MQTT协议数据包架构分析

在MQTT协议中,一个MQTT数据包由:固定头(Fixed header)、可变头(Variable header)、消息体(payload)三部分构成。MQTT数据包结构如下:

(1)固定头(Fixed header)。存在于所有MQTT数据包中,表示数据包类型及数据包的分组类标识。

(2)可变头(Variable header)。存在于部分MQTT数据包中,数据包类型决定了可变头是否存在及其具体内容。

(3)消息体(Payload)。存在于部分MQTT数据包中,表示客户端收到的具体内容。

MQTT固定头

固定头存在于所有MQTT数据包中,其结构如下:

 MQTT数据包类型

位置:Byte 1中bits 7-4。

相于一个4位的无符号值,类型、取值及描述如下:

标识位

位置:Byte 1中bits 3-0。

在不使用标识位的消息类型中,标识位被作为保留位。如果收到无效的标志时,接收端必须关闭网络连接:

(1)DUP:发布消息的副本。用来在保证消息的可靠传输,如果设置为1,则在下面的变长中增加MessageId,并且需要回复确认,以保证消息传输完成,但不能用于检测消息重复发送。

(2)QoS:发布消息的服务质量,即:保证消息传递的次数

Ø00:最多一次,即:<=1

Ø01:至少一次,即:>=1

Ø10:一次,即:=1

Ø11:预留

(3)RETAIN: 发布保留标识,表示服务器要保留这次推送的信息,如果有新的订阅者出现,就把这消息推送给它,如果设有那么推送至当前订阅者后释放。 5.1.3 剩余长度(Remaining Length)

地址:Byte 2。

固定头的第二字节用来保存变长头部和消息体的总大小的,但不是直接保存的。这一字节是可以扩展,其保存机制,前7位用于保存长度,后一部用做标识。当最后一位为1时,表示长度不足,需要使用二个字节继续保存。例如:计算出后面的大小为0

MQTT可变头

MQTT数据包中包含一个可变头,它驻位于固定的头和负载之间。可变头的内容因数据包类型而不同,较常的应用是作为包的标识:

很多类型数据包中都包括一个2字节的数据包标识字段,这些类型的包有:PUBLISH (QoS > 0)、PUBACK、PUBREC、PUBREL、PUBCOMP、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE、UNSUBACK。

Payload消息体

Payload消息体位MQTT数据包的第三部分,包含CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四种类型的消息:

(1)CONNECT,消息体内容主要是:客户端的ClientID、订阅的Topic、Message以及用户名和密码。

(2)SUBSCRIBE,消息体内容是一系列的要订阅的主题以及QoS。

(3)SUBACK,消息体内容是服务器对于SUBSCRIBE所申请的主题及QoS进行确认和回复。

(4)UNSUBSCRIBE,消息体内容是要订阅的主题。

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