mqtt Advent Calendar 2025

[MQTT] Subscribeについて / Suback

Last updated at 2025-12-04Posted at 2025-12-04

はじめに

Subscribeは「このトピックフィルターとマッチするパケットが来たら、私に送信してください！」という宣言です。本記事では構造を確認したあとに実際にSubscribeのパケットを確認してみます。

構造

Fixed Header

サブスクライブパケットのControl Typeは8(0b1000)です。QoSはSubackを返すことが必須であるため、必ず1です。

Variable header

Variable headerにはPacket IDが入ります。Subackはこの値を引用します。

Payload

ペイロードにはトピックフィルターとそれに続いてQoSが入ります。トピックフィルターとQoSのペアは連ねることで複数組のトピックフィルターを一度にサブスクライブすることができます。

Topic Filter（UTF-8）
それに続く QoS（1 バイト）

Subscribe時の動作

　クライアントからのSubscribeに対してサーバ(ブローカー)はSubackを必ず１つ返さなければなりません。複数のTopic Filterを含んでいる場合は、Topic Filterに対応するReturn Codeを含みます。(Subackに関しては後述)
　トピックフィルターに付随するQoSは、そのトピックフィルターに付与される"許容する最大の"QoSです。つまり、実際のQoSは

min(Publishで指定したQoS, Subscribeで指定したQoS)

です。サーバはSubscribeのQoS要求に応じてPublishで指定したQoSをダウングレードして配信します

Suback

Fixed header

SubackのControl Typeは0b1001です。

Variable header

SubackのVariable headerには対応するSubscribeのPacketIDと同じPacketIDが入ります。

Payload

SubackのPayloadにはReturn Codeが入ります。Subscribeで指定された場合にはSubscribeで指定された順番どおりにReturn Codeを返します。

Return Codeは

0x00 Success 最大QoS0
0x01 Success 最大QoS1
0x02 Success 最大QoS2
0x80 Failure
です。

実験

サブスクライブするだけのコードを実行してWiresharkで見てみましょう
下記コードは複数トピックをそれぞれ異なるQoSでサブスクライブするクライアントコードです。1日目のコードを改造します。サーバ側は変更ありません。

サーバのGoコード

import paho.mqtt.client as mqtt
import threading
import time

BROKER = "localhost"

# ★ 複数フィルター + QoS 別々
SUB_TOPICS = [
    ("test/topic", 0),        # QoS 0
    ("home/living/temp", 1),  # QoS 1
    ("device/+/status", 2),   # QoS 2
]

# ======================
# Subscriber
# ======================
def on_message(client, userdata, msg):
    print(f"[受信] {msg.topic}: {msg.payload.decode()}")

def subscriber():
    sub = mqtt.Client(
        client_id="sub-client",
        callback_api_version=mqtt.CallbackAPIVersion.VERSION2,
        protocol=mqtt.MQTTv311  # ★ MQTT 3.1.1
    )
    sub.on_message = on_message
    sub.connect(BROKER, 1883, 60)

    # ★ 複数トピックを QoS 別々で購読
    sub.subscribe(SUB_TOPICS)

    sub.loop_forever()

# ======================
# メイン処理（Subscriber 起動のみ）
# ======================
if __name__ == "__main__":
    t = threading.Thread(target=subscriber, daemon=True)
    t.start()

    # Subscriber が走り続ける
    while True:
        time.sleep(1)

SubscribeのあとにSubackが返っています。また、paho-mqttはConnect Ackを待たずにSubscribeを送信しているようです。

Subscribeのパケットの中身を見てみます。

UTF-8エンコーディングの通り、Topic Length, Topic
その後に、QoS(それぞれ0x00, 0x01, 0x02)が記載されています。

それに対応するSubackは順番にQoSを含んでいます。

まとめ

Subscribe は複数トピックを一度に購読できる
ここで伝達するQoSは「許容する最大値」で、実際の配信は min(PUB QoS, SUB QoS)で決定
Subackは1つだけ返るが、その中に複数のReturn Codeを持つ場合もある

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