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MQTT协议与阿里云IoT物联网平台

时间：2018-12-17 06:29:23

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MQTT协议与阿里云IoT物联网平台

1.MQTT协议介绍

1.1 MQTT协议

MQTT（消息队列遥测传输）是基于 TCP/IP 协议栈而构建的支持在各方之间异步通信的消息协议。MQTT在空间和时间上将消息发送者与接收者分离，因此可以在不可靠的网络环境中进行扩展。虽然叫做消息队列遥测传输，但它与消息队列毫无关系，而是使用了发布和订阅(Pub/Sub)的模型。

MQTT 是一种轻量级的、灵活的网络协议，致力于为 IoT 开发人员实现适当的平衡：

这个轻量级协议可在严重受限的设备硬件和高延迟/带宽有限的网络上实现。它的灵活性使得为 IoT 设备和服务的多样化应用场景提供支持成为可能。

1.2 MQTT Client库

MQTT Client 库在很多语言中都有实现，包括 Embedded C、C、Java、JavaScript、Python、C++、C#、Go、iOS、Android等。Eclipse Paho的MQTT库下载地址：/paho/downloads.php

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5bJMI6AS-1576547662519)(/lark/0//png/15292/1543486508533-898d509b-7f51-414b-b251-ecf7d60ea3b9.png “”)]

下面开发实践基于Nodejs版mqtt，获取地址 /package/mqtt

1.3 MQTT报文

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1.3.1 固定报头Fixed header

控制报文类型

控制报文类型标志位

剩余长度

注：阿里云IoT的单个payload最大256K

1.3.2 可变报头Variable header

某些MQTT控制报文包含一个可变报头部分。它在固定报头和负载之间。可变报头的内容根据报文类型的不同而不同。可变报头的报文标识符（Packet Identifier）字段存在于在多个类型的报文里。

报文标识符字节 Packet Identifier bytes

1.3.3 有效载荷Payload

以下MQTT控制报文在报文的最后部分包含一个有效载荷。对于PUBLISH来说有效载荷就是业务消息。

2.与阿里云IoT平台建立连接

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2.1 CONNECT

阿里云IoT物联网平台的MQTT协议不支持will消息，CONNECT 消息内容参数如下：

其中clientId，username，password由设备三元组(productKey,deviceName,deviceSecret)按照规则生成，具体规则如下：

官方文档：/document_detail/73742.html

设备端代码示例(Nodejs版) client.js

/**"dependencies": { "mqtt": "2.18.8" }*/const crypto = require('crypto');const mqtt = require('mqtt');//设备身份三元组+区域const deviceConfig = {productKey: "替换",deviceName: "替换",deviceSecret: "替换",regionId: "cn-shanghai"};//根据三元组生成mqtt连接参数const options = initMqttOptions(deviceConfig);const url = `tcp://${deviceConfig.productKey}.iot-as-mqtt.${deviceConfig.regionId}.:1883`;//2.建立连接const client = mqtt.connect(url, options);client.on('packetsend', function (packet){console.log('send '+packet.cmd+' packet =>',packet)})client.on('packetreceive', function (packet){console.log('receive '+packet.cmd+' packet =>',packet)})//IoT平台mqtt连接参数初始化function initMqttOptions(deviceConfig) {const params = {productKey: deviceConfig.productKey,deviceName: deviceConfig.deviceName,timestamp: Date.now(),clientId: Math.random().toString(36).substr(2),}//CONNECT参数const options = {keepalive: 60, //60sclean: false, //cleanSession保持持久会话protocolVersion: 4 //MQTT v3.1.1}//1.生成clientId，username，passwordoptions.password = signHmacSha1(params, deviceConfig.deviceSecret);options.clientId = `${params.clientId}|securemode=3,signmethod=hmacsha1,timestamp=${params.timestamp}|`;options.username = `${params.deviceName}&${params.productKey}`;return options;}/*生成基于HmacSha1的password参考文档：/document_detail/73742.html?#h2-url-1*/function signHmacSha1(params, deviceSecret) {let keys = Object.keys(params).sort();// 按字典序排序keys = keys.sort();const list = [];keys.map((key) => {list.push(`${key}${params[key]}`);});const contentStr = list.join('');return crypto.createHmac('sha1', deviceSecret).update(contentStr).digest('hex');}

2.2 CONNACK

receive connack packet => Packet {cmd: 'connack',retain: false,qos: 0,dup: false,length: 2,topic: null,payload: null,sessionPresent: false,returnCode: 0 }

2.4 PINGRESP

send pingreq packet => {cmd: 'pingreq' }

2.5 PINGRESP

receive pingresp packet => Packet {cmd: 'pingresp',retain: false,qos: 0,dup: false,length: 0,topic: null,payload: null }

2.6 DISCONNECT

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZSGNnsZZ-1576547662522)(/lark/0//png/15292/1545103111650-1aa28138-a253-4787-bbb9-e696174ec880.png “”)]

3. 发布数据

3.1 PUBLISH

//3.属性数据上报const topic = `/sys/${deviceConfig.productKey}/${deviceConfig.deviceName}/thing/event/property/post`;setInterval(function() {//发布数据到topicclient.publish(topic, getPostData(),{qos:1});}, 5 * 1000);function getPostData() {const payloadJson = {id: Date.now(),params: {temperature: Math.floor((Math.random() * 20) + 10),humidity: Math.floor((Math.random() * 20) + 60)},method: "thing.event.property.post"}console.log("===postData\n topic=" + topic)console.log(payloadJson)return JSON.stringify(payloadJson);}

send publish packet => {cmd: 'publish',topic: '/sys/a1hQSwFledE/eud1jXfEgCsAiP2eId9Q/thing/event/property/post',payload: '{"id":1543896481106,"params":{"temperature":23,"humidity":73},"method":"thing.event.property.post"}',qos: 1,retain: false,messageId: 38850,dup: false }

3.2 PUBACK

receive puback packet => Packet {cmd: 'puback',retain: false,qos: 0,dup: false,length: 2,topic: null,payload: null,messageId: 38850 }

4. 接收数据

4.1 SUBSCRIBE

//4.订阅主题,接收指令const subTopic = `/${deviceConfig.productKey}/${deviceConfig.deviceName}/control`;client.subscribe(subTopic)client.on('message', function(topic, message) {console.log("topic " + topic)console.log("message " + message)})

SUBSCRIBE消息体

send subscribe packet => {cmd: 'subscribe',subscriptions: [ {topic: '/a1hQSwFledE/eud1jXfEgCsAiP2eId9Q/control', qos: 0 } ],qos: 1,retain: false,dup: false,messageId: 38851 }

4.2 SUBACK

SUBACK消息体

receive suback packet => Packet {cmd: 'suback',retain: false,qos: 0,dup: false,length: 3,topic: null,payload: null,granted: [ 128 ],messageId: 38851 }