物联网曾被认为是继计算机、互联网之后，信息技术行业的第三次浪潮。随着基础通讯设施的不断完善，尤其是 5G 的出现，进一步降低了万物互联的门槛和成本。物联网本身也是 AI 和区块链应用很好的落地场景之一，各大云服务商也在纷纷上架物联网平台和服务。

物联网通讯是物联网的一个核心内容，目前物联网的通讯协议并没有一个统一的标准，比较常见的有MQTT、CoAP、DDS、XMPP 等，在这其中，MQTT（消息队列遥测传输协议）应该是应用最广泛的标准之一。目前，MQTT 已逐渐成为 IoT 领域最热门的协议，也是国内外各大物联网平台最主流的传输协议，阿里云 IoT 物联网平台很多设备都是通过 MQTT 接入。

1、MQTT 简介

《MQTT 协议规范中文版》一书中对 MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）进行了描述：

MQTT 是一种基于客户端服务端架构的发布/订阅模式的消息传输协议。它的设计思想是轻巧、开放、 简单、规范，易于实现。这些特点使得它对很多场景来说都是很好的选择，特别是对于受限的环境如机器与机器的通信（M2M）以及物联网环境（IoT）。----MQTT 协议中文版

与 HTTP 协议一样，MQTT 协议也是应用层协议，工作在 TCP/IP 四层模型中的最上层（应用层），构建于 TCP/IP协议上。MQTT 最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

如今，MQTT 成为了最受欢迎的物联网协议，已广泛应用于车联网、智能家居、即时聊天应用和工业互联网等领域。目前通过 MQTT 协议连接的设备已经过亿，这些都得益于 MQTT 协议为设备提供了稳定、可靠、易用的通信基础。

2、MQTT 的主要特性

MQTT 协议是为工作在低带宽、不可靠网络的远程传感器和控制设备之间的通讯而设计的协议，它具 有以下主要的几项特性：

①、使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合。

②、基于 TCP/IP 提供网络连接。主流的 MQTT 是基于 TCP 连接进行数据推送的，但是同样也有基于 UDP 的版本，叫做 MQTT-SN。

③、支持 QoS 服务质量等级。根据消息的重要性不同设置不同的服务质量等级。

④、小型传输，开销很小，协议交换最小化，以降低网络流量。这就是为什么在介绍里说它非常适合"在物联网领域，传感器与服务器的通信，信息的收集"，要知道嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱，使用这种协议来传递消息再适合不过了，在手机移动应用方面，MQTT 是一种不错的 Android 消息推送方案。

⑤、使用 will 遗嘱机制来通知客户端异常断线。

⑥、基于主题发布/订阅消息，对负载内容屏蔽的消息传输。

⑦、支持心跳机制。

3、MQTT 历史

MQTT 协议最初版本是在 1999 年建立的，该协议的发明人是的 Andy Stanford-Clark 和 Arlen Nipper。

MQTT 最初是用于石油管道的传感器与卫星之间数据传输。他们当时正在开发一个利用卫星通讯监控 输油管道的项目，为了实现这个项目要求，他们需要开发一种用于嵌入式设备的通讯协议，这种通讯协议必须满足以下条件：

⚫ 易于实现，服务器必须要实现成千上万个客户端的接入

⚫ 数据传输的服务质量可控，根据数据的重要性和特性，设置不同等级的服务质量

⚫ 占用带宽小，单次数据量小，但不能出错

⚫ 必须能够适应高延迟、掉线、断网等网络通信不可靠的风险

⚫ 设备连接状态可知，云端与设备端保持长连接

通过以上几个条件可知：

⚫ MQTT 服务器可以连接大量的远程传感器和控制设备，与远程客户端保持长连接，具有一定的实 时性。

⚫ 云端向设备端发送消息，设备端可以在最短的时间内接收到并作出回应。

⚫ MQTT 更适合需要实时控制的场合，尤其适合执行器。

⚫ 云端与客户端需要保持长连接，要能够获取到设备的连接状态，就需要时不时地发送心跳包，这就不会省电，所以，MQTT 并不适合低功耗场合。

可以看出，MQTT 从诞生之初就是专为低带宽、高延迟或不可靠的网络而设计的。虽然历经几十年的更新和变化，以上这些特点仍然是 MQTT 协议的核心特点。但是与最初不同的是，MQTT 协议已经从嵌入式系统应用拓展到开放的物联网（IoT）领域。

4、MQTT 版本

目前 MQTT 主流版本有两个，分别是 MQTT3.1.1 和 MQTT5。MQTT3.1.1 是在 2014 年 10 月发布的，而 MQTT5 是在 2019 年 3 月发布的。虽然 MQTT3.1.1 与 MQTT5 在时间相差了将近五年，但是 MQTT3.1.1作为一个经典的版本，目前仍然是主流版本，能够满足大部分实际需求。

MQTT5 是在 MQTT3.1.1 的基础上进行了升级，因此 MQTT5 是完全兼容 MQTT3.1.1 的。而 MQTT5 是 在 MQTT3.1.1 的基础上添加了更多的功能、补充完善 MQTT 协议。