为智能网络提供强大支持，并适用于哪些不同传感器类型。

什么是MQTT?

它如何工作？

MQTT(消息队列遥测传输)是一种基于发布/订阅范式的消息协议，它采用了ISO标准（ISO/IEC PRF 20922）。由于其轻量级、高效且易于实现，这些特点使得MQTT适用范围非常广泛。

自1999年诞生以来，MQTT作为石油管道带宽和电池能效监控问题解决方案技术之一。在2013年由IBM提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式OASIS标准。

MQTT普及得益于其在工业领域广泛应用尤其是在对代码精简、开销减少并且网络流量受限环境中。此基本工作原理如下图所示：客户端（包括发布者与订阅者）通过代理连接。一部分客户端通过订阅特定主题，如温度值，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到所有已订阅该主题的人或机构。这一拓扑结构之所以显著优势在于发布者与订阅者的解耦，即代理只负责从一个地方把数据传输到另一个地方，不需要它们之间建立大量连接。

MQTT主要特点：

1: 主题

主题是Mqtt 协议中的基础元素，每条信息都包含有主题名以及有效载荷，以及头部信息。这些信息被用来过滤出应该接收到的信息，也就是说只有当某个主体匹配时，该消息才会被送达。

2: 服务质量

Mqtt 使用服务质量等级来保证消息可以可靠地被传输。QoS 等级包括0 (至多一次)、1 (至少一次) 和2 (仅一次)，其中 QoS 2 提供高水平服务质量，但需要更多确认机制以及实施措施。

3: 会话感知

Mqtt 提供了一些机制以保持代理与发布者/订阅者的连续联系。这通常涉及保持连接信号，一旦发出，就会继续进行直到失去响应。如果发生断开，则使用“遗嘱”功能通知其他人。

4: 持久会话

如果持续保持着持久性的联系，那么任何时候，当相关方准备好接收时，都可以存储这些信息。这对于不稳定的环境来说尤其有帮助，因为这样可以确保即使有一段时间没有接收也不会丢失任何数据。

关于实时性能：

Mqtt 以其轻量级、高效性能，在物联网领域表现出了极好的实时性能。在发布者与服务器间无延迟的情况下，如果两边保持活跃状态的话，可以实现几乎实时甚至零延迟响应，从而满足快速处理需求要求。

关于安全：

从开始就提供了用户名密码验证方式，同时自5版起还引入了令牌传递密码字段，以增强安全性。此外，还增加了质询响应认证等额外安全措施以保护更复杂场景下的敏感数据。

适用场景：

Mqtt 适合简单紧凑解决方案的地方，无论是来自许多传感器读取或向同类型大量相同数量传感器发送信号，或是在低功耗内存需求小的情况下均能够发挥作用。而且，它们也常见于车辆网路军事物流无人机控制等多种行业中，是一种具有很强适应力和实用的工具。此类应用让我们相信这个新时代正在迅速变得现实。