MQTT传输协议学习总结

原创于 2025-11-24 22:14:18 发布 · 466 阅读

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#网络 #服务器 #linux

MQTT协议概述

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。广泛应用于物联网（IoT）、传感器网络和移动设备通信。

MQTT核心概念

Broker（代理）：负责接收和分发消息的中介服务器，客户端通过连接Broker实现通信。
Client（客户端）：发布或订阅消息的设备或应用，可以是传感器、手机或服务器。
Topic（主题）：消息的分类标签，采用层级结构（如home/livingroom/temperature），订阅者通过主题过滤消息。
QoS（服务质量）：定义消息传递的可靠性等级，分为0、1、2三级：

QoS 0：最多一次，不保证送达。
QoS 1：至少一次，需确认应答。
QoS 2：恰好一次，通过两次握手确保唯一性。

MQTT通信流程

连接建立
客户端向Broker发送CONNECT报文，包含客户端ID、用户名、密码等。Broker响应CONNACK确认连接。
订阅主题
客户端发送SUBSCRIBE报文指定订阅的主题及QoS级别，Broker回复SUBACK确认。
发布消息
客户端通过PUBLISH报文向指定主题发送消息，Broker根据订阅列表分发消息。
断开连接
客户端发送DISCONNECT报文，优雅终止连接。

MQTT报文格式

MQTT报文由固定头（Fixed Header）、可变头（Variable Header）和有效载荷（Payload）组成：

固定头：包含报文类型（4位）、标志位（4位）和剩余长度（1-4字节）。
可变头：部分报文类型特有（如PUBLISH中的主题名）。
有效载荷：实际消息内容（如PUBLISH的消息体）。

MQTT安全机制

TLS/SSL加密：保护通信内容防止窃听。
认证：通过用户名/密码或客户端证书验证身份。
ACL（访问控制列表）：限制客户端对主题的读写权限。

示例代码（Python）

使用paho-mqtt库实现简单的发布/订阅：

# 订阅端
import paho.mqtt.client as mqtt

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    client.subscribe("test/topic")

def on_message(client, userdata, msg):
    print(f"Received: {msg.payload.decode()}")

client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.connect("broker.hivemq.com", 1883)
client.loop_forever()

# 发布端
client = mqtt.Client()
client.connect("broker.hivemq.com", 1883)
client.publish("test/topic", "Hello MQTT")
client.disconnect()