网络通识

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MQTT协议详解

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议）是一种轻量级的发布/订阅消息传输协议，专为低带宽、高延迟或不稳定的网络环境设计。

基本概念

MQTT的核心特点：

• 轻量级：协议头最小只有2字节，适合资源受限设备
• 发布/订阅模型：基于主题的消息路由机制
• 三种服务质量：提供不同级别的消息可靠性保证
• 低功耗设计：适合物联网设备使用

协议架构

1. Broker（代理服务器）：消息中转站，负责接收和转发消息
2. Publisher（发布者）：发送消息的客户端
3. Subscriber（订阅者）：接收消息的客户端

核心特性

1. 主题（Topic）

• 分层结构（如home/livingroom/temperature）
• 支持通配符：
  • +：单级通配符（如home/+/temperature）
  • #：多级通配符（如home/#）

2. 服务质量（QoS）

• QoS 0：最多一次（可能丢失）
• QoS 1：至少一次（可能重复）
• QoS 2：恰好一次（最可靠）

3. 遗嘱消息（Last Will）

• 客户端异常断开时，Broker自动发布的预设消息

工作原理

1. 客户端与Broker建立TCP连接
2. 客户端发送CONNECT报文进行认证
3. Broker响应CONNACK确认连接
4. 客户端可以发布(PUBLISH)或订阅(SUBSCRIBE)主题
5. Broker根据订阅关系转发消息

PHP实现示例

// 使用phpMQTT库（需先安装：composer require bluerhinos/phpmqtt）
require("phpMQTT.php");

// 创建MQTT客户端
$mqtt = new phpMQTT("broker.example.com", 1883, "phpClient");

// 连接Broker
if ($mqtt->connect()) {
    // 订阅主题
    $topics['home/+/temperature'] = array("qos" => 0, "function" => "procMsg");
    $mqtt->subscribe($topics, 0);
    
    // 发布消息
    $mqtt->publish("home/livingroom/temperature", "22.5", 0);
    
    // 保持连接处理消息
    while($mqtt->proc()) { }
    
    // 断开连接
    $mqtt->close();
} else {
    echo "连接失败";
}

// 消息处理函数
function procMsg($topic, $msg) {
    echo "收到消息 [$topic]: $msg\n";
}

应用场景

MQTT特别适合以下场景：

• 物联网设备通信（如智能家居）
• 移动应用推送
• 远程监控系统
• 车联网通信
• 工业传感器网络

优势与局限

优势：

• 极低的网络带宽消耗
• 支持不稳定网络环境
• 实现简单，易于部署
• 支持大量客户端连接

局限：

• 不适合传输大文件或大数据量
• 安全性依赖TLS/SSL（默认不加密）
• 需要中间代理服务器（Broker）

MQTT已成为物联网领域最主流的通信协议之一，被广泛应用于各种智能设备和云平台之间的通信。

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HTTP的SSE（Server-Sent Events）介绍

SSE（Server-Sent Events，服务器推送事件）是一种基于HTTP的服务器向客户端推送数据的技术。

基本概念

SSE允许服务器单向地向客户端推送数据，具有以下特点：

• 单向通信：服务器→客户端（不同于WebSocket的双向通信）
• 基于HTTP：使用普通HTTP协议，不需要特殊协议
• 文本格式：数据以纯文本格式传输（通常是UTF-8编码）
• 长连接：保持持久连接，服务器可以持续推送数据

工作原理

1. 客户端通过EventSource API建立连接
2. 服务器保持连接打开状态
3. 服务器可以随时通过这个连接发送数据
4. 客户端通过事件监听接收数据

技术特点

• 简单轻量：比WebSocket实现更简单
• 自动重连：内置断线重连机制
• 事件类型：支持不同类型的事件区分
• 兼容性：现代浏览器都支持（IE除外）

与WebSocket对比

特性	SSE	WebSocket
通信方向	单向（服务器→客户端）	双向
协议	HTTP	独立协议
数据格式	文本	文本/二进制
复杂度	简单	较复杂
适用场景	服务器推送通知等	实时交互应用

使用示例

客户端代码（JavaScript）

// 创建EventSource连接
const eventSource = new EventSource('/sse-endpoint');

// 监听消息
eventSource.onmessage = function(e) {
  console.log('收到消息:', e.data);
};

// 监听特定事件
eventSource.addEventListener('update', function(e) {
  console.log('更新事件:', e.data);
});

// 错误处理
eventSource.onerror = function(e) {
  console.error('连接错误:', e);
};

服务器端代码（PHP示例）

// 设置SSE专用的头部
header('Content-Type: text/event-stream');
header('Cache-Control: no-cache');
header('Connection: keep-alive');

// 禁用输出缓冲
while (ob_get_level()) ob_end_clean();

// 模拟持续发送数据
while (true) {
  $data = ['time' => date('Y-m-d H:i:s'), 'value' => rand(1, 100)];
  
  // 发送数据（格式必须符合SSE规范）
  echo "event: update\n";  // 事件类型（可选）
  echo "data: " . json_encode($data) . "\n\n";
  
  // 刷新输出缓冲区
  ob_flush();
  flush();
  
  // 暂停1秒
  sleep(1);
  
  // 检查连接是否仍然活跃
  if (connection_aborted()) break;
}

适用场景

SSE特别适合以下场景：

• 实时通知（如新消息提醒）
• 股票行情更新
• 新闻推送
• 实时日志监控
• 进度报告（如文件上传进度）

注意事项

1. 连接限制：浏览器对SSE连接数有限制（通常每个域名最多6个连接）
2. 代理问题：某些代理服务器可能会缓冲SSE数据
3. IE不支持：Internet Explorer不支持SSE
4. 数据量限制：不适合传输大量数据

SSE提供了一种简单高效的服务器推送解决方案，是构建实时应用的轻量级选择。