MQTT - 2
MQTT 프로토콜의 지연 문제를 해결하기 위해 QUIC 프로토콜을 사용하는 방법은 무엇인가요
MQTT 프로토콜의 지연 문제를 해결하기 위해 QUIC(Quick UDP Internet Connections) 프로토콜을 사용하는 방법은 여러 가지가 있습니다. QUIC는 TCP의 한계를 극복하고, 특히 네트워크가 불안정하거나 빈번하게 변경되는 IoT 환경에서 더 나은 성능을 제공합니다. 아래는 MQTT 프로토콜에서 QUIC를 사용하는 방법과 그 이점에 대한 설명입니다.
MQTT over QUIC의 주요 이점
1. 빠른 연결 설정
QUIC는 0-RTT(Zero Round Trip Time) 및 1-RTT 연결 설정을 지원하여, TCP보다 훨씬 빠르게 연결을 설정할 수 있습니다. 이는 네트워크 지연을 줄이고, 특히 빈번한 연결 및 재연결이 필요한 IoT 환경에서 유리합니다[1][2].
2. 네트워크 변경에 대한 탄력성
QUIC는 네트워크 주소 변경(NAT rebinding) 및 IP 주소 변경에 대해 더 나은 탄력성을 제공합니다. 이는 이동 중인 장치나 네트워크가 자주 변경되는 환경에서 연결이 끊기지 않고 지속될 수 있게 합니다[5].
3. 다중 스트림 지원
QUIC는 다중 스트림을 통해 데이터를 전송할 수 있어, 하나의 스트림에서 지연이 발생하더라도 다른 스트림의 데이터 전송에 영향을 주지 않습니다. 이는 MQTT의 발행-구독 모델에서 여러 주제(topic)에 대한 메시지를 동시에 처리할 수 있게 합니다[3].
4. 낮은 네트워크 오버헤드
QUIC는 UDP를 기반으로 하여 TCP보다 네트워크 오버헤드가 적습니다. 이는 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용하고, 지연을 최소화하는 데 도움이 됩니다[6].
MQTT over QUIC 설정 방법
1. EMQX에서 MQTT over QUIC 활성화
EMQX 5.0은 MQTT over QUIC를 지원합니다. Docker를 사용하여 EMQX를 설정하고 QUIC 리스너를 활성화할 수 있습니다.
docker run -d --name emqx \\\\
-p 1883:1883 -p 8083:8083 \\\\
-p 8084:8084 -p 8883:8883 \\\\
-p 18083:18083 \\\\
-p 14567:14567/udp \\\\
-e EMQX_LISTENERS__QUIC__DEFAULT__keyfile="etc/certs/key.pem" \\\\
-e EMQX_LISTENERS__QUIC__DEFAULT__certfile="etc/certs/cert.pem" \\\\
-e EMQX_LISTENERS__QUIC__DEFAULT__ENABLED=true \\\\
emqx/emqx:5.7.0
2. NanoMQ를 사용한 브리징
NanoMQ는 MQTT와 MQTT over QUIC 간의 브리징을 지원합니다. 이를 통해 기존 MQTT 클라이언트가 QUIC를 통해 데이터를 전송할 수 있습니다.
git clone <https://github.com/emqx/nanomq.git>
cd nanomq
git submodule update --init --recursive
mkdir build && cd build
cmake -G Ninja -DNNG_ENABLE_QUIC=ON ..
sudo ninja install
NanoMQ 설정 파일(/etc/nanomq.conf)에서 QUIC 브리징을 설정합니다.
bridge.mqtt.emqx.address=mqtt-quic://127.0.0.1:14567
3. 클라이언트 설정
MQTT 클라이언트는 QUIC를 사용하여 EMQX에 연결할 수 있습니다. 예를 들어, Rust를 사용하여 클라이언트를 설정할 수 있습니다.
use bytes::Bytes;
async fn spawn_client() {
let mut client = mquictt::Client::connect(
&([127, 0, 0, 1], 2000).into(),
&([127, 0, 0, 1], 1883).into(),
"localhost",
"0",
mquictt::Config::read(&"client.json").unwrap(),
).await.unwrap();
let mut publisher = client.publisher("hello/world", Bytes::from("hello")).await.unwrap();
publisher.publish(Bytes::from("hello again!")).await.unwrap();
let mut subscriber = client.subscriber("hello/world").await.unwrap();
let read = subscriber.read().await.unwrap();
println!("{}", std::str::from_utf8(&read).unwrap());
}
결론
MQTT 프로토콜의 지연 문제를 해결하기 위해 QUIC 프로토콜을 사용하는 방법은 빠른 연결 설정, 네트워크 변경에 대한 탄력성, 다중 스트림 지원, 낮은 네트워크 오버헤드 등의 이점을 제공합니다. EMQX와 NanoMQ를 사용하여 MQTT over QUIC를 설정하고, 클라이언트에서 QUIC를 사용하여 연결을 설정함으로써 지연 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 이러한 설정은 특히 네트워크가 불안정하거나 빈번하게 변경되는 IoT 환경에서 유용합니다.
Citations: [1] https://www.emqx.com/en/blog/mqtt-over-quic [2] https://docs.emqx.com/en/emqx/latest/mqtt-over-quic/introduction.html [3] https://github.com/mquictt/mquictt [4] https://ieeexplore.ieee.org/document/9253384 [5] https://www.iotforall.com/overcoming-address-change-with-mqtt-over-quic [6] https://github.com/emqx/blog/blob/main/en/202212/getting-started-with-mqtt-over-quic-from-scratch.md [7] https://www.youtube.com/watch?v=F3Ku6drigBg [8] https://www.mdpi.com/1424-8220/22/10/3694 [9] https://www.ellenex.com/post/a-deep-dive-into-the-pros-and-cons-of-using-mqtt-for-iot-applications [10] https://repositorio.unican.es/xmlui/bitstream/handle/10902/20842/AndQUICMeetsIoT.pdf%3Bjsessionid=1029EC0FCF9635624E1BFAA89E63D6DC?sequence=1 [11] https://docs.emqx.com/en/emqx/latest/mqtt-over-quic/getting-started.html [12] https://www.cse.scu.edu/~bdezfouli/publication/QUIC-MQTT-COMNET2019.pdf
QUIC 프로토콜을 사용한 MQTT 프로토콜의 주요 장점은 무엇인가요
MQTT 프로토콜의 지연 문제를 해결하기 위해 QUIC(Quick UDP Internet Connections) 프로토콜을 사용하는 방법은 여러 가지가 있습니다. QUIC는 TCP의 한계를 극복하고, 특히 네트워크가 불안정하거나 빈번하게 변경되는 IoT 환경에서 더 나은 성능을 제공합니다. 아래는 MQTT 프로토콜에서 QUIC를 사용하는 방법과 그 이점에 대한 설명입니다.
주요 장점
1. 빠른 연결 설정
QUIC는 0-RTT(Zero Round Trip Time) 및 1-RTT 연결 설정을 지원하여, TCP보다 훨씬 빠르게 연결을 설정할 수 있습니다. 이는 네트워크 지연을 줄이고, 특히 빈번한 연결 및 재연결이 필요한 IoT 환경에서 유리합니다1.
2. 네트워크 변경에 대한 탄력성
QUIC는 네트워크 주소 변경(NAT rebinding) 및 IP 주소 변경에 대해 더 나은 탄력성을 제공합니다. 이는 이동 중인 장치나 네트워크가 자주 변경되는 환경에서 연결이 끊기지 않고 지속될 수 있게 합니다3.
3. 다중 스트림 지원
QUIC는 다중 스트림을 통해 데이터를 전송할 수 있어, 하나의 스트림에서 지연이 발생하더라도 다른 스트림의 데이터 전송에 영향을 주지 않습니다. 이는 MQTT의 발행-구독 모델에서 여러 주제(topic)에 대한 메시지를 동시에 처리할 수 있게 합니다1.
4. 낮은 네트워크 오버헤드
QUIC는 UDP를 기반으로 하여 TCP보다 네트워크 오버헤드가 적습니다. 이는 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용하고, 지연을 최소화하는 데 도움이 됩니다[2][5].
5. 헤드 오브 라인 블로킹 문제 해결
QUIC는 TCP의 헤드 오브 라인 블로킹 문제를 해결합니다. 이는 패킷 손실이 발생하더라도 전체 전송이 차단되지 않으며, 지연을 줄이는 데 도움이 됩니다1.
6. 향상된 처리량 및 안정성
QUIC는 더 나은 혼잡 제어 알고리즘을 사용하여 데이터 전송 속도를 빠르게 증가시킬 수 있으며, 높은 패킷 손실이나 지연이 발생하는 상황에서도 성능을 유지할 수 있습니다1.
설정 방법
1. EMQX에서 MQTT over QUIC 활성화
EMQX 5.0은 MQTT over QUIC를 지원합니다. Docker를 사용하여 EMQX를 설정하고 QUIC 리스너를 활성화할 수 있습니다.
docker run -d --name emqx \\\\
-p 1883:1883 -p 8083:8083 \\\\
-p 8084:8084 -p 8883:8883 \\\\
-p 18083:18083 \\\\
-p 14567:14567/udp \\\\
-e EMQX_LISTENERS__QUIC__DEFAULT__keyfile="etc/certs/key.pem" \\\\
-e EMQX_LISTENERS__QUIC__DEFAULT__certfile="etc/certs/cert.pem" \\\\
-e EMQX_LISTENERS__QUIC__DEFAULT__ENABLED=true \\\\
emqx/emqx:5.7.0
2. NanoMQ를 사용한 브리징
NanoMQ는 MQTT와 MQTT over QUIC 간의 브리징을 지원합니다. 이를 통해 기존 MQTT 클라이언트가 QUIC를 통해 데이터를 전송할 수 있습니다.
git clone <https://github.com/emqx/nanomq.git>
cd nanomq
git submodule update --init --recursive
mkdir build && cd build
cmake -G Ninja -DNNG_ENABLE_QUIC=ON ..
sudo ninja install
NanoMQ 설정 파일(/etc/nanomq.conf)에서 QUIC 브리징을 설정합니다.
bridge.mqtt.emqx.address=mqtt-quic://127.0.0.1:14567
3. 클라이언트 설정
MQTT 클라이언트는 QUIC를 사용하여 EMQX에 연결할 수 있습니다. 예를 들어, Rust를 사용하여 클라이언트를 설정할 수 있습니다.
use bytes::Bytes;
async fn spawn_client() {
let mut client = mquictt::Client::connect(
&([127, 0, 0, 1], 2000).into(),
&([127, 0, 0, 1], 1883).into(),
"localhost",
"0",
mquictt::Config::read(&"client.json").unwrap(),
).await.unwrap();
let mut publisher = client.publisher("hello/world", Bytes::from("hello")).await.unwrap();
publisher.publish(Bytes::from("hello again!")).await.unwrap();
let mut subscriber = client.subscriber("hello/world").await.unwrap();
let read = subscriber.read().await.unwrap();
println!("{}", std::str::from_utf8(&read).unwrap());
}
결론
MQTT 프로토콜의 지연 문제를 해결하기 위해 QUIC 프로토콜을 사용하는 방법은 빠른 연결 설정, 네트워크 변경에 대한 탄력성, 다중 스트림 지원, 낮은 네트워크 오버헤드, 헤드 오브 라인 블로킹 문제 해결, 향상된 처리량 및 안정성 등의 이점을 제공합니다. EMQX와 NanoMQ를 사용하여 MQTT over QUIC를 설정하고, 클라이언트에서 QUIC를 사용하여 연결을 설정함으로써 지연 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 이러한 설정은 특히 네트워크가 불안정하거나 빈번하게 변경되는 IoT 환경에서 유용합니다.
Citations: 1 https://docs.emqx.com/en/emqx/latest/mqtt-over-quic/introduction.html [2] https://github.com/emqx/blog/blob/main/en/202212/getting-started-with-mqtt-over-quic-from-scratch.md[3](https://www.iotforall.com/overcoming-address-change-with-mqtt-over-quic) https://www.iotforall.com/overcoming-address-change-with-mqtt-over-quic[4](https://www.cse.scu.edu/~bdezfouli/publication/QUIC-MQTT-COMNET2019.pdf) https://www.cse.scu.edu/~bdezfouli/publication/QUIC-MQTT-COMNET2019.pdf [5] https://www.mdpi.com/1424-8220/22/10/3694 [6] https://arxiv.org/abs/1810.07730 [7] https://ieeexplore.ieee.org/document/9253384[8](https://www.emqx.com/en/blog/mqtt-over-quic) https://www.emqx.com/en/blog/mqtt-over-quic [9] https://www.iotforall.com/webinar/mqtt-over-quic-a-new-standard-for-connected-vehicles [10] https://www.youtube.com/watch?v=7QAI1mTm_A4 [11] https://www.researchgate.net/figure/MQTT-over-TCP-and-QUIC_fig2_360541641
quic가 뭐야??
QUIC(Quick UDP Internet Connections) 프로토콜은 Google에서 개발한 새로운 전송 계층 프로토콜로, 기존의 TCP(Transmission Control Protocol)와 비교하여 여러 가지 장점을 제공합니다. 아래는 QUIC 프로토콜의 주요 장점에 대한 설명입니다.
주요 장점
1. 빠른 연결 설정
QUIC는 0-RTT(Zero Round Trip Time) 및 1-RTT 연결 설정을 지원하여, TCP보다 훨씬 빠르게 연결을 설정할 수 있습니다. 이는 네트워크 지연을 줄이고, 특히 빈번한 연결 및 재연결이 필요한 IoT 환경에서 유리합니다14.
2. 네트워크 변경에 대한 탄력성
QUIC는 네트워크 주소 변경(NAT rebinding) 및 IP 주소 변경에 대해 더 나은 탄력성을 제공합니다. 이는 이동 중인 장치나 네트워크가 자주 변경되는 환경에서 연결이 끊기지 않고 지속될 수 있게 합니다2.
3. 다중 스트림 지원
QUIC는 다중 스트림을 통해 데이터를 전송할 수 있어, 하나의 스트림에서 지연이 발생하더라도 다른 스트림의 데이터 전송에 영향을 주지 않습니다. 이는 MQTT의 발행-구독 모델에서 여러 주제(topic)에 대한 메시지를 동시에 처리할 수 있게 합니다15.
4. 낮은 네트워크 오버헤드
QUIC는 UDP를 기반으로 하여 TCP보다 네트워크 오버헤드가 적습니다. 이는 네트워크 대역폭을 효율적으로 사용하고, 지연을 최소화하는 데 도움이 됩니다14.
5. 헤드 오브 라인 블로킹 문제 해결
QUIC는 TCP의 헤드 오브 라인 블로킹 문제를 해결합니다. 이는 패킷 손실이 발생하더라도 전체 전송이 차단되지 않으며, 지연을 줄이는 데 도움이 됩니다15.
6. 향상된 처리량 및 안정성
QUIC는 더 나은 혼잡 제어 알고리즘을 사용하여 데이터 전송 속도를 빠르게 증가시킬 수 있으며, 높은 패킷 손실이나 지연이 발생하는 상황에서도 성능을 유지할 수 있습니다14.
7. 보안
QUIC는 TLS 1.3을 사용하여 모든 데이터를 기본적으로 암호화합니다. 이는 데이터 전송의 보안을 강화하고, 중간자 공격(man-in-the-middle attack)을 방지합니다25.
8. 사용자 공간 구현
QUIC는 사용자 공간에서 구현될 수 있어, 운영 체제 커널의 업데이트 없이도 빠르게 새로운 기능을 추가할 수 있습니다. 이는 프로토콜의 확장성과 유연성을 높입니다2.
결론
QUIC 프로토콜은 빠른 연결 설정, 네트워크 변경에 대한 탄력성, 다중 스트림 지원, 낮은 네트워크 오버헤드, 헤드 오브 라인 블로킹 문제 해결, 향상된 처리량 및 안정성, 보안, 사용자 공간 구현 등의 장점을 제공합니다. 이러한 장점 덕분에 QUIC는 특히 네트워크가 불안정하거나 빈번하게 변경되는 IoT 환경에서 매우 유용합니다. QUIC는 기존의 TCP를 대체할 수 있는 강력한 대안으로 자리잡고 있으며, 인터넷 통신의 효율성과 보안을 크게 향상시킬 수 있습니다.
Citations: 1 https://en.wikipedia.org/wiki/QUIC[2](https://blog.cloudflare.com/the-road-to-quic) https://blog.cloudflare.com/the-road-to-quic[3](https://www.linkedin.com/pulse/what-quic-protocol-everything-you-need-know-mm1) https://www.linkedin.com/pulse/what-quic-protocol-everything-you-need-know-mm1[4](https://www.auvik.com/franklyit/blog/what-is-quic-protocol) https://www.auvik.com/franklyit/blog/what-is-quic-protocol/[5](https://www.emqx.com/en/blog/quic-protocol-the-features-use-cases-and-impact-for-iot-iov) https://www.emqx.com/en/blog/quic-protocol-the-features-use-cases-and-impact-for-iot-iov [6] https://web.cs.ucla.edu/~lixia/papers/UnderstandQUIC.pdf [7] https://www.ionos.com/digitalguide/hosting/technical-matters/quic-the-internet-transport-protocol-based-on-udp/ [8] https://blog.apnic.net/2022/11/03/comparing-tcp-and-quic/ [9] https://sol2gram.tistory.com/37 [10] https://www.fastly.com/blog/measuring-quic-vs-tcp-computational-efficiency [11] https://github.com/Shenggan/quic_vs_tcp [12] https://journal-home.s3.ap-northeast-2.amazonaws.com/site/2020kics/presentation/0555.pdf [13] https://engineeringatscale.substack.com/p/how-quic-is-displacing-tcp-for-speed [14] https://www.catchpoint.com/http2-vs-http3/quic-vs-tcp [15] https://orhanergun.net/quic-protocol [16] https://www.compiralabs.com/post/quic-is-it-the-game-changer-for-internet-delivery [17] https://vasexperts.com/resources/glossary/quic-protocol/ [18] https://www.cdnetworks.com/media-delivery-blog/what-is-quic/ [19] https://www.rackspace.com/blog/quic-a-game-changer [20] https://www.linkedin.com/pulse/quic-revolutionizing-internet-performance-security-louis-perez