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【MQTT从入门到提高系列 | 09】WireShark抓包分析MQTT报文

2022-07-29 01:38:00 【机器未来】

这是机器未来的第37篇文章

原文首发地址：https://blog.csdn.net/RobotFutures/article/details/126032312

文章目录

1. 环境配置
2. 启动Wireshark监听
3. 启动Mqtt broker
4. 订阅主题sensors/temperature
5. 启动Broker TLS加密模式

本文记录如何使用WireShark来抓取MQTT报文，分析报文并于MQTT3.1.1规约印证。

1. 环境配置

详见MQTT从入门到提高（一）：从0到1快速搭建MQTT测试环境

2. 启动Wireshark监听

启动后，点击【捕获选项】按钮，如图1，然后点击回环网卡【BSD loopback】，如图2，然后点击【开始】按钮，如图3
注意：本测试Broker与客户端均运行于本地，因此捕获网卡为本地回环网卡。配置可根据实际情况使用响应网卡。

在这里插入图片描述

启动后，输入过滤规则【tcp.port == 1883】，注意大小写敏感，1883是MQTT Broker无加密时的监听端口

3. 启动Mqtt broker

启动【terminal】终端命令行工具，输入

 mosquitto.exe -v

输出如下：

PS C:\Users\25267> mosquitto.exe -v
1648199085: mosquitto version 2.0.14 starting
1648199085: Using default config.
1648199085: Starting in local only mode. Connections will only be possible from clients running on this machine.
1648199085: Create a configuration file which defines a listener to allow remote access.
1648199085: For more details see https://mosquitto.org/documentation/authentication-methods/
1648199085: Opening ipv4 listen socket on port 1883.
1648199085: Opening ipv6 listen socket on port 1883.
1648199085: mosquitto version 2.0.14 running

4. 订阅主题sensors/temperature

4.1 启动订阅

新开一个终端输入

mosquitto_sub.exe -t sensors/temperature -q 1

Broker的输出如下：

1648199291: New connection from 127.0.0.1:12245 on port 1883.
1648199291: New client connected from 127.0.0.1:12245 as auto-1744742D-43CA-CFDB-7C5D-19BE38B45F05 (p2, c1, k60).
1648199291: No will message specified.
1648199291: Sending CONNACK to auto-1744742D-43CA-CFDB-7C5D-19BE38B45F05 (0, 0)
1648199291: Received SUBSCRIBE from auto-1744742D-43CA-CFDB-7C5D-19BE38B45F05
1648199291:     sensors/temperature (QoS 1)
1648199291: auto-1744742D-43CA-CFDB-7C5D-19BE38B45F05 1 sensors/temperature
1648199291: Sending SUBACK to auto-1744742D-43CA-CFDB-7C5D-19BE38B45F05

可以看到，有三个MQTT相关的命令：CONNACK、SUBSCRIBE、SUBACK

Wireshark监听记录如图：

在这里插入图片描述
可以看到wireshark已经监听到4个MQTT报文：Connect、Connect Ack、Subscribe Request、Subscribe Ack。接下来，依次分析4个报文。

在这里插入图片描述 Wireshark工具自带MQTT解析功能，下方是MQTT原始报文，上方是MQTT解析后的数据描述。

4.2 CONNECT报文解析

Connect控制报文的协议规约为

在这里插入图片描述

手撕Connect报文

10 0C 00 04 4D 51 54 54 04 02 00 3C 00 00

序号	数据	描述
1	10	Fixed Header, 高4位为报文消息标识符，0x01代表Connect
2	0C	Remaining Length, 剩余长度，不包含长度域本身，包含可变消息头和负载的长度， 0C到0x00的长度正好是12
3	00 04	Protocol Name Length, 协议名称的UTF-8字符串的长度域，MSB在前，LSB在后，其值为4Bytes
4	4D 51 54 54	Protocol Name Value,为ASCII编码，对应的值为MQTT，为协议名称UTF-8字符串的值域
5	04	Protocol Level, 协议级别，值为4，对应MQTT3.1.1的协议版本
6	02	ConnectFlags，连接标志，bit1为1，即CleanSession为1，表示会话为清洁会话，之前服务器存储的历史会话都不会继承，会创建新的会话。
7	00 3C	KeepAlive, 保活时间，值为60，表示客户端和服务器之间至少60s通讯一次，如果空闲则发送PINGREQ报文
8	00 00	Client Identifier，客户端标识符，必须存在

4.3 CONNACK报文解析

CONNACK报文规约

在这里插入图片描述

CONNACK Wireshark解析

在这里插入图片描述

4.4 SUBSCRIBE报文解析

SUBSCRIBE报文规约

在这里插入图片描述

SUBSCRIBE Wireshark解析

在这里插入图片描述

4.5 SUBACK

SUBACK协议规约

在这里插入图片描述

SUBACK Wireshark解包分析

在这里插入图片描述
注意：返回码为01，表示成功，其对应的SUB QoS=1.详见【MQTT从入门到提高系列 | 03】一文掌握MQTT3.1.1协议框架 P4.9章节。

5. 启动Broker TLS加密模式

启动Broker，以加密TLS模式, 详情请参考MQTT从入门到提高（二）：MQTT TLS加密传输

mosquitto.exe -c .\mosquitto.conf -v

Broker输出如下：

PS D:\110_Work_ProductsResearch\111-Router\mosquitto> mosquitto.exe -c .\mosquitto.conf -v
1648202386: mosquitto version 2.0.14 starting
1648202386: Config loaded from .\mosquitto.conf.
1648202386: Opening ipv6 listen socket on port 8883.
1648202386: Opening ipv4 listen socket on port 8883.
1648202386: mosquitto version 2.0.14 running

订阅主题hello

 mosquitto_sub.exe --cafile D:\110_Work_ProductsResearch\111-Router\mosquitto\cert\ca.crt -t hello -h 127.0.0.1 -u demo -P 123456 -v

Broker输出如下：

1648202564: New connection from 127.0.0.1:24723 on port 8883.
1648202564: New client connected from 127.0.0.1:24723 as auto-EEA03522-3A30-0904-F73B-A3854D233BC3 (p2, c1, k60, u'zsm').
1648202564: No will message specified.
1648202564: Sending CONNACK to auto-EEA03522-3A30-0904-F73B-A3854D233BC3 (0, 0)
1648202564: Received SUBSCRIBE from auto-EEA03522-3A30-0904-F73B-A3854D233BC3
1648202564:     hello (QoS 0)
1648202564: auto-EEA03522-3A30-0904-F73B-A3854D233BC3 0 hello
1648202564: Sending SUBACK to auto-EEA03522-3A30-0904-F73B-A3854D233BC3

Wireshark监听
输入过滤规则【tcp.port == 8883】，TLS加密访问的服务器监听端口为8883，可以看到消息类型已经变为TLSv1.3
MQTT TLS客户端与服务端的交互流程将来再研究。

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