無論物聯網是如何配置的，都會有許多支持微控制器的設備分布在連接到基于云的數據中心的大面積區(qū)域。為實現這一目標，工程師需要一種小型、簡單、穩(wěn)健且安全的連接協議。

迎接這一挑戰(zhàn)的主要候選人是 MQTT，或消息隊列遙測傳輸。MQTT 是一個簡單的協議，它允許嵌入式設備在云中發(fā)布/接收消息。與 HTTP 等協議相比，它的數據包開銷最小，因此非常高效，適合低功耗環(huán)境。

MQTT 發(fā)布/訂閱系統由許多客戶端組成，這些客戶端連接到充當代理的服務器。客戶端既是 MQTT 數據的生產者，也是消費者。圖 1 展示了一個簡單的 MQTT 發(fā)布/訂閱事務。MQTT 消息傳遞協議是圍繞幾個基本原則構建的：

消息代理充當多個訂閱者之間的中介。它是一個服務器和一個集中的系統，通過它傳遞客戶端數據。

發(fā)布和訂閱元素永遠不需要連接。

訂閱者訂閱一個或多個主題。

一條發(fā)布的消息可以發(fā)送給有興趣接收有關某個主題的信息的許多訂閱者。

訂閱者可以接收來自多個發(fā)布者的消息。

訂閱者可以隨時取消訂閱主題。

【圖1 | 一個簡單的發(fā)布和訂閱操作］

客戶端使用應用程序定義的“主題”向代理發(fā)布自由格式的數據。代理將數據傳輸到訂閱該主題的所有客戶端。使用通配符，單個訂閱可能會導致接收來自多個客戶端的數據。類似地，來自單個發(fā)布操作的數據可能會轉發(fā)給許多客戶端。

用戶手機上的應用程序請求汽車鎖定主題“Message_Car001”的車門。

經紀人收到請求。

Car001 通過訂閱接收消息。

汽車鎖門并發(fā)送確認信息。

應用程序收到確認。

消息負載包含鎖定門的指令。可以通過相同的發(fā)布/訂閱系統發(fā)送一系列其他指令。

【圖2 | 這是如何使用 MQTT 監(jiān)視和控制汽車鎖定系統。］

MQTT 提供了三個服務質量 （QoS） 級別，代表了通信開銷和消息到達保證之間的權衡。0 級是“即發(fā)即棄”，不保證會收到消息。級別 1 將保證消息將至少到達一次，但可能不止一次。級別 2 將確保消息只收到一次。選擇支持所有三個級別的 MQTT 實現將使開發(fā)人員能夠靈活地針對他們的數據需求進行優(yōu)化。

MQTT 不保證安全連接，但與傳輸層安全性 （TLS） 一起使用時可以形成安全的通信機制。TLS 處理安全連接：服務器和客戶端使用密鑰交換相互驗證，并協商一個雙方都可以接受的數據交換加密套件。MQTT 3.1 版允許在數據包中使用用戶名和密碼，以允許客戶端向代理進行身份驗證。

安全策略中一個經常被忽視的弱點是 MQTT 消息傳遞軟件本身的質量。最近發(fā)生的一連串備受矚目的安全漏洞不是因為算法被黑，而是因為源代碼質量差。諸如 Heartbleed 之類的事件表明，質量差的代碼可以提供漏洞，黑客可以利用這些漏洞獲取訪問權限。由于這些原因，選擇一個使用并能夠證明質量軟件開發(fā)過程證據的供應商是有利的。HCC Embedded 實施了 MQTT 協議，該協議在其受信任的符合 MISRA 的 TCP/IP 堆棧上運行，并提供生命周期證據來驗證其質量聲明。

MQTT 代表一種小型、通用的通信協議，當與 TLS 等安全機制一起使用時，可以為無數小型設備提供高效、可靠和安全的連接。但是，并非所有 MQTT 實現都是相同的。應用程序必須建立在高質量、可靠的軟件平臺上，以確保安全性和可靠性。

審核編輯：郭婷