MQTT協(xié)議解析（MQTT數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)）

來源：簡書    作者：Dg_fc58    時間：2019.07.27

協(xié)議就是通信雙方的一個約定，即，表示第1位傳輸?shù)氖裁?、?位傳輸?shù)氖裁础?。在MQTT協(xié)議中，一個MQTT數(shù)據(jù)包由：固定頭（Fixed header）、 可變頭（Variable header）、 消息體（payload）三部分構(gòu)成。

MQTT 數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)

固定頭（Fixed header），存在于所有MQTT數(shù)據(jù)包中，表示數(shù)據(jù)包類型及數(shù)據(jù)包的分組類標(biāo)識
可變頭（Variable header），存在于部分MQTT數(shù)據(jù)包中，數(shù)據(jù)包類型決定了可變頭是否存在及其具體內(nèi)容
消息體（Payload），存在于部分MQTT數(shù)據(jù)包中，表示客戶端收到的具體內(nèi)容

1 MQTT固定頭
固定頭存在于所有MQTT數(shù)據(jù)包中，其結(jié)構(gòu)如下：

Bit 7   6   5   4   3   2   1   0
byte 1  MQTT數(shù)據(jù)包類型   不同類型MQTT數(shù)據(jù)包的具體標(biāo)識
byte 2… 剩余長度

1.1 MQTT數(shù)據(jù)包類型
位置：byte 1, bits 7-4。

相于一個4位的無符號值，類型如下：

名稱  值   流方向 描述
Reserved    0   不可用 保留位
CONNECT 1   客戶端到服務(wù)器 客戶端請求連接到服務(wù)器
CONNACK 2   服務(wù)器到客戶端 連接確認(rèn)
PUBLISH 3   雙向  發(fā)布消息
PUBACK  4   雙向  發(fā)布確認(rèn)
PUBREC  5   雙向  發(fā)布收到（保證第1部分到達(dá)）
PUBREL  6   雙賂  發(fā)布釋放（保證第2部分到達(dá)）
PUBCOMP 7   雙向  發(fā)布完成（保證第3部分到達(dá)）
SUBSCRIBE   8   客戶端到服務(wù)器 客戶端請求訂閱
SUBACK  9   服務(wù)器到客戶端 訂閱確認(rèn)
UNSUBSCRIBE 10  客戶端到服務(wù)器 請求取消訂閱
UNSUBACK    11  服務(wù)器到客戶端 取消訂閱確認(rèn)
PINGREQ 12  客戶端到服務(wù)器 PING請求
PINGRESP    13  服務(wù)器到客戶端 PING應(yīng)答
DISCONNECT  14  客戶端到服務(wù)器 中斷連接
Reserved    15  不可用 保留位

1.2 標(biāo)識位
位置：byte 1, bits 3-0。

在不使用標(biāo)識位的消息類型中，標(biāo)識位被做為保留位。如果收到無效的標(biāo)志時，接收端必須關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接：

數(shù)據(jù)包 標(biāo)識位 Bit 3   Bit 2   Bit 1   Bit 0
CONNECT 保留位 0   0   0   0
CONNACK 保留位 0   0   0   0
PUBLISH MQTT 3.1.1使用    DUP1    QoS2    QoS2    RETAIN3
PUBACK  保留位 0   0   0   0
PUBREC  保留位 0   0   0   0
PUBREL  保留位 0   0   0   0
PUBCOMP 保留位 0   0   0   0
SUBSCRIBE   保留位 0   0   0   0
SUBACK  保留位 0   0   0   0
UNSUBSCRIBE 保留位 0   0   0   0
UNSUBACK    保留位 0   0   0   0
PINGREQ 保留位 0   0   0   0
PINGRESP    保留位 0   0   0   0
DISCONNECT  保留位 0   0   0   0
DUP：發(fā)布消息的副本。用來在保證消息的可靠傳輸，如果設(shè)置為 1，則在下面的變長中增加MessageId，并且需要回復(fù)確認(rèn)，以保證消息傳輸完成，但不能用于檢測消息重復(fù)發(fā)送。
QoS：發(fā)布消息的服務(wù)質(zhì)量，即：保證消息傳遞的次數(shù)
00：最多一次，即：<=1
01：至少一次，即：>=1
10：一次，即：=1
11：預(yù)留
RETAIN： 發(fā)布保留標(biāo)識，表示服務(wù)器要保留這次推送的信息，如果有新的訂閱者出現(xiàn)，就把這消息推送給它，如果設(shè)有那么推送至當(dāng)前訂閱者后釋放。

1.3 剩余長度（Remaining Length）
位置：byte 1。

固定頭的第二字節(jié)用來保存變長頭部和消息體的總大小的，但不是直接保存的。這一字節(jié)是可以擴展，其保存機制，前7位用于保存長度，后一部用做標(biāo)識。當(dāng)最后一位為 1時，表示長度不足，需要使用二個字節(jié)繼續(xù)保存。 例如：計算出后面的大小為0

2 MQTT可變頭
MQTT數(shù)據(jù)包中包含一個可變頭，它駐位于固定的頭和負(fù)載之間?？勺冾^的內(nèi)容因數(shù)據(jù)包類型而不同，較常的應(yīng)用是做為包的標(biāo)識：

Bit 7   6   5   4   3   2   1   0
byte 1  包標(biāo)簽符（MSB）
byte 2… 包標(biāo)簽符（LSB）
很多類型數(shù)據(jù)包中都包括一個2字節(jié)的數(shù)據(jù)包標(biāo)識字段，這些類型的包有：PUBLISH (QoS > 0)、PUBACK、PUBREC、PUBREL、PUBCOMP、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE、UNSUBACK

3 Payload消息體
Payload消息體位MQTT數(shù)據(jù)包的第三部分，CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四種類型的消息 有消息體：

CONNECT，消息體內(nèi)容主要是：客戶端的ClientID、訂閱的Topic、Message以及用戶名和密碼。
SUBSCRIBE，消息體內(nèi)容是一系列的要訂閱的主題以及QoS。
SUBACK，消息體內(nèi)容是服務(wù)器對于SUBSCRIBE所申請的主題及QoS進(jìn)行確認(rèn)和回復(fù)。
UNSUBSCRIBE，消息體內(nèi)容是要訂閱的主題。

作者：Dg_fc58
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