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此文较长，如果您正在上厕所，开车，刷牙，相亲，做菜。建议你完成后再看文章，以免影响点赞。

如果不算加班经验，笔者从事物联网行业的开发和研究也有好几年了。

说多了怕对不起文章，说少了怕对不起年龄。反正就是好几年了吧。

此篇文章主要是讲物联网相关的一些知识，适合想了解物联网，或者从事物联网相关工作的各位。

既然是物联网相关的，下面列举一些物联网相关的一些名词或术语，看大家了解多少，大概是在一个什么样的层次。

FBox，Iot，MQTT，DTU，PLC，VPN，HMI，MES，M2M,CoAP,BACnet ,Profibus ,网关，总线，485，XCLYJQ，LXDNUC。

如果你一个都不知道，很好，我觉得这位读者，你可以跳过文章，直接跳到打赏环节了。

如果你知道一半左右，可能你接触物联网不是很长时间，那还需要继续加油。

如果你知道90%左右，那你接触物联网应该是比较久。不管您是销售，技术支持，研发，还是老板，市场等，相信读了这篇文章，会让你对物联网有一定的理解。

如果你全都知道。你撒谎。因为最后两个是我乱写的，我自己都不知道。

本文将尽量用通俗的语言，例子，来给大家讲解物联网的相关的知识，包括：

网络通信的几层架构，比如TCP四层协议。

通俗讲解TCP，UDP协议通信。

物联网常见的协议及一些行业特定协议，比如MQTT等，都怎么样理解和交流。

这篇文章虽然不能让你学会如何开发，如何设计。但是能让你和客户聊到物联网的时候，不再只会说一个modbus，网关。

对于非研发人员来说，只要你消化了这篇文章，保证你能和客户聊物联网，秉烛夜谈，促膝长谈，上至物联网未来蓝图发展贡献，下至车间设备数据采集应用方案，

可谓是滔滔不绝，把酒共青天。

相信接触过物联网的各位，应该知道，接触比较多的就是各式各样的通信协议了。什么一会是云平台的协议，一会是设备采集的协议，一会是modbus，一会是tcp，一会是mqtt，一会是nbiot。说实在，如果不接触了几年，真的很难把这么多整理清楚。

以下内容为笔者从业几年来的整理，希望能给大家带来帮助。本文共分上下篇：

上篇：协议有层。

下篇：内容至上。

上篇：协议有层

话不多说，先看一下很多非研发人员害怕的TCP四层协议。

就算是一些处于研发型工作工员，也未必能把这四层协议搞得清楚。不要着急退出文章，我们搞物联网的，没必要深入到这四层去进行研究，因为这些底层的协议栈框架，在全球会有一群专业的人员和机构进行研究和维护，那是他们的事情，我们研究物联网的，只管使用就事了。

也就是，我们需要从实际的角度去理解这四层协议。然后以这个基础，看物联网世界。

不只是TCP四层，以及物联网的很多协议，都可以用一个通用的套路来概括。

只要记住这三层。

一 用什么传输

二 谁传给谁

三 传了什么内容。

用这三层再去理解一下TCP四层协议。

第一层世界： 用什么传输。

在物联网世界时，这是第一层世界。所有的数据传输都需要有载体或介质。也就是不管我们讨论什么协议，技术，都离不开第一层。

那在一层世界里，总结一些常见的：

1 网线。以太网。

2 串口线。232通信，485通信

3 无线类。

广域网：WiFi，2G，3G，4G，5G。

没那么广的网： RFID，NFC，蓝牙，ZigBee，LoRa.

4 CAN总线

5 光。 较早之前比较火的LiFi。也就是通过可见光传输信号，能让设备上网。

 这个是直射光，和光线不是一个概念哦，还号称比WiFi快什么的。反正现在我没能买到，买了我笔记本也用不了LiFi。

这些都是物联网数据传输的载体。在这一层世界里，从事物联网的人员，一般只是应用，而不是开发。

这一层世界主要是由硬件电气工程，通信工程师，算法工程师等进行钻研开发，为我们提供通信基础。这些一般是由运营商，华为这样的大公司来搞定的。

第二层世界：谁传给谁。

每一个协议或数据，就是要了解谁传给谁，事情就好办了。

这个要怎么看呢。

在这个世界里，一般从两方面进行分析。

1 看硬件连接。这个包括有线和无线的连接。

2 如果从连接上看不出，或者是总线形式的，在传输的内容里，会有区分。

对于第1点，应该不难理解。

如果是串口线，HMI和PLC直接连接，那协议就是从HMI传给PLC的。没错，就是这么简单。

像蓝牙，也是先连接了蓝牙，然后再进行通信。那谁传给谁传输，那还看不出现么。

对于第2点，可能就稍微难一些。

像485总线，HMI和好几个PLC用485连接着的。HMI发出一个数据，到底是给谁传输的呢，那么这种情况下，在数据里，必然会有一个站号的东西。

像网线，电脑和PLC都接到一个交换机里，。电脑发数据出来，到底是给谁传输呢。

那么这种情况，在网线所传输包含的数据里，必然会有一个IP的东西。

这也就是TCP/IP的四层协议里，网络层和传输层就在第二个世界。IP层也就是在这个世界，IP层能让最终的数据，知道谁传给谁。IP就像写信，总得有收信人和发信人吧。

第三层世界：传了什么内容。

90%的物联网活动，基本是在这一层世界里。而我们所接触的，讨论的，很多就是在这一层世界里，事实上，我们所关心的，也在这一层世界里。

而这一层世界是千变万化，精彩绝伦，这也是这一层世界的魅力所在。比如我们常说的HTTP，MQTT，OPC等协议。他们的第一层和第二层世界是一样的。而我们经常拿协议来进行比较其优缺点之类的，很多时候，就是在这一层世界比较。

就拿HTTP和MQTT来说：

第一层世界：两者都可以网线，wifi，2G，4G等传输。不具备可比性。

第二层世界：两者都可以根据IP进行传输，在这一层世界也是一样的。

第三层世界：HTTP和MQTT就不一样了。具体怎么不一样，这就是我们所说的协议和格式的。

如果用这三层世界来看一个物联网里比较热门的协议MQTT和HTTP协议。

为了更好地让大家理解这几层协议。下面举例类比说明一下。

在一个MQTT通信例子里，网关通过4G的形式向MQTT服务器传输数据，MQTT服务器有自己的IP。

网关则是MQTT的客户端。

在这里面的层次关系：

4G,WiFI或网线： 马路

MQTT客户端和MQTT服务器： 员工和老板。

基于TCP：开车

温度，产量等数据：水果，香烟等礼品。

这里面主要是传输温度，产量这样的数据，不用MQTT可以么？

当然可以啦。MQTT好比如是TCP穿了一件衣服一样。

毕竟员工给老板送礼物，还是穿点衣服比较好吧。

如果换个HTTP协议，上面的图和套路还是一样适用的。

所以，当我们了解一个协议，就主要是从这三层世界去理解，就够了。

不过，既然是基本TCP通信的，那TCP和UDP有什么区别？毕竟我们接触的物联网以太网协议，不是TCP的就是UDP的

这里有兴趣的可以举例说一下。

既然以太网通信不是TCP就是UDP，那就这样类比：TCP就是男人，UDP就是女人。反正我们人类不是男人就是女人，好像不是很严谨。为了剧情需要，下面进行扩展，如有不恰当的，还请见谅。

那么TCP和UDP的区别主要是在哪里呢。

比如握手失败。

忘了刮胡子的老张和年轻的王总要见面梁博士谈业务。

梁博士握着老张的手说：老王呢，想不到你如此成熟。

老张赶紧松开手：不好意思，梁博士，我不是王总。

王总悄悄对老张说：下次出来记得刮胡子，每次别人都以为你才是领导。

比如握手成功。

梁博士握手错了之后，赶紧重新找王总握手：王总你好，我是梁博士。

王总：梁博士，你好，我们此次过来是想找你聊那个什么项目的。

。。。

不管谈话是否顺利，王总再次握手梁博士说：希望我们以后可以长期合作。

然后结束此次谈话。

看，是不是一样一样的。

TCP会话时，也需要先建立握手。握手成功后，才会进行会话。结束会话前也有确认会话结束的。

而UDP，既然没有握手，那是怎么样呢的。

举例一下：

D美女来到餐厅，就坐下来，她对面是F美女。

连招呼都不打，D：说，给多少钱才肯离开他。

F: 我们是真心相爱的，我不会离开他的。

D:100万。

F:太少了。

D：200万。

F:我是不会离开他的，我会把孩子生下来的。

F说完后，头也不回地离开了。

D:什么，你已经有了他的孩子？为什么，他说过爱我一生一世，说过要。。。。。。。。。。。。。

然后D在那里说了一大堆，但F已经离开了，F也不知道D最后说了啥。

这就是UDP的不确认机制。

如果这么类比的话，可能会有读者问，那TCP不能和UDP建立通信么？既然你要这么问的话，那我就回答说不可以吧。因为当你问出这个问题的时候，相信你的能力还不足以写出一个程序让TCP和UDP通信的例子。

毕竟男女授受不亲嘛。

以上内容呢，主要是从TCP的四层作为切入点，简化为物联网的三层世界。

从这三层看物联网世界，

Modbus rtu 

分割线

以上为本文前半部分内容。前部分内容主要是讲让大家如何去理解一个协议的分层。也就是物联网的90%的协议，前面两层都是一样的，所以，我们更应该关心的是第三层。

下篇：内容至上

(下篇图较少，因为笔者缺插画师)

所谓的内容，也就是我们所说的各种协议和格式了。

那什么是协议呢，什么是格式呢。相信很多人都听说过，但有时候感觉是这么回事，有时候又不是这么回事。

当你和客户聊协议的时候，他和你聊格式。

当你和客户聊格式的时候，他和你聊协议。

其实有时候，不需要搞得那么严谨。

一般来说，格式是协议的具体内容及其特定表征。能叫出来名字的，一般是协议，比如MQTT协议，Modbus协议，HTTP协议。

对协议的特征描述就是格式，比如Modbus协议具体格式为：XXXX.

有时候，格式也是简化概念的协议。

比如，当客户说，我们这个设备的通信格式是什么样的，这种情况下，也就是说协议，只是一时没有具体的名称叫出来。

在开发和实现之前，一般先谈协议，可以不谈格式。而到了开发和具体实现的环节，就不能只谈协议而不谈格式了。

比如

A:请问你们用的是什么协议呢。

B:哦，我们用的是ASCII协议。

A:那我们要给你们的设备发什么内容呢。

B:就发ASCII码就行了。

A:那具体是什么ASCII码嘛。

B:ASCII码你都不知道吗？

这段对话就确实出现在我们实际的生活中。我们要给客户具体实现协议的时候，找客户的相关人员聊。这段对话就是典型的只谈协议而不谈格式。

或者说格式就是协议的进一步实现。

而这些协议，格式，就是物联网第三层世界的内容了。

所谓内容至上，就是说正是这些各式各样的协议，汇总到一起，就组成了这个物联网世界。

我们来看一下时间轴：

1979:     modbus 发明,Oracal 发布SQL

1985:     Windows 1.0发布

1989： Profibus 协议发布  

1990：    Ethernet/IP协议发布，DeviceNet 由Rockwell 发布。

1991:     VB1.0发布

1995： Windows 95 发布.

1996:      OPC 1.0版本发布,CC-Link协议发布，MYSQL1.0 发布

1998:      Windows 98 发布

1999:      MQTT开始发布 

2001:   Windows XP 发布, ZigBee 协议

2011:   BACnet 协议发布（智能楼宇控制方案开始成熟）

2011: 工业4.0（德国汉诺威工业博览会）

2014： 中国制造2025 ，同时MQTT正式成为推荐的物联网传输协议.

可以说，modbus协议是很多协议的鼻祖呀。

物联网世界呢，从modbus开始修炼，并借助windows和互联网开始发家，准备以MQTT来一统江湖。

要了解物联网世界的内容，协议，那就要了解物联网是由谁组成了。

物联网，那就是物和网。

物呢，一般是设备，电脑，我们常说的客户端。

网呢，一般是网络，服务器，我们常说的服务端。

虽然不严谨，暂时用这个来分析。

那就会有物与物连接，物与网连接，网与网连接。

所以，当我们讨论一种协议的时候，还要了解这种协议是谁和谁连接的。

物与物的连接：

(此图由笔者所画，出现在从通信协议看工业4.0一文里，笔者并非盗用)

一般来说，物是千变万化，目前暂时没有强大的网，能直接与这么多的物直接联系在一起的。

如果网需要的物不多，那物可以直接连接到网的，只是这个网可能就比较简单。

那如果网需要很多物的数据，怎么办呢。

那就需要一个物，先把更多的物连接到一起，然后再由这个物统一，直接与网连接。这就是物联网所说的网关，把物都关联到一个网络里。

物与物的协议，一般都是在物联网之前就有的，而且，一般都会跟随具体的设备名称的。

而物与网的协议，一般是在物联网之后，当然，也有之前的。一般不会跟随具体的设备名称。

比如MQTT协议，MQTT不是一个具体的设备，HTTP协议，HTTP不是一个具体的设备。

但三菱协议，西门子协议（统称），像这种协议，是带具体设备的，那一般只适合物与物之间的协议，不合适物与网之前的协议。

而当我们讨论的对象为网关，或者平台，服务器之类的，那我们一般谈论的就是物与网的协议，或网与网的协议。毕竟物与物的协议，一般都是由网关搞定了。而且一般物与物的协议，基本都不会重新规划和开发，至少，有一方是不需要开发的。

当你与客户交流，双方都需要交流和开发的，基本上就是物与网协议或者网与网协议。

在这里，差不多可以谈协议分类去聊了。

物与物的协议，一般有以太网协议，串口协议。这是由物的硬件决定的。

你不可能用一个2G的网关，去接一个WiFi吧。

物与网，网与网，一般主要是网络协议，而组网协议，一般就是基于互联网的。

而在一些特定的网络里，也有一些不一定是互联网的，或者是比较特殊的互联网。

这种也是由硬件决定的。

这类特殊的协议，往往和常规的网络协议区分，因为这些不适用于常用的互联网协议。

比如：

RFID

NFC

蓝牙

ZigBee

LoRa

这些是需要特定的硬件进行开发的。这类协议是由硬件而决定的，或者也可以不叫做协议，而是无线设备。

除了这种和硬件关联比较重的协议，其它的，一般可以根据不同的应用或行业，可以进行分类了解。

一 工控自动化类协议。

这种协议一般是物与物之间的协议。常见的就是PLC，控制器，HMI等。

这些协议常见的有：

没错，就是这个图。

而且，不同的协议，有些只能在特定的PLC上使用。

而在这些协议里，可能会有一些协议应用比较广，或者比较多的设备在使用。

比如：Modbus ，Ethernet/IP ,    EtherCat,    MT_Connect,  ADS,

PowerLink,FINS,CANOpen,CC-Link，CIP，DeviceNet。

DF-1, MelsecNet,OPC。

Modbus：万能的简单数据采集协议

Ethernet/IP ： 协议常见于AB，施耐德，欧姆龙，ABB等。不完全统计，全球超过上千中设备使用该协议进行数据采集。常见于机器人控制协议。

EtherCat：比较典型的是倍福控制器。

MT_Connect：这个也是行业协议来着，一般在数控行业，机床应用比较多，

OPC UA : OPC 应用也是比较广的，很多大型控制噐或PLC都支持，就不一一举例的，反正是个很牛逼的协议。

其它的就不一一举例的。

像这类协议，一般都会有具体的设备在使用。而且，协议一般不具备兼容性。

比如三菱的协议，就不能用来采集西门子的数据。

二 IOT协议类。

这类协议，一般是网关与服务器，或服务器与服务器之间的通信协议。

在这个类里，MQTT就是最典型的。

IOT 七大协议：

HTTP

CoAP

MQTT

DDS

AMQP

XMPP

JMS

这是网上常说的IOT七大协议里了。

HTTP协议呢，这个大家最熟悉不过，平时大家浏览网页，就是HTTP协议了。

HTTP协议用在网关的貌似不是很多，主要是在平台与平台，PC，移动客户端与服务器比较多。

其实还有一个比较重要的因素，当然，只是我个人认为的。HTTP一般是用于B/S模式为主。

而网关与服务器的模式，往往是C/S模式，所以，这就在模式上 ，HTTP其实不太适合在网关使用，但不能代表网关不使用HTTP协议，当然还要看网与服务器的业务量的。

像CoAP和MQTT协议呢，在国际上，是有oneM2M指定通信协议的。

其它协议在网关应用的就比较少，可能笔者还没有接触到具体的网关使用案例。

在时间上，MQTT是1999年就提出，而CoAP在2010年才提出的。

MQTT是基于TCP，订阅和发布的C/S模式。

而CoAP呢，主要是URI模式，采用UDP，这点就类似于HTTP协议了。

但在应用 案例上，MQTT就比较多了，CoAP的应用相对就少了。

如果有读者非要举例CoAP的多种应用来证明CoAP比MQTT多，那我只是说在物联网领域里，其它领域，我不清楚。

为什么会有这种情况呢，主要是在于，记住了，划重点了。

MQTT的复杂度较低，开源较为广泛，已有各种编程语言实现和支持，协议简单，相对成熟。但使用场景有限，但是在物联网场景下，差不多要一统江湖了。

CoAP呢复杂度大一些，而且开源较为少，你知道的，在目前程序这个领域，开源拯救了多少项目，我就不多说了。因此不太适用于网关与服务器。

大家都使用了MQTT协议，那慢慢地，CoAP就被冷落了。

不过，基于CoAP的LWM2M协议，与HTTP易于集成，在平台管理等方面，还是有优势的。

其实在这之前，也会有很多做网关与服务器一体的，他们所使用的协议，一般都是自定义的协议，基于TCP或UDP自行开发的内部协议。

这种自定义的协议，会由于种种原因，不便开放，因此也不能接入其它网关。

但侧重于做云平台的，比如阿里云，百度物联网等，为了能让更多的设备接入到平台中，那么必然考虑使用一种通用的协议，比如MQTT，这样只要设备或网关支持MQTT协议，就能使用云平台。

当然，基于MQTT协议，不同的平台，定义的具体格式也是不一样的。

也就是基于MQTT协议，可能会有再上一层协议，比如阿里云的ALink协议。

三 行业协议类。

在物联网之前，远程数据采集的需求一直都存在的，只是那时候的物联网还没有那么普及，而且数据远程采集方案也没有那么成熟，还有就是那时候云平台也没有那么火热。那么就出现了一些行业协议的远程协议。

比如环保212协议。  

IEC104 规约。

IEC61850规约。

像这种协议是比较特殊的，也可以说是特定行业协议，也可以说是特定组织协议。

这类协议一般都会带编号，由专门的组织和机构指定和维护，应用到特定的行业或系统。而且一般是在民用或私用比较少。

而且，这种行业协议，一般主要是针对环保行业，电力行业这类的行业。

但不管是哪种协议，从层次来理解的话，都离不开协议基础。

像行业协议规约之类的，也是基于TCP/IP基础，然后给定特定的格式和标准，并按一定关系进行名称，从而得到具体的协议。

物联网千变万化，但万变不离其宗。

如果你看完了，基本上物联网就大概就是这样了。

由于篇幅有限，只能泛泛而谈，只是一篇科普文。

下面是一些扩展的内容，有兴趣的可以继续了解。

关于显式报文和隐式报文。

随着协议越来越多，越来越复杂，这两个概念基本都比较少见了。只有一些学术性的介绍，比如像我现在给大家学术讲解，或以前一些传统的介绍里会提到。

但凡你和客户聊这个，如果客户不知道这两个概念，那么客户觉得你很牛逼，因为他不知道，他也不会问你这两个是什么东西。

如果客户知道这两个概念，那么客户也会觉得你很牛逼，因为客户知道能了解这两个名词的人已经不多见了。。

显式报文：

可从交互报文上直接看出数据属性。一般没有初始化过程。

典型：modbus

隐式报文：

一般从交互报文直接看不到数据信息。有初始化或握手过程。主站和从站存有双方通信交互的寄存器信息。初始化或握手成功后，通信报文直接发数据，不包含寄存器地址等属性。

像Ethernet/IP里，就涉及到隐式报文这个概念。

不过，现在基本上都不谈这个了，也没有具体或严格的划分了。只要协议能实现具体的内容，还管它是什么式报文呢。只是个题外话。

    好了，如果你看到最后，放心，没有广告。

关于物联网方面，后期还会抽空写一些通俗易懂的文章，敬请关注和期待。