ما هو MQTT؟

MQTT في فقرة واحدة

MQTT (واسمه الأصلي MQ Telemetry Transport) بروتوكول مراسلة مفتوح وخفيف يعتمد نموذج النشر والاشتراك (Publish/Subscribe) ويعمل فوق TCP/IP. صُمّم للأجهزة محدودة القدرة المعالجة وللشبكات ذات النطاق الترددي المنخفض أو التأخير العالي أو الاتصال غير المستقر. بفضل صغر حجم حزمه وبساطة تطبيقه وكفاءته في استهلاك البطارية والبيانات، أصبح البروتوكول الأكثر استخداماً في إنترنت الأشياء (IoT) والتواصل بين الآلات (M2M).

يُعدّ MQTT معياراً رسمياً من منظمة OASIS، ومنشوراً أيضاً كمعيار دولي برقم ISO/IEC 20922.

كيف يعمل النشر والاشتراك

في نموذج العميل والخادم التقليدي يتواصل كل عميل مباشرة مع الخادم الذي يحتاجه. أما MQTT فيعتمد نموذجاً مختلفاً: العملاء لا يتواصلون مع بعضهم مباشرة، بل يتصل كل عميل بخادم مركزي يسمى البروكر (Broker).

• الناشر (Publisher) يرسل رسالة إلى Topic مسمّى، مثل home/livingroom/temperature.
• المشترك (Subscriber) يخبر البروكر بالـ Topics التي يهتم بها.
• البروكر يستقبل كل رسالة ويعيد توجيهها إلى جميع العملاء المشتركين في ذلك الـ Topic.

لا يحتاج الناشرون والمشتركون إلى معرفة بعضهم، ويمكن إضافتهم أو إزالتهم دون تغيير بقية النظام. ويمكن للعميل الواحد أن يكون ناشراً ومشتركاً في الوقت نفسه.

الـ Topics والرموز الشاملة

الـ Topic نص بترميز UTF-8 يتكون من مستويات تفصل بينها الشرطة المائلة /. تُنشأ الـ Topics تلقائياً عند استخدامها دون حاجة لتسجيلها مسبقاً. يُفضّل أن تتدرج من العام إلى الخاص:

farm/greenhouse-1/soil/moisture

يمكن للمشتركين استخدام رمزين شاملين لاستقبال رسائل من عدة Topics دفعة واحدة:

أفضل الممارسات: لا تبدأ الـ Topic بالرمز /، وتجنب المسافات والرموز الخاصة، واجعل الأسماء قصيرة وواضحة، وأضف معرّف الجهاز أو الموقع لتسهيل التصفية. الـ Topics التي تبدأ بالرمز $ (مثل $SYS/) محجوزة لمعلومات البروكر.

جودة الخدمة (QoS)

يحدد MQTT ثلاثة مستويات لضمان التسليم، يختارها الناشر لكل رسالة ويختارها المشترك لكل اشتراك.

المستويات الأعلى تزيد حركة البيانات على الشبكة، لذا اختر أقل مستوى يلبي احتياجك. يدعم MQTT One المستويات الثلاثة.

مزايا أساسية يجب معرفتها

الرسائل المحفوظة (Retained)

عند نشر رسالة مع خيار retain، يحتفظ البروكر بآخر رسالة على ذلك الـ Topic ويرسلها فوراً لأي مشترك جديد. هذا مثالي للحالات مثل "الإضاءة تعمل" أو آخر قراءة معروفة للحساس.

رسالة الوصية (Last Will and Testament)

يمكن للعميل عند الاتصال تسجيل رسالة "وصية". إذا انقطع اتصاله بشكل مفاجئ — بسبب انقطاع الكهرباء مثلاً — ينشر البروكر هذه الرسالة نيابة عنه، فيعلم بقية العملاء أن الجهاز أصبح غير متصل.

إبقاء الاتصال (Keep Alive)

يتبادل العميل والبروكر حزم ping صغيرة لاكتشاف الاتصالات المقطوعة حتى عند عدم إرسال بيانات. القيمة المعتادة بين 30 و60 ثانية.

الجلسات الدائمة (Persistent Sessions)

العميل الذي يتصل بجلسة دائمة (clean session = false) ومعرّف عميل ثابت يمكنه استقبال رسائل QoS 1 و2 التي فاتته أثناء انقطاعه.

الأمان

يوفر MQTT عدة طبقات من الأمان:

• المصادقة باسم مستخدم وكلمة مرور تُرسل في حزمة CONNECT.
• التفويض عبر قواعد صلاحيات (ACL) تحدد الـ Topics التي يمكن للمستخدم النشر عليها أو الاشتراك فيها.
• التشفير عبر TLS — المنفذ القياسي 8883، أو WebSocket الآمن للمتصفحات.

استخدم TLS دائماً عندما تمر بياناتك عبر شبكات عامة، وامنح كل جهاز بيانات دخول خاصة به، ولا تضع كلمات المرور في كود منشور للعامة.

إصدارات MQTT

يدعم MQTT One الإصدارين 3.1 و3.1.1، وتدعمهما جميع مكتبات العملاء الشائعة.

المنافذ القياسية

سجّلت هيئة IANA المنفذ 1883 لبروتوكول MQTT والمنفذ 8883 لـ MQTT عبر TLS. وتوفر البروكرات عادةً الاتصال عبر WebSocket لتتمكن المتصفحات من الاتصال. يوفر MQTT One:

لمحة تاريخية

ابتُكر MQTT عام 1999 على يد آندي ستانفورد-كلارك من IBM وأرلين نيبر من شركة Arcom (يوروتك حالياً) لمراقبة خطوط أنابيب النفط عبر اتصالات أقمار صناعية مكلفة، وكان الهدف بروتوكولاً يستهلك أقل قدر ممكن من البيانات والطاقة. أتاحت IBM لاحقاً المواصفات مجاناً، ووفّر مشروع Eclipse Paho عملاء مفتوحي المصدر، وفي عام 2014 أصبح MQTT 3.1.1 معياراً لدى OASIS. واليوم يُستخدم MQTT في المنازل الذكية والسيارات المتصلة والأتمتة الصناعية والخدمات اللوجستية والرعاية الصحية ومجالات لا تُحصى.