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Estrutura padrão publish-subscriber do MQTT

MQTT, sigla de MQ Telemetry Transport[1], é um protocolo de mensagens leve para sensores e pequenos dispositivos móveis otimizado para redes TCP/IP.[2] . O esquema de troca de mensagens é fundamentado no modelo Publicador-Subscritor, extremamente simples e leve. Os princípios arquitetônicos são minimizar o uso de banda de rede e uso de recursos dos equipamentos enquanto garantindo confiabilidade e algum nível de garantia de entrega. Estes princípios tornam esse protocolo ideal para as comunicações emergentes (M2M) “machine-to-machine” e para as aplicações “Internet of Things” (Internet das coisas) um mundo de equipamentos conectados, além das aplicações mobile onde banda e potência da bateria são relevantes[3]. Atualmente se encontra na versão 5.0[4] e a 3.1.1[5] (padrão ISO), ambos são padrões OASIS. MQTT-SN é uma variação do protocolo destinada a redes que não sejam baseadas em TCP/IP, como ZigBee.[6]

História[editar | editar código-fonte]

O MQTT é um protocolo de mensagens (camada de aplicação) projetado para um baixo consumo de banda de rede e recursos de hardware, desenvolvido pela IBM e Eurotech na década de 90[7].

Inicialmente, as letras "MQ" não tinham um significado específico para o protocolo, vinham de uma linha de produtos da IBM chamada 'MQ Series' [8]. O protocolo fornecia mensagens de publicação e subscrição sem filas de espera e foi especificamente projetado para dispositivos com recursos limitados, baixa largura de banda e redes de alta latência, assim como as linhas discadas e ligações via satélite.

Em 1999, Andy Stanford-Clark (IBM) e Arlen Nipper (Cirrus Link, Eurotech) criaram a primeira versão do protocolo MQTT[9]. Sua primeira aplicação foi destinada ao monitoramento de oleodutos. O objetivo era um protocolo leve com economia de banda e baixo consumo de energia e hardware, uma vez que os aparelhos eram conectados via satélite que, na época, era um recurso extremamente caro.[10]

Em 2013, a IBM submeteu o MQTT v3.1 ao organismo de especificação da OASIS com uma carta que assegurava que apenas alterações menores à especificação poderiam ser aceitas.[11]

Atualmente, MQTT é um protocolo de comunicação máquina para máquina (M2M - Machine to Machine) com foco em Internet of Things (IoT).

MQTT métodos (methods)[editar | editar código-fonte]

MQTT define pacotes de controle (Control Packets) [12] para indicar a ação desejada a ser executada pelo recurso desejado. O MQTT possui uma estrutura de pacotes de controle própria, que basicamente é constituída de três partes[13] principais: Cabeçalho fixo, cabeçalho variável e o payload.

Cabeçalho fixo — composto de ao menos [3] 2 bytes, possui 4 bits (posição byte 1, bits 7–4) designados para definir o tipo do pacote de controle, 3 bits para flags (posição byte 1, bits 3–0) e um byte adicional para suportar bits adicionais do cabeçalho variável e payload. Flags: atualmente a maior parte dos parâmetros de flag (CONNECT, CONNACK..) encontram-se reservados para usos futuros. Apenas o tipo PUBLISH possui funções próprias e possui definições para entrega DUP, qualidade de serviço QoS e opções de retenção RETAIN.

Cabeçalho variável — nem todos os tipos de mensagem MQTT possuem um cabeçalho variável, que basicamente traz informações da identificação do pacote. Os tipos de pacotes de controle que usam identificadores são PUBLISH se QoS > 0), SUBSCRIBE, UNSUBSCRIBE e todos os derivados de confirmação (PUBACK, SUBACK, UNSUBACK, PUBREC..). Possui um tamanho de até 2 bytes.

Payload — inclui a mensagem como um todo (normalmente os tópicos). Os pacotes de confirmação (CONNACK, PUBACK, SUBACK…) não necessitam de um payload.

Os métodos são os seguintes:

CONNECT:
Cliente solicita uma ligação com um servidor
CONNACK
Reconhece solicitação de conexão
PUBLISH
publicar mensagem
PUBACK
reconhecimento de publicação
PUBREC
Publicação recebida. (QoS 2 Publicação recebida., part 1)
PUBREL
Publicação publicada. (QoS 2 Publicação recebida., part 2)
PUBCOMP
Publicação completada. (QoS 2 Publicação recebida., part 3)
SUBSCRIBE
Inscrever-se em um tópico
SUBACK
Reconhecimento de inscrição
UNSUBSCRIBE
Cancelamento de inscrição em um tópico
UNSUBACK
Reconhecimento de cancelamento de inscrição.
PINGREQ
PING request
PINGRESP
PING response
DISCONNECT
Notificação de desconexão

Aplicações[editar | editar código-fonte]

Existem muitos projetos que utilizam a MQTT. Alguns exemplos são:

  • MQTT-Spy tem uma maneira muito boa de exibir o mecanismo básico de publicação/assinatura do MQTT. Isso torna mais fácil publicar e assinar ao mesmo tempo.
  • O Hub IoT do Microsoft Azure usa MQTT como seu protocolo principal para mensagens de telemetria
  • O serviço de compartilhamento de carros BMW Share Now usa MQTT
  • Eclipse Foundation gerencia uma especificação de protocolo Sparkplug compatível com MQTT. Ele se baseia no MQTT, adicionando requisitos necessários em aplicações industriais em tempo real.
  • O MQTT inspector é especialmente adequado para usuários avançados. É possível criar e armazenar opções de conexão, também permite pré-configurar publicações e assinaturas como modelos.

Referências

  1. ↑ «FAQ - Frequently Asked Questions | MQTT» (em inglês) 
  2. ↑ Especificação do protocolo MQTT versão 3.1.1 (em inglês)
  3. ↑ «MQTT» (em inglês). Consultado em 24 de setembro de 2019 
  4. ↑ «MQTT Version 5.0». docs.oasis-open.org. Consultado em 24 de setembro de 2019 
  5. ↑ «MQTT Version 3.1.1». docs.oasis-open.org. Consultado em 24 de setembro de 2019 
  6. ↑ Especificação do protocolo MQTT for Sensor Networks (MQTT-SN) versão 1.2 (em inglês)
  7. ↑ Oliveira, Bruno (5 de fevereiro de 2020). «Dando uma breve análise no protocolo MQTT». Medium (em inglês). Consultado em 8 de junho de 2020 
  8. ↑ HiveMQ - Introdução ao protocolo MQTT (em inglês)
  9. ↑ Oliveira, Bruno (5 de fevereiro de 2020). «Dando uma breve análise no protocolo MQTT». Medium (em inglês). Consultado em 28 de setembro de 2020 
  10. ↑ Team, The HiveMQ. «Getting Started with MQTT». www.hivemq.com (em inglês). Consultado em 28 de setembro de 2020 
  11. ↑ «Call for Participation: Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) TC». lists.oasis-open.org. Consultado em 28 de setembro de 2020 
  12. ↑ http://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v3.1.1/os/mqtt-v3.1.1-os.html MQTT Version 3.1.1 OASIS Standard
  13. ↑ Oliveira, Bruno (5 de fevereiro de 2020). «Dando uma breve análise no protocolo MQTT». Medium (em inglês). Consultado em 8 de junho de 2020 
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