ASR_Tema_4.pdf

Tema 04. Aplicaciones y Servicios Móviles 
Aplicaciones y Servicios en Redes 
Alberto Eloy García Gu?érrez 
Luis Sánchez González 
DPTO. DE INGENIERÍA DE COMUNICACIONES 
Este tema se publica bajo Licencia: 
CreaCve Commons BY‐NC‐SA 4.0

Aplicaciones y servicios móviles
Aplicaciones y Servicios en Redes
Luis Sánchez
2
Grupo de Ingeniería Telemática (G.I.T)
DICOM / Universidad de Cantabria
Contenido
• Introducción
• Servicios Web ligeros. REST
• Servicios de mensajería

Luis Sánchez
3
Contenido
• Introducción
– Motivación
– Retos de la prestación de servicios en movilidad
– Qué vamos a tratar – Qué no vamos a tratar

Luis Sánchez
4
Aplicaciones y servicios móviles. Motivación
• El mundo se hace móvil

Luis Sánchez
5
Retos de la prestación de servicios en movilidad
• Debidos a la movilidad en sí
– Localizar al dispositivo móvil o al servicio
– Soportar las desconexiones
– Hibernar de manera eficiente
– Reconectarse rápidamente
• Debidos a los dispositivos
– Capacidad de cómputo
– Batería
• Debidos a las condiciones de contorno
– Variabilidad en el contexto

Luis Sánchez
6
• La movilidad ya no sólo está en el nivel de red
Retos de la prestación de servicios en movilidad
• El dispositivo se mueve entre puntos de acceso
• El dispositivo se mueve entre redes de acceso
Movilidad del cliente
• Acceso al servicio desde diferentes dispositivos
• Acceso al servicio a través de diferentes perfiles
Movilidad de la identidad
• Distribución del contenido en función del usuario
• Enrutamiento del contenido para soportar grandes anchos de banda
Movilidad del contenido
• Modelo de Servicios en la nube
• Flexibilidad en la prestación del servicio
Movilidad del servicio
• Computación en la nube
• Modelos Software-as-a-Service
Movilidad de la aplicación

Luis Sánchez
7
Qué vamos a tratar – Qué no vamos a tratar
• Si veremos
– Evolución del paradigma web service
– Servicios de mensajería como habilitadores de las
comunicaciones M2M
• No veremos
– Desarrollo de aplicaciones móviles
– Paradigma del Cloud computing

Luis Sánchez
8
Contenido
• Introducción
– Introducción
– REST
– REST vs SOAP
– JSON vs XML

Luis Sánchez
9
REST – Introducción
• SOAP (Simple Object Access Protocol)
– No es orientado a objetos
– No es simple
• Con el pretexto de que es sencillo y está basado en la web
– lleva equívocamente a centrarse en el protocolo y los mensajes
– y no en la abstracción
– (cuestiones ya superadas incluso en RPC)
• WS-*
– Conjunto de protocolos relacionados con los servicios Web
– Decenas de especificaciones
– No implementadas (o parcialmente) muchas de ellas

Luis Sánchez
10
• SOAP trata de llevar el concepto de Web
– Realmente es hacer un túnel sobre HTTP en XML
– En realidad usa HTTP como transporte y no sigue los principios de
la Web
• ¿Por qué surge REST?
– WS-* es muy completo pero muy complejo

Luis Sánchez
11
• Servicio de agenda:
– Usando WS-*:
– Usando REST:
<?xml version="1.0"?>
<soap:Envelope
xmlns:soap="http://www.w3.org/2001/12/soap-envelope"
soap:encodingStyle="http://www.w3.org/2001/12/soap-encoding">
<soap:body pb="http://www.example.com/agenda">
<pb:GetUserDetails>
<pb:UserID>12345</pb:UserID>
</pb:GetUserDetails>
</soap:Body>
</soap:Envelope>
http://www.example.com/agenda/UserDetails/12345

Luis Sánchez
12
• REST (Representational State Transfer) es una técnica de
desarrollo de software web que se sustenta sobre el protocolo
HTTP.
• Es un estilo de arquitectura, no es una especificación ni un
estándar
• Surge de la tesis de doctorado de Roy Fielding
– Define restricciones para que un sistema sea REST
– Se basa en la Web estática
• Cliente – Servidor

Luis Sánchez
13
REST – Fundamentos
• Recursos
– Cualquier cosa que pueda
identificar usando una URI
• URI
– Dirección universal a un
recurso
• Representación
– Lo que se envía al cliente
cuando solicita un recurso
http://weather.example.com/santander
URI
Parte
meteorológico de
Santander
Recurso
Metadata:
Content-type:
application/xhtml+xml
___________________
Data:
<!DOCTYPE html PUBLIC “…
“http://www.w3.org/...
<html xmlns=“http://www...
<head>
<title>5 Day Forecast for
Santander</title>
…
</html>
Representación

Luis Sánchez
14
• Principios o Restricciones
– Recursos deben ser uniformemente accesibles (URI única)
– Recursos son accedidos y actualizados por operaciones GET,
POST, PUT, DELETE
– Metadatos para describir recursos
– Comunicación entre cliente y servidor debe ser “stateless”
• No depender del estado del recurso, sino de la URI que representan
• El servidor no guarda estado sobre la conversación con el cliente. El cliente
mantiene el estado y provee en la petición la información necesaria
http://www.bing.com/search?q=universidad+cantabria&qs=n&filt=all&first=1
vs
http://www.bing.com/search?q=universidad+cantabria&qs=n&filt=all&first=100
Podemos acceder al resultado 100 sin pasar por los anteriores

Luis Sánchez
15
• En REST hay estado, pero sólo en los recursos, no en la
aplicación (o sesión).
• Una petición del cliente al servidor debe contener TODA la
información necesaria para entender la misma.
• No puede basarse en información previa asociada a la
comunicación (por ejemplo, información de sesión).
• No puede haber datos de sesiones del cliente en el servidor
– El servidor sólo guarda y maneja el estado de los recursos que aloja.
• Es el cliente el que debe guardar su estado (y enviárselo al
servidor).
• Esto permite escalabilidad (servidores más sencillos).
– Implica mayor ancho de banda, pero facilita las caches

Luis Sánchez
16
• Servicio “stateful”

Luis Sánchez
17
• Servicio “stateless”

Luis Sánchez
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REST – Recursos
• Dos tipos de recursos:
– Colecciones – http://example.com/resources/
– Elementos – http://example.com/resources/142
– Los métodos tienen un significado ligeramente
diferente se trate de una colección o un elemento

Luis Sánchez
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REST – URI
• Describen los recursos
– Las URI son únicas y deben ser descriptivas.
– Al construir una URI, ésta debe ser semántica
• Usando las convenciones establecidas:
– “/” : para expresar herencia, por ejemplo:
/europa/españa/cantabria
– ” , ” : para atributos no ordenados, por ejemplo:
/europa/españa/madrid,asturias,murcia
– “;” : para atributos ordenados, por ejemplo:
/europa/españa/barcelona/lat=30.3;lng=4.11
– “?”: para modificadores, por ejemplo:
/europa/españa?search=”Huelva”

Luis Sánchez
20
REST – URI
• El recurso se identifica en la petición
HTTP
• Paso de parámetros al servicio
http://www.example.com/agenda/UserDetails?firstName=John&lastName=Doe
GET /sqlrest/CUSTOMER/1234 HTTP/1.1
Host: www.thomas-bayer.com
Accept: text/html, text/xml
URI = http://www.thomas-bayer.com/sqlrest/CUSTOMER/1234

Luis Sánchez
21
REST – Operaciones
• Funcionamiento
– Orientado a recursos, no a operaciones
– Una invocación REST es una petición HTTP
– Las operaciones sobre recursos son limitadas
• CRUD
Operación Método HTTP
Create POST
Retrieve GET
Update PUT
Delete DELETE

Luis Sánchez
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REST – Operaciones
• Operaciones seguras y no seguras
– Sólo GET es una operación segura ya que es la
única que no modifica el recurso
– PUT, POST y DELETE son operaciones no seguras
ya que pueden modificar un recurso
• Operaciones idempotentes y no idempotentes
– GET, PUT y DELETE son operaciones
idempotentes ya que el resultado de la operación
no cambiará independientemente del número de
veces que se realice la operación

Luis Sánchez
23
REST – Representaciones
• Un recurso tiene múltiples representaciones

Luis Sánchez
24
• Las representaciones muestran el estado actual del
recurso en un formato dado
GET /profile/1234
Host: example.com
Accept: text/html
GET /profile/1234
Host: example.com
Accept: text/x-vcard
GET /profile/1234
Host: example.com
Accept: application/mi-vocabulario-propio+xml

Luis Sánchez
25
• Cada representación también puede tener
una funcionalidad diferente
URI GET PUT POST DELETE
http://www.ejemplo.com/usuarios/ Listar Usuarios - Crear usuario -
http://www.ejemplo.com/usuarios/user1 Mostrar user1 Crear user1 Modificar user1 Borrar user1
http://www.ejemplo.com/usuarios/user1/mapa
Mostrar Mapa
user1
Crear Mapa
user1
- Borrar Mapa user1

Luis Sánchez
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REST – Uso
• Ejemplo de invocación REST
URI de la solicitud
Método
Formatos aceptados para
la representación
Código de respuesta
Formato en que se
envía la respuesta

Luis Sánchez
27
REST – Ejemplos
• http://www.thomas-bayer.com/sqlrest/

Luis Sánchez
28
REST – Ejemplos
• Twitter REST API
– https://dev.twitter.com/docs/api/1.1

Luis Sánchez
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REST – Ejemplos
• http://chart.apis.google.com/chart?cht=p3&ch
d=t:65,5,20,10&chco=0000FF&chs=900x300
&chl=January|February|March|April

Luis Sánchez
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REST – Ejemplos
• http://chart.apis.google.com/chart?cht=p3&chd=t:65,5
,20,10&chco=0000FF&chs=900x300&chl=January|Fe
bruary|March|April

Luis Sánchez
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REST – Ventajas
• Maximiza la reutilización
– Todos los recursos tienen identificadores = hacen más grande
la Web
– La visibilidad de los recursos que forman una
aplicación/servicio permite usos no previstos
• Minimiza el acoplamiento y permite la evolución
– La interfaz uniforme esconde detalles de implementación
– El uso de hipertexto permite que sólo la primera URL usada
para acceder acople un sistema a otro
• Elimina condiciones de fallo parcial
– Fallo del servidor no afecta al cliente
– El estado siempre puede ser recuperado como un recurso
• Escalado sin límites
– Los servicios pueden ser replicados en cluster, cacheados y
ayudados por sistemas intermediarios

Luis Sánchez
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REST vs WS-*
REST WS-*
Concepto “La Web es el universo de la
información accesible globalmente”
(Tim Berners Lee)
“La Web es el transporte universal de
mensajes”
Características Las operaciones se definen en los
mensajes.
Una dirección única para cada
instancia del proceso.
Cada objeto soporta las operaciones
estándares definidas.
Componentes débilmente
acoplados.
Las operaciones son definidas como
puertos WSDL.
Dirección única para todas las
operaciones.
Múltiple instancias del proceso comparten la
misma operación.
Componentes fuertemente acoplados.

Luis Sánchez
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REST vs WS-*
REST WS-*
Ventajas
declaradas
Bajo consumo de recursos.
Las instancias del proceso son creadas
explícitamente.
El cliente no necesita información de
enrutamiento a partir de la URI inicial.
Los clientes pueden tener una interfaz
“listener” (escuchadora) genérica para las
notificaciones.
Generalmente fácil de construir y adoptar.
Fácil (generalmente) de utilizar.
La depuración es posible.
Las operaciones complejas pueden ser
escondidas detrás de una fachada.
Envolver APIs existentes es sencillo
Incrementa la privacidad.
Herramientas de desarrollo.
Posibles
desventajas
Gran número de objetos.
Manejar el espacio de nombres (URIs)
puede ser engorroso.
La descripción sintáctica/semántica
muy informal (orientada al usuario).
Pocas herramientas de desarrollo.
Los clientes necesitan saber las
operaciones y su semántica antes del
uso.
Los clientes necesitan puertos dedicados
para diferentes tipos de notificaciones.
Las instancias del proceso son creadas
implícitamente.

Luis Sánchez
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REST vs WS-*
REST WS-*
Protocolo
XML autodescriptivo. XML Schema
HTTP Independiente del transporte
HTTP es un protocolo de aplicación HTTP es un protocolo de transporte
XML
HTTP
GET
HTTP
PUT
HTTP
POST
HTTP
DELETE
URI del recurso
Aplicación
SOAP (WS-*)
SMTP
HTTP
POST
MQ..
URI del endpoint
Aplicación
Cliente
HTTP
Cliente
REST
Mensaje HTTP
Operación HTTP
GET | PUT | POST | DELETE
Payload XML
Representación del recurso
Servidor
HTTP
SSL &
HTTP Auth
Aplicación
REST
HTTP/S HTTP/S Cliente
HTTP
Cliente
SOAP
SOAP Envelope XML
SOAP Header
Soap Body
Servidor
HTTP
Aplicación
Servidor
SOAP
HTTP HTTP

Luis Sánchez
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REST vs WS-*
REST WS-*
Descripción
del servicio
Confía en documentos orientados al
usuario que define las direcciones de
petición y las respuestas
WSDL
Interactuar con el servicio supone horas
de testeado y depuración de URIs.
Se pueden construir automáticamente
stubs (clientes) por medio del WSDL
Gestión del
estado
El servidor no tiene estado (stateless). El servidor puede mantener el estado de
la conversación.
Los clientes mantienen el estado
siguiendo los enlaces.
Los clientes mantienen el estado
suponiendo el estado del servicio.
Seguridad HTTPS WS-Security

Luis Sánchez
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REST – JSON
• JSON (JavaScript Object Notation)
– Formato de intercambio de información ligero
– Fácil de generar y parsear
– Auto-descriptivo y fácil de entender
– Independiente del lenguaje de programación
– Capaz de reproducir jerarquías en los datos
– Tipo MIME: application/json

Luis Sánchez
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REST – JSON
• Un objeto JSON es una colección de duplas
nombre/valor
– Los objetos se definen entre los signos { y }
– Los miembros de un objeto son duplas nombre/valor donde
nombre y valor se separan por el signo :
– Las distintas duplas de un objeto se separan por el signo ,

Luis Sánchez
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REST – JSON
• El campo valor dentro de una dupla puede ser:
– Un string
– Un número
– Un objeto
– Un array
– Un boolean (TRUE o FALSE)
– Puede estar vacío

Luis Sánchez
40
REST – JSON
• Los array son conjuntos de valores
– Se definen entre los signos [ y ]
– Los valores se separan por el signo ,

Luis Sánchez
41
REST – JSON
• Ejemplo de documento JSON
{
"companyName":"Example.S.A" ,
"address":"Penny Lane 123",
"phoneNumber":“+1555-123-456",
"numberOfEmployees":3 ,
"employees": [
{"firstName":"John" , "lastName":"Doe" },
{"firstName":"Anna" , "lastName":"Smith" },
{"firstName":"Peter" , "lastName":"Jones" }
]
"isActive":true
}
Duplas nombre:valor
Array de objetos

Luis Sánchez
42
JSON vs XML
• Semejanzas
– Basados en texto plano
– Auto-descriptivos (orientados al humano)
– Soporta jerarquías (valores dentro de valores)
– Fácil de parsear
• Diferencias
– Sin etiquetas de final
– Más corto
– Más rápido de leer y escribir
– Usa arrays
– No hay palabras reservadas

Luis Sánchez
43
Contenido
• Introducción
– Introducción
– MQTT

Luis Sánchez
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Internet de las Cosas
• Billones de cosas conectadas entre sí
• Aplicaciones variadas
– http://www.youtube.com/watch?v=s9nrm8q5eGg
• Necesidades variadas
– Heterogeneidad
– Control
• Gestión
• Capacidades de las cosas
• Estado de los dispositivos
– Modelos de comunicación
– Propiedades de la comunicación
• Seguridad, QoS, Robustez

Luis Sánchez
45
• ¿Qué hay de malo en los protocolos de la Internet actual?
– HTTP revolucionó la forma en la que las personas consumen
información
– Tiene un único modelo sencillo pero válido: Mando una petición
y Leo una respuesta
– Disponible en múltitud de dispositivos hoy en día
• Los servicios disponibles en la Internet de las Cosas
tienen retos distintos
– Las fuentes de información no son conocidas
– Modelo basado en eventos:
• Uno a muchos
• Escuchar permanentemente
• Volúmenes de información enormes
• A través de redes no fiables

Luis Sánchez
46
• Otros retos a tener en cuenta:
– Volumen = Coste
– Consumo de batería
– Pseudo tiempo real
– Seguridad
– Fiabilidad
– Escalabilidad
• No hay una solución Extremo a Extremo
– Divide y vencerás
– Clusterizar la Internet de las Cosas
• No muy diferente a las subredes de Internet

Luis Sánchez
47
• Arquitectura de red jerárquica
Nodo sensor / actuador
Repetidor
Pasarela o Gateway
Comunicación Peer-to-Peer
Internet / Intranet
Nivel 1
Nivel 2

Luis Sánchez
48
Prestación de servicios orientada a eventos
• Otros protocolos que cubren esta parte del problema
– MQTT
– XMPP
– AMQP
– CoAP

Luis Sánchez
49
MQTT
• Message Queing Telemetry Transport (MQTT)
– Heredero del modelo de comunicación del intercambio de
mensajes
– Resumen de sus autores:
• “A light weight event and message oriented protocol allowing devices to
asynchronously communicate efficiently across constrained networks to
remote systems”
– Basado en un broker que hace de intermediario entre los
productores de mensajes y sus consumidores

Luis Sánchez
50
MQTT
• Criterios de diseño
– Conectar fácilmente el mundo físico (M2M) al mundo IT
– Soportar redes poco fiables (bajo ancho de banda, alta
latencia, no fiable, caras (coste por byte)
– Recursos a nivel computacional limitados (controladores de 8
bits, 256Kb RAM)
– Acoplamiento ligero para soportar entornos dinámicos donde
grandes cantidades de mensajes han de intercambiarse de
formas no previstas de manera anticipada.
– Permitir determinadas calidades en la entrega de mensajes
fruto de los compromisos entre ancho de banda, disponibilidad
y garantía de entrega
– Capaz de soportar grandes cantidades de dispositivos (10K
clientes MQTT)
– Simple para los desarrolladores
– Protocolo abierto

Luis Sánchez
51
MQTT
• Protocolo basado en el modelo Publish – Subscribe
– Permite que un mensaje publicado por un solo productor sea recibido por múltiples consumidores
– El productor envía (publica) un mensaje (publicación) a un asunto (topic).
– Los consumidores reciben todos los mensajes que llegan a los asuntos a los que están subscritos
– Un servidor se encarga de asociar publicaciones con subscripciones
• Si no hay asociaciones el mensaje se descarta
• Si las hay, el mensaje se envía a los consumidores correspondientes
Productor
Consumidor
Consumidor
Consumidor
Topic
Mensaje
A
Mensaje
A
Mensaje
A
Mensaje
A

Luis Sánchez
52
MQTT – Topics
• Forman el espacio de nombres
– Es jerárquico con cada “sub-topic” separado por una “/”
– Por ejemplo:
• Una casa publica información sobre sí misma
– <país>/<región>/<ciudad>/<código_postal>/<casa>/consumoElectricidad
– <país>/<región>/<ciudad>/<código_postal>/<casa>/estadoAlarma
• Y se subscribe a los comandos de control
– <país>/<región>/<ciudad>/<código_postal>/<casa>/activarCalefaccion
– Se pueden usar wildcards
• Para un nivel se usa “+”
• Para múltiples niveles se usa “#”
• Por ejemplo:
– ES/Cantabria/Santander/+/+/consumoElectricidad
– ES/Cantabria/Santander/39005/#

Luis Sánchez
53
MQTT – Subscripciones y Publicaciones
• Pueden ser permanentes (durable) o volátiles (non-
durable)
– Permanentes
• Si el consumidor está conectado los mensajes se envían inmediatamente.
• Si el consumidor no está conectado los mensajes se guardan en el servidor
hasta que el consumidor se vuelve a conectar.
– Volátiles
• La subscripción expira si el consumidor se desconecta del servidor.
• Un mensaje puede ser retenido (retained)
– Un productor puede marcar un mensaje como retained
– El broker guarda el último mensaje retained que llega a
cualquier topic
– Los nuevos consumidores subscritos a un topic reciben
inmediatamente el último mensaje retenido

Luis Sánchez
54
MQTT – Uso eficiente de recursos
• Protocolo mínimo
– El mensaje más pequeño mide 2 bytes
• Basado en el paradigma “push”
– Cliente -> Servidor y Servidor -> Cliente
• Soporta interrupciones en la conexión
– El servidor tiene persistencia
• Soporta el concepto de sesión
– Mediante mensajes de keep-alive se sabe si el consumidor se ha
desconectado
• Testeado sobre múltiples redes (vsat, GPRS, GSM, etc.)
• Ofrece diferentes calidades en la entrega de mensajes
– 0: Entrega de mensajes como mucho una vez
– 1: Entrega asegurada (puede que por duplicado)
– 2: Entrega asegurada una única vez

Luis Sánchez
55
MQTT – Formato del mensaje
• Cabecera fija de 2 bytes
– MSB seguido de LSB
• Cabecera de longitud variable
– Sólo para algunos mensajes
• Campo de datos
– Sólo para CONNECT, SUBSCRIBE y SUBACK

Luis Sánchez
56
• Tipo de mensaje

Luis Sánchez
57
• Flags
– DUP
• Fijada cuando se reenvia un mensaje de tipo PUBLISH, PUBREL,
SUBSCRIBE or UNSUBSCRIBE.
• El valor del flag QoS es mayor que 0
• Requiere de un reconocimiento
• La cabecera variable contiene un ID de mensaje
– QoS – Para los mensajes de tipo PUBLISH
– RETAIN – Sólo para los mensajes de tipo PUBLISH
• El cliente que lo publica
• El servidor a los nuevos subscriptores

Luis Sánchez
58
• Longitud del mensaje
– Exceptuando la cabecera fija
– 1 a 4 bytes
• 7 bits de cada byte para la longitud
• El bit 8 es un “continuation bit”

Luis Sánchez
59
• Cabecera variable: Sucesión de cabeceras
dependiendo de los mensajes
– Protocol name (UTF-8): 1ª en los mensajes CONNECT
– Protocol version (1 byte): 2ª en los mensajes CONNECT
– Connect flags (1 byte): 3ª en los mensajes CONNECT
• Bit 0 reservado
• Clean session flag (bit 1) – Maneja la persistencia entre sesiones
• Will flag (bit 2) – El cliente deja “testamento”
• Will QoS (bits 3 y 4) – Nivel de QoS para el “testamento”
• Will Retain (bit 5) – Indica si el “testamento” se debe retener
• Password flag (bit 6) – Incluye password al conectar
• User Name flag (bit 7) – Incluye nombre de usuario al conectar
– Keep-alive timer (2 bytes): 4ª en los mensajes CONNECT

Luis Sánchez
60
• Cabecera variable: Sucesión de cabeceras
dependiendo de los mensajes
– Connect return code (1 byte): 2ª en los mensajes
CONNACK
– Topic name: 1ª en los mensajes PUBLISH
• Nombre del Topic en UTF-8
• Payload
– CONNECT
• ID de cliente (UTF-8): Obligatorio
• Will Topic (UTF-8): Opcional
• Will Message (UTF-8): Opcional
• User Name (UTF-8): Opcional
• Password (UTF-8): Opcional

Luis Sánchez
61
• Payload
– SUBSCRIBE
• Topic Name (UTF-8): Obligatorio
• QoS Level (1 byte): Obligatorio
• Es posible subscribirse a varios Topic con el mismo mensaje
– SUBACK
• QoS Level Granted (1 byte): Obligatorio
• Lista en el mismo orden que el SUBSCRIBE correspondiente

Luis Sánchez
62
MQTT – Tipos de mensaje
• CONNECT
– Cliente a Servidor
– Crea la sesión de nivel de aplicación
• CONNACK
– Servidor a Cliente
– Respuesta al mensaje CONNECT
Cabecera
Fija
Cabecera Variable Payload
Protocol
Name
(UTF-8)
Protocol
Version
(1 byte)
Connect
Flags
(1 byte)
Keep-alive
Timer
(2 bytes)
Client ID
(UTF-8)
(3 – 25 bytes)
Will Topic
(UTF-8)
Will
Message
(UTF-8)
User
Name
(UTF-8)
Password
(UTF-8)
Cabecera Fija Cabecera Variable
Reservado
(1 byte)
Connect return code
(1 byte)

Luis Sánchez
63
• PUBLISH
– Cliente a Servidor y Servidor a Cliente
– Información que se quiere distribuir
– Asociado a un Topic (a.k.a. Subject o Channel)
Cabecera Fija Cabecera Variable Payload
Topic Name
(UTF-8)
Message ID
(2 bytes)
Data
(max. 256 MB)

Luis Sánchez
64
• PUBACK - Publish acknowledgment
– Respuesta al mensaje PUBLISH con QoS = 1
• Hacia el productor del mensaje
• Desde un subscriptor
Message ID
(2 bytes)

Luis Sánchez
65
• PUBREC - Assured publish received
– Respuesta al mensaje PUBLISH con QoS = 2
Message ID
(2 bytes)

Luis Sánchez
66
• PUBREL - Assured Publish Release
– Respuesta al mensaje PUBREC
• Hacia el consumidor del mensaje PUBLISH con QoS = 2
• Desde el productor del mensaje PUBLISH con QoS = 2
Message ID
(2 bytes)

Luis Sánchez
67
• PUBCOMP - Assured publish complete
– Respuesta al mensaje PUBREL
Message ID
(2 bytes)

Luis Sánchez
68
Productor Broker Consumidor

Luis Sánchez
69

Luis Sánchez
70
• SUBSCRIBE
– Especifica el nivel de QoS
• SUBACK
– Respuesta al mensaje SUBSCRIBE
Cabecera
Fija
Cabecera
Variable
Payload
Message ID
(2 bytes)
Topic
Name1
(UTF-8)
QoS
Level
(1 byte)
Topic
Name2
(UTF-8)
QoS
Level
(1 byte)
… Topic
NameN
(UTF-8)
QoS
Level
(1 byte)
Cabecera
Fija
Cabecera
Variable
Payload
Message ID
(2 bytes)
Granted
QoS
(1 byte)
Granted
QoS
(1 byte)
… Granted
QoS
(1 byte)

Luis Sánchez
71
• UNSUBSCRIBE
– Especifica los Topic de los que se quiere des-registrar
• UNSUBACK
– Respuesta al mensaje UNSUBSCRIBE
Cabecera
Fija
Cabecera
Variable
Payload
Message ID
(2 bytes)
Topic
Name1
(UTF-8)
Topic
Name2
(UTF-8)
… Topic
NameN
(UTF-8)
Message ID
(2 bytes)

Luis Sánchez
72
• PINGREQ
– Mensaje de keep-alive
• PINGRESP
– Respuesta al mensaje PINGREQ
• DISCONNECT
– Antes de cerrar la conexión TCP

Luis Sánchez
73
MQTT – Flujos
• Nivel de QoS = 0
Cliente Mensaje y Dirección Broker
QoS = 0
PUBLISH
--------------->
Acción: Publicar el mensaje a
los subscriptores
QoS = 1
DUP = 0
Message ID = X
Acción: Guardar el mensaje
PUBLISH
--------------->
Acciones:
• Guardar el mensaje
• Publicar el mensaje a los
subscriptores
• Borrar el mensaje
Acción: Eliminar el mensaje
PUBACK
<----------------

Luis Sánchez
74
MQTT – Flujos
QoS = 1
DUP = 0
Message ID = X
PUBLISH
--------------->
PUBREC
<----------------
Message ID = X
Message ID = X
PUBREL
--------------->
Acciones:
• Publicar el mensaje a los
subscriptores
• Borrar el mensaje
Acción: Eliminar el mensaje
PUBCOMP
<----------------
Message ID = X

Luis Sánchez
75
MQTT – Implementaciones
• La especificación es abierta
– http://www.ibm.com/developerworks/webserices/library/ws-
mqtt/index.html
• Multiples implementaciones disponibles
– Desde librerías profesionales hasta proyectos individuales
• Librerías ligeras (30 Kb en C; 64 Kb en Java)
– http://mqtt.org
• API fácil de usar a través de verbos bien definidos

Luis Sánchez
76
MQTT – Beneficios frente a HTTP
• Entrega de mensajes tipo “push”
– HTTP soporta “push” del cliente hacia el servidor pero del servidor al cliente
es tipo “poll”
• Uso eficiente de la red
– Volumen de tráfico mucho menor
• Soporta las desconexiones
• Paradigma uno a muchos
3G WiFi
HTTPS MQTT HTTPS MQTT
rx msg / hora 1708 160278 3628 263314
% bateria / msg 0.01709 0.0001 0.00095 0.00002
msgs 240 / 1024 1024 / 1024 524 / 1024 1024 / 1024
tx msg / hora 1926 21685 5229 23184
% bateria / msg 0.00975 0.00082 0.00104 0.00016

Luis Sánchez
77
MQTT – Referencias
• Especificación abierta
– http://public.dhe.ibm.com/software/dw/webservices/ws-
mqtt/mqtt-v3r1.html
• Comunidad
– http://mqtt.org
• Estandar
– https://www.oasis-
open.org/committees/tc_home.php?wg_abbrev=m
qtt

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