1、MQTT协议介绍

Mqtt协议简介

????MQTT是机器对机器(M2M)/物联网(IoT)连接协议。它被设计为一个极其轻量级的发布/订阅消息传输协议。对于需要较小代码占用空间和/或网络带宽非常宝贵的远程连接非常有用，是专为受限设备和低带宽、高延迟或不可靠的网络而设计。
????MQTT是一个客户端-服务端架构的发布/订阅模式的消息传输协议。它的设计思想是轻巧、开放、简单、规范，易于实现。这些特点使得它对很多场景来说都是很好的选择，特别是对于受限的环境如机器与机器的通信（M2M）以及物联网环境（IoT）。

MQTT 消息质量

????MQTT设计了一套保证消息稳定传输的机制，包括消息应答、存储和重传。在这套机制下，提供了三种不同层次QoS（Quality of Service）

MQTT消息质量
QoS0	发送就不管了，最多一次；
QoS1	发送之后依赖MQTT规范，是否启动重传消息，所以至少一次；
QoS2	发送之后依赖MQTT消息机制，确保只有一次。

MQTT 协议方法

????MQTT协议中定义了一些方法，客户端可以通过这些方法实现连接服务器、订阅主题、发布主题等操作。

MQTT方法
Connect	等待与服务器建立连接。
Disconnect	等待MQTT客户端完成所做的工作，并与服务器断开TCP/IP会话。
Subscribe	等待完成订阅。
UnSubscribe	等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。
Publish	MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。

MQTT 工作原理

????实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，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。
????MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：
????（1）Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）；
????（2）payload，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

Mqtt客户端请求/响应的步骤
1、发布其他客户端可能会订阅的信息；
2、订阅其它客户端发布的消息；
3、退订或删除应用程序的消息；
4、断开与服务器连接。

MQTT服务器请求/响应步骤
1、接受来自客户的网络连接；
2、接受客户发布的应用信息；
3、处理来自客户端的订阅和退订请求；
4、向订阅的客户转发应用程序消息；

2、Mqtt组包规则

????看完了上面的简介，接下来我就手把手的教大家如何组MQTT的协议包，其实也就是一串十六进制，并且通过组好的包连接上我们的服务器，并且实现主题订阅和发布。以下组成报文我就不逐个解释了，主要是针对一些有基础的朋友。这个组包规则是我每天花一个小时时间写的，整整肝了一个星期，所以大家不要吝啬点赞和收藏啊，感谢你们的不吝支持。

（1）MQTT连接准备

????下面就是我们连接MQTT所需要的鉴权三元组，我们的MQTT服务器就是通过这个来实现对设备的鉴权操作的。

鉴权三元组
CLIENTID	111\|hmvcfu
USERNAME	hmvcfu
PASSWORD	a02d6361531c2dae941d5b022982d944

MQTT 连接报文

Bit	描述	HEX	7	6	5	4	3	2	1	0
固定报头
byte1	固定报头	0x10	0	0	0	1	0	0	0	0
剩余长度
byte2	Length MSB	0x40	0	1	0	0	0	0	0	0
byte3	Length LSB	0x00	0	0	0	0	0	0	0	0
协议名称
byte4	'M'	0x4D	0	1	0	0	1	1	0	1
byte5	'Q'	0x51	0	1	0	1	0	0	0	1
byte6	'T'	0x54	0	1	0	1	0	1	0	0
byte7	'T'	0x54	0	1	0	1	0	1	0	0
协议级别
byte8	Level (4) 级别	0x04	0	0	0	0	0	1	0	0
连接标志 Connect Flags
			User Name Flag	Password Flag	Will Retain	Will QoS		Will Flag	Clean Session	Reserved
byte9	连接标志位	0xC0	1	1	0	0	0	0	0	0
保活时间
byte10	Length MSB	0x00	0	0	0	0	0	0	0	0
byte11	Length LSB	0x78	0	1	1	1	1	0	0	0
客户端ID长度
byte12	Length MSB	0x00	0	0	0	0	0	0	0	0
byte13	Length LSB	0x0A	0	0	0	0	1	0	1	0
客户端ID数据部分
byte31	如果长度不为0，这里就是数据部分		0x31 0x31 0x31 0x7C 0x68 0x6D 0x76 0x63 0x66 0x75 0x00 0x06 0x68 0x6D 0x76 0x63 0x66 0x75
用户名长度
byte32	Length MSB	0x00	0	0	0	0	0	0	0	0
byte33	Length LSB	0x06	0	0	0	0	0	1	1	0
用户名数据部分
byte39	如果长度不为0，这里就是数据部分		0x68 0x6D 0x76 0x63 0x66 0x75
密码长度
byte40	Length MSB	00	0	0	0	0	0	0	0	0
byte41	Length LSB	20	0	0	1	0	0	0	0	0
密码数据部分
byte69	如果长度不为0，这里就是数据部分		0x61 0x30 0x32 0x64 0x36 0x33 0x36 0x31 0x35 0x33 0x31 0x63 0x32 0x64 0x61 0x65 0x39 0x34 0x31 0x64 0x35 0x62 0x30 0x32 0x32 0x39 0x38 0x32 0x64 0x39 0x34 0x34

（2）MQTT订阅主题准备

????订阅主题之前，我们要定义好一个订阅主题（Topic），这样订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）。

订阅主题
主题名称	sys/hmvcfu/control

订阅主题报文

Bit	描述	HEX	7	6	5	4	3	2	1	0
固定报头
byte1	固定报头	82	1	0	0	0	0	0	1	0
剩余长度=可变报头长度+主题名称长度+服务质量等级所占字节数
byte2	Length	17	1	0	0	0	0	0	1	0
可变报头长度=主题名称长度+主题名称长度的占字节数
byte3	Length MSB	0x00	0	1	0	0	0	0	0	0
byte4	Length LSB	0x14	0	0	0	0	0	0	0	0
主题名称长度
byte5	Length MSB	0x00	1	0	0	0	0	0	1	0
byte6	Length LSB	0x12	1	0	0	0	0	0	1	0
byte24	如果长度不为0，这里就是数据部分			0x73 0x79 0x73 0x2F 0x68 0x6D 0x76 0x63 0x66 0x75 0x2F 0x63 0x6F 0x6E 0x74 0x72 0x6F 0x6C
服务质量等级
byte25	服务质量等级	0x00	0	0	0	0	0	0	0	0

（3）发布主题准备

????发布主题之前，我们要定义好一个发布主题（Topic），将数据包封装好之后，就会发布消息内容（payload）给订阅了这个主题的订阅者。

发布主题
主题名称	sys/hmvcfu/post
数据包	{“msg”:{“paramdata”:[{“temp”:20,“humi”:98}]}}

发布主题报文

Bit	描述	HEX	7	6	5	4	3	2	1	0
固定报头
byte1	固定报头	0x30	0	0	1	1	0	0	0	0
剩余长度=主题名称长度+数据包长度
byte2	Length	0x3E	0	0	1	1	1	1	1	0
主题名称长度
byte3	Length MSB	0x30	0	0	1	1	0	0	0	0
byte4	Length LSB	0x07	0	0	0	0	0	1	1	1
主题名称
byte19	紧跟着的是主题名称		0x73 0x79 0x73 0x2F 0x68 0x6D 0x76 0x63 0x66 0x75 0x2F 0x70 0x6F 0x73 0x74
数据包
byte64	紧跟着的是数据包			0x7B 0x22 0x6D 0x73 0x67 0x22 0x3A 0x7B 0x22 0x70 0x61 0x72 0x61 0x6D 0x64 0x61 0x74 0x61 0x22 0x3A 0x5B 0x7B 0x22 0x74 0x65 0x6D 0x70 0x22 0x3A 0x32 0x30 0x2C 0x22 0x68 0x75 0x6D 0x69 0x22 0x3A 0x39 0x38 0x7D 0x5D 0x7D 0x7D