MQTT协议-MQTT协议解析(MQTT数据包结构)

 2016年01月09日    2389     声明


协议就是通信双方的一个约定,即,表示第1位传输的什么、第2位传输的什么……。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。


  1. MQTT固定头
  2. MQTT可变头
  3. Payload消息体


MQTT 数据包结构

  • 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
  • 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
  • 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


1 MQTT固定头

固定头存在于所有MQTT数据包中,其结构如下:

Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
byte 1 MQTT数据包类型 不同类型MQTT数据包的具体标识
byte 2… 剩余长度


1.1 MQTT数据包类型

位置:byte 1, bits 7-4。

相于一个4位的无符号值,类型如下:

名称 流方向 描述
Reserved 0 不可用 保留位
CONNECT 1 客户端到服务器 客户端请求连接到服务器
CONNACK 2 服务器到客户端 连接确认
PUBLISH 3 双向 发布消息
PUBACK 4 双向 发布确认
PUBREC 5 双向 发布收到(保证第1部分到达)
PUBREL 6 双赂 发布释放(保证第2部分到达)
PUBCOMP 7 双向 发布完成(保证第3部分到达)
SUBSCRIBE 8 客户端到服务器 客户端请求订阅
SUBACK 9 服务器到客户端 订阅确认
UNSUBSCRIBE 10 客户端到服务器 请求取消订阅
UNSUBACK 11 服务器到客户端 取消订阅确认
PINGREQ 12 客户端到服务器 PING请求
PINGRESP 13 服务器到客户端 PING应答
DISCONNECT 14 客户端到服务器 中断连接
Reserved 15 不可用 保留位


1.2 标识位

位置:byte 1, bits 3-0。

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

数据包 标识位 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 1 0
PUBCOMP 保留位 0 0 0 0
SUBSCRIBE 保留位 0 0 1 0
SUBACK 保留位 0 0 0 0
UNSUBSCRIBE 保留位 0 0 1 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: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。
  • QoS:发布消息的服务质量,即:保证消息传递的次数
    • 00:最多一次,即:<=1
    • 01:至少一次,即:>=1
    • 10:一次,即:=1
    • 11:预留
  • 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。



1.3 剩余长度(Remaining Length)

位置:byte 1。

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


2 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,较常的应用是做为包的标识:

Bit 7 6 5 4 3 2 1 0
byte 1 包标签符(MSB)
byte 2… 包标签符(LSB)

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


3 Payload消息体

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

  • 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。
  • SUBSCRIBE,消息体内容是一系列的要订阅的主题以及QoS
  • 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。
  • UNSUBSCRIBE,消息体内容是要订阅的主题。