MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输） 是 OASIS 发布的轻量级、基于发布 / 订阅模式的物联网通信标准，专为低带宽、高延迟、资源受限的嵌入式设备设计OASIS Docs。当前主流为 MQTT 3.1.1（2014） 和 MQTT 5.0（2019） 两个版本

核心架构与角色

采用 客户端 - 服务器（Broker） 发布 / 订阅模型：

• 发布者（Publisher）：发送消息到主题（Topic），不关心接收者
• 代理（Broker）：服务器，负责接收、存储、路由消息
• 订阅者（Subscriber）：订阅主题，接收匹配的消息
• 主题（Topic）：消息的路由标签（如 sensor/temp/livingroom），支持通配符 +（单层）、#（多层）

核心特性（OASIS 标准定义）

1. 轻量、低开销

   • 最小固定头部仅 2 字节
   • 协议简单，嵌入式实现容易

2. 三种消息 QoS 等级OASIS Docs

   • QoS 0 (At most once)：最多一次，发完即忘（传感器数据）
   • QoS 1 (At least once)：至少一次，确认重发（普通控制）
   • QoS 2 (Exactly once)：严格一次，防重复（计费 / 关键指令）

3. 遗嘱（Will）与保留消息（Retain）

   • 遗嘱：异常断开时 Broker 自动发布遗言
   • 保留：Broker 保存最新一条消息，新订阅者立即收到

4. 心跳（Keep-Alive）

   • 客户端定时发 PINGREQ，维持长连接，检测离线

报文结构（所有消息通用）

固定头（必选） + 可变头（可选） + 负载（Payload，可选）

• 固定头（1–5 字节）

  • 第 1 字节：高 4 位 =报文类型（CONNECT/PUBLISH 等），低 4 位 = 标志（DUP/QoS/RETAIN）
  • 后续字节：剩余长度（可变长编码）

• 可变头：消息 ID、主题名、属性等

• Payload：应用数据（二进制、JSON、文本等）OASIS Docs

14 种控制报文（OASIS 定义）

• 连接类：CONNECT、CONNACK、DISCONNECT
• 消息类：PUBLISH、PUBACK、PUBREC、PUBREL、PUBCOMP
• 订阅类：SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE、UNSUBACK
• 心跳类：PINGREQ、PINGRESP

典型通信流程

1. 连接：客户端 → CONNECT → Broker → CONNACK
2. 订阅：客户端 → SUBSCRIBE → Broker → SUBACK
3. 发布：发布者 → PUBLISH → Broker → 推送给所有订阅者
4. 断开：客户端 → DISCONNECT → 关闭连接

MQTT 3.1.1 vs 5.0（OASIS 标准演进）

应用场景

• 智能家居、工业物联网（IIoT）
• 车联网、智能表计（水电气）
• 医疗设备、环境监测、智慧城市
• 低带宽 / 卫星 / 移动网络通信

安全要点（OASIS 建议）

• 传输层：MQTT over TLS/SSL（端口 8883）
• 认证：用户名 / 密码、Token、X.509 证书
• 授权：Broker 级 ACL 控制主题读写权限
• ** payload 加密 **：敏感数据应用层加密

总结

MQTT 是物联网事实标准：轻量、可靠、支持分级 QoS、发布 / 订阅解耦、易嵌入式实现OASIS Docs。3.1.1 稳定通用，5.0 功能更强、更适合大规模 IoT