MQTT Protokoll: Unterschied zwischen den Versionen

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;Leichtgewichtigkeit:
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= Grundsätzliches =
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* MQTT funktioniert auf Geräten mit geringen Systemressourcen, wie Mikrocontrollern und Mini-Computern (z.B. Arduino, Raspberry Pi).
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;Entwicklung und Zweck:
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;Effiziente Datenübertragung:
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* MQTT wurde von IBM als "Message Queueing Telemetry Transport" entwickelt und ist besonders für das IoT geeignet.
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* MQTT nutzt ein Binärformat für eine kompakte Datenübertragung.
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;Protokollart:
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;Servicequalitätslevel (QoS):
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* MQTT ist ein Publish/Subscribe-Protokoll, bei dem sich Clients mit einem Broker verbinden, um Nachrichten zu senden oder zu empfangen.
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* MQTT unterstützt verschiedene QoS-Level, die je nach Netzwerkstabilität gewählt werden können (QoS = 0, 1, 2).
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;Ports und Kommunikation:
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;Sessions:
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* Nutzt TCP-Port 1883 und TLS-TCP-Port 8883, reduziert die Notwendigkeit von Polling, was Bandbreite spart und die Latenz minimiert.
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* MQTT kann mit Verbindungsabbrüchen umgehen, indem Nachrichten, die während eines Abbruchs nicht zugestellt werden konnten, gespeichert und später übertragen werden.
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;Client und Broker Beziehung:
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;Publish / Subscribe:
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* Der Inhalt der Nachrichten ist dem Broker unbekannt; seine Aufgabe endet mit der Zustellung der Nachricht.
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* MQTT basiert auf dem Publish/Subscribe (Pub/Sub) Messaging-Prinzip.
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;Topics und Nachrichtenhandling:
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** Publisher und Topics: MQTT-Clients (Publisher) senden Nachrichten unter definierten Topics an den Broker. Topics sind hierarchisch strukturierte Zeichenketten.
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* Nachrichten sind mit Topics verbunden, die wie hierarchische Pfade strukturiert sind und Wildcards für flexible Abonnements unterstützen.
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** Subscriber: Clients, die sich für bestimmte Topics registrieren, um Nachrichten zu empfangen, werden Subscriber genannt.
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;Payloads und Daten:
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** Broker als Mediator: Der MQTT-Broker empfängt Nachrichten von Publishern und leitet sie an die entsprechenden Subscriber weiter.
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* Unterstützt bis zu 256 MByte große Payloads, häufig verwendet für einfache Datenstrings oder JSON-verpackte Daten.
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** Wildcards: Subscriber können Wildcards nutzen, um sich für eine Vielzahl von Topics zu registrieren, was die Flexibilität erhöht.
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;Retained-Flag:
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;MQTT-Broker:
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* Der Broker speichert die letzte Nachricht eines Topics und stellt sie jedem neuen Subscriber sofort zu.
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* Zu den bekanntesten MQTT-Brokern gehört Eclipse Mosquitto.
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;LWT (Last Will and Testament):
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** Verfügbarkeit: Mosquitto wird unter einer Open-Source-Lizenz von der Eclipse Foundation bereitgestellt und von Cedalo AG entwickelt.
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* Ermöglicht Clients, beim Verbinden eine Nachricht zu hinterlegen, die der Broker erst bei einem unerwarteten Ausfall veröffentlicht.
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** Installation: Mosquitto kann über Docker installiert werden, wobei offizielle Docker Images zur Verfügung stehen.
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;Online-/Offline-Status:
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** Erweiterung mit Tools: Es gibt Möglichkeiten, Mosquitto zusammen mit anderen Open-Source-Tools zu installieren, wie zum Beispiel Eclipse Streamsheets oder eine graphische Weboberfläche für
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* Üblicher Kniff: Online-Status wird als retained Nachricht gesetzt, der Offline-Status kommt per LWT (idealerweise ebenfalls retained) — so kommunizieren Clients zuverlässig, ob sie erreichbar sind.
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;Qualitätskontrolle:
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* MQTT bietet drei Servicequalitätsstufen (QoS), die von keiner Zusicherung bis zur garantierten einmaligen Zustellung reichen.
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;Broker:
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* MQTT-Broker wie Mosquitto und HiveMQ bieten erweiterte Funktionen wie Clustering und unterstützen Websockets für flexible Netzwerkanwendungen.
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= Praxis =
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;Praktische Anwendung:
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* Ein Beispiel ist ein Temperatursensor, der Temperaturen in Fahrenheit misst und nach Konvertierung in Celsius wieder publiziert.
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= Weiter =
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; MQTT-Kommandos in der Praxis:
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* Befehl im ersten Terminal: mosquitto_sub -v -t '#'
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* Befehl im zweiten Terminal für eine einfache Nachricht: mosquitto_pub -t linux/magazin -m "Hello world"
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* Befehl mit Retained Flag: mosquitto_pub -r -t linux/magazin -m "Hallo Welt"
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; Retained Messages:
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* Wenn das Retained-Flag verwendet wird, begrüßt MQTT zukünftige Subscriber mit der zuvor gespeicherten Nachricht auf dem Topic "linux/magazin".
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; Broker und Bridges:
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* Die Auswahl eines MQTT-Brokers sollte basierend auf den spezifischen Anforderungen wie Clustering-Support und Sprachunterstützung getroffen werden.
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* MQTT-Bridges helfen, Geräte ohne TLS-Support sicher zu verbinden, indem Nachrichten zu einem nahegelegenen gesicherten Broker weitergeleitet werden.
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; Anwendung und Monitoring mit MQTT:
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* MQTT kann verwendet werden, um den Status langer Prozesse zu überwachen, indem periodisch Statusmeldungen gesendet werden.
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= Weiter =
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; Für Programmierer:
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* Die »mosquitto_*«-Utilities sind für Tests oder zum Einbetten in Shellskripte unerlässlich.
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* Unabhängig davon existieren MQTT-APIs für viele Sprachen, von Java und Javascript über C, C#, Objective-C und Lua bis Perl und Python.
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* Ein Subscriber vereinbart typischerweise einen Callback, der aufgerufen wird, sobald eine Nachricht eintrifft; der Client verbindet sich mit dem Broker und geht kontrolliert in eine Endlosschleife.
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* Trifft vom Broker eine Nachricht mit dem richtigen Topic ein, wird der Callback ausgeführt, der die Nachricht ausgibt, in eine Datenbank speichert oder Ähnliches.
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; Weitere Funktionen:
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* Um den Client-Status zu überwachen, fügt man einen letzten Willen (LWT) hinzu.
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* Das Projekt »mqttwarn« bietet ein Python-Werkzeug mit vielen Plugins für das Monitoring an.
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; Websockets:
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* Moderne Webbrowser können MQTT mit Hilfe von Websockets nutzen.
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* Das Paho-Projekt stellt ein Javascript-Modul bereit, das dies implementiert.
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* Viele Broker bieten Websocket-Unterstützung; bei Mosquitto muss dafür ein eigener Listener konfiguriert werden (z. B. <code>listener 9001</code> + <code>protocol websockets</code>).
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; Im richtigen Leben:
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* MQTT wird außerhalb des IoT in verschiedenen Produkten eingesetzt, z. B. für den Statistik-Daemon Collectd und das Loggingsystem Graylog.
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* Das Open-Source-Projekt Owntracks stellt iOS- und Android-Clients bereit, die über MQTT Positionierungsdaten an den eigenen MQTT-Broker liefern.
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* Bei der Heimautomatisierung und openHAB kann MQTT ebenfalls nützlich sein.
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* Facebook setzt beim Messenger aufgrund der geringen Latenz auf MQTT.
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= Quellen =
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* https://www.linux-magazin.de/ausgaben/2015/11/mqtt/

Aktuelle Version vom 20. Juni 2026, 06:45 Uhr

Grundsätzliches

Entwicklung und Zweck
  • MQTT wurde von IBM als "Message Queueing Telemetry Transport" entwickelt und ist besonders für das IoT geeignet.
Protokollart
  • MQTT ist ein Publish/Subscribe-Protokoll, bei dem sich Clients mit einem Broker verbinden, um Nachrichten zu senden oder zu empfangen.
Ports und Kommunikation
  • Nutzt TCP-Port 1883 und TLS-TCP-Port 8883, reduziert die Notwendigkeit von Polling, was Bandbreite spart und die Latenz minimiert.
Client und Broker Beziehung
  • Der Inhalt der Nachrichten ist dem Broker unbekannt; seine Aufgabe endet mit der Zustellung der Nachricht.
Topics und Nachrichtenhandling
  • Nachrichten sind mit Topics verbunden, die wie hierarchische Pfade strukturiert sind und Wildcards für flexible Abonnements unterstützen.
Payloads und Daten
  • Unterstützt bis zu 256 MByte große Payloads, häufig verwendet für einfache Datenstrings oder JSON-verpackte Daten.
Retained-Flag
  • Der Broker speichert die letzte Nachricht eines Topics und stellt sie jedem neuen Subscriber sofort zu.
LWT (Last Will and Testament)
  • Ermöglicht Clients, beim Verbinden eine Nachricht zu hinterlegen, die der Broker erst bei einem unerwarteten Ausfall veröffentlicht.
Online-/Offline-Status
  • Üblicher Kniff: Online-Status wird als retained Nachricht gesetzt, der Offline-Status kommt per LWT (idealerweise ebenfalls retained) — so kommunizieren Clients zuverlässig, ob sie erreichbar sind.
Qualitätskontrolle
  • MQTT bietet drei Servicequalitätsstufen (QoS), die von keiner Zusicherung bis zur garantierten einmaligen Zustellung reichen.
Broker
  • MQTT-Broker wie Mosquitto und HiveMQ bieten erweiterte Funktionen wie Clustering und unterstützen Websockets für flexible Netzwerkanwendungen.

Praxis

Praktische Anwendung
  • Ein Beispiel ist ein Temperatursensor, der Temperaturen in Fahrenheit misst und nach Konvertierung in Celsius wieder publiziert.

Weiter

MQTT-Kommandos in der Praxis
  • Befehl im ersten Terminal: mosquitto_sub -v -t '#'
  • Befehl im zweiten Terminal für eine einfache Nachricht: mosquitto_pub -t linux/magazin -m "Hello world"
  • Befehl mit Retained Flag: mosquitto_pub -r -t linux/magazin -m "Hallo Welt"
Retained Messages
  • Wenn das Retained-Flag verwendet wird, begrüßt MQTT zukünftige Subscriber mit der zuvor gespeicherten Nachricht auf dem Topic "linux/magazin".
Broker und Bridges
  • Die Auswahl eines MQTT-Brokers sollte basierend auf den spezifischen Anforderungen wie Clustering-Support und Sprachunterstützung getroffen werden.
  • MQTT-Bridges helfen, Geräte ohne TLS-Support sicher zu verbinden, indem Nachrichten zu einem nahegelegenen gesicherten Broker weitergeleitet werden.
Anwendung und Monitoring mit MQTT
  • MQTT kann verwendet werden, um den Status langer Prozesse zu überwachen, indem periodisch Statusmeldungen gesendet werden.

Weiter

Für Programmierer
  • Die »mosquitto_*«-Utilities sind für Tests oder zum Einbetten in Shellskripte unerlässlich.
  • Unabhängig davon existieren MQTT-APIs für viele Sprachen, von Java und Javascript über C, C#, Objective-C und Lua bis Perl und Python.
  • Ein Subscriber vereinbart typischerweise einen Callback, der aufgerufen wird, sobald eine Nachricht eintrifft; der Client verbindet sich mit dem Broker und geht kontrolliert in eine Endlosschleife.
  • Trifft vom Broker eine Nachricht mit dem richtigen Topic ein, wird der Callback ausgeführt, der die Nachricht ausgibt, in eine Datenbank speichert oder Ähnliches.
Weitere Funktionen
  • Um den Client-Status zu überwachen, fügt man einen letzten Willen (LWT) hinzu.
  • Das Projekt »mqttwarn« bietet ein Python-Werkzeug mit vielen Plugins für das Monitoring an.
Websockets
  • Moderne Webbrowser können MQTT mit Hilfe von Websockets nutzen.
  • Das Paho-Projekt stellt ein Javascript-Modul bereit, das dies implementiert.
  • Viele Broker bieten Websocket-Unterstützung; bei Mosquitto muss dafür ein eigener Listener konfiguriert werden (z. B. listener 9001 + protocol websockets).
Im richtigen Leben
  • MQTT wird außerhalb des IoT in verschiedenen Produkten eingesetzt, z. B. für den Statistik-Daemon Collectd und das Loggingsystem Graylog.
  • Das Open-Source-Projekt Owntracks stellt iOS- und Android-Clients bereit, die über MQTT Positionierungsdaten an den eigenen MQTT-Broker liefern.
  • Bei der Heimautomatisierung und openHAB kann MQTT ebenfalls nützlich sein.
  • Facebook setzt beim Messenger aufgrund der geringen Latenz auf MQTT.

Quellen

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