什么是 MQTT协议？

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）协议是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的轻量级通讯协议，可以在各种规模的部署中连接多种类型的 IoT 设备，为连接远程设备提供实时数据传输。MQTT 协议构建于 TCP/IP 协议上，由 IBM 公司在 1999 年发布，是一种在发布者-订阅者通信模型上运行的网络协议。目前广泛应用于物联网（IoT）领域。它足够轻巧，可用于各种物联网设备，但又足够强大，可以在不稳定的网络条件下工作。

MQTT 协议的基本概念包括客户端、服务端、主题（topic）、订阅（subscription）和消息（message）等。客户端是指发布应用消息给其他相关的客户端，也可以订阅以请求接受相关的应用消息，还可以取消订阅以移除接受应用消息的请求。服务端是指接受来自客户端的网络连接，接受客户端发布的应用消息，处理客户端的订阅和取消订阅请求，以及转发应用消息给符合条件的已订阅客户端。

MQTT 报文结构包括固定报头和可变报头，其中固定报头包含版本号、报文类型、保留字段、消息 ID 和序列号等字段，可变报头包含主题、消息内容、QoS（Quality of Service，服务质量）和用户名等字段。MQTT 报文类型包括 CONNECT、DISCONNECT、SUBSCRIBE、UNSUBSCRIBE、PUBLISH 和 PING 等，其中 CONNECT 报文用于客户端与服务端建立连接，DISCONNECT 报文用于客户端与服务端断开连接，SUBSCRIBE 和 UNSUBSCRIBE 报文用于客户端订阅和取消订阅主题，PUBLISH 报文用于客户端发布消息，PING 报文用于测试客户端与服务端之间的连接是否正常。

MQTT 协议的优点在于简单、轻量级、高效、可靠和安全。它采用发布/订阅模式，实现了异步通信，降低了系统的复杂度和开销。它使用 TCP/IP 协议，提供了可靠的数据传输和分布式系统架构，使得系统更加灵活、可扩展和容错。此外，MQTT 协议还支持 QoS 机制，确保了消息的可靠传递和处理，同时还提供了安全的认证和加密机制，保护了数据的隐私和安全。

在实际应用中，MQTT 协议广泛应用于物联网、智能家居、智能穿戴、智能交通、智能城市等领域。它可以将各种设备、传感器和应用程序连接起来，实现数据采集、传输、处理和分析，为各种应用场景提供实时、高效、可靠的数据支持。

为什么在物联网开发中使用MQTT协议？

由于其提供数据的节能方法，MQTT对于 CPU 功率或 RAM 有限的低功率设备很常见。

MQTT v5.0 本地网络的优缺点

优点

1. 强可靠性：MQTT v5.0 在发布/订阅模式基础上，引入了更具弹性的传输机制，提高了消息传输的可靠性。在数据丢失、网络不稳定等异常情况下，MQTT v5.0 能够自动重传消息，确保消息不丢失。

2. 高效性：MQTT v5.0 采用了更高效的报文格式，减少了网络传输的开销。此外，MQTT v5.0 还支持对消息进行压缩，进一步降低了传输成本。

3. 易于使用：MQTT v5.0 协议简单易用，客户端开发者无需关注复杂的网络协议细节，即可实现消息的发布和订阅。这大大降低了开发成本，提高了开发效率。

4. 灵活性：MQTT v5.0 支持多种传输协议，如 TCP、UDP、WebSocket 等，使得开发者可以根据不同的应用场景和需求选择合适的传输协议。

5. 安全性：MQTT v5.0 引入了更加完善的安全机制，支持使用 SSL/TLS 加密传输，保障了数据的安全性。此外，MQTT v5.0 还支持用户名和密码验证，避免了未经授权的用户访问系统。

缺点

1. 复杂性：虽然 MQTT v5.0 协议本身相对简单，但在实际应用中，需要处理的问题却很复杂。例如，处理网络异常、重传消息等都可能导致实现的复杂性。

2. 资源消耗：MQTT v5.0 虽然具有较高的传输效率，但在某些特殊场景下，如大规模物联网系统，可能会导致网络资源和能源的过度消耗。

3. 客户端实现难度：尽管 MQTT v5.0 协议简单易用，但对于客户端开发者而言，仍然需要花费一定的时间学习和熟悉协议细节。

4. 兼容性问题：MQTT v5.0 相对于之前的版本，在报文格式、消息传输机制等方面都有很大的变化。因此，对于使用早期 MQTT 协议的客户端和服务器，可能需要进行相应的升级和调整，以适应 MQTT v5.0。

MQTT v5.0挑战

在单独的装置上，对消息进行平行发送和监听的过程/线程管理。在制造过程中要特别注意。

可用的文档有限，并且包（paho-mqtt）内部类的实现过程并不明显。

因为缺少文件，所以很难安装或者更新到 MQTT v5.0。

要识别网络中的设备，需要将 IP发现器添加到系统中。