【EMQX 5.0】1.2 MQTT协议原理

2  MQTT协议原理 

2.1 MQTT协议实现方式 

        实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中， MQTT 协议中有 三种身份：

• 发布者 （Publish）（客户端）
• 代理（Broker）（服务器）
• 订阅者（Subscribe）（客户端）

MQTT 传输的消息分为：

• 主题（Topic）
• 负载（payload）

（1） Topic，可以理解为消息的类型 ，订阅者订阅（ Subscribe ）后，就会收到该主题的消息内容

（ payload ）

（2） payload，可以理解为消息的内容 ，是指订阅者具体要使用的内容。

2.2 网络传输与应用消息 

        MQTT会构建底层网络传输：它将建立客户端到服务器的连接，提供两者之间的一个 有序 的、 无损 的、 基于字节流的双向传输 。

        当应用数据通过MQTT 网络发送时， MQTT 会把与之相关的服务质量（ QoS ）和主题名（

Topic ）相关连。

2.3 MQTT客户端 

        一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以：

（1）发布其他客户端可能会订阅的信息；

（2）订阅其它客户端发布的消息；

（3） 退订或删除应用程序的消息 ；

（4） 断开与服务器连接 。

2.4 MQTT服务器端 

         MQTT服务器 以称为 "消息代理"（Broker） ，可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者 之间，它可以：

（1）接受来自客户的网络连接；

（2）接受客户发布的应用信息；

（3）处理来自客户端的订阅和退订请求；

（4）向订阅的客户转发应用程序消息。

2.5 发布/订阅、主题、会话 

        MQTT 是 基于发布(Publish)/订阅(Subscribe) 模式 来进行通信及数据交换的， 与 HTTP 的请求(Request)/应 答(Response) 的模式有本质的不同 。

        订阅者(Subscriber) 会向 消息服务器(Broker) 订阅一个 主题 (Topic) 。成功订阅后，消息服务器会将该主题 下的消息转发给所有的订阅者。

        主题(Topic) 以 ‘/’ 为分隔符区分不同的层级。包含通配符 ‘+’ 或 ‘#’ 的主题又称为 主题过滤器(Topic Filters) ; 不含通配符的称为 主题名(Topic Names) 例如:      

chat/room/1 
sensor/10/temperature 
sensor/+/temperature 
$SYS/broker/metrics/packets/received 
$SYS/broker/metrics/#

• '+': 表示通配一个层级，例如a/+，匹配a/x, a/y
• '#': 表示通配多个层级，例如a/#，匹配a/x, a/b/c/d
• 注: ‘+’ 通配一个层级，’#’ 通配多个层级(必须在末尾)。

• 发布者(Publisher) 只能向 ‘主题名’ 发布消息
• 订阅者(Subscriber) 则可以通过订阅 ‘主题过滤器’ 来通配多个主题名称
• 会话（Session）

        每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话，客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。

2.6 MQTT协议中的方法 

         MQTT协议中定义了一些方法 （也被称为 动作 ）， 来于表示对确定资源所进行操作 。这个资源可以代表 预先存在的数据或动态生成数据 ，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：

（1） CONNECT ：客户端连接到服务器

（2） CONNACK ：连接确认

（3） PUBLISH ：发布消息

（4） PUBACK ：发布确认

（5） PUBREC ：发布的消息已接收

（6） PUBREL ：发布的消息已释放

（7） PUBCOMP ：发布完成

（8） SUBSCRIBE ：订阅请求

（9） SUBACK ：订阅确认

（ 10 ） UNSUBSCRIBE ：取消订阅

（ 11 ） UNSUBACK ：取消订阅确认

（ 12 ） PINGREQ ：客户端发送心跳

（ 13 ） PINGRESP ：服务端心跳响应

（ 14 ） DISCONNECT ：断开连接

（ 15 ） AUTH：认证