MQTT系列—（1）MQTT 协议介绍

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#MQTT #IoT #物联网

于 2025-10-27 14:47:41 首次发布

一、概述

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport） 是一种轻量级、基于 发布/订阅（Publish/Subscribe） 模式的消息传输协议，专为 低带宽、高延迟或不可靠网络环境 而设计。它广泛应用于 物联网（IoT）、智能家居、车联网、工业监控、远程医疗 等场景。

二、设计目标与特点

特点	说明
🔹 轻量高效	报文头部最小仅 2 个字节，适合带宽受限的设备（如 ESP32、MCU）。
🔹 发布/订阅模型	客户端之间通过 Broker（代理服务器）进行通信，发送者与接收者解耦。
🔹 可靠传输	支持 3 种 QoS（服务质量）等级，保障消息可靠性。
🔹 长连接	基于 TCP 长连接，支持心跳保活（Keep Alive）。
🔹 跨平台支持	支持 C、Python、Java、Node.js、Go 等多语言实现。
🔹 安全机制	可通过 TLS/SSL 加密传输，支持用户名密码或证书认证。

三、MQTT 通信架构

+------------+        +-----------+        +------------+
| Publisher  | -----> |           | -----> | Subscriber |
| (发布者)   |        |   Broker  |        | (订阅者)   |
+------------+        +-----------+        +------------+

Broker（代理服务器）：负责接收消息、过滤、转发给对应订阅者（常见实现：Mosquitto、EMQX、HiveMQ）。
Publisher（发布者）：向特定主题（Topic）发布消息。
Subscriber（订阅者）：订阅主题并接收消息。

四、主题（Topic）机制

主题是 MQTT 消息的 分类通道，使用类似路径的格式：

home/livingroom/temperature
device/lock/123/status

#：多层通配符例如：home/# 可匹配 home/livingroom/temperature、home/kitchen/humidity
+：单层通配符例如：home/+/temperature 可匹配 home/livingroom/temperature 但不匹配 home/livingroom/sensor/temperature

五、QoS（服务质量等级）

等级	名称	适用场景	含义
0	至多一次 (At most once)	温度上报、心跳数据	不保证送达，类似 UDP
1	至少一次 (At least once)	日志、状态更新	可重复但不会丢失
2	仅一次 (Exactly once)