MQTT là giao thức gì? Những điều cần biết xoay quanh giao thức trong lĩnh vực IoT

MQTT có thể nói là một trong những giao thức nổi bật trên thị trường. Đây là giao thức được ứng dụng trong các thiết bị IoT và mang lại rất nhiều lợi ích khác nhau. Cùng FPT Shop tìm hiểu kỹ hơn trong bài viết sau.

Giải mã chi tiết về giao thức MQTT được ứng dụng nhiều trong thiết bị IoT

MQTT là giao thức truyền tin dựa trên các tiêu chuẩn hoặc một tập hợp các quy tắc được dùng để truyền tin giữa các thiết bị. Giao thức là lựa chọn phổ biến trong việc truyền dữ liệu cho các thiết bị IoT do tính đơn giản và khả năng triển khai dễ dàng.

Giao thức này cho phép các thiết bị gửi và nhận dữ liệu một cách hiệu quả, giúp giảm áp lực đối với tài nguyên mạng hạn chế của chúng. Qua giao thức, các thiết bị IoT có khả năng gửi và nhận những thông điệp giữa chúng và đám mây. 

Điều này giúp tối ưu hóa quá trình truyền thông và tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý dữ liệu từ xa. Đặc biệt là, khi có sự tương tác giữa các thiết bị và hệ thống đám mây.

Top 5 nguyên do đặc biệt khiến giao thức MQTT luôn quan trọng trong IoT

Trong lĩnh vực IoT, giao thức đóng một vai trò quan trọng trong các tiêu chuẩn truyền tải dữ liệu nhờ vào những lợi ích quan trọng mà giao thức mang lại. Cụ thể như sau:

Tính hiệu quả cao và tương thích với cả những thiết bị có dung lượng nhỏ

Các thiết bị IoT khi dùng giao thức này không đòi hỏi quá nhiều về mặt tài nguyên, dùng tốt trên cả các bộ vi điều khiển nhỏ. Đồng thời, tiêu đề của thông điệp MQTT cũng không quá lớn, giúp người dùng tiết kiệm tối đa băng thông mạng. 

Quy mô hoạt động rộng, mở rộng kết nối với hàng triệu thiết bị IoT khác

Khi giao thức được triển khai không đòi hỏi quá nhiều mã và tiêu thụ ít năng lượng trong các hoạt động. Giao thức này tích hợp tính năng hỗ trợ giao tiếp với một lượng lớn thiết bị IoT, cho phép triển khai để kết nối với nhiều thiết bị khác nhau.

Mang đến sự tin tưởng tuyệt đối người dùng giao thức MQTT trên thiết bị IoT

Với nhiều thiết bị IoT kết nối qua mạng di động không đáng tin cậy, giao thức giúp giảm thời gian cần thiết để kết nối lại với đám mây. Giao thức xác định ba mức chất lượng dịch vụ (QoS) khác nhau để đảm bảo độ tin cậy: một lần (0), ít nhất một lần (1), và chỉ một lần (2).

Giao thức được thiết kế với độ bảo mật cao, an toàn và đạt chuẩn quốc tế

Giao thức hỗ trợ mã hóa thông điệp và xác thực thiết bị và người dùng thông qua các giao thức bảo mật hiện đại như OAuth, TLS1.3,... Điều này giúp đảm bảo an toàn và bảo mật trong quá trình truyền thông.

Tính năng hỗ trợ luôn được đánh giá cao, giúp người dùng được hỗ trợ tối đa

Một số ngôn ngữ lập trình như Python được rộng rãi hỗ trợ cho triển khai giao thức này. Điều này giúp nhà phát triển triển khai nhanh chóng mà không cần viết mã nhiều, từ đó giảm độ phức tạp trong quá trình phát triển ứng dụng IoT.

Tìm hiểu khái quát về lịch sử hình thành và phát triển của giao thức MQTT

Giao thức được phát minh vào năm 1999 để sử dụng trong ngành công nghiệp dầu khí. Ban đầu, nó có tên là “Giao thức truyền thông điệp từ xa xếp hàng đợi” thuộc dòng phát triển sản phẩm MQ của IBM.

Năm 2010, IBM chính thức phát hành MQTT 3.1 như một giao thức mở và miễn phí, giúp đơn giản hóa quá trình triển khai. Năm 2013, giao thức được đưa lên cơ quan OASIS để duy trì và phát triển tiếp theo.

Năm 2019, OASIS phát hành phiên bản 5, mang lại nhiều cải tiến và tính năng mới. Hiện tại, MQTT không chỉ là từ viết tắt mà còn là tên chính thức, phản ánh sự quan trọng và phổ biến của nó trong lĩnh vực truyền thông IoT và nhiều ngành công nghiệp khác.

Khám phá các nguyên tắc đằng sau của giao thức MQTT bao gồm những điều gì?

Giao thức này hoạt động dựa trên mô hình xuất bản/đăng ký. Theo truyền thống, máy khách và máy chủ giao tiếp trực tiếp: máy khách yêu cầu và máy chủ phản hồi.

Ngược lại, MQTT dùng mô hình này để tách biệt người gửi và người nhận thông điệp thông qua một thành phần trung gian. Nó được gọi là trình truyền tải thông điệp.

Trình truyền tải thực hiện công việc lọc và phân phối thông điệp giữa người gửi và người nhận mà không làm họ cần biết về vị trí hay thời gian của đối phương. Điều này diễn ra thông qua ba nguyên tắc quan trọng:

• Phân tách không gian: Người gửi và người nhận không biết vị trí của nhau trong mạng, không trao đổi thông tin như địa chỉ IP và số cổng.
• Phân tách thời gian: Người gửi và người nhận không cần chạy hoặc kết nối mạng tại cùng một thời điểm.
• Phân tách quá trình đồng bộ: Cả người gửi và người nhận có thể gửi hoặc nhận thông điệp mà không làm gián đoạn hoạt động của bên kia. Ví dụ, người nhận không phải đợi người gửi thực hiện gửi thông điệp.

3 thành phần cơ bản cần biết khi nhắc đến giao thức trong thiết bị IoT

Giao thức được thiết kế với sự kết hợp của nhiều thành phần khác nhau, giúp mang lại hiệu quả hoạt động tối ưu cao. Do đó, các thành phần cơ bản của giao thức này bao gồm: 

Máy khách MQTT - Thiết bị nhận hoặc gửi thông điệp đến các thiết bị khác

Máy khách là bất kỳ thiết bị nào sử dụng thư viện của giao thức để gửi hoặc nhận thông điệp qua mạng. Máy khách sẽ là người gửi nếu thông điệp được gửi từ nó và ngược lại. Đơn giản là, máy khách là mọi thiết bị kết nối và sử dụng giao thức này.

Trình Truyền Tải - Giữ vai trò truyền tải thông điệp giữa các máy khách

Trình truyền tải là một hệ thống có chức năng kiểm soát các thông điệp được truyền tải giữa các máy khách. Trách nhiệm của nó bao gồm nhiều công việc khác nhau như:

• Tiếp nhận và chọn lọc thông điệp được truyền tải.
• Xác định các máy khách đã đăng ký để nhận thông điệp từ máy khách gửi.
• Truyền tiếp dữ liệu được gửi đến những máy khách nhận.
• Ủy quyền và xác thực các máy khách.
• Chuyển các dữ liệu đến những hệ thống khác để tiến hành phân tích thêm.
• Xử lý thông điệp bị bỏ lỡ và các phiên trên máy khách.

Thành phần kết nối các máy khách và máy chủ khi dùng giao thức trong IoT

Máy khách và máy chủ bắt đầu giao tiếp bằng một kết nối của giao thức. Máy khách khởi tạo kết nối bằng cách gửi một thông điệp “Connect (kết nối)” đến trình truyền tải của giao thức.

Trình truyền tải xác nhận kết nối bằng cách trả lời bằng một thông điệp “Connack”. Cả hai đều sử dụng ngăn xếp TCP/IP để giao tiếp với nhau.

Các quá trình hoạt động cơ bản của giao thức này dùng trong thiết bị IoT

Giao thức được thiết lập và hoạt động theo một trình tự thống nhất để dữ liệu luôn được kiểm soát và truyền tải chính xác. Quá trình hoạt động cơ bản của giao thức này như sau:

• Trước tiên, máy khách sẽ được kết nối với trình truyền tải của giao thức.
• Sau khi được kết nối thành công, máy khách sẽ thực hiện xuất bản/nhận thông điệp hoặc thực hiện cùng lúc cả hai.
• Cuối cùng, trình truyền tải tiếp nhận thông điệp và chuyển dữ liệu đến những nơi nhận.

Để có thể hiểu rõ hơn về quá trình hoạt động này, bạn có thể tìm hiểu qua những phần phân tích tiếp theo của chúng tôi. Bao gồm các nội dung sau:

Cách tạo chủ đề trong giao thức trước khi chuyển dữ liệu sang nơi nhận

“Chủ đề” trong giao thức chính là những từ khóa được dùng để chọn lọc thông điệp cho máy khách. Mỗi chủ đề sẽ được hệ thống phân loại theo từng thứ bậc khác nhau, tương tự như cách sắp xếp và phân chia các dữ liệu trong thư mục.

Xuất bản thông điệp dưới dạng chủ đề đã phân loại ban đầu và dữ liệu byte

Máy khách sẽ thực hiện quá trình xuất bản theo chủ đề được đặt và dữ liệu đều được thiết lập theo dạng byte. Bên cạnh đó, định dạng của dữ liệu có thể là các văn bản, XML, nhị phân hoặc JSON.

Quá trình đăng ký nhận dữ liệu đang được truyền tải của máy khách MQTT 

Máy khách gửi một thông điệp “Subscribe (đăng ký)” đến “Trình truyền tải” để được tiếp nhận dữ liệu về các chủ đề đang quan tâm. Thông điệp cần chuyển sẽ chứa một mã định danh duy nhất và một bảng danh sách đăng ký.

Giao thức MQTT qua giao thức WebSockets (WSS) được hiểu là như thế nào?

Đây là phương thức triển khai MQTT cho phép trực tiếp nhận dữ liệu vào trình duyệt web. Trong quá trình này, giao thức này sử dụng JavaScript máy khách để hỗ trợ WSS cho các trình duyệt.

Giao thức này vẫn hoạt động như thông thường nhưng thêm tiêu đề bổ sung vào thông điệp để đồng thời hỗ trợ giao thức WSS. Quy trình này giống như việc đặt thông điệp vào một “phong bì” WSS để truyền tải qua WebSockets.

Tính năng bảo mật của giao thức được giới chuyên môn đánh giá thế nào?

Theo đánh giá, tính năng bảo mật của giao thức luôn rất cao. Hệ thống sử dụng cùng lúc nhiều biện pháp bảo mật như:

• Toàn bộ dữ liệu IoT được bảo vệ bằng giao thức SSL.
• Giao thức chỉ xác thực và cấp phép thông qua SSL hoặc mật khẩu.
• Máy khách được xác thực bằng mã định danh và mật khẩu riêng hoặc xác thực qua chứng chỉ hay DNS.
• Sử dụng mã bảo vệ khi truyền tải dữ liệu.

Tạm kết

MQTT là một giao thức được đánh giá cao trên thị trường và được nhiều doanh nghiệp sử dụng. Qua những chia sẻ trên, chúng tôi mong rằng đã giúp bạn tìm kiếm được một giao thức gọn nhẹ và phù hợp với tiêu chuẩn sử dụng của bạn.

Xem thêm:

• FTP là gì? Khám phá nguyên lý hoạt động và tính ứng dụng thực tế của giao thức FTP
• SFTP là gì? Tổng hợp các kiến thức về giao thức SFTP

Hiện nay, FPT Shop đang cung cấp nhiều dòng điện thoại mới với các ưu đãi khủng. Hãy nhấn vào đây để tham khảo các dòng điện thoại Samsung mới nhất tại đây: 

• Điện thoại Samsung