MQTT V3.1协议规范中文版.docx

?一、引言

MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport）是一种轻量级的发布/订阅消息传输协议。它设计用于在低带宽、高延迟或不稳定的网络环境中可靠地传输消息。MQTTV3.1是该协议的一个重要版本，定义了一系列规范，以确保不同设备和应用之间能够高效、准确地进行通信。

二、协议概述

1.设计目标

-提供简单、轻量级的消息传递机制。

-支持多种网络环境，包括无线网络。

-确保消息的可靠传输。

-实现发布/订阅模型，便于解耦发送方和接收方。

2.应用场景

-物联网设备通信，如传感器数据传输。

-移动应用与服务器之间的消息交互。

-工业自动化中的设备控制与状态监测。

三、协议架构

1.客户端与服务器

-MQTT协议中有客户端和服务器两个主要角色。客户端向服务器发布消息或订阅主题，服务器负责接收和转发消息。

-客户端可以是各种设备，如传感器、执行器、移动终端等；服务器则通常是一个具备消息处理能力的中间件或平台。

2.消息传输

-消息通过TCP/IP网络进行传输，以确保可靠的数据传递。

-在传输层，使用TCP协议提供的可靠连接服务，保证消息不会丢失或乱序。

四、消息格式

1.固定头部

-固定头部包含了消息的基本信息，如消息类型、剩余长度等。

-消息类型定义了消息的用途，如CONNECT（连接请求）、PUBLISH（发布消息）等。

-剩余长度表示可变头部和有效载荷的总长度。

2.可变头部

-可变头部的内容根据消息类型的不同而有所变化。

-例如，PUBLISH消息的可变头部包含主题名称、消息标识符等。

3.有效载荷

-有效载荷是消息的实际内容，可以是任意字节序列。

-对于不同类型的消息，有效载荷有不同的含义，如CONNECT消息的有效载荷包含客户端标识、用户名、密码等。

五、消息类型

1.CONNECT（连接请求）

-客户端向服务器发送连接请求，包含客户端标识、用户名、密码等认证信息。

-服务器根据接收到的连接请求进行认证，并返回CONNACK（连接确认）消息。

2.CONNACK（连接确认）

-服务器对客户端的连接请求进行响应，返回连接结果，如成功或失败。

-包含连接返回码，指示连接是否成功以及相关的错误信息。

3.PUBLISH（发布消息）

-客户端向服务器发布消息，消息包含主题和有效载荷。

-服务器接收到PUBLISH消息后，根据订阅关系将消息转发给订阅了该主题的客户端。

4.SUBSCRIBE（订阅请求）

-客户端向服务器发送订阅请求，指定要订阅的主题和QoS（服务质量）等级。

-服务器返回SUBACK（订阅确认）消息，确认订阅操作。

5.SUBACK（订阅确认）

-服务器对客户端的订阅请求进行响应，返回订阅结果，包括每个订阅主题的QoS等级。

6.UNSUBSCRIBE（取消订阅请求）

-客户端向服务器发送取消订阅请求，指定要取消订阅的主题。

-服务器返回UNSUBACK（取消订阅确认）消息，确认取消订阅操作。

7.UNSUBACK（取消订阅确认）

-服务器对客户端的取消订阅请求进行响应，确认取消订阅的主题。

8.PINGREQ（心跳请求）

-客户端或服务器发送心跳请求，用于保持连接的活跃状态。

-对方接收到心跳请求后，返回PINGRESP（心跳响应）消息。

9.PINGRESP（心跳响应）

-对PINGREQ消息的响应，表明连接正常。

10.DISCONNECT（断开连接）

-客户端或服务器发送断开连接请求，关闭当前连接。

六、服务质量（QoS）

1.QoS0

-最多一次传递。消息发送后，不保证服务器收到或客户端接收。

-适用于对消息可靠性要求不高的场景，如传感器数据的简单上报。

2.QoS1

-至少一次传递。消息发送后，保证服务器收到，但不保证客户端接收一次。

-可能会出现重复接收的情况。常用于对消息可靠性有一定要求，但允许少量重复的场景。