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，适用于哪些不同应用场景。

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/订阅范式的轻量级消息传输协议，它以其简单、高效且易于实现而广泛应用于各个行业。

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的技术解决方案。2013年，它被提交给OASIS规范委员会，并在2014年成为正式OASIS标准。

MQTT得到了广泛应用尤其是在对代码精简、开销减少以及网络流量受限环境中的工业领域，其基本工作原理涉及客户端（包括发布者和订阅者）连接到代理。一旦连接，就可以通过主题进行信息交换，这种拓扑结构使得发布者与订阅者的解耦更加明显，无需建立大量直接连接。

MQTT 的工作原理——典型 的 MQTT 应用

MQQQ 主要特性

1：主题

主题是 MQTT 协议中的一个基础元素，每条消息都包含一个主题和有效载荷，以及头部信息。每个层级使用斜杠“/”分隔，而多层级占位符则由“+”或“#”表示。

2：服务质量

MQTT 通过服务质量等级来确保消息传输过程中的可靠性。这一等级包括 QoS 0（至多一次）、QoS 1（至少一次）以及 QoS 2（仅一次），其中 QoS 2 提供了最高水平的一致性能，但需要更多确认机制来保证这一点。

3：会话感知

为了保持稳定的代理与客户端间关系， MQTT 提供了多种机制，如保持活跃状态以及遗嘱消息功能，以便即使客户端离线时也能通知其他参与方。

4：持久会话

当代理与订阅者建立持久会话时，它们能够存储并缓冲来自发布者的数据直到有足够条件进行接收。在不稳定网络环境下，这样的持久性的保证对于保障数据完整无误至关重要。

如何理解 MQTT 实时性能？

尽管其设计初衷并不针对实时通信，但由于其高效率及低延迟特点，在实际物联网场景中往往表现出色的实时性能，使之成为许多快速响应需求场所选择之选。

安全措施是什么？

从初始化阶段开始，即在用户身份验证步骤中引入用户名密码认证。此外，从版本5.0起，该协议进一步增强了安全性的措施，如令牌认证体系及质询响应认证机制，使得整个通信过程更加坚固防御潜在威胁。

何谓适用范围？

除了上述提到的各种优点外，MQTT 还因其轻量级、高效且灵活适用于车联网、大规模传感器网格管理，无人驾驶飞行器控制系统乃至军事领域等众多复杂但需要极简解决方案的地方，是这些领域不可或缺的一环，因为它们要求速度快而又成本低下的数据处理能力，而这正好符合了 MQTT 设计宗旨所指向的情境需求。