MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸)和HTTP(HyperText Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議)是兩種常用的網(wǎng)絡通信協(xié)議，它們在設計和應用上有一些顯著的區(qū)別。

MQTT是一種輕量級的、基于發(fā)布/訂閱模式的消息傳輸協(xié)議，專為低帶寬、不可靠網(wǎng)絡環(huán)境下的物聯(lián)網(wǎng)設備設計。它由IBM和Arcom(現(xiàn)為Eurotech)于1999年共同開發(fā)，并于2013年成為OASIS(結構化信息標準促進組織)的標準。MQTT協(xié)議的核心設計理念是簡潔高效，以最小的資源消耗實現(xiàn)設備間的可靠通信。

MQTT協(xié)議：

設計目標：MQTT是一種輕量級的、基于發(fā)布/訂閱模式的消息傳輸協(xié)議，專為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和遠程通信設計。

通信模式：MQTT使用發(fā)布/訂閱模型，消息發(fā)布者將消息發(fā)送到特定的主題，訂閱者根據(jù)主題接收消息。

數(shù)據(jù)傳輸：支持雙向通信，但更側重于服務器向客戶端的消息推送。

網(wǎng)絡效率：MQTT設計了多層消息質量等級，以適應不同的網(wǎng)絡環(huán)境，非常適合不穩(wěn)定的網(wǎng)絡。

帶寬消耗：由于其精簡的消息格式和心跳機制，MQTT對帶寬的消耗非常低。

HTTP協(xié)議：

設計目標：HTTP是一種用于傳輸超文本的應用層協(xié)議，主要用于分布式、協(xié)作式、超媒體信息系統(tǒng)。

通信模式：HTTP使用請求/響應模型，客戶端發(fā)送請求到服務器，服務器響應請求并返回數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)傳輸：通常是基于客戶端的請求進行數(shù)據(jù)傳輸，服務器被動響應。

網(wǎng)絡效率：HTTP通常不考慮網(wǎng)絡的不穩(wěn)定性，它假設網(wǎng)絡是可靠的。

帶寬消耗：HTTP請求和響應通常包含更多的元數(shù)據(jù)，因此對帶寬的消耗相對較高。

應用場景：

MQTT應用場景：

物聯(lián)網(wǎng)設備：如智能家居、工業(yè)自動化、車輛監(jiān)控等，設備通過MQTT協(xié)議發(fā)送傳感器數(shù)據(jù)。

消息推送服務：如即時通訊應用的消息推送，使用MQTT協(xié)議實現(xiàn)實時通信。

遠程監(jiān)控系統(tǒng)：如遠程醫(yī)療監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測等。

HTTP應用場景：

網(wǎng)頁瀏覽：用戶通過瀏覽器訪問網(wǎng)站，使用HTTP協(xié)議獲取網(wǎng)頁內容。

API調用：服務器和客戶端之間的數(shù)據(jù)交換，如社交媒體、在線支付等。

文件傳輸：如FTP客戶端通過HTTP協(xié)議上傳和下載文件。

MQTT協(xié)議和HTTP協(xié)議是兩種廣泛應用于不同領域的通訊協(xié)議。盡管它們都是基于TCP/IP協(xié)議棧的應用層協(xié)議，但在設計目的、應用場景、消息傳遞機制以及性能表現(xiàn)等方面存在顯著差異。本文將深入探討MQTT協(xié)議和HTTP協(xié)議之間的區(qū)別，以幫助讀者更好地理解并選擇適合其應用需求的協(xié)議。

一、協(xié)議設計及應用場景HTTP(HyperText Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議)是為Web瀏覽設計的請求-響應協(xié)議。它支持豐富的功能，如內容協(xié)商、緩存、重定向等，非常適合于傳統(tǒng)的Internet應用，如網(wǎng)頁瀏覽、文件下載等。HTTP協(xié)議在頭部信息、請求方法、狀態(tài)碼、URL等方面擁有極為豐富的特性，這些特性支撐起了現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)中的Web服務。

相比之下，MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸協(xié)議)是一種輕量級的、基于發(fā)布/訂閱模式的通訊協(xié)議，它專為那些對網(wǎng)絡、帶寬以及電池供電有限的設備設計。MQTT協(xié)議簡單、開放、易于實現(xiàn)，這些特點使它適用于各種受限環(huán)境，如機器與機器(M2M)通信和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等。MQTT協(xié)議廣泛應用于移動通信、智能家居、工業(yè)自動化等領域，通過衛(wèi)星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫(yī)療設備、智能家居中的小型化設備等，MQTT協(xié)議都展現(xiàn)出了其強大的適用性。

二、消息傳遞機制HTTP協(xié)議采用直接請求和響應模式，一次HTTP通信需要一個完整的請求/響應周期。在這種模式下，發(fā)送者和接收者需要同時在線以交換信息。這種機制在提供Web服務時表現(xiàn)良好，但當用于大量設備同時上線和發(fā)送信息時，將導致延時和帶寬問題。

MQTT協(xié)議則采用發(fā)布/訂閱消息模式，它提供了一對多的消息分發(fā)機制，從而實現(xiàn)與應用程序的解耦。在MQTT協(xié)議中，消息不是直接從發(fā)送器發(fā)送到接收器(即點對點)，而是由MQTT服務器(或稱為MQTT Broker)分發(fā)的。這意味著發(fā)送者和接收者不需要同時在線以交換信息，這是一個巨大的優(yōu)勢。此外，MQTT還支持離線消息和遺囑消息功能，進一步增強了其消息傳遞的靈活性和可靠性。

三、數(shù)據(jù)傳輸效率及開銷HTTP協(xié)議的首部(header)比較大，而且每次發(fā)送數(shù)據(jù)都要發(fā)送一個數(shù)據(jù)包來連接/斷開TCP，因此發(fā)送的數(shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)總通信量也就越大。此外，HTTP協(xié)議在處理大量設備同時上線和發(fā)送信息時，會導致延時和帶寬問題。

MQTT協(xié)議則通過最小化數(shù)據(jù)包的大小來提高數(shù)據(jù)傳輸效率。MQTT協(xié)議具有非常短的消息頭，并且最小的包消息大小為2個字節(jié)。由于MQTT協(xié)議使用二進制數(shù)據(jù)格式，并且支持三種消息傳輸質量等級(至多一次、至少一次和確保一次交付)，它能夠在網(wǎng)絡條件受限的環(huán)境中表現(xiàn)出色。此外，MQTT協(xié)議還能在維持TCP連接的同時進行下一次數(shù)據(jù)的收發(fā)，從而進一步抑制數(shù)據(jù)總通信量。

四、服務質量及可靠性HTTP協(xié)議在傳輸數(shù)據(jù)時并不總是提供高傳輸保證。盡管HTTP/2和HTTP/3等新版本在性能上有所提升，但HTTP協(xié)議仍然面臨著無狀態(tài)特性引發(fā)的安全挑戰(zhàn)，如跨站請求偽造(CSRF)或跨站腳本(XSS)攻擊等。

MQTT協(xié)議則通過三種不同的服務質量等級來滿足不同可靠性的需求。QoS 0級別會發(fā)生消息丟失或重復，消息發(fā)布依賴于底層TCP/IP網(wǎng)絡;QoS 1級別承諾消息將至少傳送一次給訂閱者;QoS 2級別則保證消息僅傳送到目的地一次。這些級別在發(fā)布時使用，確保了信息的準確傳遞。此外，MQTT協(xié)議還支持SSL/TLS加密傳輸和用戶名密碼認證等安全機制，進一步增強了其數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?

Q1: MQTT和HTTP之間有哪些主要的設計差異?

A1: MQTT是一個輕量級的發(fā)布-訂閱協(xié)議，專為低帶寬和不穩(wěn)定網(wǎng)絡環(huán)境設計。而HTTP是一個請求-響應協(xié)議，主要用于Web服務和瀏覽器間的交互。MQTT支持長連接，而HTTP通常是短連接。

Q2: MQTT是如何實現(xiàn)低帶寬消耗的?

A2: MQTT的數(shù)據(jù)包頭部非常小，大大減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_銷。此外，它使用了發(fā)布-訂閱模型，只有當數(shù)據(jù)發(fā)生變化時才會發(fā)送，而不是定期輪詢。

Q3: 為什么說HTTP的頭部開銷大?

A3: HTTP的頭部包含了許多元信息，如狀態(tài)碼、內容類型、Cookie和其他元數(shù)據(jù)。這些信息在每次請求和響應中都會被發(fā)送，尤其是在使用Cookies和其他會話信息時，其頭部信息可能會相對較大。

Q4: 在什么場景下推薦使用MQTT而不是HTTP?

A4: 當網(wǎng)絡環(huán)境不穩(wěn)定、帶寬有限或需要實時通信時，如物聯(lián)網(wǎng)設備(智能家居、車輛通信)和移動應用，推薦使用MQTT。而對于需要豐富內容和多媒體支持的傳統(tǒng)Web應用，HTTP可能更為合適。

總結：

MQTT和HTTP各有優(yōu)勢，選擇哪種協(xié)議取決于你的具體需求。MQTT適合需要低帶寬、高可靠性和實時消息傳輸?shù)膱鼍?，而HTTP適合基于請求/響應模式的交互式通信，如網(wǎng)頁瀏覽和API調用。在實際應用中，這兩種協(xié)議往往可以互補使用，共同構建復雜的網(wǎng)絡應用。