物聯(lián)網(wǎng)核心之MQTT 簡(jiǎn)介
MQTT，目前物聯(lián)網(wǎng)的最主要的協(xié)議，基本所有收費(fèi)的云平臺(tái)都是基于MQTT協(xié)議，比如機(jī)智云，和所有的開放云平臺(tái)比如中國(guó)移動(dòng)的oneNet、百度的云平臺(tái)也都支持MQTT的接入。雖然MQTT很火，但是目前對(duì)MQTT的很少，尤其是在如何移植到嵌入式上來(lái)。大部分的平臺(tái)商的做法都是跟模塊商合作把MQTT協(xié)議集成到WiFi模塊跟GPRS模塊里面，捆綁一銷售，不讓用戶過(guò)多的了解物聯(lián)網(wǎng)最核心的東西。
在還沒(méi)有深入去了解MQTT協(xié)議之前，總以為是非常復(fù)雜的東西，畢竟之前一直想深入，但無(wú)奈在浩淼的網(wǎng)絡(luò)里居然找不到太多實(shí)質(zhì)的資料。隨時(shí)自己對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的不斷探索，越來(lái)越了解整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，對(duì)MQTT了解越來(lái)越深入。在這篇文章中將帶大家先了解MQTT的協(xié)議，在后面的文章，再帶大家怎么移植MQTT到STM32上，再到怎么搭建自己的MQTT服務(wù)器。
MQTT的基礎(chǔ)知識(shí)這些大家通過(guò)百度知道都可以了解到，這里主要深入去剖析MQTT協(xié)議的整個(gè)通信流程。整個(gè)MQTT的知識(shí)大家可以去附件里的《MQTT OneNET實(shí)現(xiàn).docx》，這個(gè)文檔已經(jīng)寫的非常詳細(xì)，但是如果只是看文字話，大家很難理解。因此我們借助Windows下的MQTT客戶端MQTT.fx跟網(wǎng)絡(luò)抓包工具Wireshark來(lái)一步步分析MQTT。
名字
值
流向
描述
CONNECT
1
C->S
客戶端請(qǐng)求與服務(wù)端建立連接
CONNACK
2
S->C
服務(wù)端確認(rèn)連接建立
PUBLISH
3
CóS
發(fā)布消息
PUBACK
4
CóS
收到發(fā)布消息確認(rèn)
PUBREC
5
CóS
發(fā)布消息收到
PUBREL
6
CóS
發(fā)布消息釋放
PUBCOMP
7
CóS
發(fā)布消息完成
SUBSCRIBE
8
C->S
訂閱請(qǐng)求
SUBACK
9
S->C
訂閱確認(rèn)
UNSUBSCRIBE
10
C->S
取消訂閱
UNSUBACK
11
S->C
取消訂閱確認(rèn)
PING
12
C->S
客戶端發(fā)送PING(連接保活)命令
PINGRSP
13
S->C
PING命令回復(fù)
DISCONNECT
14
C->S
斷開連接
上面是MQTT的主要的通信協(xié)議，MQTT是基于TCP長(zhǎng)連接，首先是先跟MQTT服務(wù)器建立TCP連接，然后發(fā)送登錄請(qǐng)求，要保持長(zhǎng)連接，還要定時(shí)發(fā)心跳包跟服務(wù)保持連接。我們先用MQTT.fx來(lái)登錄開源的MQTT服務(wù)看看。
安裝好MQTT.fx(注意MQTT.fx是java開發(fā)的，電腦要安裝JDK才能安裝打開）,一打開里面就默認(rèn)有一個(gè)開源的MQTT服務(wù)M2M Eclipse。點(diǎn)開旁邊的齒輪（設(shè)置按鈕）可以看服務(wù)器的域名m2m.eclipse.org，端口號(hào)1833（MQTT的默認(rèn)端口號(hào)），下面還有個(gè)Keep Alive Interval就是心跳的時(shí)間。再打開Wireshark，選擇要捕獲的網(wǎng)絡(luò)接口，然后再過(guò)濾器輸入tcp.port==1883后回車，只捕獲1883這個(gè)端口號(hào)的數(shù)據(jù)包。再點(diǎn)下MQTT.fx的Connect連接服務(wù)器，就可以看到Wireshark捕到的數(shù)據(jù)
可以看到MQTT協(xié)議中本地給服務(wù)器發(fā)送了一個(gè)Connect登錄請(qǐng)求，然后，服務(wù)器回應(yīng)一個(gè)ACK，表示登錄成功。再雙擊Connect Command這條數(shù)據(jù)包，我們可以看到詳細(xì)的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)
上面的解析出來(lái)的MQTT協(xié)議包的內(nèi)部，下面是對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，這里我們可以對(duì)照附件上資料去了解協(xié)議的內(nèi)容。看這里，大家想是不是如果自己用TCP，再封裝發(fā)送下面的二進(jìn)制數(shù)據(jù)就可以完成MQTT的登錄了呢？拿出網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手來(lái)，ping下m2m.eclipse.org得到IP地址，用端口號(hào)1883連接，然后發(fā)送Wireshark捕到的MQTT登錄協(xié)議的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可以看到到服務(wù)器回應(yīng)了 20 02 00 00 表示登錄成功。
再往下Wireshark捕到的數(shù)據(jù)包，可以看到每隔一定的時(shí)間，本地向服務(wù)器發(fā)送Ping Request心跳包，相應(yīng)的服務(wù)器也會(huì)回應(yīng)Ping Response。
接下來(lái)看MQTT最核心的傳輸協(xié)議 Subcribe（定閱）和Publish（推送）。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是客戶端口（比如物聯(lián)網(wǎng)硬件）Subcribe一個(gè)topic（主題)后，其它的客戶端（比如手機(jī)）向服務(wù)器往這個(gè)topic 推送 Payload（有效數(shù)據(jù)），服務(wù)器就會(huì)把Payload轉(zhuǎn)發(fā)給定閱這個(gè)topic的客戶端（硬件）。這樣就實(shí)現(xiàn)了客戶端（手機(jī)）通過(guò)服務(wù)器（MQTT）遠(yuǎn)程發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶端（物聯(lián)網(wǎng)硬件）。一樣用MQTT.fx來(lái)實(shí)驗(yàn)。先點(diǎn)Subscribe然后面下面輸入led再點(diǎn)旁邊的Subscribe按鈕來(lái)定閱led這個(gè)topic。然后回到Publish，一樣在輸入框輸入led這個(gè)topic，下面大框就是輸入要推送的數(shù)據(jù)，輸入on，再點(diǎn)Publish按鈕，就把數(shù)據(jù)推送出去了。再回到Subcribe界面來(lái)可以看到右邊已經(jīng)收到有推送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。如果這是硬件收到這個(gè)指令，就可以去控制點(diǎn)亮LED，我們就實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制LED燈。
想深入了解MQTT這一個(gè)過(guò)程的話，我們?cè)倩氐絎ireshark，來(lái)看看捕獲到的數(shù)據(jù)
具體的就不詳細(xì)的分析了，大家看附件的文檔來(lái)對(duì)照就可以很容易了解到。
最后來(lái)了解下QoS（定閱等級(jí)），分0、1、2三個(gè)等級(jí)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是等級(jí)越高越可靠。QoS0,就是推送之后就完事了，至于對(duì)方有沒(méi)有收到，收到是什么，數(shù)據(jù)有沒(méi)有丟失，都不管。QoS1的話就
是你收到推送后，你還得返回一個(gè)puback給對(duì)方，告訴對(duì)方收到了，不然對(duì)方會(huì)以為你沒(méi)收到，隔一段時(shí)間后重新給你推送，直到你給對(duì)方返回一個(gè)Puback為止
|
