MQTTで始めるIoTデバイスの作り方 第2回：MQTTのプロトコルを解析して挙動を理解する：MQTTで始めるIoTデバイスづくり（2）（1/5 ページ）

連載では「MQTT」を利用して簡単なIoTデバイスを製作し、ネットサービスに接続できるまでを紹介しますが、デバイスの自作を考えるとMQTTのプロトコルやメッセージシーケンスへの理解は欠かせません。

[今岡通博，MONOist]

はじめに

　この連載では軽量プロトコルとして注目を浴びているMQTT（Message Queue Telemetry Transport）を利用し、自作したIoTバイスをMQTTサービスに接続するまでを解説します。

　MQTTの挙動を理解してもらうため、既存のプロトコルスタックやライブラリを使わず、直接TCPレイヤーをたたくことでメッセージのやりとりを行います。そのためには、MQTTのプロトコルやメッセージシーケンスに対する、しっかりとした理解が必要となります。

　そこで今回は「wireshark」というプロトコル解析ツールを用いて、MQTTのメッセージのやりとりを見てみましょう。

目次

・第1回　MQTTの概要とMosquittoの導入

• 第2回　MQTTプロトコル解析
• 第3回　ESP8266でMQTT
• 第4回　ArduinoをMQTTブローカーに接続
• 第5回　Arduinoで部屋の明るさをPublish
• 第6回　スマホからLEDをON/OFF

MQTTのプロトコル

　MQTTプロトコルに関しては、「MQTT V3.1 プロトコル仕様1」として43ページのPDFにまとめられています（MQ Telemetry Transport (MQTT) V3.1 プロトコル仕様）。

　仕様については「これを読んでください」で終わってしまうのですが、実際にブローカーとサブスクライバー、パブリッシャーの間でどのようなメッセージが交わされているか確認しないと、マイコンに実装できても身につきませんね。そこで、実際にメッセージのやりとりが観察できる環境を用意して、これらを見てみることにしましょう。ですが「MQTT V3.1 プロトコル仕様1」をいつでも参照できる準備はしておいてください。

観測環境

　以下が観測環境を示した図です。

MQTTメッセージの測定環境

　前回mosquittoを導入したPCに、パケット解析ツールである「Wireshark」をインストールします。PC上でmosquittoのブローカーを起動しますが、前回のようにクライアントも同一PC上にあったのではWiresharkでパケットを観測できません。

　そこで外部にスマートフォンを用意してそこにMQTTクライアントアプリをインストールします。スマホは無線LANルーター経由で、mosquittoブローカーのある同一セグメントに接続します。

MQTTクライアントアプリの導入

　Android端末（スマートフォン）をお持ちの方は、MQTTクライアントアプリ「IoT MQTT Dashbord」がお勧めです。こちら（Google Play）から無料で入手できます。

　下図の左画面はこのアプリを利用して、Android端末をサブスクライバーとして動作させている画面です。連載の第5回で扱う予定ですが、部屋の明るさをパブリシュされたものをグラフ化したものです。

　そして下図右はスマホをパブリッシャーとして動作させた画面です。サブスクライバーとして設定されたマイコンに接続されたLEDをON/OFFするメッセージをパブリッシュする画面です（この仕組みについては連載の第6回で紹介します）。

IoT MQTT DashBoardの動作例