5分钟了解物联网的神经系统MQTT

　　当今世界有数十亿的智能设备，这些设备是相互连接的呢?如果这些设备可以像它们的主人一样相互作用，形成一种全球性的神经系统呢?这从本质上描述了人们所说的物联网。物联网彻底改变了IT世界和我们创新的方式。在深入研究物联网时，必须考虑从性能到安全性的所有内容。

　　消息队列遥测传输协议(MQTT)

　　MQTT是一种基于发布/订阅的轻量级消息传递协议，用于在TCP / IP协议之上进行机器对机器(M2M)通信。该协议提供遥测技术，MQTT开发人员正在努力连接不断发展的互联网世界，这有望产生更多样化的智能设备。 MQTT协议的第一个版本由Stanford-Clark，IBM和Arlen Nipper编写。

　　为什么是MQTT?

　　国外某知名公司FB(缩写)已将MQTT用于其信使应用程序，该应用程序需要持续连接到其服务器而不会终止电池寿命。它需要较低的网络带宽并且代码占用空间较小。它通过广泛分布的，有时是间歇性的网络传输数据。这些功能转化为具有很少内存和处理能力的远程设备的优势。

　　MQTT的其他显著特点是：

　　· 它是开放源码的，免版税，因此易于采用和适应

　　· 它遵循一对多发行版的发布/订阅模型

　　· 小邮件标题

　　· 多种服务质量水平

　　· 简单的命令消息

　　· 数据类型不可知

　　· 保留的消息

　　· 清洁会话和持久连接

　　· 遗嘱(LWT)

         MQTT与HTTP

　　MQTT拓扑的示例：

　　服务质量水平

　　QoS值决定每条消息的传递方式，并且它是为发送的每条消息设置的强制值。

　　QoS 0(最多一条消息传递)

　　当为消息设置QoS值为0时，不期望响应，并且没有定义重试规则。一条消息一次到达或根本不会到达代理。如果客户端断开连接或服务器失败，则会丢失QoS 0消息。MQTT层不尝试重试。从性能角度看，这是使用MQTT发送消息的最快方法。这里只使用MQTT命令发布，并且没有其他命令流用于QoS 0消息。

　　QoS 1(至少一条消息传递)

　　MQTT客户端或服务器将尝试至少传递一次消息，但是存在重复消息的可能性。当代理收到消息时，发送确认PUBACK。如果没有收到PUBACK，则发送方再次发送消息，并设置DUP(重复)位。在接收到设置了DUP位的消息时，代理将消息重新发布给其所有订户，并发送另一个PUBACK消息。这样可以实现MQTT持久性。当发生PUBLISH时，消息存储在诸如磁盘的持久层中，并在接收到PUBACK时被移除。具有QoS 1的消息在消息头中具有消息ID。

　　QoS 2(准确地说是一条消息传递)

　　QoS 1的附加流程确保消息仅传送一次。消息在PUBLISH流中发送，消息由客户端存储在持久层中。 PUBREC消息作为对PUBLISH的响应发送。同时，消息被锁定在服务器上。在接收PUBREC时，将PUBREL发送到服务器。在接收PUBREL时，代理发送消息，发送回PUBCOMP并丢弃存储的状态。具有QoS 2的消息将在消息头中具有消息ID。

　　MQTT的安全性

　　MQTT的目标是为物联网提供轻量级的通信，但安全性是以处理器利用率和通信开销为代价的。这就是为什么议定书中只有少数安全机制的原因。但是许多MQTT实现都使用了SSL/TLS之类的安全标准。

　　MQTT中的安全性分为多层。

　　网络级别：使用物理安全网络或VPN进行通信可提供安全连接。

　　传输级别：TLS / SSL可用于传输加密，以确保通信已加密且身份已通过身份验证。

　　应用程序级别：该协议具有客户端ID，用户名/密码凭据，可以进行设备身份验证。另一种方法是在没有大量传输加密的情况下进行有效负载加密。

　　MQTT行动：家庭监测解决方案

　　基于MQTT的应用程序的一个典型例子是家庭监控系统。例如，房间加热器的当前温度根据请求发送到设备。

　　与任何其他应用程序一样，当两个应用程序/设备之间存在通信时，有可能出现故障，因此非常重要的是对应用程序进行监视，以确保应用程序的有效运行和良好的用户体验。

　　Catchpoint现在可以使用MQTT协议监视物联网设备的性能和可用性。MQTT测试可以用于通过MQTT发布和订阅特定主题的消息并测量需要多长时间来发布/订阅通信。

　　在即将发布的博客中，我们将深入了解Wireshark所见的MQTT协议。这将有助于我们理解MQTT客户端和MQTT代理之间的通信。

　　原文标题《MQTT: The Nerve System of IoT》

　　作者：Abhinaya Balaji

　　译者：lemon