如何抓取MQTT协议数据包进行调试分析

在使用 MQTT 协议开发物联网相关项目或者作为消息队列使用时，可能会遇到一些问题：

例如为什么订阅失效了？连接为什么断开了等等

在 MQTT5.0 中存在 code 的属性，可以通过 code 来分析错误原因，而在 MQTT3.x 中没有 code 的属性，所以对于分析问题的话，只能借助抓包工具来分析了

可以使用tcpdump来进行抓包，命令为：

tcpdump -i en0 port 1883 -w mqtt.pcap

这里需要注意修改网卡和对应的端口号，使用ifconfig查看网卡信息

lo0: flags=8049 mtu 16384
     options=1203
    inet 127.0.0.1 netmask 0xff000000
  inet6 ::1 prefixlen 128
    inet6 fe80::1%lo0 prefixlen 64 scopeid 0x1
 nd6 options=201

en0: flags=8863 mtu 1500
        options=400
      ether f0:18:98:ae:9e:df
    inet6 fe80::1053:12ff:524e:c2a2%en0 prefixlen 64 secured scopeid 0x6
       inet 192.168.2.139 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.2.255
      nd6 options=201
      media: autoselect
  status: active

服务端 Broker 如果使用外网通讯则可以使用en0，而本地内网通讯的话可以使用lo0

端口1883就可以按照实际对应的端口设置，一般默认为1883，建议使用常规的端口：

1883 : MQTT, unencrypted 8883 : MQTT, encrypted 8884 : MQTT, encrypted, client certificate required 8887 : MQTT, encrypted, server certificate deliberately expired 8080 : MQTT over WebSockets, unencrypted 8081 : MQTT over WebSockets, encrypted

在执行tcpdump之后，看到如下输出，就可以发起请求了

$ tcpdump -i en0 port 1883 -w mqtt.pcap
tcpdump: listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes

出现问题的请求之后，使用CTRL+C结束，看到如下输出：

$ tcpdump -i en0 port 1883 -w mqtt.pcap
tcpdump: listening on en0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 262144 bytes
^C14 packets captured
70 packets received by filter
0 packets dropped by kernel

表示捕获到了 14 个数据包，就可以进行分析，分析可以使用 Wireshark，打开生成的 mqtt.pcap 文件

当然也可以直接使用 Wireshark 进行抓包分析

而 MQTT 5.0 协议中有 code 返回码，可以使用 simps/mqtt 中的 Simps\MQTT\Hex\ReasonCode 转为人类可读的信息，如：

use Simps\MQTT\Client;
use Simps\MQTT\Hex\ReasonCode;
use Simps\MQTT\Protocol\V5;
use Simps\MQTT\Config\ClientConfig;
use function Swoole\Coroutine\run;

run(function () {
    $config = (new ClientConfig())->setClientId(Client::genClientID())
        ->setKeepAlive(10)
        ->setDelay(3000) // 3s
        ->setMaxAttempts(5)
        ->setProtocolLevel(V5::MQTT_PROTOCOL_LEVEL_5_0)
        ->setSwooleConfig([
            'open_mqtt_protocol' => true,
            'package_max_length' => 2 * 1024 * 1024,
            'connect_timeout' => 5.0,
        ]);

    $client = new Client('broker.emqx.io', 1883, $config);
    $res = $client->connect();
    var_dump('Connect: ' . ReasonCode::getReasonPhrase($res['code']));
    $res = $client->publish('simps-mqtt/test', 'hello', 3);
    var_dump($res);
    var_dump('Publish: ' . ReasonCode::getReasonPhrase($res['code']));
});

connect 可以正常成功，返回Success，而 publish 因为发布了错误的 qos 等级3，所以被断开了链接，错误信息为：QoS not supported