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/订阅范式的消息协议，它以其轻量级、高效以及对资源有限环境下的优越性能著称。这使得它在工业领域特别受欢迎，并且广泛应用于石油管道带宽监控以及电池能效监控问题解决中。

自1999年诞生以来，MQTT作为技术解决方案而存在。在2013年，由IBM提交给OASIS规范委员会，最终在2014年成为正式OASIS标准。这一成果得益于其在工业领域广泛应用中的表现，其中尤其是在代码精简、开销减少以及网络流量受限的情况下发挥作用。

MQTT客户端通过订阅主题并发送数据到代理，然后代理将这些信息分发给所有符合条件的小组成员。而这种拓扑结构最大的优势就是发布者与订阅者的解耦，使得每个参与者都能够独立运行，而无需建立大量直接连接，这极大地提高了系统灵活性和可维护性。

MQTT主要特点：

主题

每条消息都包含一个主题，以便代理可以过滤出相关信息。

主题可以有多层级，用斜杠“/”分隔，可以包含占位符，如“+”或“#”。

服务质量

QoS等级包括0（至多一次）、1（至少一次）和2（仅一次）。

QoS 2提供高级别服务质量，但需要更多确认机制来保证传输成功率。

会话感知

保持连接消息确保连续有效性的稳定。

提供遗嘱消息功能，在客户端离线时通知其他客户端状态变化。

持久会话

在保持连通状态时，将存储未接收到的消息，以确保即使遇到网络波动也不会丢失任何信息。

MQTT实时性能

虽然理论上近乎实时响应，但实际使用中可能受到网络延迟影响。因此，在需要快速处理大量数据的情况下，应该考虑使用更高效率更低延迟的人机交互技术，比如WebSockets或HTTP/2等新型互联网通信协议。但对于典型IIoT场景来说，即使是较长时间内偶尔发生的一次错误，也不是常见情况，因此总体上仍然是一个非常优秀选择。

MQTT安全措施

从初始化阶段开始就提供用户名密码身份验证，并且随着版本更新增加了额外安全机制，如令牌传输认证等。此外，从MQTT5起还引入了质询响应认证进一步增强了安全保护力度，对抗潜在威胁比之前更加坚固抵御各种攻击手段。

应用场景

由于其简单、高效且易于实现之处，所以适合用于那些需求紧凑解决方案的地方，无论是在收集来自众多传感器的大量数据还是向大量同类型传感器发送指令，都能显现出卓越表现。而车联网、大规模军事控制系统、二战飞行器控制及其他类似情形也是该技术广泛运用的例子之一，是因为这些场合通常要求极低功耗并且不牺牲性能，同时保持复杂度小以避免成本升高的问题空间范围内进行设计开发所需满足的一系列特殊需求条件，那么这个平台已经证明自己拥有很好的适应能力及实用价值，对此我们必须深思熟虑，因为这涉及到了我们的世界——自动化，而完善解决方案则是我们追求的一个目标！