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【KWDB 创作者计划】_上位机知识篇---MQTT协议

ai 2025/7/17 8:09:08

文章目录

前言
一、基本概念
- 1. 协议特点
- - 轻量级
  - 基于发布/订阅模型
  - 支持QoS等级
  - 低功耗
  - 支持持久会话
- 2. 主要组件
- - Broker
  - Publisher（发布者）
  - Subscriber（订阅者）
  - Topic（主题）
二、协议细节
- 1. 连接建立
- 2. 主题(Topic)
- - 分层结构
  - 支持两种通配符
  - - +（单级通配符）
    - #（多级统配符）
- 3. QoS级别
三、协议报文
- 客户端请求连接
- 连接确认
- 发布信息
- QoS 1消息确认
- QoS 2消息接收确认
- QoS 2消息释放
- QoS 2消息完成
- 订阅请求
- 订阅确认
- 取消订阅
- 取消订阅确认
- 心跳请求
- 心跳响应
- 断开连接
三、应用场景
- 1. 物联网(IoT)设备通信
- 2. 传感器数据采集
- 3. 智能家居控制
- 4. 移动应用
- 5. 推送通知
- 6. 实时消息
- 7. M2M通信
- 8. 设备间直接通信
- 9. 远程监控
- 10. 工业设备监控
- 11. 环境监测
四、安全机制
- 基础认证
- TLS/SSL加密
- 客户端证书
- 主题权限控制
五、常见实现
- Broker实现：
- 客户端库：
六、版本演进
- MQTT 3.1
- MQTT 3.1.1
- MQTT 5.0
七、原因码

前言

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) 是一种轻量级的发布/订阅消息传输协议，专为低带宽、高延迟或不稳定的网络环境设计。

一、基本概念

1. 协议特点

轻量级

轻量级：协议头最小只有2字节

基于发布/订阅模型

基于发布/订阅模型：解耦消息生产者和消费者

支持QoS等级

支持QoS等级：提供三种消息传递质量保证级别

低功耗

低功耗：适合物联网设备

支持持久会话

支持持久会话：可恢复通信状态

2. 主要组件

Broker

Broker（代理服务器）：消息中转站，负责接收、过滤和转发消息

Publisher（发布者）

Publisher（发布者）：发送消息的客户端

Subscriber（订阅者）

Subscriber（订阅者）：接收消息的客户端

Topic（主题）

Topic（主题）：消息的分类标识，采用分层结构(如home/livingroom/temperature)

二、协议细节

1. 连接建立

MQTT连接通过CONNECT/CONNACK报文对建立：
客户端发送CONNECT报文，包含：
1.Client ID（客户端标识）
2.Clean Session标志（是否清除之前会话）
3.可选的用户名/密码
4.Keep Alive时间（心跳间隔）
5.服务端响应CONNACK报文，包含连接状态

2. 主题(Topic)

分层结构

分层结构，用"/"分隔(如home/floor1/room2/temp)

支持两种通配符

+（单级通配符）

+：单级通配符(如home/+/temp)

#（多级统配符）

#：多级通配符(如home/#)

3. QoS级别

MQTT定义了三种服务质量等级：

QoS 名称描述报文流
0 最多一次 消息发送一次，不保证送达 PUBLISH
1 至少一次 确保消息送达，但可能重复 PUBLISH → PUBACK
2 恰好一次 确保消息只送达一次 PUBLISH → PUBREC → PUBREL → PUBCOMP
4. 保留消息(Retained Message)
服务端会保存每个主题最后一条带retain标志的消息
新订阅者会立即收到该主题的最后一条保留消息