title: protocol-app-mqtt-summary
date: 2020-02-09 23:16:51
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- mqtt
- protocol
- manual
背景
經過幾天的學習與實操，對於MQTT（主要針對 v3.1.1版本）的學習告一段落，為了方便日后的查閱
章節整理
MQTT 協議學習：000-有關概念入門 ： 學習新東西最重要的步驟，我覺得就是明確有關的概念。
MQTT 協議學習：001-搭建MQTT通信環境，並抓包測試 ： 明確概念以后，實操一遍，對於學習可以有一個初步的了解。
MQTT 協議學習：002- 通信報文的構成 ： 從本章開始，開始慢慢引入 構成 通信協議 的有關組成。
MQTT 協議學習：003-MQTT通信流程介紹 ： 在圖表中，介紹了 通信的流程。
MQTT 協議學習：004-MQTT建立通信與 CONNECT 、CONNACK 報文： 通信流程中的第一個流程便是建立連接，在連接有關的報文中，擁有對應的設置。
MQTT 協議學習： QoS等級 與 會話：QoS 等級是 通信中流程 一個比較重要的設置，這個設置決定了 通信的一些流程。
MQTT 協議學習：Retained（保留消息） 與 LWT（最后遺囑）： 保留消息 與 遺囑 在 應用中比較常一起使用。
MQTT 協議學習：005-發布消息 與 對應報文 (PUBLISH、PUBACK、PUBREC、PUBREL)： 介紹了如何 發布消息，與其對應的就是 訂閱主題 以 接收 消息。
MQTT 協議學習：006-訂閱主題 與 對應報文(SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE、UNSUBACK)： 介紹了如何訂閱一個主題。
MQTT 協議學習：007-Keep Alive 連接保活 與 對應報文(PINGREQ、PINGRESP) ： 保活機制是如何實現的。
MQTT 協議學習：008-在STM32上移植MQTT ： STM32 移植 MQTT 的難點在於 對於通信接口的初始化等處理，由於有關的開發板還沒到手，本人放棄了紙上談兵。
arm linux 移植 MQTT (paho、mosquitto) ： arm linux移植 的文章在本人的博客中經常出現，講述了如何在 Linux 平台下 搭建 MQTT 通信。
MQTT v5 (MQTT 5.0) 新特性介紹： 作為新版本的有關介紹，此后暫無 有關的 報文介紹
速查表
這里整理了一些速查表，可以翻閱以快速定位在開發中出現的有關問題。
固定頭部
協議類型
Byte1的 Bit[7-4]： MQTT Control Packet type，協議類型。總共可以表示16種協議類型，其中0000和1111是保留字段。
| 報文類型 | Bit[7-4]值 | 數據方向 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 保留 | 0000 | 禁用 | 保留 |
| CONNECT | 0001 | Client ---> Server | 客戶端連接到服務器 |
| CONNACK | 0010 | Server ---> Client | 連接確認 |
| PUBLISH | 0011 | Client <--> Server | 發布消息 |
| PUBACK | 0100 | Client <--> Server | 發不確認 |
| PUBREC | 0101 | Client <--> Server | 消息已接收(QoS2第一階段) |
| PUBREL | 0110 | Client <--> Server | 消息釋放(QoS2第二階段) |
| PUBCOMP | 0111 | Client <--> Server | 發布結束(QoS2第三階段) |
| SUBSCRIBE | 1000 | Client ---> Server | 客戶端訂閱請求 |
| SUBACK | 1001 | Server ---> Client | 服務端訂閱確認 |
| UNSUBACRIBE | 1010 | Client ---> Server | 客戶端取消訂閱 |
| UNSUBACK | 1011 | Server ---> Client | 服務端取消訂閱確認 |
| PINGREQ | 1100 | Client ---> Server | 客戶端發送心跳 |
| PINGRESP | 1101 | Server ---> Client | 服務端回復心跳 |
| DISCONNECT | 1110 | Client ---> Server | 客戶端斷開連接請求 |
| 保留 | 1111 | 禁用 | 保留 |
報文類型標志位
Byte1的 Bit[3-0]： Flags specific to each MQTT Control Packet type，字節位用作某些報文類型的標志位。
實際上只有少數報文類型有控制位，如下表。
| 報文類型 | 固定頭標記 | Bit 3 | Bit 2 | Bit 1 | Bit 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| CONNECT | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| CONNACK | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PUBLISH | Used in MQTT 3.1.1 | DUP | QoS | QoS | RETAIN |
| PUBACK | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PUBREC | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PUBREL | 保留 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| PUBCOMP | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| SUBSCRIBE | 保留 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| SUBACK | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| UNSUBACRIBE | 保留 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| UNSUBACK | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PINGREQ | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PINGRESP | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| DISCONNECT | 保留 | 0 | 0 | 0 | 0 |
可變頭
需要報文標識符的控制報文在 下表 - 包含報文標識符的控制報文 Control Packets that contain a Packet Identifier 中列出。
需要報文標識符的控制報文在 下表 - 包含報文標識符的控制報文 Control Packets that contain a Packet Identifier`中列出。
| 控制報文 | 報文標識符字段 |
|---|---|
| PUBLISH | YES(QoS > 0) |
| PUBACK | YES |
| PUBREC | YES |
| PUBREL | YES |
| PUBCOMP | YES |
| SUBSCRIBE | YES |
| SUBACK | YES |
| UNSUBSCRIBE | YES |
| UNSUBACK | YES |
Payload消息體
下表 - 包含有效載荷的控制報文 Control Packets that contain a Payload 列出了需要有效載荷的控制報文。
並非所有的報文類型需要包含Payload。
| 控制報文 | 是否包含Payload |
|---|---|
| CONNECT | 需要 |
| CONNACK | 不需要 |
| PUBLISH | 可選 |
| PUBACK | 不需要 |
| PUBREC | 不需要 |
| PUBREL | 不需要 |
| PUBCOMP | 不需要 |
| SUBSCRIBE | 需要 |
| SUBACK | 需要 |
| UNSUBSCRIBE | 需要 |
| UNSUBACK | 不需要 |
| PINGREQ | 不需要 |
| PINGRESP | 不需要 |
| DISCONNECT | 不需要 |
CONNACK 連接返回碼的值
| 值 | 返回碼響應 | 描述 |
|---|---|---|
| 0 | 0x00連接已接受 | 連接已被服務端接受 |
| 1 | 0x01連接已拒絕，不支持的協議版本 | 服務端不支持客戶端請求的MQTT協議級別 |
| 2 | 0x02連接已拒絕，不合格的客戶端標識符 | Client ID 編碼無誤，但服務端拒絕（有可能Client ID零長且清理會話標志為0） |
| 3 | 0x03連接已拒絕，服務端不可用 | 網絡連接已建立，但MQTT服務不可用 |
| 4 | 0x04連接已拒絕，無效的用戶名或密碼 | 用戶名或密碼的數據格式無效 |
| 5 | 0x05連接已拒絕，未授權 | 客戶端未被授權連接到此服務器 |
| 6-255 | 保留 |