MQTT 通訊協定

Lightweight Communication Protocol Based on Application Layer of OSI Model

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1. MQTT通訊協定 Lightweight Communication Protocol Based on Application Layer of OSI Model @Bernie
2. 二、通訊協定/基本概論  MQTT, Message Queue Telemetry Transport ◦ 中文翻譯: 訊息序列遙測傳輸技術 ◦ 起源於: 西元1999年 IBM 建立 ◦ 創始人: Andy Stanford-Clark and Arlen Nipper ◦ 版權: 開放協定，免授權金 ◦ 特色: 即時傳遞的輕量協定專用於低頻寬或昂 貴連線的小裝置之間將換訊息，且具備三個服 務品質層級 ◦ 傳輸: 使用 TCP 層 ◦ 版本: 目前規格為 v3.1
3. 二、通訊協定/協定格式  Fixed Header  Variable Header  Message Payload Fixed Varable Payload 2 bytes 2~12 bytes 127 bytes
4. 二、通訊協定/協定格式(續)  Fixed Header ◦ 第一個 Byte 內容說明  Message Type (4~7 bites)  DUP: 重新發送 PUBLISH, PUBREL, SUBSCRIBE, UN SUBSCRIBE時，且QoS數值大於0，並於可變標頭部 分置入Message ID  QoS: 發送PUBLISH時採用  RETAIN:發送PUBLISH時採用，在訊息尚未發送到訂 閱者之前Server會保留訊息，直到訂閱者收到後刪除 ◦ 第二個 Byte 為剩餘內容之長度
5. 二、通訊協定/協定格式(續)  Message Type
6. 二、通訊協定/協定格式(續)  Variable Header ◦ 1. Protocol name (CONNECT) ◦ 2. Protocol version (CONNECT)
7. 二、通訊協定/協定格式(續)  Variable Header ◦ 3. Connect flags (CONNECT)  User Name Flag/Password Flag: 發送CONNECT訊息時， 是否需要附帶欄位資訊  Will Retain: Client意外斷開連線時，Server是否保留發佈 的Will Message  Will QoS: Client意外斷開連線時，Server將依照QoS層級 發送訊息  Will Flag: Client意外斷開連線時，Server是否發佈訊息  Clean Session: 設定Client是否會收到過去時間的發佈訊 息
8. 二、通訊協定/協定格式(續)  Variable Header ◦ 4. Keep Alive timer (CONNECT)  Keep Alive: 將時間區段之數值填入，使得 Server 能夠偵測 Client 的網路連線
9. 二、通訊協定/協定格式(續)  Variable Header ◦ 5. Connect return code (CONNACK)  Connection Accepted: 0x00  Connection Refused: unacceptable protocol version: 0x01  Connection Refused: identifier rejected: 0x02  Connection Refused: server unavailable: 0x03  Connection Refused: bad user name or password: 0x04  Connection Refused: not authorized: 0x05  Reserved for future use: 保留
10. 二、通訊協定/協定格式(續)  Variable Header ◦ 6. Topic name (PUBLISH)  最多支援到 32767 Characters ◦ 7. Message Identifiers
11. 二、通訊協定/協定格式(續)  Message Payload (CONNECT,SUBSRIBE,SUBACK) ◦ Client Identifier ◦ Will Topic ◦ Will Message ◦ User Name ◦ Password ◦ Others (放置額外的資料數值)
12. 二、通訊協定/協定格式(續)  QoS, Qualities of Service ◦ QoS Lv. 0: 至多一次傳送 (non-persistent)  沒有重複發送機制 ◦ QoS Lv. 1: 至少一次 (persistent)  Client Variable Header 帶有 Message ID  Server 利用 PUBACK 控制流程  訊息重複發送採用 DUP bit 控制 ◦ QoS Lv. 2: 剛好一次 (persistent)  Client/Server 利用 PUBREC/PUBREL 控制流程  Server 利用 PUBCOMP 確保傳輸過程
13. 二、通訊協定/封包種類  建立/取消連線 ◦ CONNECT ◦ CONNACK ◦ DISCONNECT ◦ PINGREQ ◦ PINGRESP  發佈訊息  PUBLISH  PUBACK  PUBREC  PUBREL  PUBCOMP  (取消)訂閱訊息  SUBSCRIBE  SUBACK  UNSUBSCRIBE  UNSUBACK
14. 二、通訊協定/通訊流程範例  建立連線 ◦ Client 主動連線，Server 接受連線  發佈訊息 ◦ Client (Publisher)發佈 QoS=0 之訊息到 Server  主動訂閱 ◦ Client (Subscriber) 訂閱 Server 所提供的主 題
15. 二、通訊協定/通訊流程範例(續)  建立連線: Client 主動連線，Server 接受 連線 Client Server SYN Seq=0 Seq=0, Ack=1 SYN, ACK ACK Seq=1, Ack=1 Seq=1, Ack=1 PSH, ACK Seq=1, Ack=26 ACK PSH, ACK ACK Seq=1, Ack=26 Seq=26, Ack=5
16. 二、通訊協定/通訊流程範例(續)  建立連線: Client 主動連線，Server 接受 連線 Client Server Seq=1, Ack=1 CONNECT CONNACK Seq=1, Ack=26 Seq=26, Ack=5
17. 二、通訊協定/通訊流程範例(續)  發佈訊息: Client (Publisher)發佈 QoS=0 之訊息到 Server Client Server Seq=1, Ack=1 PUBLISH Seq=29, Ack=1 Client PUBLISH PUBLISH Seq=1, Ack=32
18. 二、通訊協定/通訊流程範例(續)  主動訂閱 ◦ Client (Subscriber) 訂閱 Server 所提供的主 題 Client Server SUBSCRIBE Seq=1, Ack=18 SUBACK Seq=1, Ack=1 82 ＞ 1010(Message Type: SUBSCRIBE) 0010(QoS Level: 1)
19. 補充說明
20. 封包資料格式-剩餘長度  Fixed Header ◦ 第二個 Bytes (以上) 內容說明  至少 1 Bytes  存放 Variable Header 以及 Payload 長度 Fixed Varable Payload 5 bytes 2~12 bytes 256 MB
21. 封包資料格式-剩餘長度(續)  Remaining Length ◦ 每一組 Byte 中的排列方式  0~7 bits 為保存壓縮內容  8 bit 為 continuation bit ◦ 增加的 Byte 算在 Fixed Header 中，不影響 Variable Header 之長度 ◦ Payload 最大可到 256 MB (268435455 Bytes)