PUBLISH 与 QoS 握手报文格式

OASIS MQTT 5.0：§3.3 PUBLISH、§3.4 PUBACK、§3.5 PUBREC、§3.6 PUBREL、§3.7 PUBCOMP
QoS 语义综述另见：03-QoS与消息投递.md

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1. PUBLISH（§3.3）

1.1 Fixed Header

Type=3 | DUP | QoS1 | QoS0 | RETAIN | Remaining Length…

标志	含义
DUP	1=可能是重传的 PUBLISH（QoS>0）；接收方须按 Packet ID 去重/续传逻辑处理
QoS	00=0，01=1，10=2；11 非法 → 协议错误
RETAIN	1=Server 应作为该 Topic 的保留消息存储/替换（空载荷 Retain 可删除保留消息，见规范）

1.2 Variable Header

Topic Name → Packet Identifier(若 QoS>0) → Properties(5.0)

字段	规则
Topic Name	UTF-8；不得含通配符；可用 Topic Alias 缩短（5.0）
Packet Identifier	QoS 1/2 必须；QoS 0 不得出现
Properties	Payload Format、Message Expiry、Topic Alias、Response Topic、Correlation Data、User Property、Subscription Identifier、Content Type 等

1.3 Payload

• 应用消息原始字节；长度 = Remaining Length − Variable Header 长度
• 协议对内容不可知（JSON/Protobuf/二进制均可）

1.4 抓包心算

Fixed Header: 0x30 = PUBLISH, QoS0, no DUP, no RETAIN
Fixed Header: 0x32 = PUBLISH, QoS1
Fixed Header: 0x33 = PUBLISH, QoS1 + RETAIN
Fixed Header: 0x34 = PUBLISH, QoS2

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2. QoS 0：无确认

Sender ──PUBLISH (QoS0)──▶ Receiver

无 Packet Identifier；可丢。

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3. QoS 1：PUBACK（§3.4）

Sender ──PUBLISH (QoS1, PacketID=P, DUP?)──▶ Receiver
Sender ◀─PUBACK  (PacketID=P, Reason?)───── Receiver

PUBACK 结构

部分	内容
Fixed Header	Type=4，Flags=0000
Variable Header	Packet Identifier；5.0 可跟 Reason Code + Properties
Payload	无

成功 Reason 常为 0x00 Success；亦可 0x10 No matching subscribers 等（5.0，视角色）。

超时未收到 PUBACK → Sender 以 DUP=1 重传同一 Packet ID 的 PUBLISH。

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4. QoS 2：四步握手（§3.5～3.7）

Sender ──PUBLISH (QoS2, P)──▶ Receiver
Sender ◀─PUBREC  (P)───────── Receiver
Sender ──PUBREL  (P)─────────▶ Receiver   # Flags 必须 0010
Sender ◀─PUBCOMP (P)───────── Receiver

报文	Type	Flags	作用
PUBREC	5	0000	Receiver：已收到，进入第二阶段
PUBREL	6	0010	Sender：释放；可带 Reason（5.0）
PUBCOMP	7	0000	Receiver：完成

任一步超时按规范重传对应报文；状态机必须持久化未完成流（会话恢复相关）。

MQTT 5 下 PUBREC/PUBREL/PUBCOMP 均可带 Reason Code + Properties（如 Reason String）。

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5. 端到端注意（规范视角）

• QoS 保证的是 MQTT 协议跳（如 Client↔Server），不是自动的业务全局 exactly-once
• Publisher→Server 与 Server→Subscriber 是两段独立 QoS
• 应用层仍建议：message_id / 幂等键

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6. 3.1.1 vs 5.0

项	3.1.1	5.0
PUBACK 等	仅 Packet ID	+ Reason Code + Properties
PUBLISH 元数据	无标准属性	Topic Alias、Expiry、Response Topic…
无匹配订阅者	无标准反馈	PUBACK Reason 0x10 等

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