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news 2025/10/20 19:04:07

化肥网站模板,做网站软件j,昆明有哪些帮忙做网站的公司,诸城网页设计公司前言随着物联网#xff08;IoT#xff09;技术的飞速发展中#xff0c;其应用规模和使用场景正在持续扩大#xff0c;但它关键的流程仍然是围绕数据传输来进行的#xff0c;因此设备通信协议选择至关重要。作为两种主要的通信协议#xff0c;MQTT 协议和 HTTP 协议各…前言随着物联网IoT技术的飞速发展中其应用规模和使用场景正在持续扩大但它关键的流程仍然是围绕数据传输来进行的因此设备通信协议选择至关重要。作为两种主要的通信协议MQTT 协议和 HTTP 协议各自拥有独特的优势和应用场景MQTT 完全围绕物联网设计拥有更灵活的使用方式和诸多专为物联网场景设计的特性而 HTTP 的诞生比它更早并且被广泛应用在各类非物联网应用中用户可能拥有更加丰富的开发和使用经验。本文将深入探讨在物联网环境下MQTT 和 HTTP 的不同特性、应用场景以及它们在实际应用中的表现。通过对这两种协议的比较分析我们可以更好地理解如何根据具体需求选择合适的通信协议以优化物联网系统的性能和可靠性。 MQTT 是什么 MQTT 是一种基于发布/订阅模式的轻量级消息传输协议针对性地解决了物联网设备网络环境复杂而不可靠、内存和闪存容量小、处理器能力有限的问题可以用极少的代码为联网设备提供实时可靠的消息服务。在典型的 MQTT 使用方式中所有需要通信的客户端通常是硬件设备和应用服务与同一个 MQTT 服务器MQTT Broker建立 TCP 长连接。发送消息的客户端发布者与接收消息的客户端订阅者不需要建立直接的连接而是通过 MQTT 服务器实现消息的路由和分发工作。实现这一操作的关键在于另一个概念 —— **主题Topic**主题是 MQTT 进行消息路由的基础它类似 URL 路径使用斜杠 / 进行分层比如 sensor/1/temperature。订阅者订阅感兴趣的主题当发布者向这个主题发布消息时消息将按照主题进行转发。一个主题可以有多个订阅者服务器会将该主题下的消息转发给所有订阅者一个主题也可以有多个发布者服务将按照消息到达的顺序转发。同一个客户端既能作为发布者也能作为订阅者双方根据主题进行通信因此 MQTT 能够实现一对一、一对多、多对一的双向通信。 HTTP 是什么 HTTP 是一种基于请求/响应模式的应用层协议尽管它主要针对传统的客户端-服务器架构而设计但它在物联网应用中同样扮演着重要角色。特别说明的是本文对比的 HTTP 特指传统的请求/响应模式用例基于 HTTP 协议扩展实现的 WebSocket 与 Server-Sent Events 协议不参与对比。在典型的 HTTP 使用方式中客户端通常是浏览器或其他网络应用向服务器发送请求以获取资源或提交数据服务器接收到请求后需要处理请求并返回响应例如将提交的数据保存到数据库中等待另一个客户端来请求获取。 HTTP 协议使用 URL 来标识资源路径类似于 MQTT 中的主题Topic。例如HTTP 请求中的 URL 可能是 http://example.com/api/sensor这与 MQTT 中的 sensor/1/temperature 主题有相似的分层结构。 HTTP 每次通信都通过独立的请求和响应流程完成因此它需要额外的开销并且两个客户端之间无法直接通信在实时性上稍有欠缺。资源消耗对比 MQTT 和 HTTP 都是非常简单的协议许多物联网硬件设备和嵌入式系统都同时提供了对两者的支持。实时上资源体积与运行内存通常不会限制两者的使用但 MQTT 设计初衷和使用特性是针对物联网设计因此长期使用中它具有更小的资源消耗。首先MQTT 在连接方面具有较低的开销。MQTT 将协议本身占用的额外消耗最小化消息头部最小只需要占用 2 个字节连接建立时的握手过程相对简单可稳定运行在带宽受限的网络环境下。一旦建立连接客户端和服务器之间可以保持长时间的持久连接多个消息可以在同一连接上传输从而减少了频繁建立和断开连接的开销。以向 topic/1 主题发布 HelloWorld 内容为例其报文信息如下字段大小字节描述固定头部1固定为 0b0011xxxx主题长度20x00 0x08主题9“topic/1”消息内容长度2HelloWorld长度消息内容10HelloWorld内容合计24 HTTP 在每个请求-响应周期中都需要建立和断开连接会带来额外的服务器资源使用。相对来说HTTP 协议较为复杂消息头部较大。同时由于它是无状态协议因此每次连接时客户端都需要携带额外的身份信息这会进一步增加带宽消耗。以向 http://localhost:3000/topic URL 传输 HelloWorld 内容为例在不携带身份凭证的情况下其报文信息如下字段大小字节描述请求行17POST /topic HTTP/1.1Host20Host: localhost:3000Content-Type24Content-Type: text/plainContent-Length18Content-Length: 10空行2用于分隔请求头和请求体请求体10HelloWorld 内容合计91 字节总结 MQTT 的连接开销较低连接建立简单报文头较小适用于需要频繁通信或保持持久连接的场景。相比之下HTTP 需要在每次请求-响应周期中建立和关闭连接报文头较大在网络带宽有限的情况下可能会增加传输延迟和负担。在报文尺寸和连接开销方面MQTT 通常比 HTTP 更为高效特别是在需要频繁通信、保持长连接或网络带宽有限的物联网场景下。安全性对比 MQTT 和 HTTP 两者都是基于 TCP 的协议并且在协议设计上都充分考虑了安全性。 SSL/TLS 加密两者都能支持通过 SSL/TLS 进行加密通信可以保护数据在传输过程中的机密性和完整性可以防止数据被窃听、篡改或伪造。多样化的认证授权机制 MQTT 提供了用户名/密码认证可以扩展支持 JWT 认证也支持客户端和服务器之间的 X.509 证书认证在授权方面可以支持基于主题的发布订阅授权检查取决于MQTT 服务器的实现。HTTP 则提供了更灵活的选项包括基本认证Basic Auth、令牌认证Token Auth、OAuth 认证可以通过应用层的权限控制机制通过访问令牌Access Token、会话管理等来控制资源的访问权限。物联网特性对比 MQTT 协议是专为物联网而设计的通讯协议内置了丰富的物联网场景特性能够有效地帮助用户实现设备间稳定可靠的通讯、实时数据传输功能满足灵活的业务场景需求。断线重连与持久会话 MQTT 支持持久连接和断线重连确保设备与服务器之间的稳定通信即使在网络不稳定的情况下也能保持连接。客户端可以选择是否创建持久会话在断线重连时恢复之前的会话状态确保消息不会丢失。 QoS 控制 MQTT 提供三种 QoS 等级 QoS 0最多一次传递消息可能会丢失。QoS 1至少一次传递消息可能重复。QoS 2只有一次传递消息保证不丢失也不重复。客户端可根据需求选择适当的 QoS 等级确保消息传递的可靠性。共享订阅多个客户端可以订阅相同的主题接收相同的消息适用于多个设备间共享数据或订阅相同事件的场景。保留消息服务器可以保留指定主题最新的消息当新的订阅者连接时立即发送确保新订阅者获取最新数据。遗嘱消息客户端可以设置遗嘱消息当客户端异常断开连接时服务器会发布遗嘱消息通知其他订阅者客户端已离线。消息过期间隔可以设置消息的过期时间确保消息在一定时间内被消费避免过期消息对系统造成不必要的负担。尽管 HTTP 是 Web 应用中使用最广泛的协议之一基于成熟的工具链和功能设计经验用户可以实现一些特性但需要额外的开发工作。在物联网场景下由于 MQTT 协议原生内置了许多适用于物联网的特性使用 MQTT 可以降低开发成本提高通信效率更适合于物联网应用的需求。对比总结总而言之MQTT 和 HTTP 在通信模型和物联网特性上有显著的区别 MQTT 基于发布订阅模型HTTP 基于请求响应因此 MQTT 支持双工通信。MQTT 可实时推送消息但 HTTP 需要通过轮询获取数据更新。MQTT 是有状态的但是 HTTP 是无状态的。MQTT 可从连接异常断开中恢复HTTP 无法实现此目标。MQTT 支持更多开箱即用的物联网功能HTTP 则没有针对性的设计。这些差异将直接影响它们物联网中的使用场景选择实时通信 MQTT 在实时性要求较高的场景下更为适用。由于其基于发布/订阅模型设备可以实时推送消息给服务器或其他设备而不需要等待请求。例如实时监测传感器数据、实时控制设备等场景下MQTT 可以提供更快的响应速度。轻量且频繁的通信对于带宽和资源有限的环境MQTT 通常比 HTTP 更加高效。MQTT 不需要频繁建立连接且消息头相对较小通信开销较低而 HTTP 同步的请求/响应模式则显得效率低下每次通信都需要完整的请求和响应头导致带宽和资源的浪费。网络波动的场景 MQTT 支持客户端与服务器之间的持久连接并且能够从连接异常中恢复这意味着即使网络断开设备重新连接后也能够恢复通信。而 HTTP 是无状态的每次通信都是独立的无法实现断线恢复。另一个想法MQTT 与 HTTP 集成使用到目前为止我们讨论的都是在物联网设备上更应该选择哪个协议的问题。实际上在一个复杂的物联网应用中不仅有硬件设备还涉及到其他客户端角色和业务流程。MQTT 和 HTTP 作为物联网和互联网中最广泛使用的两种协议在许多场景下可以互相补充使用提高系统的效率和灵活性。例如在一个典型的车联网应用中用户侧更适合使用 HTTP 协议用户可以通过 App 中的打开车门按钮来控制停在车库中的汽车。这个过程中App 与服务器之间并不是双向通信使用 HTTP 也能实现更复杂和灵活的安全与权限检查。而服务器到车辆之间则依赖实时的双向通信车辆需要确保任何时候都能够响应来自用户的操作。车辆可以通过 MQTT 协议周期性的上报自身状态服务器将其保存下来当用户需要获取时在 App 上通过 HTTP 协议完成请求即可。在知名的 MQTT 服务器 EMQX 中可以轻松、灵活地实现 MQTT 协议和 HTTP 协议的集成从而实现这一过程。 EMQX 是一款大规模分布式 MQTT 物联网接入平台为高可靠、高性能的物联网实时数据移动、处理和集成提供动力助力企业快速构建物联网时代的关键应用。 HTTP → MQTT 应用系统通过调用 EMQX 提供的 API将 HTTP 请求转换为 MQTT 消息发送到指定设备实现应用系统向设备发送控制指令或通知。 curl -X POST http://localhost:18083/api/v5/publish \-H Content-Type: application/json \-u appkey:secret-d {payload_encoding: plain,topic: cmd/{CAR_TYPE}/{VIN},qos: 1,payload: { \oper\: \unlock\ },retain: false }MQTT → HTTP 当设备发送 MQTT 消息到 EMQX 时通过 EMQX 提供的 Webhook 可以将消息转发到 HTTP 服务器实现设备数据的即时传输到应用系统。配置界面如下在未来版本中EMQX 还将提供提供扩展功能能够将实时的 MQTT 消息保存到内置的消息队列Message Queue和流Stream中并允许用户通过 HTTP 拉取的方式进行消费更好地支持复杂的物联网应用场景提供更强大的消息处理能力。总结总的来说选择 MQTT 还是 HTTP 取决于具体的应用需求和场景特点。如果需要实时性好、双向通信、资源占用低的通信方式可以选择 MQTT只有简单的请求/响应通信例如物联网客户端数据采集上报、主动拉取服务器数据或者迫切希望使用现有的 Web 基础设施那么可以选择 HTTP。
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