前言
緊接著上篇初步介紹，本文為第二篇，主要梳理MQTT-SN 1.2協(xié)議中定義的消息格式。
通用消息格式
| 消息頭 | 其它可變部分 |
| 2/4字節(jié)表示 | N字節(jié)組成 |
消息頭部
| 長度 | 消息類型 |
| 1或3個字節(jié) | 1個字節(jié) |
- 長度要么是1個字節(jié)，要么3個字節(jié)表示，并且自身也會包含在其內(nèi)。一個字節(jié)可表示256長度，一般情況下，完全夠用了。
- 只需要判斷第一個字節(jié)是否為 0x01，若是那么長度為3個字節(jié)表示，剩下的兩個字節(jié)會表示真正的消息長度，最大長度為65535
- 否則長度就是一個字節(jié)表示，256個長度，大部分消息長度都是一個字節(jié)，除非特別提醒
備注：
MQTT-SN不支持消息的分片和重組。底層網(wǎng)絡(luò)所定義數(shù)據(jù)包長度若小于MQTT-SN消息的最大長度，自身進(jìn)行的分片和重組，對MQTT-SN協(xié)議本身不受影響。
MQTT-SN消息類型
MQTT-SN定義的消息類型數(shù)量眾多，超過25個，感覺有些頭大。
| 消息類型值 |
消息類型名稱 |
說明 |
| 0x00 |
ADVERTISE |
廣播消息 |
| 0x01 |
SEARCHGW |
尋找網(wǎng)關(guān) |
| 0x02 |
GWINFO |
網(wǎng)關(guān)信息 |
| 0x03 |
reserved |
沒有使用到 |
| 0x04 |
CONNECT |
發(fā)起連接 |
| 0x05 |
CONNACK |
連接確認(rèn) |
| 0x06 |
WILLTOPICREQ |
遺囑主題請求 |
| 0x07 |
WILLTOPIC |
遺囑主題確認(rèn) |
| 0x08 |
WILLMSGREQ |
遺囑消息請求 |
| 0x09 |
WILLMSG |
遺囑消息確認(rèn) |
| 0x0A |
REGISTER |
注冊主題 |
| 0x0B |
REGACK |
注冊確認(rèn) |
| 0x0C |
PUBLISH |
發(fā)布消息 |
| 0x0D |
PUBACK |
發(fā)布確認(rèn) |
| 0x0E |
PUBCOMP |
發(fā)布環(huán)節(jié)消息 |
| 0x0F |
PUBREC |
發(fā)布環(huán)節(jié)消息 |
| 0x10 |
PUBREL |
發(fā)布環(huán)節(jié)消息 |
| 0x11 |
reserved |
保留字段 |
| 0x12 |
SUBSCRIBE |
訂閱主題 |
| 0x13 |
SUBACK |
訂閱確認(rèn) |
| 0x14 |
UNSUBSCRIBE |
退訂 |
| 0x15 |
UNSUBACK |
退訂確認(rèn) |
| 0x16 |
PINGREQ |
Ping請求 |
| 0x17 |
PINGRESP |
Ping響應(yīng) |
| 0x18 |
DISCONNECT |
斷開 |
| 0x19 |
reserved |
保留字段 |
| 0x1A |
WILLTOPICUPD |
遺囑主題更新 |
| 0x1B |
WILLTOPICRESP |
遺囑主題更新確認(rèn) |
| 0x1C |
WILLMSGUPD |
遺囑消息更新 |
| 0x1D |
WILLMSGRESP |
遺囑消息更新確認(rèn) |
| 0x1E-0xFD |
reserved |
保留字段 |
| 0xFE |
轉(zhuǎn)發(fā)封裝標(biāo)志 |
用于轉(zhuǎn)發(fā) |
消息可變部分
可變字段很多，與MQTT相比，多了：
- 持續(xù)時長字段（Duration）
- 標(biāo)識符Flags有所不同，下面表格進(jìn)行說明
- 網(wǎng)關(guān)地址（GwAdd），可變長度，但依賴于底層網(wǎng)絡(luò)，在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中2個字節(jié)長度
- 一個字節(jié)網(wǎng)關(guān)Id（GwId）
- 協(xié)議Id（ProtocolId），一個字節(jié)，唯一值 0x01，統(tǒng)一表示協(xié)議名稱和協(xié)議名稱
- 廣播路徑跳數(shù)(廣播路徑深度/廣播輻射范圍)，Radius，一個字節(jié)表示，0x00表示廣播給當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點
- CONNECT/REGISTER/SUBSCRIBE/PUBLISH等消息對應(yīng)回執(zhí)中都會包含返回碼Recode Code，見下表格
| 返回值 |
返回值含義 |
| 0x00 |
接受請求(Accepted) |
| 0x01 |
因擁塞拒絕(Rejected: congestion)，一般需要接收方等待T_WAIT時間長 |
| 0x02 |
因非法主題標(biāo)識符拒絕(Rejected: invalid topic ID) |
| 0x03 |
因不支持拒絕(Rejected: not supported) |
| 0x04 - 0xFF |
保留，沒有使用到 |
具體消息格式說明
ADVERTISE
網(wǎng)關(guān)周期性會對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)下所有客戶端、節(jié)點進(jìn)行廣播，用于客戶端發(fā)現(xiàn)可用網(wǎng)關(guān)。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x05 |
| 1 |
MsgType |
0x00 |
| 2 |
GwId |
網(wǎng)關(guān)需要吧自身標(biāo)識符包含其中 |
| 3-4 |
Duration |
網(wǎng)關(guān)的下次廣播間隔時長，單位秒 |
SEARCHGW
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x03 |
| 1 |
MsgType |
0x01 |
| 2 |
Radius |
廣播半徑深度，同時也是只是給當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸層 |
客戶端主動尋找網(wǎng)關(guān)進(jìn)行廣播的消息，廣播路徑范圍受限于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的客戶端部署密度，比如只有1跳廣播在非常密集的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下客戶端都可以彼此互相訪問。
GWINFO
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)確定 |
| 1 |
MsgType |
0x02 |
| 2 |
GwId |
網(wǎng)關(guān)Id |
| 3-n |
GwAdd* |
一個網(wǎng)關(guān)地址，僅僅由客戶端發(fā)出消息時，此字段才存在 |
GWINFO作為對SEARCHGW消息的響應(yīng)：
- 若由網(wǎng)關(guān)發(fā)出，則無GwAdd字段
- 若來自于客戶端，需要包含網(wǎng)關(guān)地址
CONNECT
客戶端向網(wǎng)關(guān)發(fā)出建立連接的消息。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x04 |
| 2 |
Flags |
標(biāo)志位 |
| 3 |
ProtocolId |
0x01，表示協(xié)議版本和協(xié)議名稱 |
| 4-5 |
Duration |
存活持續(xù)時長 |
| 6-n |
ClientId |
客戶端標(biāo)識符，1-23個字節(jié)表示的字符串 |
在CONNECT消息標(biāo)志位具體表示如下：
| DUP |
QoS |
Retain |
Will |
CleanSession |
TopicIdType |
| bit 7 |
6,5 |
4 |
3 |
2 |
1,0 |
| X |
X |
X |
0/1 |
0/1 |
X |
在Flags中使用到的標(biāo)志位：
- Will：若為1，客戶端會在稍后請求遺囑主題和遺囑消息
- CleanSession：不但表示訂閱持久化，同時也被可擴(kuò)展到遺囑主題和遺囑消息中
CONNACK
網(wǎng)關(guān)對客戶端發(fā)出CONNECT消息的響應(yīng)。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x03 |
| 1 |
MsgType |
0x05 |
| 2 |
ReturnCode |
接受值0x00，拒絕為0x01-0x03，具體見上文RecodeCode定義 |
WILLTOPICREQ
根據(jù)客戶端CONNECT標(biāo)志位中WILL字段為true情況下，網(wǎng)關(guān)向客戶端發(fā)出遺囑主題請求，格式如下：
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x02 |
| 1 |
MsgType |
0x06 |
只有頭部部分，很簡單。
WILLTOPIC
客戶端作為網(wǎng)關(guān)WILLTOPICREQ請求響應(yīng)消息。下面是一個正常版本的WILLTOPIC消息：
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x07 |
| 2 |
Flags |
標(biāo)志位 |
| 3-n |
WillTopic |
遺囑主題 |
此時的標(biāo)志位如下
| DUP |
QoS |
Retain |
Will |
CleanSession |
TopicIdType |
| bit 7 |
6,5 |
4 |
3 |
2 |
1,0 |
| X |
0x00-0x02 |
0/1 |
X |
X |
X |
而空的WILLTOPIC也是允許存在的，就兩個字節(jié)表示，用于客戶端請求刪除已存在于服務(wù)器端的對應(yīng)遺囑主題和消息。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x02 |
| 1 |
MsgType |
0x07 |
WILLMSGREQ
根據(jù)客戶端CONNECT標(biāo)志位中WILL字段為真情況下，網(wǎng)關(guān)向客戶端發(fā)出遺囑消息請求，格式如下：
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x02 |
| 1 |
MsgType |
0x08 |
只有頭部部分，沒有別的。
WILLMSG
客戶端對網(wǎng)關(guān)WILLMSGREQ請求的響應(yīng)，從而把遺囑消息傳遞給網(wǎng)關(guān)進(jìn)行保存。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x09 |
| 2-n |
WillMsg |
客戶端遺囑 |
REGISTER
- 客戶端-->網(wǎng)關(guān)，請求主題（topic name）對應(yīng)的主題標(biāo)識符（topic id）
- 網(wǎng)關(guān)-->客戶端，通知主題（topic name）已經(jīng)被指派到某個主題標(biāo)識符（topic id）
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x0A |
| 2-3 |
TopicId |
客戶端發(fā)出，此值為0x0000；服務(wù)器發(fā)出，需要包含對應(yīng)于Topic Name的主題標(biāo)識符 |
| 4-5 |
MsgId |
自然數(shù)，用以標(biāo)識對應(yīng)的REGACK確認(rèn) |
| 6-n |
TopicName |
主題名稱，不能太長，盡量不要使用通配符 |
REGACK
客戶端或網(wǎng)關(guān)針對REGISTER消息的響應(yīng)。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x07 |
| 1 |
MsgType |
0x0B |
| 2-3 |
TopicId |
對應(yīng)于Topic Name的主題標(biāo)識符，被用于PUBLISH消息發(fā)布 |
| 4-5 |
MsgId |
自然數(shù)，用以標(biāo)識對應(yīng)的REGISTER消息 |
| 6 |
ReturnCode |
0x00被接受，其它值被拒絕 |
PUBLISH
PUBLISH消息用于客戶端或網(wǎng)關(guān)發(fā)布消息用：
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x0C |
| 2 |
Flags |
標(biāo)志位 |
| 3-4 |
TopicId |
主題標(biāo)識符 |
| 5-6 |
MsgId |
QoS 1-2時需要填充自然值；QoS 0時，值為0x0000 |
| 7-n |
Data |
用于發(fā)布的具體消息內(nèi)容 |
標(biāo)識位具體如下：
| DUP |
QoS |
Retain |
Will |
CleanSession |
TopicIdType |
| bit 7 |
6,5 |
4 |
3 |
2 |
1,0 |
| 0/1 |
0x00-0x02 |
0/1 |
X |
X |
0b00/0b01/0b10 |
標(biāo)識位里面各個字段和MQTT協(xié)議一致，無須多解釋。
PUBACK
客戶端/網(wǎng)關(guān)僅僅對QoS 1/2的PUBLISH消息做出響應(yīng)。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x07 |
| 1 |
MsgType |
0x0D |
| 2-3 |
TopicId |
對應(yīng)PUBLISH消息中TopicId |
| 4-5 |
MsgId |
自然數(shù)，用以標(biāo)識對應(yīng)的REGISTER消息 |
| 6 |
ReturnCode |
0x00被接受，其它值被拒絕，不同值表示不同拒絕理由 |
處理PUBLISH消息異常？在PUBACK消息中的ReturnCode字段中以相應(yīng)值體現(xiàn)出來，這就要求接收者處理拒絕理由。
PUBREC, PUBREL, PUBCOMP
只有在PUBLISH消息中QoS 2時，PUBREC, PUBREL, PUBCOMP才會一起登場，否則是沒有出場機(jī)會的。消息格式嘛，都很統(tǒng)一：
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x04 |
| 1 |
MsgType |
0x0F/0x10/0x0E |
| 2-3 |
MsgId |
對應(yīng)PUBLISH消息中的MsgId |
SUBSCRIBE
SUBSCRIBE用于客戶端訂閱某個主題的消息。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x12 |
| 2 |
Flags |
標(biāo)志位 |
| 3-4 |
MsgId |
用于確定對應(yīng)的訂閱確認(rèn)SUBACK消息 |
| 5-N |
TopicId/TopicName |
具體需要根據(jù)Flags標(biāo)志位中TopicIdType進(jìn)行填充 |
標(biāo)識位具體如下：
| DUP |
QoS |
Retain |
Will |
CleanSession |
TopicIdType |
| bit 7 |
6,5 |
4 |
3 |
2 |
1,0 |
| 0/1 |
0x00-0x02 |
X |
X |
X |
0b00/0b01/0b10 |
此處，標(biāo)志位中TopicIdType決定了SUBSCRIBE消息中TopicId/TopicName字段具體填充值：預(yù)定義topic id，或短小兩個字符表示主題（topic name），或直接填寫主題。
SUBACK
網(wǎng)關(guān)->客戶端，訂閱處理情況的確認(rèn)回執(zhí)，接受訂閱或出于其它原因拒絕之。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x08 |
| 1 |
MsgType |
0x13 |
| 2 |
Flags |
標(biāo)志位 |
| 3-4 |
TopicId |
網(wǎng)關(guān)接受其注冊，此處對應(yīng)具體指派的TopicId |
| 5-6 |
MsgId |
SUBSCRIBE消息中對應(yīng)MsgId值 |
| 7 |
ReturnCode |
0x00被接受，其它值被拒絕 |
標(biāo)識位具體如下：
| DUP |
QoS |
Retain |
Will |
CleanSession |
TopicIdType |
| bit 7 |
6,5 |
4 |
3 |
2 |
1,0 |
| X |
0x00-0x02 |
X |
X |
X |
X |
SUBACK消息標(biāo)志位中QoS為網(wǎng)關(guān)根據(jù)實際情況授權(quán)后的QoS具體值，這也應(yīng)該是客戶端需要知道并處理的。
UNSUBSCRIBE
UNSUBSCRIBE用于客戶端取消訂閱某個主題的消息。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x14 |
| 2 |
Flags |
標(biāo)志位 |
| 3-4 |
MsgId |
用于確定對應(yīng)的退訂確認(rèn)UNSUBACK消息 |
| 5-N |
TopicId/TopicName |
具體需要根據(jù)Flags標(biāo)志位中TopicIdType進(jìn)行填充 |
標(biāo)識位具體如下：
| DUP |
QoS |
Retain |
Will |
CleanSession |
TopicIdType |
| bit 7 |
6,5 |
4 |
3 |
2 |
1,0 |
| X |
X |
X |
X |
X |
0b00/0b01/0b10 |
UNSUBSCRIBE消息標(biāo)志位中唯一可用屬性TopicIdType決定了UNSUBSCRIBE消息中TopicId/TopicName字段具體填充值。
UNSUBACK
網(wǎng)關(guān)->客戶端，取消訂閱處理情況的確認(rèn)回執(zhí)，很簡單，4個字節(jié)表示。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x04 |
| 1 |
MsgType |
0x15 |
| 2-3 |
MsgId |
UNSUBSCRIBE消息中對應(yīng)MsgId值 |
PINGREQ
和MQTT協(xié)議中的PINGREQ一致，存活檢測。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x16 |
| 2-N |
ClientId |
可選項，表示客戶端休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)換為喚醒狀態(tài)用于檢查網(wǎng)關(guān)是否為其緩存消息 |
PINGRESP
接受PINGREQ消息的一方，如網(wǎng)關(guān)響應(yīng)PINGRESP消息表示自己現(xiàn)在運行OK。
另外一個意圖，若喚醒狀態(tài)客戶端發(fā)送PINGREQ消息之后，直接收到PINGRESP消息，表示網(wǎng)關(guān)當(dāng)前暫時沒有為其緩存的消息可供發(fā)送。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x02 |
| 1 |
MsgType |
0x17 |
很簡單，兩個字節(jié)表示足矣。
DISCONNECT
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x18 |
| 2-3 |
Duration |
可選項，表示客戶端即將進(jìn)入睡眠狀態(tài)的持續(xù)時間值 |
- 客戶端->網(wǎng)關(guān)，客戶端主動關(guān)閉當(dāng)前連接，網(wǎng)關(guān)響應(yīng)確認(rèn)消息。只有表示自己進(jìn)入睡眠狀態(tài)的客戶端，才會在DISCONNECT消息中附加Duration持續(xù)字段。
- 網(wǎng)關(guān)->客戶端，網(wǎng)關(guān)由于異常主動通知客戶端關(guān)閉兩者之間連接，客戶端接收到DISCONNECT時需要發(fā)送CONNECT消息到網(wǎng)關(guān)，重試重新建立連接。沒有Duration字段填充。
網(wǎng)關(guān)接收到要進(jìn)入休眠狀態(tài)的客戶端發(fā)送的包含有Duration字段DISCONNECT消息時，可以直接返回2個字節(jié)的（不能包含有Duration字段）DISCONNECT消息以示確認(rèn)。
WILLTOPICUPD
客戶端發(fā)送請求網(wǎng)關(guān)更新其遺囑主題。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x1A |
| 2 |
Flags |
標(biāo)志位 |
| 3-N |
WillTopic |
用于更新的遺囑主題 |
標(biāo)識位具體如下：
| DUP |
QoS |
Retain |
Will |
CleanSession |
TopicIdType |
| bit 7 |
6,5 |
4 |
3 |
2 |
1,0 |
| X |
0x00-0x02 |
0/1 |
X |
X |
X |
協(xié)議規(guī)定只有兩個字節(jié)空WILLTOPICUPD也是允許存在的，存在意義用于客戶端請求網(wǎng)關(guān)刪除已保存的遺囑主題和遺囑消息等。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x02 |
| 1 |
MsgType |
0x1A |
WILLTOPICRESP
WILLTOPICRESP為網(wǎng)關(guān)收到WILLTOPICUPD后作出的應(yīng)答消息。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x03 |
| 1 |
MsgType |
0x1B |
| 2 |
ReturnCode |
0x00被接受，其它值被拒絕 |
WILLMSGUPD
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
動態(tài)計算 |
| 1 |
MsgType |
0x1C |
| 2-N |
WillMsg |
用于更新的遺囑消息 |
客戶端->網(wǎng)關(guān)，確認(rèn)更新的遺囑消息。
WILLMSGRESP
WILLMSGRESP為網(wǎng)關(guān)收到WILLMSGUPD后作出的應(yīng)答消息。
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
0x03 |
| 1 |
MsgType |
0x1D |
| 2 |
ReturnCode |
0x00被接受，其它值被拒絕 |
轉(zhuǎn)發(fā)封裝
在MQTT-SN架構(gòu)圖中，MQTT-SN Forwarder轉(zhuǎn)發(fā)器適用于客戶端無法直接訪問網(wǎng)關(guān)或當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中不存在網(wǎng)關(guān)時，轉(zhuǎn)發(fā)器作用就體現(xiàn)出來了：
- 接收MQTT-SN客戶端消息封裝后轉(zhuǎn)發(fā)給上游網(wǎng)關(guān)
- 解封上游網(wǎng)關(guān)所發(fā)送消息，直接發(fā)送給對應(yīng)客戶端
轉(zhuǎn)發(fā)器作用于消息的封裝轉(zhuǎn)發(fā)，解封發(fā)送，針對消息不做修改。
轉(zhuǎn)發(fā)器對MQTT-SN消息封裝格式：
| 字節(jié)索引 |
表示內(nèi)容 |
說明 |
| 0 |
Length |
十進(jìn)制表示長度就是N |
| 1 |
MsgType |
0xFE |
| 2 |
Ctrl |
包含網(wǎng)關(guān)和轉(zhuǎn)發(fā)器之間的控制交換信息，主要是前兩位包含了半徑范圍 |
| 3-N |
Wireless Node Id |
標(biāo)識所發(fā)目的或需要接收封裝消息的無線節(jié)點 |
| N+1-M |
MQTT-SN message |
一個MQTT-SN消息消息 |
無線節(jié)點Id（Wireless Node Id）：
- 轉(zhuǎn)發(fā)器->網(wǎng)關(guān)，無線節(jié)點Id為轉(zhuǎn)發(fā)器所在的無線節(jié)點Id，便于告知網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)器位置
- 網(wǎng)關(guān)->轉(zhuǎn)發(fā)器，無線節(jié)點Id為網(wǎng)關(guān)的無線節(jié)點Id
控制交換字段Ctrl，單個字節(jié)，位表示含義：
小結(jié)
MQTT-SN 1.2規(guī)范中所定義消息格式介紹完畢，下一篇將對MQTT-SN主要流程功、能進(jìn)行闡述。