WebRTC https://www.youtube.com/watch?v=WmR9IMUD_CY

MQTT vs AMQP https://www.youtube.com/watch?v=fm4wqrh0LFw&t=47s

💡 一、為什麼需要「即時通訊」？

在一般 HTTP 架構中（Request → Response）：

• 用戶端發出請求後，伺服器才回應。
• 沒有人主動通知用戶端「有新事件」。

但現代應用常常需要「即時互動」：

• 💬 聊天室、即時通知、打字中提示
• 📈 股票/幣價更新
• 🎮 多人遊戲狀態同步
• 🎥 視訊通話、直播串流
• 🏠 IoT 裝置即時回報狀態

這些都需要「持續的連線通道」， 讓伺服器能主動推送資料。

---

🔁 二、常見的即時通訊技術對照

技術	傳輸協定	通訊模式	用途
WebSocket	TCP	雙向、持久連線	一般即時應用（聊天室、遊戲）
WebRTC	UDP（SRTP + STUN/TURN）	雙向、多媒體	音影片傳輸、P2P 互動
MQTT	TCP	發布/訂閱（Pub/Sub）	IoT、輕量設備通訊
AMQP	TCP	發布/訂閱 + 佇列	企業級訊息系統（RabbitMQ）
Server-Sent Events (SSE)	HTTP (單向)	伺服器推送	簡易通知流（低頻）

---

🌐 三、WebRTC：瀏覽器之間的即時媒體通訊

WebRTC (Web Real-Time Communication) 是一套由 Google 推出的開放標準， 讓兩個瀏覽器或裝置能直接互相傳輸影音與資料。

🎯 用途：

• 視訊會議（Google Meet、Zoom、LINE）
• 即時音訊（Discord、Clubhouse）
• P2P 傳檔（Firefox Send、Snapdrop）
• 遊戲串流、遠端控制

---

⚙️ 運作流程圖：

A ──(Offer)──▶ Signaling Server ──(Answer)──▶ B
A ◀─(ICE Candidate)──▶ B (透過 STUN/TURN)  
A ⇄ B 建立 P2P 連線

💡 WebRTC 不是傳輸協定，而是一整套機制：

組件	功能
STUN	找出裝置的公共 IP（穿透 NAT）
TURN	若無法直連，經由中繼伺服器轉發
Signaling Server	初始協商通訊用（通常走 WebSocket）
SRTP	安全媒體傳輸協定，保證音影片加密

---

🧠 特點：

• ✅ P2P 架構：低延遲、高效率
• 🔒 預設加密（SRTP / DTLS）
• ⚠️ 不保證 100% P2P（防火牆情況下需 TURN relay）
• 🚀 可傳 媒體流（Audio/Video） 與 DataChannel（任意資料）

---

📘 實務範例（WebRTC DataChannel）：

const pc = new RTCPeerConnection();
const channel = pc.createDataChannel("chat");

channel.onmessage = e => console.log("收到:", e.data);
channel.onopen = () => channel.send("Hello!");

navigator.mediaDevices.getUserMedia({ video: true, audio: true })
  .then(stream => pc.addTrack(stream.getTracks()[0], stream));

---

📡 四、MQTT：輕量的 IoT 通訊協定

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) 是專為 IoT 裝置與低頻寬環境 設計的「發布/訂閱（Pub/Sub）」訊息協定。

---

💬 運作模式：

Client A → (Publish: topic="sensor/temp") → MQTT Broker
Client B → (Subscribe: "sensor/#") ← MQTT Broker

🧩 角色說明：

元件	功能
Publisher	發布訊息
Subscriber	訂閱主題（topic）
Broker	中介者（轉發訊息）

⚙️ 協定特性：

特點	說明
傳輸層	TCP（可封裝於 WebSocket）
輕量封包	適合微控制器（ESP32、Raspberry Pi）
QoS 等級	三層可靠度保證
保留訊息（Retained Message）	新訂閱者可立即收到最後一筆狀態
斷線持續會話	Client 重新連線可補收未處理訊息

📊 QoS 等級：

等級	意義	保證
0	At most once	不保證送達
1	At least once	可能重送
2	Exactly once	最可靠但開銷最大

🧠 適用場景：

• 🏠 IoT（智慧家居、感測器、機台）
• 📱 即時狀態回報（App online/offline 狀態）
• 🚗 車聯網（車輛位置同步）

---

📘 實務範例：

import paho.mqtt.client as mqtt

def on_message(client, userdata, msg):
    print(f"收到 {msg.topic}: {msg.payload.decode()}")

client = mqtt.Client()
client.connect("broker.hivemq.com", 1883)
client.subscribe("home/livingroom/temp")
client.on_message = on_message
client.loop_forever()

📨 五、AMQP：企業級訊息佇列協定

AMQP (Advanced Message Queuing Protocol) 是一種針對「可靠訊息傳遞」設計的協定標準， 代表實作：RabbitMQ、ActiveMQ、Azure Service Bus。

📦 結構概念：

Publisher → Exchange → Queue → Consumer

元件	功能
Exchange	負責「路由」訊息（fanout / direct / topic / headers）
Queue	暫存訊息直到被消費
Consumer	接收並處理訊息

⚙️ 特點：

• 基於 TCP、具備確認機制（ACK）
• 支援交易（Transactional Message）
• 可設定重試、延遲、死信佇列（DLQ）
• 適合可靠傳遞要求高的系統（金融、訂單、工作任務）

📘 實務範例（Python pika）：

import pika

connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters("localhost"))
channel = connection.channel()

channel.queue_declare(queue="tasks")

channel.basic_publish(exchange="", routing_key="tasks", body="Hello World")
print("訊息已送出")

def callback(ch, method, properties, body):
    print(f"收到任務: {body.decode()}")
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)

channel.basic_consume(queue="tasks", on_message_callback=callback)
channel.start_consuming()

🧮 六、MQTT vs AMQP vs WebRTC 對比

協定	模式	傳輸層	重點	適用
WebRTC	P2P、雙向	UDP	音影片即時傳輸	視訊通話、互動遊戲
MQTT	Pub/Sub	TCP	輕量、低耗能	IoT、感測資料
AMQP	Pub/Sub + Queue	TCP	可靠性高、保證送達	金融、企業任務系統

---

🔐 七、即時系統設計小抄

挑戰	解法
防止訊息重複處理	使用訊息 ID + 去重邏輯
掉線重連	MQTT session resume / WebRTC ICE restart
防止資料丟失	QoS=2（MQTT）或 ACK 機制（AMQP）
防火牆問題	WebRTC TURN / MQTT over WebSocket
訊息順序問題	用 message timestamp 或 sequence ID
多客戶端廣播	Broker（MQTT / AMQP）或 SFU（WebRTC）

---

🧭 八、實際應用案例

系統	使用協定	說明
Zoom / Meet	WebRTC	即時視訊通話
Discord / Slack	WebSocket + WebRTC	訊息 & 語音聊天室
Tesla / IoT 家電	MQTT	車輛 / 感測資料上報
Binance / Bybit	WebSocket / AMQP	即時行情與訂單簿
銀行交易系統	AMQP	訂單佇列、重試機制

---

🧩 九、整合架構示意

             ┌──────────────────────┐
             │   Web App / Mobile   │
             │   (WebRTC + MQTT)    │
             └─────────┬────────────┘
                       │
             ┌─────────▼─────────┐
             │   Realtime Gateway │
             │  (WebSocket Server)│
             └─────────┬─────────┘
                       │
        ┌──────────────┼──────────────┐
        │                              │
  ┌─────▼─────┐                ┌───────▼──────┐
  │  MQTT Broker │              │   AMQP Broker │
  │ (IoT Streams)│              │ (Tasks / Jobs)│
  └──────────────┘              └──────────────┘

---

✅ 十、一句話總結

⚡ WebRTC 傳媒體、MQTT 傳感測、AMQP 傳任務。

• WebRTC = 真即時（低延遲、多媒體）

• MQTT = 輕量連線（IoT 最愛）

• AMQP = 穩重可靠（企業後端首選）

🧠 選擇原則：

• 「速度」優先 → WebRTC / WebSocket

• 「省電穩定」→ MQTT

• 「可靠保證送達」→ AMQP