Laboratório: Integração MQTT ponta a ponta com Mosquitto, Node-RED e sensores simulados

Duração estimada

120 min

Passos

13

Validações

4

Versões da documentação consultada

Eclipse Mosquitto a versão estável atual · Node-RED a versão estável atual · Python 3.6 ou superior · paho-mqtt (Python) a versão estável atual

Topologia

Três máquinas (ou VMs) em uma rede privada: (1) Broker Mosquitto (192.168.56.10), (2) Sensor simulado com Python (192.168.56.20), (3) Node-RED como sistema TI (192.168.56.30). O sensor publica dados no tópico 'planta/sensor1'. Node-RED assina esse tópico e exibe/processa os dados.

         +-------------------+
         |  Sensor Simulado |
         | (192.168.56.20)  |
         +--------+----------+
                  |
                  | MQTT pub
                  v
+-----------------+-----------------+
|        Mosquitto Broker           |
|         (192.168.56.10)           |
+-----------------+-----------------+
                  |
                  | MQTT sub
                  v
         +-------------------+
         |     Node-RED      |
         | (192.168.56.30)  |
         +-------------------+

Equipamentos e software

Roteiro

1. Preparar as VMs ou máquinas físicas

   Garanta que as três máquinas estejam na mesma rede privada e possam se comunicar. Configure IPs estáticos conforme a topologia.

   sudo nano /etc/netplan/01-netcfg.yamlCopiar

   O que você deve ver: As máquinas respondem a ping entre si.

2. Instalar o Mosquitto Broker

   No host 192.168.56.10, instale o Mosquitto. Ele será o ponto central de comunicação MQTT.

   sudo apt update && sudo apt install mosquitto mosquitto-clientsCopiar

   O que você deve ver: Mosquitto instalado e rodando como serviço.

3. Configurar Mosquitto para acesso na LAN

   Edite o arquivo de configuração para permitir conexões externas na porta 1883.

   sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf
   # Adicione ou descomente:
   listener 1883 0.0.0.0
   allow_anonymous trueCopiar

   O que você deve ver: Mosquitto ouvindo na porta 1883 para qualquer IP.

4. Reiniciar o Mosquitto e validar o serviço

   Reinicie o serviço para aplicar as configurações.

   sudo systemctl restart mosquitto
   sudo systemctl status mosquittoCopiar

   O que você deve ver: Status ativo (running) para o serviço Mosquitto.

5. Instalar dependências Python para o sensor simulado

   No host 192.168.56.20, instale Python e a biblioteca paho-mqtt.

   sudo apt update && sudo apt install python3 python3-pip
   pip3 install paho-mqttCopiar

   O que você deve ver: Biblioteca paho-mqtt instalada sem erros.

6. Criar script Python do sensor simulado

   Crie um script que publique valores aleatórios de temperatura a cada 2 segundos no tópico 'planta/sensor1'.

   nano sensor_simulado.py
   
   # Conteúdo:
   import time
   import random
   import paho.mqtt.client as mqtt
   broker = '192.168.56.10'
   topic = 'planta/sensor1'
   client = mqtt.Client()
   client.connect(broker, 1883, 60)
   while True:
       temp = round(random.uniform(20, 30), 2)
       client.publish(topic, f'Temperatura:{temp}')
       time.sleep(2)Copiar

   O que você deve ver: Script salvo e pronto para execução.

7. Executar o sensor simulado

   Inicie o script Python para começar a publicar dados.

   python3 sensor_simulado.pyCopiar

   O que você deve ver: Sem erros. O script roda continuamente.

8. Instalar Node-RED

   No host 192.168.56.30, instale Node.js e Node-RED.

   sudo apt update && sudo apt install nodejs npm
   sudo npm install -g --unsafe-perm node-redCopiar

   O que você deve ver: Node-RED instalado globalmente.

9. Iniciar Node-RED e acessar a interface

   Inicie o Node-RED e acesse a interface web.

   node-red
   # Acesse http://192.168.56.30:1880 no navegadorCopiar

   O que você deve ver: Interface do Node-RED acessível no navegador.

10. Criar fluxo Node-RED para assinar o tópico MQTT

    Adicione um nó MQTT IN, configure para conectar ao broker (192.168.56.10:1883) e assine 'planta/sensor1'. Conecte a um nó debug para visualizar as mensagens.

    No editor web, arraste 'mqtt in' > configure broker > tópico 'planta/sensor1' > conecte a 'debug'. Clique em Deploy.Copiar

    O que você deve ver: Fluxo criado e ativo. Mensagens aparecem no painel debug.

11. Validar fluxo de dados ponta a ponta

    Com tudo rodando, verifique se as mensagens publicadas pelo sensor aparecem no Node-RED.

    Observe o painel debug do Node-RED.Copiar

    O que você deve ver: Mensagens como 'Temperatura:24.87' aparecem em tempo real.

12. Testar publicação manual com mosquitto_pub

    No host do sensor ou do broker, publique uma mensagem de teste.

    mosquitto_pub -h 192.168.56.10 -t planta/sensor1 -m 'TesteManual'Copiar

    O que você deve ver: A mensagem 'TesteManual' aparece no Node-RED.

13. Encerrar processos e limpar ambiente

    Pare os scripts e serviços para finalizar o laboratório.

    Ctrl+C nos terminais do sensor e do Node-RED
    sudo systemctl stop mosquittoCopiar

    O que você deve ver: Todos os processos encerrados sem erros.

Como saber que funcionou

Troubleshooting

Segurança e hardening

• Não use 'allow_anonymous true' em produção; configure autenticação e ACLs
• Restrinja o acesso à porta 1883 apenas para hosts autorizados
• Monitore logs de conexão e publicação para detectar acessos indevidos
• Atualize Mosquitto e dependências para evitar vulnerabilidades conhecidas

Checklist final

• Mosquitto instalado e ouvindo na porta 1883
• Sensor simulado publica dados sem erros
• Node-RED recebe e exibe mensagens do tópico
• Publicação manual aparece no Node-RED
• Logs do Mosquitto mostram conexões e publicações