MQTT

 

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) 프로토콜 개요

MQTT는 경량의 발행/구독(Publish/Subscribe) 모델을 기반으로 한 메시지 프로토콜로,

IoT(Internet of Things) 환경에서 주로 사용됩니다. 저전력, 저대역폭 환경에서도 안정적인 메시지 전송을 보장하도록 설계되었습니다.

 

---

 

1. MQTT 특징

① 경량 프로토콜

• 메시지 크기가 작고, 패킷 오버헤드가 적음
• TCP/IP 위에서 동작하며, 기본적으로 **QoS (Quality of Service)**를 제공

② 발행/구독 (Publish/Subscribe) 모델

• 클라이언트는 메시지를 **발행(Publish)**하거나 **구독(Subscribe)**하는 방식으로 통신
• 중간에 **브로커(Broker)**가 존재하여 메시지를 관리

③ 비동기 통신

• 클라이언트는 브로커를 통해 메시지를 송수신하므로 직접적인 연결이 필요 없음
• 클라이언트 간의 독립성을 유지하며, 실시간성이 중요한 서비스에 적합

④ 다양한 QoS (Quality of Service) 수준 지원

• QoS 0 (At most once): 최대 1번 전송 (손실 가능)
• QoS 1 (At least once): 최소 1번 전송 (중복 가능)
• QoS 2 (Exactly once): 정확히 1번 전송 (가장 안전하지만 느림)

⑤ 지속적인 연결 유지

• 연결이 끊어져도 재접속 시 마지막 메시지를 받을 수 있도록 "Last Will" 기능 제공
• 저전력 장치에서 활용할 수 있도록 Keep Alive 기능 제공

⑥ 트래픽 효율성이 높음

• 헤더 크기가 2바이트로 작음
• 메시지를 주고받을 때 네트워크 대역폭을 최소화

---

2. MQTT 아키텍처

 

① 클라이언트 (Client)

• 메시지를 발행(Publish)하거나 구독(Subscribe)하는 역할을 수행
• 예) IoT 장치, 모바일 앱, 서버 등

② 브로커 (Broker)

• 메시지를 중개하는 서버 역할
• 클라이언트 간 직접 통신하지 않고 브로커를 통해 메시지 전달
• 대표적인 MQTT 브로커:
  • Eclipse Mosquitto
  • HiveMQ
  • EMQX

---

3. MQTT 메시지 구조

MQTT 메시지는 고정 헤더, 가변 헤더, 페이로드로 구성됨.

① 고정 헤더 (Fixed Header)

• 패킷 타입 (CONNECT, PUBLISH, SUBSCRIBE 등)
• 플래그 및 메시지 길이 정보

② 가변 헤더 (Variable Header)

• 특정 패킷 타입에 따라 포함되는 추가 정보
• 예: PUBLISH 메시지의 경우 토픽(Topic) 정보 포함

③ 페이로드 (Payload)

• 전송할 실제 데이터
• JSON, 문자열, 바이너리 데이터 등 사용 가능

 

---

4. MQTT 주요 메시지 타입

 

메시지 타입	설명
CONNECT	클라이언트가 브로커에 연결할 때 사용
CONNACK	브로커가 연결 요청을 승인 또는 거부할 때 사용
PUBLISH	클라이언트가 메시지를 특정 토픽에 발행할 때 사용
PUBACK	PUBLISH 메시지에 대한 수신 확인 (QoS 1 이상)
SUBSCRIBE	클라이언트가 특정 토픽을 구독할 때 사용
SUBACK	구독 요청이 성공했는지 응답
UNSUBSCRIBE	클라이언트가 특정 토픽 구독을 취소할 때 사용
UNSUBACK	구독 취소 요청에 대한 응답
DISCONNECT	클라이언트가 연결을 종료할 때 사용

---

 

5. MQTT 활용 사례

• IoT 장치 제어 (스마트 홈, 센서 네트워크)
• 실시간 메시징 (카카오톡, 페이스북 메신저 등)
• 원격 모니터링 (산업 자동화, 원격 장비 관리)
• 자동차 및 스마트 교통 시스템
• 헬스케어 시스템 (웨어러블 기기 데이터 전송)

 

---

6. MQTT vs HTTP

구조적 차이

 

연결 유지 차이, mqtt는 계속 연결됨, http 단발성

 

 

mqtt 양방향, http 단방향

 

비교 항목	MQTT	HTTP
프로토콜 타입	TCP/IP 기반	RESTful (HTTP 1.1, 2.0)
메시지 크기	매우 작음 (2바이트 헤더)	상대적으로 큼
통신 방식	발행/구독 (비동기)	요청/응답 (동기)
연결 유지	지속적 (Keep Alive 지원)	필요 시 연결
전송 속도	빠름	느림
사용 사례	IoT, 실시간 메시징	웹 애플리케이션, API

 

 

 

 

 

---

7. MQTT 예제 코드

 

① Mosquitto MQTT 브로커 실행

mosquitto -v

• 로컬 브로커 실행 후 포트 1883에서 MQTT 메시지 처리

 

② Python MQTT 클라이언트 예제

클라이언트 설치

pip install paho-mqtt

 

Publisher (메시지 발행)

import paho.mqtt.client as mqtt

client = mqtt.Client()
client.connect("localhost", 1883, 60)

client.publish("test/topic", "Hello MQTT!")
client.disconnect()

 

 

Subscriber (메시지 구독)

import paho.mqtt.client as mqtt

def on_message(client, userdata, message):
    print(f"Received message: {message.payload.decode()}")

client = mqtt.Client()
client.on_message = on_message
client.connect("localhost", 1883, 60)

client.subscribe("test/topic")
client.loop_forever()

---

8. 결론

MQTT는 가벼운 네트워크 프로토콜로, IoT, 실시간 메시징, 원격 제어 등에 최적화되어 있습니다.

HTTP 대비 네트워크 부하가 적고, 비동기 방식을 지원하여 효율적인 메시지 교환이 가능합니다.

 

💡 실제 적용하려면?

• Mosquitto, HiveMQ 등의 브로커를 활용
• QoS 설정 및 Last Will 기능 고려
• 보안 강화를 위해 TLS/SSL 적용

 

---

9. topic

 

 

 

---

9. QoS (Quality of Service)