Nombre: Jahziel Amado López Angulo
Número de Control: 22211593
Correo electrónico: l22211593@tectijuana.edu.mx
GitHub: Jahziel43
Ayúdame a estudiar con este archivo, empezando con explicarme el concepto de MQTT, no e preocupes por ejercicios para mi ni me preguntes si conozco algo
MQTT significa Message Queuing Telemetry Transport.
Es un protocolo de mensajería ligero pensado para conectar dispositivos que tienen recursos limitados o que se comunican a través de redes poco confiables.
La idea central es que funciona bajo un modelo publicador–suscriptor:
- Los clientes publicadores envían mensajes a un broker.
- El broker se encarga de distribuir esos mensajes a los clientes suscriptores que hayan indicado interés en un tema específico.
Algunas características importantes:
- Es muy eficiente en cuanto a uso de ancho de banda y consumo de energía.
- Usa un modelo orientado a eventos: los dispositivos no se hablan directamente, siempre pasa todo a través del broker.
- Se diseñó originalmente para sistemas SCADA e IoT, donde la comunicación debe ser confiable incluso con poca conexión.
- Permite niveles de calidad de servicio (QoS) para decidir si los mensajes se entregan al menos una vez, exactamente una vez o sin garantía.
En pocas palabras: MQTT es un protocolo que facilita que muchos dispositivos intercambien mensajes de manera simple y confiable, usando un intermediario central (broker).
¿Quieres que vayamos ahora a ver cómo funciona ese flujo de publicador → broker → suscriptor más en detalle, paso a paso?
Primero, quiero entender cada uno, explicamelos cada uno
Perfecto, vamos a desmenuzar cada pieza del modelo publish/subscribe de MQTT.
Te voy a explicar uno por uno: publicador, broker y suscriptor.
- Es el dispositivo o aplicación que genera información.
- Publica un mensaje en un tema (topic), que funciona como una categoría o canal.
- Ejemplo: un sensor de temperatura que publica cada minuto la lectura en el tema
casa/sala/temperatura.
👉 Clave: el publicador no sabe quién recibirá el mensaje, solo lo envía al broker.
- Es el servidor intermediario.
- Su función es recibir todos los mensajes de los publicadores y distribuirlos a los suscriptores correctos.
- Garantiza reglas como:
- Entregar solo a los suscriptores interesados en el tema.
- Manejar la calidad de servicio (asegurar que el mensaje llegue una o más veces, según la configuración).
- Ejemplo: el broker recibe
22°Cdecasa/sala/temperaturay busca todos los suscriptores de ese tema para mandarles el dato.
👉 Clave: todo pasa por el broker; nunca se comunican directamente publicador y suscriptor.
- Es el dispositivo o aplicación que quiere recibir ciertos mensajes.
- Para hacerlo, se suscribe a un tema o grupo de temas.
- Ejemplo: una app móvil que se suscribe a
casa/sala/temperaturapara mostrar los cambios de temperatura al usuario.
👉 Clave: el suscriptor solo recibe lo que pidió, no le llegan mensajes de otros temas.
📌 Resumen sencillo:
- Publicador: "Tengo un mensaje" (pero no sé a quién).
- Broker: "Yo me encargo de repartirlo a los interesados".
- Suscriptor: "Avísame cuando haya algo en este tema".
¿Quieres que hagamos ahora un ejemplo completo con los tres actuando juntos para ver el ciclo de un mensaje?
No, quisiera ahora si que me expliques el flujo de publicador → broker → suscriptor
Muy bien, vamos con el flujo completo de MQTT paso a paso. Imagina que tienes un sensor de temperatura en tu sala y una app en tu celular que quiere mostrarte esa temperatura.
El publicador (sensor de temperatura) genera un dato, por ejemplo:
22.5 °C
y decide enviarlo al tema:
casa/sala/temperatura
El broker recibe ese mensaje.
Aquí, el publicador no necesita saber quién lo leerá, solo lo manda al broker.
El broker revisa:
- ¿Quién está suscrito al tema
casa/sala/temperatura? - Si encuentra clientes (como tu celular), prepara el mensaje para ellos.
El broker entrega el mensaje a todos los suscriptores registrados en ese tema.
- Tu celular recibe
22.5 °C. - Otro sistema, por ejemplo un panel en la cocina también suscrito, también lo recibe.
Cada suscriptor hace algo distinto con el mensaje:
- El celular lo muestra en una app.
- El panel enciende el ventilador si pasa de 25 °C.
📌 Resumen del flujo:
- Publicador → “Mando un mensaje al broker en un tema específico”.
- Broker → “Recibo el mensaje y busco a quién le interesa”.
- Suscriptor → “Recibo solo lo que pedí y lo uso en mi aplicación”.
¿Quieres que te dibuje este flujo en un esquema visual (con cajitas y flechas) para que quede más claro?
No, ahora el siguiente tema
El siguiente tema en tu libro es el Capítulo 2: El protocolo MQTT.
Aquí ya no se queda solo en la idea general, sino que explica cómo está diseñado internamente:
- Sus características principales: simplicidad, ligereza y confiabilidad.
- Los componentes técnicos básicos (clientes y broker en más detalle).
- La estructura de los mensajes MQTT (cómo viaja la información).
- Los niveles de calidad de servicio (QoS) para garantizar la entrega de mensajes.
- Aspectos de seguridad y persistencia de datos.
👉 En resumen: mientras que el primer capítulo fue una introducción conceptual, este segundo capítulo se centra en el funcionamiento real del protocolo.
¿Quieres que empecemos explicando esas características principales de MQTT antes de entrar a la parte más técnica?
Si
Perfecto 👍, vamos a empezar con las características principales de MQTT.
Este protocolo fue diseñado con un propósito claro: funcionar bien en dispositivos pequeños y redes poco confiables.
- Usa muy poco ancho de banda.
- Los mensajes tienen un encabezado mínimo (apenas unos pocos bytes).
- Ideal para sensores, dispositivos IoT y lugares donde la red es lenta o costosa.
- Su modelo es muy claro: publicador → broker → suscriptor.
- No necesita configuraciones complicadas para empezar a funcionar.
- Está pensado para que incluso dispositivos con poca memoria lo usen sin problemas.
- No todos los mensajes necesitan la misma garantía.
- MQTT ofrece tres niveles de Calidad de Servicio (QoS):
- 0 → “Entregar como se pueda” (no se asegura recepción).
- 1 → “Entregar al menos una vez”.
- 2 → “Entregar exactamente una vez” (el más seguro, pero consume más recursos).
- Los dispositivos no tienen que estar conectados todo el tiempo.
- Cuando ocurre algo (ejemplo: cambio de temperatura), se manda un mensaje.
- Esto ahorra energía y recursos en comparación con protocolos que requieren comunicación constante.
- Un mismo broker puede manejar desde unos pocos hasta miles de dispositivos.
- Como los publicadores no saben cuántos suscriptores hay, es muy fácil añadir más sin cambiar la lógica.
📌 Resumen corto: MQTT es ligero, simple, confiable según lo que necesites, orientado a eventos y muy escalable.
¿Quieres que pasemos ahora a ver cómo son los mensajes MQTT por dentro (su estructura)?
No, lo que sigue del documento
Perfecto, lo que sigue en el documento después del flujo publicador → broker → suscriptor es el Capítulo 2: The Publish/Subscribe Pattern.
En este capítulo se explica:
- Qué es la arquitectura Publish/Subscribe.
- Ventajas del Pub/Sub: escalabilidad, desacoplamiento en espacio, tiempo y sincronización.
- Filtrado de mensajes: basado en temas, contenido o tipo.
En resumen: este capítulo muestra cómo MQTT aprovecha el modelo Pub/Sub para lograr comunicación eficiente y desacoplada entre dispositivos.
¿Quieres que lo desarrolle de manera explicativa con ejemplos (tipo cómo se usaría en IoT con sensores y apps), o prefieres que lo haga más técnico siguiendo de cerca el texto del libro?
No, ahora el siguiente tema
El siguiente tema en tu libro es el Capítulo 3: Cliente, Broker y Establecimiento de Conexión.
En este capítulo se profundiza en:
- Cliente MQTT.
- Broker MQTT.
- Proceso de conexión.
👉 Es un paso más técnico, porque ya no habla de la arquitectura en general (pub/sub), sino de cómo se establece la comunicación entre cliente y broker.
¿Quieres que empecemos explicando primero el cliente MQTT o el broker MQTT?
explica los 3 por favor
Muy bien, vamos a desglosar los tres elementos centrales del Capítulo 3: Cliente, Broker y Establecimiento de conexión.
- Cualquier dispositivo que use MQTT.
- Puede publicar, suscribirse o ambos.
- Ejemplo: sensor de humedad, app móvil, panel de control.
- Servidor central que organiza la comunicación.
- Recibe, filtra y reenvía mensajes.
- Maneja sesiones persistentes, autenticación, escalabilidad.
- Cliente se conecta al broker con un Client ID y credenciales.
- Se negocian opciones como sesiones, keep alive, seguridad (TLS/SSL).
- El broker responde aceptando o rechazando la conexión.
📌 Resumen:
- Cliente → dispositivo que publica o se suscribe a mensajes.
- Broker → servidor intermediario que organiza y distribuye los mensajes.
- Conexión → el proceso donde cliente y broker negocian cómo van a comunicarse y con qué reglas.
¿Quieres que ahora avancemos al siguiente capítulo o prefieres que te explique con más detalle cómo funciona la conexión paso a paso entre cliente y broker?
Lo siguiente
El siguiente tema en tu libro es el Capítulo 4: Publish, Subscribe & Unsubscribe.
Aquí se explican tres operaciones clave de MQTT:
- Un cliente puede publicar mensajes en cuanto se conecta al broker.
- Cada mensaje debe tener un topic (tema) que el broker usa para filtrar y reenviar.
- El mensaje incluye atributos importantes:
- Topic Name → cadena jerárquica, ej: myhome/livingroom/temperature.
- QoS (Quality of Service) → nivel de garantía de entrega (0, 1 o 2).
- Retain Flag → si el broker guarda el último valor para nuevos suscriptores.
- Payload → contenido real (texto, JSON, binario, etc.).
- Packet Identifier → identificador único (si QoS > 0).
- DUP Flag → indica si es un mensaje duplicado reenviado.
- Un cliente envía un mensaje SUBSCRIBE al broker para indicar qué temas le interesan.
- Puede suscribirse a uno o varios temas y recibe todos los mensajes futuros de esos temas.
- Incluye su propio packet identifier para diferenciar las suscripciones.
- El cliente manda un mensaje UNSUBSCRIBE con los temas de los que ya no quiere recibir mensajes.
- El broker responde con UNSUBACK para confirmar que eliminó esas suscripciones.
📌 Resumen:
- Publish → enviar mensajes a un topic.
- Subscribe → pedir mensajes de un topic.
- Unsubscribe → dejar de recibir mensajes.
¿Quieres que te desglosemos primero los atributos del mensaje PUBLISH en detalle (topic, QoS, retain, etc.) o prefieres que avancemos directo al capítulo 5: Topics & Best Practices?
Siguiente tema
El siguiente tema en tu libro es el Capítulo 5: Topics & Best Practices.
En este capítulo se centra en cómo funcionan los topics (temas), que son la base para organizar los mensajes en MQTT:
-
Qué es un topic:
Es una cadena en formato UTF-8 que el broker usa para filtrar y entregar mensajes.
Ejemplo:myhome/livingroom/temperature. -
Características de los topics:
- No necesitan ser creados previamente, cualquier cliente puede usarlos directamente.
- Son case-sensitive (distinguen mayúsculas de minúsculas).
- Se organizan en niveles separados por
/.
-
Wildcards (comodines): permiten suscripciones más flexibles.
+(single-level): sustituye un nivel del topic.
Ejemplo:myhome/+/temperaturecubremyhome/kitchen/temperatureymyhome/livingroom/temperature.#(multi-level): sustituye varios niveles al final.
Ejemplo:myhome/#cubremyhome/kitchen/temperature,myhome/livingroom/humidity, etc.
-
Buenas prácticas (Best Practices):
- Definir convenciones claras de nombres de topics.
- Evitar topics demasiado largos o confusos.
- Usar wildcards de forma controlada para no recibir información innecesaria.
- Organizar los topics jerárquicamente, como carpetas en un sistema de archivos.
📌 En resumen: este capítulo enseña cómo estructurar y manejar topics de manera eficiente para mantener sistemas MQTT ordenados y escalables.
¿Quieres que desglosamos con ejemplos prácticos las buenas prácticas de nombrado de topics, o prefieres que avancemos directo al Capítulo 6: User Properties?
Siguiente tema
El siguiente tema en tu libro es el Capítulo 6: Quality of Service Levels (QoS).
- También llamado fire and forget.
- El mensaje se envía una sola vez sin confirmación.
- No hay garantía de que llegue al receptor.
- Es el más rápido y ligero.
- El emisor guarda el mensaje hasta recibir un PUBACK (acknowledgement).
- Garantiza que el mensaje llega, pero puede llegar duplicado.
- Puede reenviar el mensaje varias veces si no recibe confirmación.
- Es el nivel más seguro y confiable.
- Garantiza que el mensaje llegue una sola vez al receptor.
- Usa un flujo de confirmación de 4 pasos (handshake entre cliente y broker).
- Más lento y consume más recursos, pero evita duplicados.
📌 Resumen:
- QoS 0: al máximo una vez.
- QoS 1: al menos una vez.
- QoS 2: exactamente una vez.
¿Quieres que te explique con un ejemplo práctico cómo se ve la diferencia entre QoS 0, 1 y 2 en un escenario de IoT, o prefieres que sigamos al Capítulo 7: Persistent Sessions & Queuing Messages?
Explica mejor los 3 QoS
Perfecto, vamos a entrar más a fondo en los tres niveles de QoS en MQTT. La idea es que cada mensaje publicado lleva un QoS, y ese nivel define la garantía de entrega que se espera entre el cliente y el broker.
- Es el nivel más básico.
- El publicador manda el mensaje y no espera confirmación del broker.
- Si el mensaje se pierde en la red, no se vuelve a enviar.
- Es como decir: “te lo mando, y si no lo recibes, ni modo”.
- Uso típico:
- Sensores que mandan datos muy frecuentes (ej. temperatura cada segundo).
- Situaciones donde perder un mensaje no es grave.
👉 Analogía: lanzar una nota al aire esperando que el otro la atrape.
- El publicador manda el mensaje y espera un acuse de recibo (PUBACK) del broker.
- Si no recibe esa confirmación, lo vuelve a enviar.
- Esto asegura que el mensaje llegue, pero puede ocurrir que llegue duplicado al receptor.
- Uso típico:
- Notificaciones donde es mejor duplicar que perder.
- Ejemplo: alerta de “fuego detectado”.
👉 Analogía: mandar un paquete por correo y pedir que te firmen al recibirlo. Puede que lo entreguen dos veces, pero llega.
- Es el más seguro y complejo.
- Usa un proceso de confirmación de 4 pasos (un “handshake”) entre publicador y broker.
- Esto elimina la posibilidad de duplicados: el mensaje llega solo una vez al receptor.
- Es más lento y consume más recursos.
- Uso típico:
- Transacciones financieras.
- Mensajes críticos que no deben repetirse (ej. “abre la válvula”).
👉 Analogía: entregar un paquete en persona con firma, huella digital y foto para asegurar que solo se entrega una vez.
📌 Resumen rápido:
- QoS 0 → rápido, sin garantías.
- QoS 1 → garantizado, pero con posible duplicado.
- QoS 2 → garantizado exactamente una vez, más costoso en tiempo y recursos.
¿Quieres que te muestre con un ejemplo paso a paso cómo viaja un mensaje en QoS 1 y QoS 2 para que veas la diferencia en los acuses (ACKs)?
Siguiente tema
El siguiente tema en tu libro es el Capítulo 7: Persistent Sessions & Queuing Messages.
Aquí se explica cómo MQTT maneja la persistencia de las sesiones y el almacenamiento de mensajes:
-
Sesiones persistentes
- Cuando un cliente se conecta, puede pedir al broker que guarde su sesión.
- En esa sesión, el broker conserva:
- Las suscripciones activas del cliente.
- Los mensajes QoS 1 o 2 que aún no fueron confirmados.
- Los mensajes nuevos que llegaron mientras el cliente estaba desconectado.
- Esto permite que al reconectarse, el cliente reciba lo que se perdió.
-
Sesiones limpias (clean session)
- Si el cliente pide una sesión limpia, el broker no guarda nada cuando se desconecta.
- Es útil para clientes que solo publican mensajes y no necesitan recibir nada después.
-
Cola de mensajes (queuing)
- Los mensajes QoS 1 y 2 pueden almacenarse en el broker para clientes desconectados, pero solo si tienen sesión persistente.
- Si la sesión es limpia, no se almacena nada y esos mensajes se pierden.
📌 Ejemplo sencillo:
- Un sensor que manda datos cada segundo no necesita sesión persistente → usa clean session.
- Una app de control que debe recibir alertas críticas incluso si estuvo offline → usa sesión persistente para que el broker guarde las alertas y se las entregue al reconectar.
¿Quieres que te explique con un ejemplo visual paso a paso cómo se comporta un cliente con sesión persistente frente a uno con sesión limpia?
Explica paso a paso, sin ejemplo
Perfecto — paso a paso y sin ejemplos:
- Cliente envía CONNECT con ClientID y opciones de sesión.
- Broker responde con CONNACK y session present.
- Si es persistente, guarda suscripciones y QoS pendientes.
- Broker acumula mensajes QoS 1/2 mientras el cliente está offline.
- Cliente se reconecta y recibe mensajes encolados.
- Si es sesión limpia, broker borra todo al desconectarse.
- En MQTT 5 hay expiración de sesiones y mensajes.
- Cliente también debe guardar su estado QoS.
- Broker elimina sesiones según límites o políticas.
- Conclusión: persistente guarda, limpia no guarda.
ahora, de todo lo que me as mostrado desde el inicio, ponme ejemplos claros de cada parte
Muy bien 👍, hagamos un repaso con ejemplos claros de todo lo que hemos visto hasta ahora.
MQTT es un protocolo ligero de mensajería para conectar dispositivos a través de un broker.
👉 Ejemplo: Un sensor de temperatura en tu casa envía datos al broker, y tu app móvil los recibe para mostrarlos.
- Publicador: el que manda datos.
👉 Ejemplo: un sensor de humedad publica45%en el temacasa/cocina/humedad. - Broker: el intermediario.
👉 Ejemplo: Mosquitto (un broker MQTT) recibe el45%y busca quién está suscrito. - Suscriptor: el que recibe datos.
👉 Ejemplo: un sistema de riego está suscrito acasa/cocina/humedady enciende el riego si baja de 30%.
- El sensor (publicador) envía
45%en el temacasa/cocina/humedad - El broker recibe ese mensaje.
- El broker busca suscriptores de ese tema.
- El broker entrega el mensaje a la app del celular y al sistema de riego.
- Cada suscriptor procesa el dato a su manera.
- Ligero: consume poco ancho de banda.
👉 Ejemplo: sensores con baterías que duran meses transmitiendo datos. - Sencillo: fácil de implementar.
👉 Ejemplo: un microcontrolador barato puede usarlo sin problemas. - Confiable (QoS): puedes decidir qué tan seguro quieres que llegue el mensaje.
- Publish: enviar un mensaje.
👉 Ejemplo:sensor1publica22°Cencasa/sala/temperatura. - Subscribe: pedir mensajes de un tema.
👉 Ejemplo: la app se suscribe acasa/sala/temperatura. - Unsubscribe: dejar de recibir mensajes.
👉 Ejemplo: la app se da de baja de ese tema porque ya no lo necesita.
- Topic: cadena jerárquica separada por
/.
👉 Ejemplo:casa/sala/temperatura. - Wildcard + (nivel único):
casa/+/temperatura→ recibe datos de todas las habitaciones. - Wildcard # (multi-nivel):
casa/#→ recibe todo lo que ocurra en la casa. - Buena práctica: mantener jerarquías claras.
👉 Ejemplo:empresa/edificio1/oficina3/temperatura.
- QoS 0 (al máximo una vez): rápido, sin confirmación.
👉 Ejemplo: mandar datos de la hora actual cada segundo (no importa perder alguno). - QoS 1 (al menos una vez): llega seguro, pero puede duplicarse.
👉 Ejemplo: alerta de incendio. - QoS 2 (exactamente una vez): llega una sola vez, sin duplicados.
👉 Ejemplo: instrucción crítica: “apaga el motor”.
- Sesión persistente: el broker guarda suscripciones y mensajes para cuando el cliente vuelva.
👉 Ejemplo: una app que estuvo apagada recibe las notificaciones acumuladas al reconectarse. - Sesión limpia: no se guarda nada.
👉 Ejemplo: un sensor que solo publica datos en tiempo real. - Colas de mensajes: si un cliente con sesión persistente se desconecta, el broker acumula mensajes QoS 1/2 para entregarlos luego.
📌 Resumen en una línea:
MQTT conecta publicadores y suscriptores a través de un broker, usando topics, con entrega flexible según QoS, y la opción de guardar mensajes con sesiones persistentes.
¿Quieres que te arme ahora un mapa visual/resumen esquemático con todos estos ejemplos conectados entre sí (como si fuera un mapa conceptual)?
