--- title: MQTT url: https://doc.liz6.com/ja/networking/10-real-time-communication/03-MQTT locale: ja area: networking tags: - networking - real-time-communication date: 2026-06-30 modified: 2026-07-16 description: 低帯域・高レイテンシ・信頼性の低い IoT ネットワーク向けに設計された最も簡潔な pub/sub プロトコル。QoS 0/1/2 で3段階の配信保証を提供し、retained message による状態同期、will message によるオフライン通知を実現。MQTT 5.0 では session expiry や shared subscriptions などのエンタープライズ機能が追加されました。 --- # MQTT > 低帯域・高レイテンシ・信頼性の低い IoT ネットワーク向けに設計された最も簡潔な pub/sub プロトコル。QoS 0/1/2 で3段階の配信保証を提供し、retained message による状態同期、will message によるオフライン通知を実現。MQTT 5.0 では session expiry や shared subscriptions などのエンタープライズ機能が追加されました。 ## 概要 MQTT（Message Queuing Telemetry Transport、1999/2013）は、低帯域・高レイテンシ・信頼性の低い IoT ネットワーク向けに特別に設計された、最も簡潔な pub/sub メッセージプロトコルです。パブリッシャはサブスクライバに直接接続せず、すべてのメッセージは broker（Mosquitto/EMQX）を経由し、topic はワイルドカードによるフィルタリングをサポートします。QoS 0/1/2 は3種類の配信保証を提供し、retained message と will message は状態同期とオフライン通知を実現します。MQTT 5.0（2019）では、session expiry、shared subscriptions などのエンタープライズ機能が追加されました。 ## モデル MQTT は、低帯域・高レイテンシ・信頼性の低いネットワーク（IoT、M2M）向けに設計された、極めてシンプルな pub/sub プロトコルです。すべてのメッセージは central broker（Mosquitto、EMQX）を経由します。 パブリッシュ/サブスクライブモデル: Broker 経由で topic に基づきメッセージをフィルタリングして配信 温度センサー Publisher publish "home/bedroom/temp" 23.5 Broker Mosquitto / EMQX → 一致するすべてのサブスクライバにプッシュ "home/bedroom/temp" 完全一致 "home/+/temp" 単一レベルワイルドカード + "home/#" 複数レベルワイルドカード #（すべてのサブレベルを含む） Broker は topic の文字列マッチングのみを行い、メッセージの内容は問いません。+ は単一レベル、# は複数レベルおよびその下のすべてのサブレベルにマッチします。 ## QoS QoS 0/1/2: ハンドシェイク回数で得られる配信保証 QoS 0 高々1回 PUBLISH qos=0 Pub→Broker、確認なし PUBLISH qos=0 Broker→Sub、確認なし fire and forget 確認なし ・ リトライなし QoS 1 少なくとも1回 PUBLISH qos=1,id=N Publisher→Broker PUBACK id=N Broker→Publisher ・ 確認 重複の可能性あり retransmission QoS 2 ちょうど1回 ①PUBLISH Pub→Broker ②PUBREC Broker→Pub ③PUBREL Pub→Broker ④PUBCOMP Broker→Pub 重複も欠落もない 4回のハンドシェイク確認 QoS の数字が大きいほどハンドシェイク回数が増え、配信の信頼性は高まりますが、レイテンシと帯域幅のオーバーヘッドも増加します。 MQTT では、グローバルな一律の指定ではなく、メッセージごとに選択権が与えられます。 ## MQTT CONNECT/CONNACK ``` CONNECT: protocol_name: "MQTT" (v3.1.1) または "MQIsdp" (v3.1) protocol_level: 4 (v3.1.1) または 5 (v5.0) flags: clean_session, will_flag, will_qos, will_retain, password_flag, username_flag keep_alive: 秒 (publisher は keep_alive 秒以内に PINGREQ を送信する必要があります) client_id: 一意の ID (空の場合 → broker が割り当て、v5.0 のみ) [will_topic, will_message] ← will_flag=1 の場合 [username, password] CONNACK: session_present: 0 (新しいセッション), 1 (既存のセッションの再開) return_code: 0=成功, 1-5=失敗理由 ``` ## Will Message クライアントは接続時に宣言します。「もし私が異常に切断された場合、このメッセージを broker が送信してください」: CONNECT will_topic + will_message + will_retain。クライアントが異常切断（TCP close または keepalive タイムアウト）すると、broker は will message をパブリッシュします。 ## MQTT 5.0 の改善点 1. **Session expiry**: 切断後にセッションを保持する期間（キュー内の QoS 1/2 メッセージは継続） 2. **Message expiry**: 単一メッセージの TTL 3. **Shared subscriptions**: 複数のサブスクライバによる負荷分散（ラウンドロビン） 4. **Reason codes**: すべての ACK メッセージに具体的な理由を含む 5. **Topic aliases**: 1/2バイトのエイリアスで完全な topic を置き換え → 帯域幅を節約 ## 参考 - **broker**: Eclipse Mosquitto (C), EMQX (Erlang), VerneMQ - **ツール**: `mosquitto_pub -h broker -t topic -m "hello"`, MQTT Explorer *Keywords: MQTT, pub/sub, QoS, retained, will, Mosquitto, IoT, topic filter*