Códec MQTT

Entendiendo el protocolo MQTT

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) es un protocolo de mensajería ligero construido sobre TCP/IP. Desarrollado por IBM en 1999 para monitoreo de enlaces satelitales, se ha convertido en el estándar de facto para comunicación IoT. El protocolo usa un patrón publicar-suscribir donde los clientes se comunican a través de un broker central, ideal para redes inestables y dispositivos con recursos limitados.

Estructura binaria del paquete

Cada paquete MQTT comienza con un encabezado fijo (1-5 bytes), seguido de un encabezado variable opcional y carga útil. El primer byte contiene el tipo de paquete en los bits 7-4 y banderas específicas del tipo en los bits 3-0. El campo de longitud restante usa codificación de longitud variable.

Codificación de longitud variable

MQTT usa una codificación compacta para el campo de longitud restante. Cada byte usa 7 bits para datos y 1 bit como bandera de continuación. Valores 0-127 necesitan 1 byte, 128-16383 necesitan 2 bytes, hasta un máximo de 4 bytes para longitudes hasta 268,435,455.

Detalles del paquete CONNECT

El paquete CONNECT se envía primero después del establecimiento de la conexión TCP. Contiene versión del protocolo, intervalo keep-alive, ID del cliente y credenciales opcionales. Las banderas de conexión controlan el comportamiento de sesión incluyendo Clean Session, configuración del mensaje de testamento y autenticación.

Mecánica del paquete PUBLISH

Los paquetes PUBLISH transportan mensajes de aplicación. Las banderas del encabezado fijo indican nivel QoS, comportamiento de retención y estado de duplicado. QoS 0 es fire-and-forget, QoS 1 garantiza entrega al menos una vez, QoS 2 asegura exactamente una vez vía handshake de cuatro vías.

Garantías de entrega QoS

Aplicaciones prácticas

• Analizar capturas de paquetes de Wireshark o tcpdump para depuración
• Construir paquetes de prueba para verificar implementaciones de broker o cliente MQTT
• Aprender los internals del protocolo MQTT mediante inspección práctica de paquetes
• Solucionar problemas de conectividad y entrega de mensajes de dispositivos IoT
• Generar paquetes de ejemplo para escenarios de pruebas automatizadas

Versiones del protocolo

Tres versiones principales de MQTT están en uso: MQTT 3.1 (nivel de protocolo 3), MQTT 3.1.1 (nivel de protocolo 4, ISO/IEC 20922:2016), y MQTT 5.0 (nivel de protocolo 5) con características mejoradas. Esta herramienta se enfoca principalmente en MQTT 3.1.1, la versión más ampliamente desplegada.