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  • 前言

  • 一、MQTT控制包格式
  • 二、固定包头
  • 控制包类型
  • 控制包类型标识
  • 剩余长度
  • 三、可变包头
  • 数据包标识
  • 四、载荷


系列文章目录



MQTT协议详解 一、MQTT简介

MQTT协议详解 二、MQTT控制包格式

MQTT协议详解 三、MQTT控制包（CONNECT）

前言


本章接详细介绍MQTT的控制包数据组成。

一、MQTT控制包格式

MQTT控制包由一下三个部分组成

顺序

名称

描述

1

固定包头

所有MQTT包中

2

可变包头

某些MQTT包中

3

载荷

某些MQTT包中

二、固定包头

Bit

7

6

5

4

3

2

1

0

byte1

控制包类型

控制包类型标识

byte2

剩余长度

控制包类型

位置：第一个字节

名称

值

传输方向

描述

Reserved

0

保留

CONNECT

1

客户端 --> 服务端

客户端连接请求

CONNACK

2

服务端 --> 客户端

服务器响应客户端连接请求

PUBLISH

3

客户端 --> 服务端 OR 服务端 --> 客户端

发布消息

PUBACK

4

客户端 --> 服务端 OR 服务端 --> 客户端

发布消息响应

PUBREC

5

客户端 --> 服务端 OR 服务端 --> 客户端

发布消息到达 (交付第一步 )

PUBREL

6

客户端 --> 服务端 OR 服务端 --> 客户端

发布消息释放 (交付第二步)

PUBCOMP

7

客户端 --> 服务端 OR 服务端 --> 客户端

发布消息完成 (交付第三步)

SUBSCRIBE

8

客户端 --> 服务端

客户端订阅请求

SUBACK

9

服务端 --> 客户端

服务器响应客户端订阅请求

UNSUBSCRIBE

10

客户端 --> 服务端

取消订阅请求

UNSUBACK

11

服务端 --> 客户端

响应取消订阅请求

PINGREQ

12

客户端 --> 服务端

心跳请求

PINGRESP

13

服务端 --> 客户端

心跳响应

DISCONNECT

14

客户端 --> 服务端

客户端断开连接

Reserved

15

保留

控制包类型标识

控制包类型

固定标志

bit3

bit2

bit1

bit0

CONNECT

保留

0

0

0

0

CONNACK

保留

0

0

0

0

PUBLISH

根据实际传输情况设置

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

UNSUBSCRIBE

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

DUP = 重复发送PUBLISH包

QoS = PUBLISH包消息质量

RETAIN = PUBLISH 保留标识

剩余长度

位置：第二个字节

剩余长度是指当前包中的剩余字节，包括可变包头的数据以及载荷。剩余长度不包含用来编码剩余长度的字节。

剩余长度怎么计算呢？说实话，我看了官方的描述很懵逼。但是看代码后就很清晰了。

占用字节

起始数值

结束数值

1

0（0x00）

127（0x7F）

2

128（0x80， 0x01）

16383（0xFF，0x7F）

3

16384（0x80，0x80，0x01）

2097151（0xFF，0xFF，0x7F）

4

2097152（0x80， 0x80，0x80，0x01）

268435455（0xFF，0xFF，0xFF，0x7F）

下面是编码部分代码，可以直接放在—》C语言在线编辑器上试一下

#include <stdio.h>

int main(void) { 
    int encodedByte = 0;
    int X = 2097152;//想要进行编码的长度
    int index = 1;
    do{
        encodedByte = X % 128;
        X = X / 128;
        if ( X > 0 )
            encodedByte = encodedByte | 128;
        printf("编码第%d字节=%X(HEX)\n",index++,encodedByte);     
     }while ( X > 0 );
     
    return 0;
}

接下来是解码部分代码，也可以在—》C语言在线编辑器上试一下

#include <stdio.h>

int main(void) { 
    int multiplier = 1;
    int buff[4] = {0x80,0x80,0x80,0x01};
    int value = 0;    
    int temp = 0;
    int index = 0;
    
    do{
        temp = buff[index++];//index先运算，再累加
        value += ( temp & 127) * multiplier;
        multiplier *= 128;
    }while((temp & 128) != 0 );
    
    printf("MQTT控制包长度%d字节",value);
	return 0;
}

三、可变包头

某些类型的MQTT控制包包含一个可变包头结构。位于固定包头和载荷之间。可变包头的内容取决于包的类型。可变包头中的包标识符字段在大多类型的包中比较常见。

数据包标识

Bit

7

6

5

4

3

2

1

0

byte1

包标识最高有效位

byte2

包标识最低有效位

许多控制数据包类型的可变报头组件都包含一个2字节的数据包标识符字段。这些控制数据包是PUBLISH（QoS> 0），PUBACK，PUBREC，PUBREL，PUBCOMP，SUBSCRIBE，SUBACK，UNSUBSCRIBE和UNSUBACK。

SUBSCRIBE，UNSUBSCRIBE和PUBLISH（在QoS> 0的情况下）控制包必须包含一个非零的16位包标识符 。每当客户端发送一个新的数据包（以上四种类型）时，客户端必须给该数据包分配一个当前未使用的数据包标识符。如果客户端重新发送一个特定的控制包，则它必须在该包的后续重新发送中使用相同的包标识符。在客户端处理了相应的确认数据包后，数据包标识符就可以重用。在QoS 1 PUBLISH的情况下，这是对应的PUBACK；在QoS 2的情况下，它是PUBCOMP。对于SUBSCRIBE或UNSUBSCRIBE，它是对应的SUBACK或UNSUBACK 。 当服务器发送QoS> 0 的PUBLISH时，同样的条件也适用于服务器。

如果其QoS值设置为0，则PUBLISH数据包不得包含数据包标识符。因为Qos=0时，是不会得到响应的。

PUBACK，PUBREC或PUBREL数据包必须包含与最初发送的PUBLISH数据包相同的数据包标识符。类似地，SUBACK和UNSUBACK必须包含分别在相应的SUBSCRIBE和UNSUBSCRIBE数据包中使用的数据包标识符。

控制包类型

是否包含标识符字段

CONNECT

否

CONNACK

否

PUBLISH

是（当Qos>0时）

PUBACK

是

PUBREC

是

PUBREL

是

PUBCOMP

是

SUBSCRIBE

是

SUBACK

是

UNSUBSCRIBE

是

UNSUBACK

是

PINGREQ

否

PINGRESP

否

DISCONNECT

否

客户端和服务端各自独立分配唯一标识。但是，一对客户端和服务端交换数据的时候可以使用相同的唯一标识。

四、载荷

有些MQTT控制包的最后一部分会包含载荷。其实负载就是想要传递的数据。

控制包类型

负载

CONNECT

必须

CONNACK

无

PUBLISH

可选（可以空载）

PUBACK

无

PUBREC

无

PUBREL

无

PUBCOMP

无

SUBSCRIBE

必须

SUBACK

必须

UNSUBSCRIBE

必须

UNSUBACK

无

PINGREQ

无

PINGRESP

无

DISCONNECT

无