Einfache Einführung in MQTT

MQTT ist ein weit verbreitetes Protokoll für das Internet der Dinge (IoT), das ursprünglich von IBM entwickelt wurde. Es steht für "Message Queuing Telemetry Transport" und ermöglicht die effiziente und zuverlässige Kommunikation zwischen vernetzten Geräten. MQTT basiert auf einem Publish/Subscribe-Modell, bei dem Geräte Nachrichten senden und empfangen können, ohne direkt miteinander verbunden zu sein. Umgebungen.

MQTT: IoT's best friend!

Dieses Protokoll eignet sich besonders gut für die Datenübertragung in IoT-Anwendungen, da es sehr ressourcenschonend ist und auch bei instabilen Netzwerkverbindungen zuverlässig funktioniert. Unternehmen und Entwickler auf der ganzen Welt setzen MQTT für die Vernetzung von Sensoren, Maschinen und anderen IoT-Geräten ein, um Daten in Echtzeit zu erfassen, zu analysieren und zu steuern. Mit der steigenden Verbreitung von IoT-Geräten wird MQTT immer wichtiger für die effiziente und sichere Datenübertragung in vernetzten Umgebungen.

Was ist ein MQTT-Client?Was ist ein MQTT-Topic?Was ist ein MQTT-Broker?Was ist eine MQTT-Payload?Was ist MQTT über WSS?MQTT-Broker auf Raspberry Pi Wie kann man einfach starten?

Was ist MQTT? Erklärung mit industriellem Fokus

MQTT ist ein offenes, leichtgewichtiges Protokoll, das speziell für die Kommunikation in IoT (Internet of Things)-Umgebungen entwickelt wurde. Es ermöglicht eine effiziente und zuverlässige Nachrichtenübertragung zwischen Geräten, auch bei instabilen Netzwerkverbindungen.

Wofür steht MQTT?

MQTT steht für Message Queuing Telemetry Transport. MQTT wird oft als das bevorzugte Protokoll für die M2M (Machine-to-Machine)-Kommunikation angesehen, da es geringe Bandbreite und Speicherressourcen erfordert und somit ideal für den Einsatz in ressourcenbeschränkten IoT-Geräten ist. Durch die Verwendung eines Publish/Subscribe-Modells können Geräte Nachrichten senden und empfangen, ohne direkt miteinander verbunden zu sein, was die Skalierbarkeit und Flexibilität des Systems verbessert.

Im industriellen Umfeld bietet MQTT eine Reihe von Vorteilen:

Skalierbarkeit: MQTT ist für den Einsatz in großen, verteilten Systemen ausgelegt und kann eine große Anzahl von gleichzeitig verbundenen Geräten und Clients unterstützen. Dies ist entscheidend in industriellen Umgebungen, in denen Tausende von Sensoren und Geräten miteinander kommunizieren müssen.
Zuverlässigkeit: MQTT bietet verschiedene Qualitätsdienststufen (Quality of Service, QoS), die sicherstellen, dass Nachrichten zuverlässig zugestellt werden, selbst bei Verbindungsabbrüchen oder Netzwerkproblemen. Dies ist besonders wichtig in kritischen Anwendungen, bei denen die Echtzeitkommunikation entscheidend ist.
Effizienz: MQTT ist ein leichtgewichtiges Protokoll, das wenig Overhead hat und effizient mit begrenzten Ressourcen wie Bandbreite und Speicherplatz umgeht. Dies ermöglicht die effiziente Übertragung von Daten über Netzwerke mit geringer Bandbreite und hoher Latenz, was in industriellen Umgebungen häufig der Fall ist.
Flexibilität: MQTT unterstützt verschiedene Kommunikationsmuster, darunter Publish/Subscribe und Point-to-Point, was es ermöglicht, verschiedene Anwendungsfälle und Szenarien abzudecken. Dies macht es besonders vielseitig und anpassungsfähig für die unterschiedlichen Anforderungen in der Industrie.
Integration mit bestehenden Systemen: MQTT kann nahtlos in bestehende industrielle Steuerungssysteme, SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)-Systeme und IoT-Plattformen integriert werden, um die Kommunikation und Datenerfassung zu verbessern.

Insgesamt ermöglicht MQTT eine effiziente, zuverlässige und skalierbare Kommunikation in industriellen Umgebungen, was dazu beiträgt, die Effizienz zu steigern, die Betriebskosten zu senken und die Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern. Es wird häufig in Anwendungen wie Anlagenüberwachung, Produktionsautomatisierung, Gebäudeautomation und Logistik eingesetzt, um nur einige Beispiele zu nennen.

Message Queuing Telemetry Transport ist eines der wichtigsten Protokolle im Internet der Dinge. (Foto: AdobeStock - Graphicsstudio 5 620959717)

Warum ist das MQTT-Protokoll so wichtig?

Das MQTT-Protokoll ist so wichtig, weil es eine effiziente Kommunikation über mqttclients und broker ermöglicht. MQTT verwendet ein broker-basiertes Modell, bei dem Sender publish-Nachrichten an einen Broker senden und Abonnenten Topics abonnieren, um Nachrichten zu subscriben und zu empfangen.

Dies funktioniert gut in unzuverlässigen Netzwerken, da der Broker die zugestellt-Qualität der Nachrichten verwalten kann und sogar die Authentifizierung und Autorisierung der Clients übernimmt. Der Broker ist der zentrale Server, der als Publisher und Subscriber fungiert, um die Übertragung von Nachrichten zwischen den Clients und Broker zu implementieren.

Ein weiterer Grund für die Wichtigkeit des MQTT-Protokolls liegt in der Zuverlässigkeit und der Quality of Service (QoS), die für die Kommunikation über MQTT in verschiedenen Geräten und bei tausenden gleichzeitig verbundenen MQTT Clients entscheidend ist. MQTT verfügt über definierte Qualitäten wie Bandbreite und hohe Latenz, um sicherzustellen, dass Sender und Empfänger Nachrichten erhalten.

Das MQTT-Protokoll wurde ursprünglich von Dr. Andy Stanford-Clark von IBM und Arlen Nipper von Arcom (jetzt Eurotech) im Jahr 1999 entwickelt. Es wurde entworfen, um eine effiziente, zuverlässige und schlanke Kommunikation zwischen Geräten mit begrenzten Ressourcen wie Sensoren und Aktoren über Netzwerke mit geringer Bandbreite und hoher Latenz zu ermöglichen. Das MQTT-Protokoll wurde später durch die Organization for the Advancement of Structured Information (OASIS) standardisiert, um seine Verbreitung und Interoperabilität zu fördern.

Wann sollte man MQ Telemetry Transport nutzen, und wann nicht?

MQTT eignet sich für Szenarien, in denen Tausende gleichzeitig verbundene MQTT Clients verwaltet werden müssen. Der MQTT Broker, der als zentrale Komponente fungiert, ist dafür verantwortlich, dass Sender und Empfänger Nachrichten vom Broker zugestellt bekommen.

Allerdings sollte MQTT nicht in Situationen eingesetzt werden, in denen eine hohe Qualität der Dienstleistung erforderlich ist. Das MQTT-Protokoll verfügt über definierteQoS-Levels, um die Zuverlässigkeit der Kommunikation zu gewährleisten, aber in kritischen Anwendungen kann es aufgrund von unzuverlässigen Netzwerken zu Problemen kommen. In solchen Fällen, in denen Authentifizierung und Autorisierung von großer Bedeutung sind, ist es ratsam, auf andere Protokolle zurückzugreifen, die strengere Sicherheitsmaßnahmen bieten.

Wofür wird MQ Telemetry Transport im IoT (Internet of Things) verwendet?

MQ Telemetry Transport (MQTT) wird im IoT verwendet, um die Kommunikation zwischen verschiedenen Geräten in unzuverlässigen Netzwerken zu ermöglichen. MQTT fungiert als Broker, der Nachrichten von Publishern entgegennimmt und sie an Subscribers weiterleitet. Die Clients können bestimmte Topics abonnieren, um nur Nachrichten zu erhalten, die sie interessieren. Der Broker sendet MQTT-Nachrichten an alle Abonnenten, die ein bestimmtes Topic abonniert haben. MQTT verwendet Quality of Service (QoS) für die Übertragung von Nachrichten, was die Zuverlässigkeit des MQTT-Protokolls gewährleistet. Zudem verfügt MQTT über Authentifizierung und Autorisierung, um sicherzustellen, dass Sender und Empfänger legitim sind.

Die Implementierung von MQTT erfolgt sowohl auf der Client- als auch auf der Broker-Seite. Der Broker ist die zentrale Komponente, die die Kommunikation über MQTT zwischen Clients und Publishern ermöglicht. Ein wichtiger Aspekt von MQTT ist die Fähigkeit, tausende gleichzeitig verbundene MQTT-Clients zu verwalten. Dies wird durch die Oasis für die Advancement of Structured Information Standards definiert. Der Broker sendet Nachrichten an Clients mit hoher Bandbreite und hoher Latenz, um sicherzustellen, dass die Nachrichten zuverlässig zugestellt werden.

Wie kann man einfach starten mit MQ Telemetry Transport ?

Um mit MQ Telemetry Transport einfach zu starten, muss man zunächst einen MQTT Broker auswählen, der als Vermittler zwischen Clients fungiert. Die Clients können sich beim Broker anmelden und Topics abonnieren, um Nachrichten zu empfangen. Durch MQTT können Publisher Nachrichten übertragen und Subscriber können diese Topics abonnieren. Die Authentifizierung und Autorisierung der Clients kann ebenfalls beim Broker implementiert werden, um die Sicherheit zu verwalten.

Und los geht's:

Einfache MQTT-Kommunikation in der Praxis (Foto: AdobeStock - Cassova 636106834)

Einfache MQTT Kommunikation in der Praxis

Was ist ein MQTT-Client und wie funktioniert er?

Ein MQTT-Client ist eine Anwendung oder ein Gerät, das das MQTT-Protokoll verwendet, um mit einem MQTT-Broker zu kommunizieren. MQTT-Clients können sowohl Publisher als auch Subscriber sein.

Und wo funktioniert ein MQTT-Client:

Verbindungsaufbau: Der MQTT-Client stellt eine Verbindung zum MQTT-Broker her. Dies geschieht typischerweise über das TCP/IP-Protokoll, obwohl auch verschlüsselte Verbindungen über TLS (Transport Layer Security) möglich sind.
Abonnieren von Topics (Themen): Ein MQTT-Client kann sich bei einem Broker für bestimmte Topics anmelden, indem er ein Abonnement sendet. Topics dienen dazu, Nachrichten zu kategorisieren und zu organisieren. Der Client gibt an, für welche Topics er Nachrichten empfangen möchte.
Veröffentlichen von Nachrichten: Ein MQTT-Client kann auch Nachrichten an den Broker senden. Diese Nachrichten enthalten normalerweise einen Payload (die eigentlichen Daten) sowie Informationen über das zugehörige Topic. Der Broker leitet dann diese Nachrichten an alle Clients weiter, die für das entsprechende Topic abonniert sind.
Empfangen von Nachrichten: Wenn ein Client für ein bestimmtes Topic abonniert ist und eine Nachricht zu diesem Topic veröffentlicht wird, erhält der Client die Nachricht vom Broker. Der Client kann dann den Payload der Nachricht verarbeiten und entsprechend reagieren.
Keep-Alive und Heartbeats: Um die Verbindung aufrechtzuerhalten und sicherzustellen, dass Clients aktiv sind, können MQTT-Clients periodisch Keep-Alive-Nachrichten an den Broker senden. Der Broker kann dann überprüfen, ob die Verbindung noch besteht, und gegebenenfalls die Verbindung trennen, wenn der Client nicht mehr erreichbar ist.
Trennen der Verbindung: Ein MQTT-Client kann die Verbindung zum Broker trennen, wenn er seine Aufgabe abgeschlossen hat oder wenn er nicht mehr aktiv ist. Der Broker kann auch Verbindungen zu Clients trennen, die nicht mehr erreichbar sind oder die Verbindung nicht ordnungsgemäß aufrechterhalten.

Insgesamt ermöglicht es der MQTT-Client, effizient und zuverlässig mit einem MQTT-Broker zu kommunizieren, um Nachrichten auszutauschen und IoT-, M2M- und andere Anwendungen zu unterstützen.

MQTT-Clients (Beispiele)

Diese Beispiele für MQTT-Clients ermöglichen es, Geräte oder Anwendungen mit einem MQTT-Broker zu verbinden und Nachrichten zu senden und zu empfangen:

Paho MQTT Client: Paho ist eine Open-Source-Bibliothek, die von der Eclipse Foundation entwickelt wird. Sie bietet MQTT-Implementierungen in verschiedenen Programmiersprachen, darunter Java, Python, C/C++, JavaScript und viele mehr.
MQTT.js: MQTT.js ist eine MQTT-Bibliothek für JavaScript und Node.js. Sie ermöglicht die Kommunikation über MQTT in Webanwendungen und serverseitigen Node.js-Anwendungen.
Eclipse Mosquitto MQTT C/C++ Client: Dies ist der offizielle MQTT-Client, der Teil des Mosquitto-Projekts ist. Er ermöglicht die Verbindung von C- und C++-Anwendungen mit einem MQTT-Broker.
EMQ X MQTT Client: EMQ X bietet eigene MQTT-Clients für verschiedene Plattformen, darunter Java, Android, iOS und Go. Diese Clients sind speziell für die Verwendung mit dem EMQ X MQTT-Broker optimiert.
Python MQTT Client: Neben der Paho-Bibliothek gibt es auch andere MQTT-Clients für Python, wie z.B. die "mqtt-client" Bibliothek.
MQTT.fx: MQTT.fx ist ein plattformübergreifender MQTT-Client für Windows, macOS und Linux. Er bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche für die Interaktion mit MQTT-Brokern und unterstützt Funktionen wie das Abonnieren von Topics, das Senden von Nachrichten und die Anzeige von Verbindungsstatistiken.

Die Wahl des Clients hängt oft von den spezifischen Anforderungen und der bevorzugten Programmiersprache ab.

Was ist ein MQTT-Topic?

Ein MQTT-Topic ist eine Art von Kanal oder Thema, das in MQTT verwendet wird, um Nachrichten zu organisieren und zu kategorisieren. Topics spielen eine zentrale Rolle im Publish/Subscribe-Modell von MQTT. Sie dienen dazu, die Kommunikation zwischen MQTT-Clients und dem Broker zu strukturieren.

Ein MQTT-Topic ist ein Textstring, der aus einem oder mehreren Wörtern besteht, die durch Schrägstriche ("/") getrennt sind. Ein Topic kann verschiedene Ebenen haben, wobei jede Ebene ein separates Wort im Topic ist. Die Verwendung von Schrägstrichen ermöglicht eine hierarchische Strukturierung von Topics.

Beispielsweise könnte ein MQTT-Topic wie folgt aussehen:

Beispiel für ein MQTT-Topic. In diesem Beispiel besteht das Topic aus drei Ebenen: "home", "living-room" und "temperature". Dies könnte bedeuten, dass es sich um die Temperatur im Wohnzimmer eines Hauses handelt.

Insgesamt ermöglichen MQTT-Topics eine flexible und effiziente Kommunikation zwischen MQTT-Clients und dem Broker, indem sie die Nachrichtenströme strukturieren und organisieren.

Merkmale von MQTT-Topics

Einige wichtige Merkmale von MQTT-Topics sind:

Wildcards: MQTT unterstützt zwei Arten von Wildcards für Topics:
- Das Pluszeichen (+) als Platzhalter für ein einzelnes Wort auf einer Ebene. Zum Beispiel: "home/+/temperature" würde Nachrichten zu jedem Temperatursensor im Haus empfangen.
- Das Doppelkreuz (#) als Platzhalter für beliebig viele Wörter auf einer oder mehreren Ebenen. Zum Beispiel: "home/#" würde alle Nachrichten empfangen, die unter dem "home"-Topic veröffentlicht werden, unabhängig von der Anzahl der Ebenen darunter.
Verwendung: MQTT-Topics werden verwendet, um Nachrichten zu kategorisieren und zu identifizieren, so dass Clients gezielt bestimmte Nachrichten empfangen können, indem sie sich für entsprechende Topics anmelden.
Flexibilität: Die Struktur von MQTT-Topics ist flexibel und kann an die Anforderungen einer bestimmten Anwendung angepasst werden. Die Wahl der Topics hängt von der Art der zu übermittelnden Informationen und der gewünschten Organisation ab.

Was ist ein MQTT-Broker?

Ein MQTT-Broker ist eine zentrale Komponente in einem MQTT-Netzwerk, die als Vermittler für die Kommunikation zwischen MQTT-Clients fungiert. Der Broker verwaltet den Nachrichtenfluss zwischen den Publishern, die Nachrichten veröffentlichen, und den Subscribers, die Nachrichten abonnieren. Der Broker ist im Wesentlichen für die Weiterleitung von Nachrichten zuständig, basierend auf den Abonnements der Clients und den veröffentlichten Nachrichten.

Dies sind die Hauptmerkmale und Funktionen eines MQTT-Brokers:

Verbindungsaufbau: Der Broker ermöglicht es MQTT-Clients, sich mit ihm zu verbinden, typischerweise über das TCP/IP-Protokoll. Einige Broker unterstützen auch verschlüsselte Verbindungen über TLS (Transport Layer Security).
Publish/Subscribe-Funktionalität: Der Broker unterstützt das Publish/Subscribe-Modell von MQTT. Das bedeutet, dass Clients Nachrichten veröffentlichen (publish) können, indem sie sie an den Broker senden, und andere Clients können diese Nachrichten empfangen (subscribe), indem sie sich für bestimmte Topics anmelden.
Topic-Verwaltung: Der Broker verwaltet die Topics, über die die Nachrichten veröffentlicht und abonniert werden. Er leitet Nachrichten basierend auf den Topics an die entsprechenden Abonnenten weiter.
Qualitätsdienste (QoS): Der Broker unterstützt verschiedene Qualitätsdienste, die sicherstellen, dass Nachrichten zuverlässig zugestellt werden. Dies umfasst QoS-Level wie "at most once" (höchstens einmal), "at least once" (mindestens einmal) und "exactly once" (genau einmal).
Authentifizierung und Autorisierung: Der Broker kann Mechanismen zur Authentifizierung und Autorisierung von Clients implementieren, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Clients auf das Netzwerk zugreifen und Nachrichten veröffentlichen oder abonnieren können.
Verwaltung von Verbindungen: Der Broker verwaltet die Verbindungen zu den Clients und überwacht deren Zustand. Er kann Verbindungen trennen, die nicht ordnungsgemäß funktionieren oder nicht mehr benötigt werden.

Beispiele für MQTT-Broker

Beispiele für MQTT-Broker sind Mosquitto, HiveMQ, EMQ X, RabbitMQ, VerneMQ und ActiveMQ, um nur einige zu nennen. Die Wahl des Brokers hängt von den spezifischen Anforderungen wie Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit, der verwendeten Programmiersprache und dem Funktionsumfang ab.

Mosquitto: Mosquitto ist ein Open-Source-MQTT-Broker, der in C geschrieben ist und von Eclipse unterstützt wird. Er ist weit verbreitet und wird auf verschiedenen Plattformen eingesetzt.
HiveMQ: HiveMQ ist ein kommerzieller MQTT-Broker, der auf hohe Leistung und Zuverlässigkeit ausgelegt ist. Er bietet erweiterte Funktionen wie Cluster-Unterstützung und Enterprise-Integrationen.
EMQ X: EMQ X ist ein verteiltes MQTT-Broker-System, das auf Skalierbarkeit und hohe Verfügbarkeit ausgelegt ist. Es unterstützt Millionen von gleichzeitigen Verbindungen und wird in IoT- und M2M-Szenarien eingesetzt.
RabbitMQ: Obwohl RabbitMQ ursprünglich ein AMQP (Advanced Message Queuing Protocol)-Broker ist, unterstützt es auch MQTT als Protokoll. Es bietet eine breite Palette von Funktionen für die Nachrichtenverarbeitung und -verteilung.
VerneMQ: VerneMQ ist ein MQTT-Broker, der auf Hochverfügbarkeit und Skalierbarkeit ausgelegt ist. Er unterstützt verteilte Architekturen und wird oft in IoT- und industriellen Anwendungen eingesetzt.
ActiveMQ: ActiveMQ ist ein weiterer Messaging-Broker, der MQTT unterstützt. Es ist ein Open-Source-Projekt mit einer breiten Palette von Messaging-Protokollen und Funktionen.

Was ist eine MQTT-Payload?

Die MQTT-Payload ist der eigentliche Dateninhalt einer MQTT-Nachricht. Sie enthält die Informationen, die zwischen MQTT-Clients und dem Broker ausgetauscht werden. Die Payload ist der Teil der Nachricht, der von den Clients interpretiert und verarbeitet wird, um die gewünschten Informationen zu extrahieren oder Aktionen basierend auf den erhaltenen Daten auszuführen.

Die MQTT-Payload kann jegliche Art von Daten enthalten, wie zum Beispiel:

Sensorwerte: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Druck, Helligkeit usw.
Steuerbefehle: Anweisungen zum Ein- und Ausschalten von Geräten, Ändern von Einstellungen usw.
Statusinformationen: Aktuelle Zustände von Geräten oder Systemen, Fehlermeldungen, Warnungen usw.
Nachrichten: Textnachrichten, die zwischen Anwendungen oder Geräten ausgetauscht werden.

Die Größe der Payload ist in MQTT nicht begrenzt, jedoch sollten Entwickler darauf achten, dass die Größe der Nachrichten angemessen ist, insbesondere bei Netzwerken mit begrenzter Bandbreite oder bei der Verwendung von Geräten mit begrenzten Ressourcen.

Die Verarbeitung der Payload erfolgt durch die MQTT-Clients, die die empfangenen Daten analysieren und entsprechend handeln, basierend auf den Anforderungen der Anwendung oder des Systems, in dem sie integriert sind. Die Verarbeitung der Payload kann beispielsweise das Anzeigen von Daten auf einem Dashboard, das Auslösen von Aktionen oder das Speichern der Daten in einer Datenbank umfassen.

MQTT im praktischen Einsatz. (Foto: AdobeStock - Gorodenkoff 200146318)

MQTT im praktischen Einsatz

MQTT bietet eine Reihe von Optionen bei der Implementierung. Einige der dadurch berührten wichtigen Fragen beantworten wir an dieser Stelle.

Was ist MQTT über WSS?

MQTT über WSS (WebSocket Secure) ist eine Möglichkeit, das MQTT-Protokoll sicher über WebSockets zu verwenden. WebSockets ermöglichen eine bidirektionale Kommunikation zwischen einem Webbrowser und einem Server über eine TCP-Verbindung, wodurch eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Client (z. B. einem Webbrowser) und dem Server (z. B. einem MQTT-Broker) hergestellt wird.

Wenn MQTT über WSS verwendet wird, erfolgt die Kommunikation zwischen dem MQTT-Client und dem Broker über einen WebSocket-Kanal, der durch TLS (Transport Layer Security) gesichert ist. Dies bietet eine sichere End-to-End-Kommunikation und ermöglicht die Nutzung von MQTT in Webanwendungen, die in einem Webbrowser ausgeführt werden.

Der Einsatz von MQTT über WSS hat mehrere Vorteile:

Sicherheit: Durch die Verwendung von TLS wird die Kommunikation zwischen dem Client und dem Broker verschlüsselt, was die Sicherheit der übertragenen Daten gewährleistet und Schutz vor Abhören und Manipulation bietet.
Firewall-Traversierung: WSS kann leicht durch Firewalls hindurchgehen, da es in der Regel über den Standard-HTTP/HTTPS-Port (Port 443) läuft, was die Konfiguration und Verwendung vereinfacht.
Unterstützung für Webanwendungen: Die Verwendung von MQTT über WSS ermöglicht die Integration von MQTT in Webanwendungen, da WebSockets nativ von den meisten Webbrowsern unterstützt werden.
Persistente Verbindung: WebSockets ermöglichen eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Client und dem Broker, was eine effiziente und zuverlässige Nachrichtenübertragung ermöglicht, ohne dass für jede Nachricht eine separate TCP-Verbindung hergestellt werden muss.

Insgesamt ermöglicht die Verwendung von MQTT über WSS eine sichere und effiziente Kommunikation zwischen MQTT-Clients und -Brokern in Webanwendungen und bietet eine breite Palette von Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere im Bereich des IoT (Internet of Things) und der Echtzeitdatenübertragung.

Ist MQTT sicher?

MQTT an sich ist ein Protokoll und definiert keine spezifischen Sicherheitsmaßnahmen. Die Sicherheit von MQTT hängt daher stark von der Implementierung, Konfiguration und Nutzung des Protokolls ab. Hier sind einige Faktoren, die die Sicherheit von MQTT beeinflussen:

Authentifizierung und Autorisierung: Die meisten MQTT-Broker unterstützen Mechanismen zur Authentifizierung und Autorisierung von Clients. Dies ermöglicht es, den Zugriff auf den Broker zu kontrollieren und sicherzustellen, dass nur autorisierte Clients Nachrichten veröffentlichen oder abonnieren können.
Verschlüsselung: Die Verwendung von TLS (Transport Layer Security) oder SSL (Secure Sockets Layer) kann die Kommunikation zwischen MQTT-Clients und -Brokern verschlüsseln. Dadurch werden die übertragenen Daten vor Abhören und Manipulation geschützt.
QoS-Level: MQTT unterstützt verschiedene Qualitätsdienste (QoS-Level), die die Zuverlässigkeit der Nachrichtenzustellung steuern. Ein höherer QoS-Level bietet zusätzliche Sicherheit, da er sicherstellt, dass Nachrichten zuverlässig zugestellt werden, auch wenn Verbindungen unterbrochen werden oder Clients offline sind.
Sichere Konfiguration: Die sichere Konfiguration von MQTT-Brokern und -Clients ist wichtig, um Sicherheitslücken zu vermeiden. Dies umfasst die Verwendung von sicheren Passwörtern, die Aktualisierung von Softwareversionen, das Einschränken von Zugriffsrechten und das Überwachen von Netzwerkverkehr und Protokollen.
Firewall und Netzwerksicherheit: Die Verwendung von Firewalls und anderen Netzwerksicherheitsmaßnahmen kann dazu beitragen, den Zugriff auf MQTT-Broker zu kontrollieren und unautorisierte Zugriffe zu verhindern.
Sicherheit bewährter Verfahren: Die Einhaltung bewährter Sicherheitspraktiken, wie die regelmäßige Überprüfung von Sicherheitsrichtlinien und -verfahren sowie die Schulung von Benutzern und Administratoren, kann dazu beitragen, die Sicherheit von MQTT-Implementierungen zu verbessern.

Insgesamt ist MQTT sicher, wenn es ordnungsgemäß implementiert, konfiguriert und genutzt wird. Es ist jedoch wichtig, alle relevanten Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen und geeignete Sicherheitsmaßnahmen zu ergreifen, um die Integrität, Vertraulichkeit und Verfügbarkeit der MQTT-Kommunikation zu gewährleisten.

Ist MQTT RESTful?

Nein, MQTT ist nicht RESTful. REST (Representational State Transfer) ist ein Architekturstil für die Entwicklung von verteilten Systemen, der bestimmte Prinzipien und Konzepte wie Ressourcen, URIs (Uniform Resource Identifiers), HTTP-Methoden und Zustandslosigkeit verwendet. RESTful-Schnittstellen nutzen diese Prinzipien, um Webservices zu entwerfen, die über das HTTP-Protokoll zugänglich sind.

MQTT hingegen ist ein anderes Kommunikationsprotokoll, das auf einem Publish/Subscribe-Modell basiert und für die Kommunikation zwischen Geräten in verteilten Umgebungen wie dem Internet der Dinge (IoT) entwickelt wurde. Im Gegensatz zu REST ist MQTT zustandsbasiert und bietet ein anderes Paradigma für die Kommunikation zwischen Clients und Servern.

Einige Unterschiede zwischen MQTT und REST:

Kommunikationsmodell: MQTT verwendet ein Publish/Subscribe-Modell, bei dem Clients Nachrichten zu Topics veröffentlichen und Nachrichten von abonnierten Topics empfangen können. REST hingegen verwendet HTTP-Methoden wie GET, POST, PUT und DELETE, um auf Ressourcen zuzugreifen und Aktionen auszuführen.
Protokolle: MQTT basiert auf einem speziellen Protokoll, das für die effiziente Übertragung von Nachrichten in Netzwerken mit begrenzter Bandbreite und hoher Latenz entwickelt wurde. REST basiert hingegen auf dem HTTP-Protokoll, das weit verbreitet und für den Zugriff auf Ressourcen im Web verwendet wird.
Zustandslosigkeit: RESTful-Services sind zustandslos, was bedeutet, dass jede Anfrage eines Clients alle erforderlichen Informationen enthält, um sie zu verarbeiten, und keine Information über den Status des Clients zwischen den Anfragen beibehält. MQTT hingegen kann sowohl zustandslos als auch zustandsbehaftet sein, je nach Konfiguration und Anwendungsfall.

Insgesamt sind MQTT und REST zwei verschiedene Ansätze für die Entwicklung von verteilten Systemen, die jeweils ihre eigenen Stärken und Anwendungsfälle haben. MQTT eignet sich besonders gut für Anwendungen im Bereich des IoT, bei denen eine effiziente und zuverlässige Kommunikation zwischen Geräten erforderlich ist, während REST häufig für die Bereitstellung von Webdiensten und APIs verwendet wird, die über das HTTP-Protokoll zugänglich sind.

Kann AWS Ihre MQTT-Implementierung unterstützen?

Ja, Amazon Web Services (AWS) unterstützt MQTT durch verschiedene Services und Tools, die es Entwicklern ermöglichen, MQTT in ihren Anwendungen zu verwenden. Hier sind einige AWS-Services, die MQTT unterstützen:

AWS IoT Core: AWS IoT Core ist ein vollständig verwalteter Service, der die Skalierung, Sicherheit und Zuverlässigkeit von IoT-Anwendungen unterstützt. Es bietet eine MQTT-basierte Nachrichtenübertragung zwischen IoT-Geräten und der AWS-Cloud. Entwickler können MQTT verwenden, um Daten von IoT-Geräten zu empfangen, zu verarbeiten und zu speichern sowie Steuerbefehle an die Geräte zu senden.
AWS IoT Greengrass: AWS IoT Greengrass ermöglicht es, AWS IoT-Funktionen lokal auf IoT-Geräten auszuführen, was eine nahtlose Integration zwischen Edge-Geräten und der Cloud ermöglicht. Greengrass unterstützt MQTT für die Kommunikation zwischen lokalen Geräten und der AWS-Cloud sowie zwischen Geräten im lokalen Netzwerk.
Amazon SNS (Simple Notification Service): Amazon SNS unterstützt das Senden von Benachrichtigungen und Nachrichten über verschiedene Protokolle, darunter auch MQTT. Entwickler können SNS verwenden, um Benachrichtigungen an MQTT-Themen zu senden, die von AWS IoT Core oder anderen MQTT-Brokern abonniert werden.
Amazon Kinesis Data Streams: Amazon Kinesis Data Streams ermöglicht das Erfassen und Verarbeiten von Echtzeitdatenströmen. Es unterstützt die Integration mit AWS IoT Core über MQTT, um Daten von IoT-Geräten zu erfassen und sie in Echtzeit zu analysieren.

Durch die Unterstützung von MQTT in diesen AWS-Services können Entwickler IoT-Anwendungen auf AWS entwickeln, die die Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit der AWS-Cloud nutzen, während sie gleichzeitig das MQTT-Protokoll für die Kommunikation zwischen IoT-Geräten und der Cloud verwenden.

Wie kann man einen MQTT-Broker auf einem Raspberry Pi installieren?

Das Einrichten eines MQTT-Brokers auf einem Raspberry Pi ist recht einfach und kann mit verschiedenen Softwarepaketen durchgeführt werden. Eine beliebte Option ist die Verwendung von Mosquitto, einem Open-Source-MQTT-Broker. Hier sind die Schritte, um Mosquitto auf einem Raspberry Pi zu installieren:

Aktualisieren des Paketmanagers:

Öffnen Sie das Terminal auf Ihrem Raspberry Pi und führen Sie die folgenden Befehle aus, um den Paketmanager zu aktualisieren:

Aktualisieren des Paket-Managaers.
Installation von Mosquitto:

Führen Sie den folgenden Befehl aus, um Mosquitto zu installieren:

Installieren von Mosquitto.
Starten des Mosquitto-Brokers:

Mosquitto wird nach der Installation automatisch gestartet. Sie können jedoch sicherstellen, dass der Dienst läuft, indem Sie den folgenden Befehl verwenden:

Starten des Mosquitto-Brokers.
Optionale Konfiguration:

Mosquitto kann je nach Bedarf konfiguriert werden. Die Konfigurationsdatei befindet sich normalerweise unter /etc/mosquitto/mosquitto.conf. Sie können diese Datei bearbeiten, um Einstellungen wie Port, Benutzerauthentifizierung und SSL/TLS-Verschlüsselung anzupassen. Beachten Sie jedoch, dass Sie möglicherweise root-Rechte benötigen, um diese Datei zu bearbeiten.
Testen der Installation:

Sie können die Installation testen, indem Sie einen MQTT-Client verwenden, um eine Verbindung zum Broker herzustellen und Nachrichten zu veröffentlichen und zu abonnieren. Sie können beispielsweise den Paho MQTT Python-Client verwenden:

Testen der Installation mit dem Paho MQTT Python-Client
Dann können Sie ein einfaches Testprogramm ausführen:

Ausführen eines Testprogramms mit dem lokal laufenden Mosquitto-Broker.

Dieser Code verbindet sich mit dem lokal laufenden Mosquitto-Broker und abonniert das Thema "test/topic". Wenn Sie nun Nachrichten über ein anderes Terminal an das Thema "test/topic" senden, sollten diese im Ausgabefenster des Python-Skripts erscheinen.