深度剖析MQTT协议的整个通讯流程

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MQTT，目前物联网的最主要的协议，基本全部收费的云平台都是基于MQTT协议，好比机智云，和全部的开放云平台好比中国移动的oneNet、百度的云平台也都支持MQTT的接入。虽然MQTT很火，可是目前对MQTT的不多，尤为是在如何移植到嵌入式上来。大部分的平台商的作法都是跟模块商合做把MQTT协议集成到WiFi模块跟GPRS模块里面，捆绑一销售，不让用户过多的了解物联网最核心的东西。

在尚未深刻去了解MQTT协议以前，总觉得是很是复杂的东西，毕竟以前一直想深刻，但无奈在浩淼的网络里竟然找不到太多实质的资料。随时本身对物联网的不断探索，愈来愈了解整个物联网的架构，对MQTT了解愈来愈深刻。在这篇文章中将带你们先了解MQTT的协议，在后面的文章，再带你们怎么移植MQTT到STM32上，再到怎么搭建本身的MQTT服务器。

MQTT的基础知识这些你们经过百度知道均可以了解到，这里主要深刻去剖析MQTT协议的整个通讯流程。可是若是只是看文字话，你们很难理解。所以咱们借助Windows下的MQTT客户端MQTT.fx跟网络抓包工具Wireshark来一步步分析MQTT。

名字	值	流向	描述
CONNECT	1	C->S	客户端请求与服务端创建链接
CONNACK	2	S->C	服务端确认链接创建
PUBLISH	3	CóS	发布消息
PUBACK	4	CóS	收到发布消息确认
PUBREC	5	CóS	发布消息收到
PUBREL	6	CóS	发布消息释放
PUBCOMP	7	CóS	发布消息完成
SUBSCRIBE	8	C->S	订阅请求
SUBACK	9	S->C	订阅确认
UNSUBSCRIBE	10	C->S	取消订阅
UNSUBACK	11	S->C	取消订阅确认
PING	12	C->S	客户端发送PING(链接保活)命令
PINGRSP	13	S->C	PING命令回复
DISCONNECT	14	C->S	断开链接

 

上面是MQTT的主要的通讯协议，MQTT是基于TCP长链接，首先是先跟MQTT服务器创建TCP链接，而后发送登陆请求，要保持长链接，还要定时发心跳包跟服务保持链接。咱们先用MQTT.fx来登陆开源的MQTT服务看看。

安装好MQTT.fx(注意MQTT.fx是java开发的，电脑要安装JDK才能安装打开）,一打开里面就默认有一个开源的MQTT服务M2M Eclipse。点开旁边的齿轮（设置按钮）能够看服务器的域名m2m.eclipse.org，端口号1833（MQTT的默认端口号），下面还有个Keep Alive Interval就是心跳的时间。再打开Wireshark，选择要捕获的网络接口，而后再过滤器输入tcp.port==1883后回车，只捕获1883这个端口号的数据包。再点下MQTT.fx的Connect链接服务器，就能够看到Wireshark捕到的数据

 

能够看到MQTT协议中本地给服务器发送了一个Connect登陆请求，而后，服务器回应一个ACK，表示登陆成功。再双击Connect Command这条数据包，咱们能够看到详细的数据包数据

上面的解析出来的MQTT协议包的内部，下面是对应的二进制数据，这里咱们能够对照附件上资料去了解协议的内容。看这里，你们想是否是若是本身用TCP，再封装发送下面的二进制数据就能够完成MQTT的登陆了呢？拿出网络调试助手来，ping下m2m.eclipse.org获得IP地址，用端口号1883链接，而后发送Wireshark捕到的MQTT登陆协议的二进制数据，能够看到到服务器回应了 20 02 00 00 表示登陆成功。

再往下Wireshark捕到的数据包，能够看到每隔必定的时间，本地向服务器发送Ping Request心跳包，相应的服务器也会回应Ping Response。

接下来看MQTT最核心的传输协议 Subcribe（定阅）和Publish（推送）。简单来讲就是客户端口（好比物联网硬件）Subcribe一个topic（主题)后，其它的客户端（好比手机）向服务器往这个topic 推送 Payload（有效数据），服务器就会把Payload转发给定阅这个topic的客户端（硬件）。

这样就实现了客户端（手机）经过服务器（MQTT）远程发送数据给客户端（物联网硬件）。同样用MQTT.fx来实验。先点Subscribe而后面下面输入led再点旁边的Subscribe按钮来定阅led这个topic。而后回到Publish，同样在输入框输入led这个topic，下面大框就是输入要推送的数据，输入on，再点Publish按钮，就把数据推送出去了。再回到Subcribe界面来能够看到右边已经收到有推送过来的数据。若是这是硬件收到这个指令，就能够去控制点亮LED，咱们就实现远程控制LED灯。

想深刻了解MQTT这一个过程的话，咱们再回到Wireshark，来看看捕获到的数据

具体的就不详细的分析了，你们看附件的文档来对照就能够很容易了解到。

最后来了解下QoS（定阅等级），分0、一、2三个等级，简单来讲是等级越高越可靠。QoS0,就是推送以后就完事了，至于对方有没有收到，收到是什么，数据有没有丢失，都无论。

QoS1的话就是你收到推送后，你还得返回一个puback给对方，告诉对方收到了，否则对方会觉得你没收到，隔一段时间后从新给你推送，直到你给对方返回一个Puback为止。