title: protocol-app-mqtt-summary
date: 2020-02-09 23:16:51
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- mqtt
- protocol
- manual
背景
经过几天的学习与实操，对于MQTT（主要针对 v3.1.1版本）的学习告一段落，为了方便日后的查阅
章节整理
MQTT 协议学习：000-有关概念入门 ： 学习新东西最重要的步骤，我觉得就是明确有关的概念。
MQTT 协议学习：001-搭建MQTT通信环境，并抓包测试 ： 明确概念以后，实操一遍，对于学习可以有一个初步的了解。
MQTT 协议学习：002- 通信报文的构成 ： 从本章开始，开始慢慢引入 构成 通信协议 的有关组成。
MQTT 协议学习：003-MQTT通信流程介绍 ： 在图表中，介绍了 通信的流程。
MQTT 协议学习：004-MQTT建立通信与 CONNECT 、CONNACK 报文： 通信流程中的第一个流程便是建立连接，在连接有关的报文中，拥有对应的设置。
MQTT 协议学习： QoS等级 与 会话：QoS 等级是 通信中流程 一个比较重要的设置，这个设置决定了 通信的一些流程。
MQTT 协议学习：Retained（保留消息） 与 LWT（最后遗嘱）： 保留消息 与 遗嘱 在 应用中比较常一起使用。
MQTT 协议学习：005-发布消息 与 对应报文 (PUBLISH、PUBACK、PUBREC、PUBREL)： 介绍了如何 发布消息，与其对应的就是 订阅主题 以 接收 消息。
MQTT 协议学习：006-订阅主题 与 对应报文(SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE、UNSUBACK)： 介绍了如何订阅一个主题。
MQTT 协议学习：007-Keep Alive 连接保活 与 对应报文(PINGREQ、PINGRESP) ： 保活机制是如何实现的。
MQTT 协议学习：008-在STM32上移植MQTT ： STM32 移植 MQTT 的难点在于 对于通信接口的初始化等处理，由于有关的开发板还没到手，本人放弃了纸上谈兵。
arm linux 移植 MQTT (paho、mosquitto) ： arm linux移植 的文章在本人的博客中经常出现，讲述了如何在 Linux 平台下 搭建 MQTT 通信。
MQTT v5 (MQTT 5.0) 新特性介绍： 作为新版本的有关介绍，此后暂无 有关的 报文介绍
速查表
这里整理了一些速查表，可以翻阅以快速定位在开发中出现的有关问题。
固定头部
协议类型
Byte1的 Bit[7-4]： MQTT Control Packet type，协议类型。总共可以表示16种协议类型，其中0000和1111是保留字段。
| 报文类型 | Bit[7-4]值 | 数据方向 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 保留 | 0000 | 禁用 | 保留 |
| CONNECT | 0001 | Client ---> Server | 客户端连接到服务器 |
| CONNACK | 0010 | Server ---> Client | 连接确认 |
| PUBLISH | 0011 | Client <--> Server | 发布消息 |
| PUBACK | 0100 | Client <--> Server | 发不确认 |
| PUBREC | 0101 | Client <--> Server | 消息已接收(QoS2第一阶段) |
| PUBREL | 0110 | Client <--> Server | 消息释放(QoS2第二阶段) |
| PUBCOMP | 0111 | Client <--> Server | 发布结束(QoS2第三阶段) |
| SUBSCRIBE | 1000 | Client ---> Server | 客户端订阅请求 |
| SUBACK | 1001 | Server ---> Client | 服务端订阅确认 |
| UNSUBACRIBE | 1010 | Client ---> Server | 客户端取消订阅 |
| UNSUBACK | 1011 | Server ---> Client | 服务端取消订阅确认 |
| PINGREQ | 1100 | Client ---> Server | 客户端发送心跳 |
| PINGRESP | 1101 | Server ---> Client | 服务端回复心跳 |
| DISCONNECT | 1110 | Client ---> Server | 客户端断开连接请求 |
| 保留 | 1111 | 禁用 | 保留 |
报文类型标志位
Byte1的 Bit[3-0]： Flags specific to each MQTT Control Packet type，字节位用作某些报文类型的标志位。
实际上只有少数报文类型有控制位，如下表。
| 报文类型 | 固定头标记 | 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 |
可变头
需要报文标识符的控制报文在 下表 - 包含报文标识符的控制报文 Control Packets that contain a Packet Identifier 中列出。
需要报文标识符的控制报文在 下表 - 包含报文标识符的控制报文 Control Packets that contain a Packet Identifier`中列出。
| 控制报文 | 报文标识符字段 |
|---|---|
| PUBLISH | YES(QoS > 0) |
| PUBACK | YES |
| PUBREC | YES |
| PUBREL | YES |
| PUBCOMP | YES |
| SUBSCRIBE | YES |
| SUBACK | YES |
| UNSUBSCRIBE | YES |
| UNSUBACK | YES |
Payload消息体
下表 - 包含有效载荷的控制报文 Control Packets that contain a Payload 列出了需要有效载荷的控制报文。
并非所有的报文类型需要包含Payload。
| 控制报文 | 是否包含Payload |
|---|---|
| CONNECT | 需要 |
| CONNACK | 不需要 |
| PUBLISH | 可选 |
| 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 连接返回码的值
| 值 | 返回码响应 | 描述 |
|---|---|---|
| 0 | 0x00连接已接受 | 连接已被服务端接受 |
| 1 | 0x01连接已拒绝，不支持的协议版本 | 服务端不支持客户端请求的MQTT协议级别 |
| 2 | 0x02连接已拒绝，不合格的客户端标识符 | Client ID 编码无误，但服务端拒绝（有可能Client ID零长且清理会话标志为0） |
| 3 | 0x03连接已拒绝，服务端不可用 | 网络连接已建立，但MQTT服务不可用 |
| 4 | 0x04连接已拒绝，无效的用户名或密码 | 用户名或密码的数据格式无效 |
| 5 | 0x05连接已拒绝，未授权 | 客户端未被授权连接到此服务器 |
| 6-255 | 保留 |