由于物联网环境中的大多数设备是资源受限设备，所以MQTT 协议遵循以下设计原则：精简，不添加可有可无的功能；发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递；允许用户动态创建主题，零运维成本；把传输量降到最低，以提高传输效率；把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内；支持连续的会话控制；理解客户端计算能力可能很低；提供服务质量管理；假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。
MQTT协议是为低带宽、不可靠网络中的远程传感器和控制设备通信设计的协议，它具有以下几项主要特性：（1）使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，以实现与应用程序解耦。这一点与XMPP 协议相似，但是MQTT的信息冗余远小于XMPP协议，因为XMPP使用XML格式文本来传递数据。（2）对负载内容屏蔽的消息传输。（3）使用TCP/IP 提供网络连接，主流的MQTT 是基于TCP 连接进行数据推送的，但是同样有基于UDP 的版本，即MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式，优缺点自然也就各有不同，有如下三种消息发布服务质量（QoS）：（a）最多传输一次（QoS=0），消息发布完全依赖底层TCP/IP 网络，会发生消息丢失或重复，如图15-1 所示；（b）至少传输一次（QoS=1），会确保消息到达，但消息重复可能会发生，如图15-2；（c）成功传输一次（QoS=2），通过使用四次握手机制确保消息到达。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别。在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果，这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通信类的APP 的推送，确保用户收到且只会收到一次，如图15-3。（4）传输量小，开销很小（固定长度的首部是2 字节），协议交换最小化，以降低网络流量。（5）通知机制，使用Last Will 和Testament 机制通知通信双方异常中断。这里Last Will 是“遗言”机制，用于通知同一主题下的其他设备发送遗言的设备已经断开了连接，Testament 是“遗嘱”机制，功能类似于Last Will。
图15-1 最多传输一次
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图15-2 至少传输一次
图15-3 成功传输一次
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