MQTT协议种报文分析报告.docx

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1、MQTT 协议 14 种报文分析实习报告课程名称: 实习题目: 专业班 级:_ 学生姓名: 学 号: 实习成绩: 指导教师签名： 年月日实习时间实习地点实习学时学习 MQT 协议，对各个MQTT 艮文进展协议分析。学习 java 语言的 socket 编程根底，利用 paho 库实现 MQT 客户端程序。实习目的实习 内容实 习要 求实习 主要 设施设备实 习成 果利用相关工具捕获 MQTTft、议的相关报文， 分析 MQT 协议的 14 种报文。学会直接构造 MQTT 艮文，完成通信，并理解回调机制记录 MQTTS 验过程、截图分析并说明利用 socket 直接构造 MQTT 艮文，完成与效

2、劳器进展通信， 实现连接效劳器、订阅主题、发送消息等功能。利用 paho 库实现 MQT 客户端，实现全部功能，并理解回调机制装有 WiresharkPortable 、paho、mosquitto、npcap、 jdk-8u112- windows-i586 等程序的 PC 机一台对 MQTTft、议有了确定的生疏，知道如何分析各种报文。 对 MQTT 协议编程有了确定的根底和了解。实习报告1 引言1.1 系统概述MQTTft、议的分析与编程试验1.2 需求分析基于轻量级代理的公布/订阅协议，更为简约、轻量，易于使用，针对受限 环境带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定，属于物联网的一个传输协议

3、。 设计思想是开放、简洁、轻量、易于实现。1.3 运行环境装并翻开 mosquitto 效劳器；安装 MQT 客户端EclipsePahoMQTT 安装npcap； 安装 WiresharkPortable 协议分析软件；安装 jdk ； Window7 系统。构造效劳器 环境。2 协议分析试验2.1 试验预备试验环境：JDK 环境试验方法及步骤：1. MQTTI 艮务器端 mosquitto（1） 下载并安装 mosquitto（2） 确认安装完后，全部全部的程序都安装在这个名目下， C:Program Filesx86mosquitto 。 假设你不想在其他的操作系统上也执行安装程序，把C

4、:Program Files x86mosquitto这个文件夹拷贝到任何路径（3） 进入 d:mosquitto ，输入下面的命令，cd d:mosquittomosquitto -p 1883 -v-p 代表当前的 mosquitto 效劳实例启动以后，其监听端口号，这个配置的掩盖 -c config file 指定的配置文件中的端口-v 代码调试模式(verbose )可以输出更多的信息2. MQTT 客户端 Eclipse Paho MQTT(1) 下载解压缩后，双击 paho.exe,翻开后的对界面如下(2) 点击上图中的 十字图标，就能建一个 MQTT 勺客户端的连接，输入正确的

5、MQTT 艮务端的连接地址，(3) 这个时候我们就能订阅消息了。选择“ Subscription ”下方的绿色十字图标，就可以输入订阅的主题(topic )的名字，比方我们设置主题名称为“test ”， 并点击“ Subscribe ”按钮(4) 往 MQT 效劳发送一条某一主题的 MQTT 肖息。然后点击“ Publish ”按钮, 这个时候，我们就能看到消息已经发送成功，且在步骤( 3)订阅的同一主题也 收到了消息。3. 安装和使用协议分析软件 wireshark(1) 安装 WiresharkPortable_221.paf.exe(2) 捕获 MQT 协议报文(3) 在 Wiresha

6、rk 中，分为 capture filter 和 Display Filer ，我们只需要在WireShark 软件中的 capture filter 输入下面的过滤条件，则与 MQTT 艮务交互 的相关TCP 的数据包就能抓取到。如以以下图所示意 .Capture*phMt阳曲CiftturtTfurtdprt I曲可hterfaceLmk asr heac tr Pr(xn. h： ode ruphefi【EIE uftv Mt&aM3% 他虫VMwjre Nehuoirfc Aiiaptcr VMit. tc1224W WK *51：二&*Etheinrtcabled2621442tep

7、 and parf LfiSLocJI Ai ej CufHiectiofi4m/. Capture DH aid intErf*CF5EirozCjplurtE Fita$这个时候，我们先启动WireShark，然后点击Eclipse Paho MQTT 工具的“Connect”，这个时候 WireShark 就能抓取下面的 TCP 数据包2.2 主要试验步骤操作：依据“ MQTT-3.1.1-CN”文档各种报文的实现方法依次实现，抓包结果截图，结合参考文档分析试验结果。结果：如下各图所示14 种报文分析说明具体如下:1. CONNECT-连接效劳端tfiCrtd PMKAi X AM: f

8、Mbnfin AhH- Sferii., !* L W-神裤r.1! d Mt tJf t 斗 M E W W fa 1 M -M IA-I 托4A 4*Hi； Hi |!lI和 MP： Ml-分析说明：固定报头：0001 0000 其中 MQT报文把握类型 0001,保存位 0000剩余长度字段：为 16 进制的 1c,表示剩余长度等于可变报头的长度(10 字节) 加上有效载荷的长度为 28。可变报头：CONNECT文的可变报头按以下次序包含四个字段： 协议名(Protocol Name，协议级别(Protocol Level )，连接标志(Connect Flags )和保持连接(Keep

9、 Alive )协议名字节构成：00 04 4d 51 54 54 ，表示长度为 4 的“ MQT”协议名称 协议级别字节构成：04,对于 3.1.1 版协议，协议级别字段的值是 4(0x04)连接标志：02,对应 2 进制 0000 0010,效劳端必需验证 CONNEC 把握报文的保 留标志位(第 0 位)是否为 0,假设不为 0 必需断开客户端连接 清理睬话位置为连接标志字节的第 1 位，清理睬话标志被设置为 1，客户端和 效劳端必需丢弃之前的任何会话并开头一个的会话遗嘱标志位置为连接标志的第 2 位，遗嘱标志被设置为 0,连接标志中的Will QoS 和Will Retain 字段必需

10、设置为 0,并且有效载荷中不能包含 Will Topic 和 Will Message 字段，网络连接断开时，不能发送遗嘱消息。丿 111、O遗嘱 QoS 位置为连接标志的第 4 和第 3 位。这两位用于指定公布遗嘱消息时使用 的效劳质量等级，由于此例遗嘱标志位置被置0,所以 0,遗嘱 QoS 也必需设置为 0(0x00)遗嘱保存位置为连接标志的第 5 位。遗嘱标志被设置为 0,遗嘱保存(Will Retain )标志也必需设置为 0用户名标志位置为连接标志的第 7 位。此例用户名标志被设置为 0,有效载荷中 不能包含用户名字段密码标志位置为连接标志的第 6 位。由于此例用户名标志被设置为 0

11、，密码标志 也必需设置为 0保持连接：保持连接字节为 00 3c,其中保持连接 KeepAliveMSB 为 00,保持连 接KeepAliveLSB 为 3c有效载荷：00 10 70 61 68 6f 38 37 32 32 38 35 35 32 31 39 34 3，其中表示随后长度为 16,此例有效载荷只有客户端标识符即 paho 8722855219412. C0NNACC 确认连接恳求I V.J93IC4L/.U.1I. L1ML*,1EJM S-.LiMIV3 . 4U；| *”般 D Nir-433 M Ln-rSriE-i利 HI ma* 财 fclf* iiw MH I!

12、 W VyUfi 理 tITfl C* tiH13 肿 他珂刑电 vEtlU*W II. X： Hd 建跖竝北 JF/础前*做：圈 he：址*妝_硏：舲“PfeJM!7to=GF：4G!Ft “2M1 IMJK1 Wr 删 VEI l#it.LU”.lMhl! Ewi lJJ_d3.Ut.MTraHEBtuiin Cvrrral FtaKar“卜 trc IFtarr- 】Dn Part: W-IES, Vaq- |* de*: 11iLBH: C* rtQ lef?try TrjfMMiriJEtt Md& FUtt AKM片.Lm ! J叙 K)ft LU r A M.PUBLISH-公布

13、消息:4M iBiBK 3 种 勺:丹工AT rAHlw jjj.ai.m.iLM.p.urr.m1MIIIW lTteirtl1Ifpt 理 T占 t.llJKIl1 tauMi S t-4JM-Uliontaaph lift4 hdbJjlifi iWiMyn內純慟 JkkA 融昭 2 工占|就 1.H.P.MFrWinjy.ui.H勺 P.应-诉丁二审staupjASiFCP5rep3 丁】血 12 追 L-MEI54 蚊*-ladli |11 灯.1tak“lS Men“芦 1 LMT-6L. 46 ”弩 tx * srJ.*恺* biis 46亡耳KIJFN 1$14 bin i L

14、SEATJC* 4叭 Tt. Irf 岛JH 也 r&：f tmM ni #r w-sifijj 軒T： wifi.imri n 債* w：rt：n：fi：*i) 3n-ewnrt FnrisKal 恤Elan $啊！ 3j C*= IF ”Lt* I? HQ T.hrtrf Trwnpcrl: P-QtocaLAni 汕 HfMr FU|*; Mt畑 LE la“#lhrvin V- W KF ”.! i I H II M-口丘LOFTL writuLi, S*rUH3-. Drr BCFEME JH : 11, l9： 4阳印圭 4rtria tB -制：jiwi IZII* !n *sE

15、ar盘 Mi. 輩 9 Ir 甲tB * 工內 *Iff分析说明：固定报头：0100 0000，其中 MQT 报文把握类,0100 ,保存位 0000剩余长度字段：为 16 进制的 02,表示可变报头的长度。对 PUBREL 艮文这个值 等于 2.可变报头：为 16 进制的 00 06,其中报文标识符 MSL 为 16 进制的 00,报文标识符 LSB 为 16 进制的 06有效载荷：PUBAC 报文没有有效载荷。5. PUBRE-公布收到 QoS2 第一步分析说明：固定报头：0101 0000，其中 MQT 报文把握类,0101，保存位 0000剩余长度字段：为 16 进制的 02,表示可变

16、报头的长度。对 PUBREL 艮文这个值 等于 2.可变报头：为 16 进制的 00 07,其中报文标识符 MSL 为 16 进制的 00,报文标识符 LSB 为 16 进制的 07有效载荷：PUBRE 报文没有有效载荷。6. PUBRE- 公布释放 QoS2 其次步EH en. ： MM 黑暑母 mm .LM BMIf白曲界丁Wtk i ttMa1 l.MLlfti4 6 M2FI4：? B NMtC d- MfiA-Tj-n*. ih碎-仏 何 TT.LKW.EX 册 g#Tih 111 uwr.ipM!*.珂STM.hr.L*rjn171.11. til .Utn, ki B f即 r

17、nan*?r初Ft*Ffit*MM 2 口常 ItKhwi Il ZLi*of 鼻_IJb 匚lltTM JMlM IMJ A(E知* iUrferJ 14Mf虫 Pk4|. jK MMLLffr| Qi.MM|出* ” e:l*t.riIt *!.:*)Tu 即 L Wiilnh 髦 5 疋三 m.3-1. ll：l. M, DKTr 91.61 W 逐尹呻 Ip 4t MblUj3$. A&l匕尸 A-TPnVC-B”a d 2LL IVLWMfillf ： rtujMT Fifa fcdL| 4 htaULk rclMM jh| Ufl： Jss i 1M站IJIJRHlf .ipMI4

18、K2 益丹理 筑Mi bfi liMPCdf8r T分析说明：固定报头：0110 0010，其中 MQT 报文把握类,0110，保存位 0010剩余长度字段：为 16 进制的 02,表示可变报头的长度。对 PUBREL 艮文这个值 等于 2.可变报头：为 16 进制的 00 07,其中报文标识符 MSL 为 16 进制的 00,报文标识符 LSB 为 16 进制的 07有效载荷：PUBRE 报文没有有效载荷。7. PUBCOM-公布完成 QoS2 第三步分析说明：固定报头：0111 0000，其中 MQT 报文把握类,0111，保存位 0000剩余长度字段：为 16 进制的 02,表示可变报头

19、的长度，对 PUBCOMP 文这个值 等于 2。可变报头：为 16 进制的 00 07,其中报文标识符 MSL 为 16 进制的 00,报文标识 符LSB 为 16 进制的 07有效载荷：PUBCOMt 文没有有效载荷。8. SUBSCRIBE -订阅主题d 強皿百TIMSMTVaiKIlkil idhruMdLAfih :CnBcZMESITOT a . =黑匕气 日樂i 亘亠炖世21 .MAIMiiv?1. ivi“JitM lufeijcr Itav Hiw| fc1M恥禅IM37?. MkftU KHQTT64 制袖打 I 舸 i AA11. M . 11H .l-rM.fcSr.W.

20、UBJPH也心 IHU |AUL|4ctarl3 WLn-J!bta LnBCVHCFVITlBaat37* T“*wi3i|ssr*t moccl丄 &ubii-“lt hwritt4 I M(WP h i 叶即 lMJ# 丸 q lj.3j. I#*“ 3*ldkr*toTglt Llb n- b 4 egTflblM0#.畀-I ia 11.*5* Lcmi t孚力 j 1鼻巧帽 f“lii AHRI“ I JFll-J 唱理分析说明: 固定报头：1000 0010，其中 MQT 报文把握类， 1000，保存位 0010剩余字段长度：为 16 进制的 08,表示可变报头的长度2 字节加上

21、有效载荷 的长度为 8可变报头：为 16 进制的 00 01,其中报文标识符 MSL 为 16 进制的 00,报文标识 符LSB 为 16 进制的 01有效载荷：为 16 进制的 00 03 31 31 30 00 ，其中 MSB 为 00，LSB 为 03,主题 过滤为 31 31 30 即 110，00 表示效劳质量等级 QoS 为 0。9SUBACK 订阅确认InWWE FFPK3K44-ImsLiaJan Lnntnd rf Fminfrih fV-n4rn|Sn:, Me1C7. 3H-, Bae: W 珥，L 出UHJ, M rert :teqL 3,分析说明:固定报头：1001

22、0000，其中 MQT 报文把握类,1001，保存位 0000剩余长度字段为 16 进制的 03,表示可变报头的长度加上有效载荷的长度为可变报头：为 16 进制的 00 01,其中报文标识符 MSL 为 16 进制的 00,报文标识符 LSB 为 16 进制的 01有效载荷：为 16 进制的 00,对应 2 进制即为返回码 0000 0000,返回码值为 0x0C-最大 QoS 010 UNSUBSCRIB-取消订阅nn- -ffl” 吟 臼肝丄 is*IWP TSfl tSwHttaFbivM LkaUncrUn MlMWHUlUll mi !wN *cM Wh#M #4Frwt 3； fr

23、5 WT“ E hrine 测 审 l”h 4 胡“tW wm J#- 51CT1 0 bscarw Mrwili II, Wr.、利 IL H f W | PI 【M E fr p,隔 E rw(jf!fl M *L： *1 (Rf 4rrtBnit A-crtDL Wrikn *, 5rr:.110.1 tet:非伽 血右、*|X *t -耳卜 hr# A*l: L*屛 *9 I,. *Ai L L 訐 令科*H4tC4|*: rib? M9-13lf HIM -iM- RHJMI |削 S tfKdfha 區 liK i Ilil-fl *l|分析说明：固定报头：1010 0010 其中

24、 MQT报文把握类型 1010,保存位 0010剩余长度字段 为 16 进制的 07,表示可变报头的长度加上有效载荷的长度为 7 可变报头：16 进制的 00 02,其中报文标识符 MSL 为 16 进制的 00,报文标识符_SB 为 16 进制的 02有效载荷：16 进制的 00 03 31 31 30,其中 00 03 表示想要取消订阅的主题长 度为3,想要取消的主题为 31 31 30 即 110。11 UNSUBAC-取消订阅确认kr1 t Mm2 1 BW4)v all4 5#.钙*期&解啊 H22fzvcataruwjknS* 人 WT,WH 171 .MftliIKd.prr I

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26、M U1fl)13,3131-11W.4.M?.US?-A7a W*,|#i 11.11.lU.ltu 科 mM- Lng non ra? ”M 巒釉 ri wlrv i MJ- IKlfJi.弹K-atlinri 4115 再 6F -Ft：Ti. FMLd |k4iHvi.ii FT”e*rttt n, ”fr-rJulTHi-r ；-r f?L Hf (TAfeUnrtm” P fT 海!:序 1 4!膿 P H 皿ntL”nef flcroJ- Z M-f.MIlf lb,. MtiTMTlLNiM Cdflml Frw时，Sw 鼻 MT1441 Brr Afeffi Ul. 爾 1i

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28、S iHl.kliiAll Mi ui.za.iii.uw lrl.131 ShW”旳.竝：. Sw n.L m# G 的漳171L 9 .IJjl.lC,S4. s? i WYi sa.sr.irr.m何 h m M 5fl.E7-LV7. IK- 弭(F .IJFP. |ni?. aj.iu.u吨 rr* IMNsi.wjrrBfi* MMJ?44 kyillfft * w 44 ENJWi i BI E4Sb rjirs|V|MllLI Mn“M4 l,rAT*，博 HahtaB*iMSC 翻口 fr-MR |1E|理 P|Af46 *r* FMapATiM-JI 3 kk-L3 kOn

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30、文把握类,1101，保存位 0000可变报头PINGRES 报文没有可变报头。有效载荷PINGRES 报文没有有效载荷。14 DISCONNEC-断开连接Ld“fiMrkJftliMi tJMIMd lIMftL,. 血 财 El Vtltlj X P*“EfaMl., 出-3( M43 14 LM! iWhv I fa网- .b常矗*3|. W“ - ?Fl.h： fK 4.&itf4FinH4 4vl分析说明：固定报头：1110 0000，其中 MQT 报文把握类型 1110,保存位 0000可变报头：DISCONNECT 文没有可变报头。有效载荷：DISCONNECT 文没有有效载荷。2

31、.3 思考与总结1. 说明 paho 和 mosquitto 的作用，它们与公布/订阅模式的关系。Paho 是 MQT务器客户端，Mosquitto 是 MQTT 艮务器端，助paho 和 mosquitto均可作为 MQTT 艮务器的实现, 可实现公布/订阅模式2. MQTT 中变长字段有哪些？接收端如何推断变长字段完毕？MQTT 中变长字段有剩余长度，当剩余长度字段的标志位为0 时表示变长字段完毕。3. 构造、捕获并分析带有客户端标识符，遗嘱主题，遗嘱消息，用户名，密码的Connect 消息 Ml-. J丄| 9W*J-aM li -J l rl弱 X “ ：!| I 1!1 IiM分析说明：固定报头：0001 0000 报文把握类型 0001,保存位 0000剩余长度字段： / 16 进制的 32,表示剩余长度等于可变报头的长度(10 字节) 加上有效载荷的长度为 50.(Keep Alive )00 04 4d 51 54 54 ，表示长度为 4 的“ MQT”协议名称协议级别字节构成：04,对于 3.1.1 版协议，协议级别字段的值是 4(0x04) o 连接标协议名字节构可变报头：CONNECT 文的可变报头按以下次序包含四个字段： 协议名(Protocol Name，协议级别(Protocol Level )，连接标志(Connect Flags