常用网络协议解析

互联网已经对人类社会产生了巨大的变革，它改变了我们生活的方方面面。而互联网通信的本质是数字通信，而数字通信则离不开通信协议的制定。只有按照约定的方式进行信息封装和解析，我们才能实现通信。而互联网通信所遵守的协议，被统称为TCP/IP。

TCP/IP是一个协议族，其中包含了众多的协议。然而对于网络应用开发人员来说，他们更熟悉的可能是其中的应用层协议，比如HTTP、FTP、MQTT等。

HTTP协议，即超文本传输协议，是应用最广泛的协议之一。几乎每个人在日常使用电脑时，都会进行一种常规操作：打开浏览器，输入网址，最后按下回车。这一刻，我们就启动了HTTP通信。HTTP协议工作在客户端-服务端架构之上，浏览器作为HTTP客户端通过URL向HTTP服务端发送请求。而Web服务器则根据接收到的请求，向客户端发送响应信息。通过浏览器和服务器之间的HTTP通信，我们可以轻松地获得来自世界各地的信息。此外，在物联网时代，不仅大型服务器可以提供网页，许多嵌入式设备（如空调、冰箱、插座、路由器等）也能够嵌入网页，在物理链路通畅的情况下，用户可以通过手机或平板电脑上的浏览器随时随地监控这些设备。

FTP（文件传输协议）是另一种应用层协议。它使得主机之间能够共享文件，并用于在两台设备之间进行双向传输。FTP工作在客户端-服务端的框架系统中。用户可以通过支持FTP协议的客户端程序连接到远程主机上的FTP服务端程序，通过客户端程序向服务端程序发送命令，并接收执行结果。除了基本的文件上传/下载功能，FTP还具备目录操作、权限设置和身份验证等功能。许多网盘的文件传输功能也是基于FTP实现的。

随着物联网的发展，物联网设备使用何种应用层协议进行通信一直备受争议。许多开发人员习惯了网页开发模式，于是经常选择HTTP作为通信方式。然而，使用HTTP存在一些不利因素：HTTP是同步协议，设备需要等待服务器的响应才能进行下一步的工作。在设备数量多、网络不可靠的场景下，实现同步通信非常困难。HTTP是单向的，设备只能主动向服务器发送数据，无法被动接收来自网络的数据，这对于实时控制场景来说并不合适。另外，HTTP的帧头和规则较为复杂，实现在设备中需要耗费大量的系统资源。因此，在上述情况下，轻量级的异步通信协议如MQTT和COAP备受物联网设备开发商的青睐，尤其是MQTT。MQTT是一种由IBM公司于1990年设计并推出的通信协议，于2014年成为了OASIS开放标准。近年来，MQTT的应用呈现爆炸性增长的势头，有望成为物联网的主导协议。此外，MQTT还广泛应用于物联网之外的其他领域，比如许多公司在制作手机APP时使用MQTT实现消息推送和即时聊天等功能。

越来越多的嵌入式设备需要接入互联网，这是由以下几个原因所驱动：

首先，近年来，带有网络接入功能的MCU和SoC不断涌现，开源轻量级的TCP/IP协议栈也日益完善，云平台市场繁荣发展，这降低了嵌入式设备接入互联网的成本，使得许多资源受限的低端设备也能够接入互联网。

其次，“物联网+”的潮流愈发盛行，远程监控已经成为许多产品的技术要求。

最后，人们对设备的智能性需求越来越高。如今热门的大数据、图像处理、语音识别和机器学习等功能都可以在云端集成，成为云平台提供的服务。终端设备往往计算和存储能力有限，因此，要使设备具备智能，最便捷的方法就是接入云平台，利用云服务。

互联网的基础是TCP/IP。虽然TCP/IP协议族非常复杂，我们可能没有时间和精力去深入学习它的设计思想和实现原理。因此，本文的重点并不在于对TCP/IP的解读，而在于对其应用的介绍。然而，TCP/IP的复杂性也决定了它并不是一件简单易用的东西。即便我们只关注应用开发，仍然需要对许多概念和设计思想有所了解，才能编写出正确、高效且健壮的应用程序。