[MQTT] 패킷 구조

1. MQTT Packet Structure

	7	6	5	4	3	2	1	0
Byte 1	Message Type				DUP	QoS Level		RETAIN
Byte 2	Remaining Length(1 ~ 4byte)
3 ~ Nth	Optional : Variable Length Header
N+1th ~ M	Optional : Variable Length Message Payload

• 헤더 : Byte 1, Byte 2는 필수 정보
  • Message Type에 따라 헤더의 크기는 가변적

 

2. MQTT Control Packet Type

• 1.의 Message Type에 해당하는 내용

구분	값	Direction	설명
RESERVED	0	Forbidden	예약됨
CONNECT	1	Client > Server	Client가 Server로 연결 요청
CONNACK	2	Server > Client	Connect에 대한 Ack.
PUBLISH	3	양방향 가능	Message를 publish
PUBACK	4	양방향 가능	Pub Ack. (QoS 1)
PUBREC	5	양방향 가능	Pub Received (QoS 2 delivery part 1)
PUBREL	6	양방향 가능	Pub Release (QoS 2 delivery part 2)
PUBCOMP	7	양방향 가능	Pub 성공 (QoS 2 delivery part 3)
SUBSCRIBE	8	Client > Server	Client의 Sub 요청
SUBACK	9	Server > Client	Sub Ack.
UNSUBSCRIBE	10	Client > Server	Client의 Unsub 요청
UNSUBACK	11	Server > Client	Unsub Ack.
PINGREQ	12	Client > Server	Ping Request
PINGRESP	13	Server > Client	Ping Response
DISCONNECT	14	양방향 가능	Disconnect 알림
AUTH	15	양방향 가능	인증 교환

 

3. Flag

• 각 Flag는 기본적으로 2.의 MQTT Control Packet Type에 따라 값이 정해져 있음.
  • PUBLISH : DUP, QoS, RETAIN 값을 임의로 할당할 수 있음. (0000 ~ 1111)
  • PUBREL / SUBSCRIBE / UNSUBSCRIBE : 0010 > QoS 1을 의미
  • 그 외 : 0000

Bit 위치	구분	설명
3	DUP	중복된 전송
1-2	QoS	QoS 값 설정
0	RETAIN	RETAIN 플래그

• Retain : 토픽 별로 유지할 수 있는 메시지로, 클라이언트의 Sub 요청마다 반환
  • Retain된 메시지는 Message Brocker에 저장되며, 구독자가 Sub을 보내면 Retain되어 있는 메시지를 전송해준다. 
• QoS : Pub Message에서 조절할 수 있으며, 2개의 bit로 레벨을 조정한다.
  • 0 : 최대 한 번
  • 1 : 적어도 한 번
  • 2 : 정확히 한 번만
  • 3 : 최대 한 번
• DUP : PUBLISH Type Pakcet의 중복 전송

 

4. Remaining Length

• 가변 헤더를 포함한 '전체 메시지의 최대 크기'를 계산하기 위해 사용한다.
• 1 byte(1.의 표에서 Byte 2)는 고정 헤더 값으로 사용하기 위해 필수이며, 추가로 3개의 byte, 즉 최대 4 byte(Byte 2 - Byte 5)를 사용할 수 있다.
• 각각의 byte 첫 자리는 다음 byte를 사용할지 결정하기 위해 사용한다.
  • 예를 들어, Byte 2의 값이 0xxx xxxx라면 Byte 3을 사용하지 않는다.
  • Byte 2의 값이 1xxx xxxx라면 Byte 3을 사용한다.
    • Byte 3의 값이 0xxx xxxx라면 Byte 4를 사용하지 않는다, ...
• Byte 2만 사용하는 경우(Byte 2의 첫자리가 0인 경우), 다룰 수 있는 전체 메시지의 크기는 0 - 127 byte가 된다.
  • Byte 2는 8 bit, 이 중 첫 자리인 1 bit는 용도(다음 byte 사용 여부)가 예약되므로 7 bit, 2⁷ = 128, 크기는 0부터 시작하므로 최대 127 byte
• Byte 3까지 사용하는 경우, 전체 메시지의 크기는 16 bit - 2 bit(각 Byte에서 예약된 첫 bit) > 2¹⁴ = 16,384이므로 최대 16,383 byte (약 16MB)
• Byte 5까지 사용하는 경우, 전체 메시지의 크기는 32 bit - 4 bit > 2²⁸ = 268,435,456이므로 최대 268,435,455 byte(약 256MB)
  • 때문에 MQTT는 메시지당 최대 256 MB로 제한된다.

 

참고 : https://docs.oasis-open.org/mqtt/mqtt/v5.0/mqtt-v5.0.html