MQTT[一]基础知识介绍前言一 MQTT简介：二设计规范：三基本概念：资料

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我是靠谱客的博主害怕寒风，最近开发中收集的这篇文章主要介绍MQTT[一]基础知识介绍前言一 MQTT简介：二设计规范：三基本概念：资料，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

MQTT[一]基础知识介绍

前言
一 MQTT简介：
二设计规范：
三基本概念：
- 帧格式
- - 固定报文头 Fixed Header
  - 可变报文头 Variable Header
  - 有效载荷 Payload
资料

前言

开一个专题，记录自己学习MQTT协议的过程。许多资料都是来源于之前的笔记和摘抄，有些文档和知识点具体的出处不记得了。如果有您的心血并未写明出处，请联系我。
邮箱：kyq18852982072@163.com
微信：18852982072

一 MQTT简介：

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。
MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

二设计规范：

由于物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则：

（1）精简，不添加可有可无的功能；
（2）发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递；
（3）允许用户动态创建主题，零运维成本；
（4）把传输量降到最低以提高传输效率；
（5）把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内；
（6）支持连续的会话控制；
（7）理解客户端计算能力可能很低；
（8）提供服务质量管理；
（9）假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。

三基本概念：

MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。
发布/订阅（publish/subscribe）模式：
与请求/回答这种同步模式不同，发布/定义模式解耦了发布消息的客户（发布者）与订阅消息的客户（订阅者）之间的关系，这意味着发布者和订阅者之间并不需要直接建立联系。打个比方，你打电话给朋友，一直要等到朋友接电话了才能够开始交流，是一个典型的同步请求/回答的场景；而给一个好友邮件列表发电子邮件就不一样，你发好电子邮件该干嘛干嘛，好友们到有空了去查看邮件就是了，是一个典型的异步发布/订阅的场景。
（发布/订阅模式优势）

发布者与订阅者不比了解彼此，只要认识同一个消息代理即可。
发布者和订阅者不需要交互，发布者无需等待订阅者确认而导致锁定。
发布者和订阅者不需要同时在线，可以自由选择时间来消费消息。

在这里插入图片描述

帧格式

每条MQTT命令消息的消息头都包含一个固定的报头，有些消息会携带一个可变报文头和一个负荷。消息格式如下：

固定报文头 | 可变报文头 | 负荷

固定报文头 Fixed Header

在这里插入图片描述 MQTT固定报文头最少有两个字节，

第一字节包含消息类型（Message Type）和QoS级别等标志位。
第二字节开始是剩余长度字段，该长度是后面的可变报文头加消息负载的总长度，该字段最多允许四个字节。
也就是说固定报文头最大有五个字节最少有两个字节。
第一字节
mqtt数据包类型：位于Byte1的第7~4位：

标识位：位于Byte1的第3~0位：
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。

剩余长度

表示当前报文剩余部分的字节数，包括可变报头和负载的数据。剩余长度不包括用于编码剩余长度字段本身的字节数。
剩余长度字段最大4个字节。
低7位有效位用于编码数据，最高有效位用于指示是否有更多的字节
剩余长度字段使用一个变长度编码方案，对小于128的值它使用单字节编码。更大的值按下面的方式处理。低7位有效位用于编码数据，最高有效位用于指示是否有更多的字节，且按照大端方式进行编码。因此每个字节可以编码128个数值和一个延续位（continuation bit）。剩余长度字段最大4个字节。也就是说剩余长度最后一个字节最大为0x7F
这句话没看懂看这里：
剩余长度字段单个字节最大值为二进制0b0111 1111，16进制0x7F。也就是说，单个字节可以描述的最大长度是127字节。因为MQTT协议规定，单个字节第八位（最高位）若为1，则表示后续还有字节存在，第八位起“延续位”的作用。
剩余长度字段的大小:

可变报文头 Variable Header

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：
在这里插入图片描述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

SUBSCRIBE，UNSUBSCRIBE和PUBLISH（QoS大于0）控制报文必须包含一个非零的16位报文标识符。
客户端每次发送一个新的这些类型的报文时都必须分配一个当前未使用的报文标识符.如果一个客户端要重发这个特殊的控制报文，在随后重发那个报文时，它必须使用相同的标识符。当客户端处理完这个报文对应的确认后，这个报文标识符就释放可重用。

QoS 1的PUBLISH对应的是PUBACK，QoS 2的PUBLISH对应的是PUBCOMP，与SUBSCRIBE或UNSUBSCRIBE对应的分别是SUBACK或UNSUBACK。
PUBACK, PUBREC, PUBREL报文必须包含与最初发送的PUBLISH报文相同的报文标识符。类似地，SUBACK和UNSUBACK必须包含在对应的SUBSCRIBE和UNSUBSCRIBE报文中使用的报文标识符.
QoS等于0的PUBLISH报文不能包含报文标识符。
包含报文标识符的控制报文：
在这里插入图片描述