协议就是通信双方的一个约定，即，表示第1位传输的什么、第2位传输的什么……。在MQTT协议中，一个MQTT数据包由：固定头（Fixed header）、 可变头（Variable header）、 消息体（payload）三部分构成。
MQTT 数据包结构
-
固定头（Fixed header），存在于所有MQTT数据包中，表示数据包类型及数据包的分组类标识 -
可变头（Variable header），存在于部分MQTT数据包中，数据包类型决定了可变头是否存在及其具体内容 -
消息体（Payload），存在于部分MQTT数据包中，表示客户端收到的具体内容
1 MQTT固定头
固定头存在于所有MQTT数据包中，其结构如下：
| Bit | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| byte 1 |
MQTT数据包类型
|
不同类型MQTT数据包的具体标识
|
||||||
| byte 2… | 剩余长度 | |||||||
1.1 MQTT数据包类型
位置：byte 1, bits 7-4。
相于一个4位的无符号值，类型如下：
| 名称 | 值 | 流方向 | 描述 |
|---|---|---|---|
| Reserved | 0 | 不可用 | 保留位 |
| CONNECT | 1 | 客户端到服务器 | 客户端请求连接到服务器 |
| CONNACK | 2 | 服务器到客户端 | 连接确认 |
| PUBLISH | 3 | 双向 | 发布消息 |
| PUBACK | 4 | 双向 | 发布确认 |
| PUBREC | 5 | 双向 | 发布收到（保证第1部分到达） |
| PUBREL | 6 | 双赂 | 发布释放（保证第2部分到达） |
| PUBCOMP | 7 | 双向 | 发布完成（保证第3部分到达） |
| SUBSCRIBE | 8 | 客户端到服务器 | 客户端请求订阅 |
| SUBACK | 9 | 服务器到客户端 | 订阅确认 |
| UNSUBSCRIBE | 10 | 客户端到服务器 | 请求取消订阅 |
| UNSUBACK | 11 | 服务器到客户端 | 取消订阅确认 |
| PINGREQ | 12 | 客户端到服务器 | PING请求 |
| PINGRESP | 13 | 服务器到客户端 | PING应答 |
| DISCONNECT | 14 | 客户端到服务器 | 中断连接 |
| Reserved | 15 | 不可用 | 保留位 |
1.2 标识位
位置：byte 1, bits 3-0。
在不使用标识位的消息类型中，标识位被做为保留位。如果收到无效的标志时，接收端必须关闭网络连接：
| 数据包 | 标识位 | Bit 3 | Bit 2 | Bit 1 | Bit 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| CONNECT | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| CONNACK | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PUBLISH | MQTT 3.1.1使用 | DUP1 | QoS2 | QoS2 | RETAIN3 |
| PUBACK | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PUBREC | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PUBREL | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PUBCOMP | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| SUBSCRIBE | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| SUBACK | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| UNSUBSCRIBE | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| UNSUBACK | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PINGREQ | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| PINGRESP | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| DISCONNECT | 保留位 | 0 | 0 | 0 | 0 |
-
DUP：发布消息的副本。用来在保证消息的可靠传输，如果设置为 1，则在下面的变长中增加MessageId，并且需要回复确认，以保证消息传输完成，但不能用于检测消息重复发送。 -
QoS：发布消息的服务质量，即：保证消息传递的次数-
00：最多一次，即：<=1 -
01：至少一次，即：>=1 -
10：一次，即：=1 -
11：预留
-
-
RETAIN： 发布保留标识，表示服务器要保留这次推送的信息，如果有新的订阅者出现，就把这消息推送给它，如果设有那么推送至当前订阅者后释放。
1.3 剩余长度（Remaining Length）
位置：byte 1。
固定头的第二字节用来保存变长头部和消息体的总大小的，但不是直接保存的。这一字节是可以扩展，其保存机制，前7位用于保存长度，后一部用做标识。当最后一位为 1时，表示长度不足，需要使用二个字节继续保存。 例如：计算出后面的大小为0
2 MQTT可变头
MQTT数据包中包含一个可变头，它驻位于固定的头和负载之间。可变头的内容因数据包类型而不同，较常的应用是做为包的标识：
| Bit | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| byte 1 | 包标签符（MSB） | |||||||
| byte 2… | 包标签符（LSB） | |||||||
很多类型数据包中都包括一个2字节的数据包标识字段，这些类型的包有：PUBLISH (QoS > 0)、PUBACK、PUBREC、PUBREL、PUBCOMP、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE、UNSUBACK
3 Payload消息体
Payload消息体位MQTT数据包的第三部分，CONNECT、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE四种类型的消息
有消息体：
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CONNECT，消息体内容主要是：客户端的ClientID、订阅的Topic、Message以及用户名和密码。 -
SUBSCRIBE，消息体内容是一系列的要订阅的主题以及QoS。 -
SUBACK，消息体内容是服务器对于SUBSCRIBE所申请的主题及QoS进行确认和回复。 -
UNSUBSCRIBE，消息体内容是要订阅的主题。