本文是基于嵌入式物聯網研發project師的視覺對網絡編程和web編程進行闡述。

對于專注J2EE后端服務開發的同學來說，這篇文章可能略微簡單?？墒蔷W絡編程和web編程對于絕大部分嵌入式物聯網project師來說是一塊真空鄰域。

的確。物聯網研發應該以團隊協作分工的方式進行，所以有嵌入式設備端、網關、web前端、APP、后端開發等專屬崗位。作為系統架構師。自然須要掌握各種崗位的關鍵技術。

作為嵌入式project師。掌握網絡編程、web編程。能極大地擴展自己的視野和構架思維，可以主動地對系統的各種協議和應用場景提出優化的見解，而不不過接受任務攤派，至少，可以在不須要依賴后端project師的情況?？梢愿咚俅罱ㄒ粋€物聯網demo系統。

因此。掌握一些主要的網絡編程、web編程技能，對于提升物聯網研發project師的開發能力是很重要的。

一、OSI七層模型和TCP/IP四層模型

OSI七層模型是網絡協議的理論研究模型，或者能夠稱之為理想的模型，而TCP/IP四層模型才是事實標準，是已經被廣泛使用的模型。兩者之間的關聯圖例如以下：

衡量一個物聯網平臺或者協議是否有用的關鍵技術的因素是它提供的消息觸達能力，直接影響物聯網應用開發。

所以，我們從消息觸達能力去分析TCP/IP這個事實標準模型。我們設想下面場景，并分析。

? ? ? ? ?

1.網絡接口層。路由器1和wifi音箱、空調、熱水器組成一個家庭局域網，其使用wifi（802.11）協議進行通信。該協議定義了物理信號、數據幀格式、丟包重發機制、流量控制等等。

這些都是網絡接口層的任務。還有。多個設備共享信道，同一時候發數據會產生沖突。它是怎么解決的。這也是網絡接口層的內容。事實上，物聯網project師不必在意這些內容。由于wifi物理信號方面的內容是由wifi芯片廠商負責，而wifi單芯片（wifi+SOC）則會提供SDK包并提供SOCKET編程接口了。所以，我們職責的重點是關注網絡層以上的編程開發知識。

2.網絡層。即IP協議。最基礎的認識是每一個IP相應一個物聯設備、手機或者一個后方server。

原則上一個網卡相應一個IP，如圖中wifi音箱、wifi熱水器均有一個獨立的IP。網絡之間的通信都是基于IP進行的，網絡包會通過路由器終于送到目標IP所相應的設備上。

Wifi音箱等家庭設備增加家庭局域網。事實上是各獲得一個局域網IP。192.168.*.*，包含路由器1也有一個局域網地址。可是路由器1另一個互聯網IP。僅僅有路由器的互聯網IP才干被外界所獲知。外界是不能主動獲知局域網IP詳細相應哪個設備的。僅僅有路由器1才知道，因此全部對外發送的數據包的源IP都是路由器1的互聯網IP，外界發送給設備的數據包的目標IP也是路由器的互聯網IP。

我們都知道，設備上線時須要向物聯平臺server告知自己的狀態，以便于用戶控制。

因此物聯平臺server的IP必須是一個互聯網IP?；蛘呤且粋€域名（DNS協議能夠將域名解析為IP）。假設它是一個局域網IP。那設備是不可能訪問到的。

這里，我們還必需要記住一點，設備和物聯平臺的第一次通信永遠都應該設備主動發出。由于就算物聯平臺知道路由器1的公網IP，它也無法將消息傳送到內部的設備的。另外，server必需要持續設備到達物聯平臺最后一跳的路由信息，由于路由信息原路返回的過程中具有路由器1記錄是哪個設備發出的信息。假設不記錄這個信息，物聯平臺單靠路由器1的互聯網IP是無法觸達到詳細設備的。

假設你不能理解上面這一段話，就記住，物聯平臺通過路由器1的互聯網IP主動發一條消息到設備是不能成功的，可是。當設備發一條消息給物聯平臺后。物聯平臺直接響應該數據包（IP源地址和目標地址調換位置）是能夠觸達設備的。假設是滿足一問一答的方式，那么server不須要記錄這個路由信息，假設須要滿足server主動發消息給設備的場景。那么server是須要記錄這個信息的。

另外。我們知道。網絡設備在物理上表現為一個真實的網卡。網卡的MAC地址是6個字節。48位。在一個局域網內通信，網絡編程時都是基于IP地址的，路由器或者交換機怎樣通過IP地址找到相應的MAC地址。即為ARP地址解析協議。這個也是網絡層的職責，可是作為開發者來說。我們了解就可以。

3. 傳輸層。即TCP/UDP協議。

對于傳輸層，我們須要理解的是。一臺PC或者手機上執行的網絡運用可能非常多，可是他們都相應相同一個IP。操作系統怎樣將一個數據包分發給相應的網絡運用呢？這就依靠傳輸層所定義的port來區分。常見的網絡應用層協議都會默認傳輸層port號，如FTP相應21，HTTP相應80。SMTP相應25等等。傳輸層除了定義port號之外，還有兩個非常重要的協議，即TCP面向連接的協議和UDP數據包協議。前者能夠理解為一個虛擬的電話連接協議，一旦兩方打電話建立起連接后兩方通話的過程中，全部的數據包均是走相同的路由路徑。

由于面向連接的協議會在帶寬中預留資源來保障。所以面向連接協議能夠保證質量，因此適用于一些對數據質量要求嚴格的網絡運用中，如電子郵件應用，假設不保證質量，郵件內容都不保證正確，誰會使用這個郵件系統呢？可是，對于一些音頻視頻類運用，丟一兩幀全然不影響用戶體驗，則會使用UDP協議，其不是面向連接。發完后之前的路由信息能夠不在保存，其是使用最大努力交付（即trymy best）。

4. 應用層。常見的網絡應用協議包含HTTP、FTP、SMTP、POP等等。

嵌入式物聯應用是建立在這些網絡應用協議的基礎之上的。

這些協議會規范主要的請求連接、響應和傳輸數據等方面的格式。作為嵌入式物聯網應用來說，其應該自行定義應用協議的格式，這些數據格式能夠簡單自己定義，也能夠使用成熟的標準格式，如HTML、XML、JSON等等。因為防火墻一般僅僅放開port為80的HTTP數據包，所以物聯網應用一般都會構建在HTTP的基礎上。

所以，我們要區分網絡應用層協議HTTP和應用自己定義協議。后者使用前者進行傳輸通信。無論應用自己定義協議使用哪一種格式。都須要通信兩方同一時候使用。

物聯設備和物聯平臺后臺通信時，能夠使用簡單的XML格式或者JSON格式。而物聯平臺還要被PC瀏覽器訪問，那么。因為瀏覽器僅僅支持HTML格式。則要求物聯平臺后臺提供HTML格式的內容服務，同理，物聯網平臺和手機APP之間的通信能夠用XML或者JSON。

甚至，我們能夠自己定義簡單的命令來實現功能?？墒鞘褂肵ML或者JSON這些格式有助于數據有良好的可讀性，并且也有成熟的類庫來解釋。

這些都是建立在HTTP網絡應用協議的基礎上的。

二、socket編程

socket編程分為TCP和UDP兩種方式。分別例如以下：

可見，TCP/UDP的socket套接字在通信之前須要綁定（bind）IP和port地址。對于TCP來說，server須要先偵聽listen，而client發起connect請求后，server才干accept，之后即建立面向連接的通信環境。通過send/recv函數進行通信。

而UDP編程則非常easy，綁定之后能夠馬上開始傳輸數據。

除了掌握主要的socket編程之外，還須要清楚下面知識：

1）堵塞和非堵塞。網絡套接字有堵塞和非堵塞之分。如如果創建的socket是堵塞的，那么其recv函數就一定要等到對方傳送數據過來，才會返回，否則會一直處于堵塞狀態。而非堵塞狀態則是馬上看看緩沖有沒有數據，如果有就返回數據，沒有會返回錯誤，而不是一直死等。堵塞模式能夠簡單地理解為同步工作模式，而非堵塞模式能夠理解為異步工作模式。

2）多路復用。作為server，可能會存在多個client連接。假設輪詢每一個clientsocket有沒有數據，那效率多累啊。

Socket編程的select和poll接口用來解決這類多路IO復用的問題，它可以同一時候偵測多個連接的數據通信。

三、B/S和C/S

1.B/S是瀏覽器和client模式，使用HTML語法格式。其使用一問一答，即server是無狀態的，它不知道client之前是否已經訪問過。無狀態有助于server高效率并且穩定地服務?？墒沁@樣的模式對于物聯網應用的影響是致命的。由于server無法主動地發送消息給物聯設備。

那么，怎樣改進呢？

1）ajax技術。Ajax技術最新是為了解決頁面局部刷新頻繁的效率問題的。

即一個HTML頁面的局部數據發送變化了。在ajax之前須要又一次發送一次請求，來刷新整個頁面。而ajax則是只向server請求發送變化的數據。前者在請求時會看到頁面有閃爍，而后者則沒有。我們正好能夠利用ajax來定時向server發起請求，詢問server是否有更新的數據。假設詢問頻率高。那么實時效果就好，可是會加重server負擔。本質上，還是一問一答的形式，而不是雙向通信。Ajax須要瀏覽器技術支持。

2）websocket技術。Websocket是為了解決HTML的雙向通信問題而提出的，其在第一條HTTP請求之后會讓server將興許的協議更新到Websocket進行通信。

Websocket須要tomcat7.0以上的執行容器技術支持。

物聯網應用開發在設備端能夠通過socket編程來模擬HTTP協議，相同能夠模擬HTTP之上的HTML、XML或者Websocket。

2. C/S

C/Sclient和server編程在智能機出現之前在PC桌面領域一度被覺得會在逐漸被B/S所代替?？墒窃谥悄軝C設備端它又煥發新生。雖然HTML5發展迅速。可是個人覺得瀏覽器在手機等智能設備端的體驗還是比不上原生APP。而HTML5更大的優勢是其移植性非常強。

C/S編程能夠直接使用socket通信進行通信，那自然不存在兩方通信的問題。假設C/S編程使用http類庫進行編程通信。它相同也會存在雙向通信的問題。

眼下看來，非常多人都希望沿用J2EE那套業務架構來支持物聯網，可是物聯設備畢竟是資源有限，有些終端可能是簡單的單片機，其跑完整的TCP/UDP協議都比較困難，因此有人提出了精簡版的TCP/IP協議。如CoAP（受限制的應用協議(ConstrainedApplicationProtocol)的代名詞）、ucIP、LWIP等等。

從業務應用協議來看，IBM研發的MQTT可能會成為物聯網應用協議的標準。

四、 Web編程

Web編程最先指的是瀏覽器展示內容的語法編程。Web靜態語言即是HTML。

1.HTML不支持數據的動態變化。因此產生了基于解釋引擎的動態語言，如ASP、PHP、JSP等等。這類語言會使用HTML/CSS來描寫敘述展現樣式，而使用動態語言來控制數據的展現，比如訪問數據庫獲取新數據等等。

須要知道，ASP，PHP。JSP這些語言是server編程語言，當用戶通過瀏覽器訪問server相應網頁時，該網頁的ASP/PHP/JSP等內容會經過server的解釋引擎轉化為詳細的數據，終于和其它的HTML、CSS數據一起返回給瀏覽器進行展現。因此。瀏覽器得到的永遠都是確定的HTML、CSS和數據，不存在ASP/PHP/JSP的語句。

2.javascript腳本。

腳本是瀏覽器技術支持的語法。而不是server技術支持的。比如一個登錄界面。要確保用戶輸入的正確性，如不規則字符，長度太長等等，通常會使用javascript腳本進行檢測，而不須要發送請求給server。上述講到的ajax技術也是瀏覽器支持的腳本技術。

3.jQuery。它是對javascript技術的封裝，可以更好地進行前端編程控制。

4.HTML/CSS/JS腳本，稱為web前端編程開發，而ASP/JSP/PHP等為后端開發。

5.后端開發自然會涉及到數據庫訪問、業務邏輯。而且其須要和前端進行交互。因此，web應用編程架構普遍使用MVC編程模型，即M為數據模型，負責數據庫訪問；V為視圖，負責展現；C為控制。MVC模型可以對展現和數據庫進行良好的分離。有助于應用開發。

6.作為總體執行架構來理解，server須要包含數據庫（如mysql）、web應用和解釋引擎和web服務（如apache和tomcat）。Apache提供http服務。

7.JSP的基礎是JAVA語法，J2EE架構提供servlet技術，用于支持網絡運用。JSP事實上是對servlet的高級封裝并作為獨立的技術出現的，JSP側重支持B/S方面的網絡運用。而servlet則通過映射類的方式支持C/S方式的網絡運用，如微信藍牙接入和wifi接入的后端技術即使用servlet進行支持, 頂層使用XML/JSON格式。

轉載于:https://www.cnblogs.com/liguangsunls/p/7255440.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的物联网网络编程和web编程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。