本文是基于嵌入式物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)工程師的視覺對網(wǎng)絡編程和web編程進行闡述。對于專注J2EE后端服務開發(fā)的童鞋們來說，這篇文章可能稍顯簡單。但是網(wǎng)絡編程和web編程對于絕大部分嵌入式物聯(lián)網(wǎng)工程師來說是一塊真空領域。
的確，物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)應該以團隊協(xié)作分工的方式進行，所以有嵌入式設備端、網(wǎng)關、web前端、APP、后端開發(fā)等專屬崗位。作為系統(tǒng)架構師，自然需要掌握各種崗位的關鍵技術。作為嵌入式工程師，掌握網(wǎng)絡編程、web編程，能夠極大地拓展自己的視野和架構思維，能夠主動地對系統(tǒng)的各種協(xié)議和應用場景提出優(yōu)化的見解，而不僅僅是接受任務攤派。至少，能夠在不需要依賴后端工程師的情況，能夠快速搭建一個物聯(lián)網(wǎng)demo系統(tǒng)。因此，掌握一些基本的網(wǎng)絡編程、web編程技能，對于提升物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)工程師的開發(fā)能力是非常重要的。
本文可以視為嵌入式企鵝圈發(fā)布微信Wifi 接入解決方案的首篇原創(chuàng)技術分享。微信Wifi接入方案系列技術分享將于2016年春節(jié)后陸續(xù)公開，敬請關注。本篇文章對物聯(lián)網(wǎng)涉及的知識進行概述，之后的文章再進行詳細的指導開發(fā)。
一、 OSI七層模型和TCP/IP四層模型
OSI七層模型是網(wǎng)絡協(xié)議的理論研究模型，或者可以稱為理想的模型，而TCP/IP四層模型才是事實標準，是已經(jīng)被廣泛使用的模型。兩者之間的關聯(lián)圖示如下：
對于兩種模型的解讀，我想說的是作為開發(fā)人員不必強行去理解各層的含義，例如會話層負責什么，表示層負責什么。當你在開發(fā)過程中沒有涉及到這些層次所解決的問題的時候，你想理解并記住是比較困難的。但是，當你遇到問題并需要去解決的時候，這時你一定會對這些層次的職責非常清晰。
衡量一個物聯(lián)網(wǎng)平臺或者協(xié)議是否實用的非常關鍵的因素是它提供的消息觸達能力，其直接影響物聯(lián)網(wǎng)應用開發(fā)。所以，我們從消息觸達能力去分析TCP/IP這個事實標準模型。我們設想以下場景，并進行分析。
1.網(wǎng)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(wǎng)，其使用wifi(802.11)協(xié)議進行通信。該協(xié)議定義了物理信號、數(shù)據(jù)幀格式、丟包重發(fā)機制、流量控制等等。這些都是網(wǎng)絡接口層的任務。還有，多個設備共享信道，同時發(fā)數(shù)據(jù)會產(chǎn)生沖突，它是怎么解決的，這也是網(wǎng)絡接口層的內(nèi)容。其實，物聯(lián)網(wǎng)工程師不必在意這些內(nèi)容。因為wifi物理信號方面的內(nèi)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(wǎng)絡層以上的編程開發(fā)知識。
2.網(wǎng)絡層，即IP協(xié)議，最基礎的認識是每個IP對應一個物聯(lián)設備、手機或者一個后方服務器。原則上一個網(wǎng)卡對應一個IP，如圖中wifi音箱、wifi熱水器均有一個獨立的IP。網(wǎng)絡之間的通信都是基于IP進行的，網(wǎng)絡包會通過路由器最終送到目標IP所對應的設備上。
Wifi音箱等家庭設備加入家庭局域網(wǎng)，其實是各獲得一個局域網(wǎng)IP，192.168.*.*，包括路由器1也有一個局域網(wǎng)地址，但是路由器1還有一個互聯(lián)網(wǎng)IP。只有路由器的互聯(lián)網(wǎng)IP才能被外界所獲知，外界是不能主動獲知局域網(wǎng)IP具體對應哪個設備的，只有路由器1才知道，因此所有對外發(fā)送的數(shù)據(jù)包的源IP都是路由器1的互聯(lián)網(wǎng)IP，外界發(fā)送給設備的數(shù)據(jù)包的目標IP也是路由器的互聯(lián)網(wǎng)IP。
