TCP/IP看似復(fù)雜，但借助LuatOS的簡(jiǎn)化開發(fā)模式，即使沒有網(wǎng)絡(luò)編程經(jīng)驗(yàn)，也能在短時(shí)間內(nèi)輕松實(shí)現(xiàn)通信功能。本指南將帶你一步步用LuatOS快速入門，真正實(shí)現(xiàn)“輕松搞定”。

提到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，就繞不開TCP/IP——它不僅是互聯(lián)網(wǎng)的通信基石，更像是一套精妙絕倫的“世界語”，讓形態(tài)各異、遍布全球的設(shè)備能夠跨越硬件和軟件的差異，使用統(tǒng)一的規(guī)則進(jìn)行對(duì)話。

相比傳統(tǒng)開發(fā)方式，LuatOS通過高效易用的API：將復(fù)雜的協(xié)議細(xì)節(jié)封裝在簡(jiǎn)潔的接口之下，開發(fā)者無需從零開始構(gòu)建整個(gè)協(xié)議棧，而是可以像搭積木一樣快速上手，只需專注于應(yīng)用邏輯本身。

你可以在幾分鐘內(nèi)讓一塊4G-Cat.1模塊真正連接到云端服務(wù)器，并立刻觀察到數(shù)據(jù)交互的全過程。每一個(gè)理論概念，都能通過具體的代碼和硬件行為得到最直觀的驗(yàn)證和理解。

一、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型簡(jiǎn)介

有網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人，應(yīng)該都聽說過OSI七層模型、TCP/IP協(xié)議四層模型和TCP/IP協(xié)議五層模型。

這三種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型的說明，參考下表：

看了這張表之后，我們應(yīng)該有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

都采用了分層的思想，將復(fù)雜的通信過程分解為更小、更易于管理的部分；

每一層都為其上層提供服務(wù)，并使用其下層提供的服務(wù)；

這三種網(wǎng)絡(luò)模型，只是分層的顆粒度不一樣；實(shí)際上，這三種網(wǎng)絡(luò)模型的本質(zhì)內(nèi)容都是一樣的。

既然本質(zhì)內(nèi)容是一樣的，為什么還要存在三種網(wǎng)絡(luò)模型呢？

我們簡(jiǎn)單地看一下這三種網(wǎng)絡(luò)模型的歷史：

TCP/IP

20世紀(jì)70年代(1970s)

美國國防部某個(gè)計(jì)劃局，提出了建立一種通信網(wǎng)絡(luò)的需求；美國的幾個(gè)工程師大佬開發(fā)了一套通信協(xié)議，TCP和IP協(xié)議是其中的核心；當(dāng)時(shí)并沒有抽象出四層或者五層模型。

OSI和TCP/IP

20世紀(jì)80年代(1980s)

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)蓬勃發(fā)展，但各家廠商（如IBM、DEC）都有自己的私有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致不同廠商的設(shè)備之間無法通信。

網(wǎng)絡(luò)世界，需要一個(gè)“通用語言”。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1984年，提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)OSI參考模型；

與此同時(shí)，TCP/IP的支持者也抽象出了一套自己的“術(shù)語”和“框架”來與OSI模型競(jìng)爭(zhēng)。他們從現(xiàn)有的TCP/IP協(xié)議族中反向歸納、提煉出了一個(gè)更簡(jiǎn)單的分層模型。

TCP/IP

20世紀(jì)90年代(1990s)

OSI和TCP/IP經(jīng)過一段時(shí)間協(xié)議競(jìng)爭(zhēng)，最終TCP/IP勝出，得到廣泛應(yīng)用，主要有以下幾點(diǎn)原因：

TCP/IP來自實(shí)踐，簡(jiǎn)單高效，易于實(shí)現(xiàn)；而OSI模型過于復(fù)雜和理想化，標(biāo)準(zhǔn)制定緩慢；

TCP/IP規(guī)范（RFC文檔）對(duì)所有人免費(fèi)開放，鼓勵(lì)了廣泛的應(yīng)用和創(chuàng)新；

美國政府規(guī)定其所有聯(lián)邦機(jī)構(gòu)使用的網(wǎng)絡(luò)必須支持TCP/IP；

萬維網(wǎng)（World WideWeb）在1991年出現(xiàn)，它運(yùn)行在TCP/IP協(xié)議之上，Web的爆炸式普及使得TCP/IP協(xié)議成為了所有上網(wǎng)設(shè)備的必然選擇。

最終，TCP/IP模型在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。

至于TCP/IP四層模型和TCP/IP五層模型，二者的差別不大，主要體現(xiàn)在對(duì)最底層的劃分不同：

四層模型隱藏了底層細(xì)節(jié)，將網(wǎng)絡(luò)接入視為一個(gè)黑盒，更關(guān)注對(duì)軟件層面的設(shè)計(jì)，不關(guān)心具體的硬件；

五層模型明確包含了物理硬件層。

四層模型和五層模型本質(zhì)上是同一個(gè)東西的兩種不同表述方式，所以我們接下來不糾結(jié)四層還是五層模型，而是統(tǒng)稱為TCP/IP模型。

二、LuatOS對(duì)TCP/IP協(xié)議棧的支持

在了解TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型之后，接下來我們看一下TCP/IP協(xié)議這個(gè)概念。

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型是理論上的框架和藍(lán)圖，而TCP/IP協(xié)議是這個(gè)框架的具體實(shí)現(xiàn)。我們來看下面這張表格：

可以看到，每一層都有多個(gè)協(xié)議去實(shí)現(xiàn)，在所有的這些協(xié)議中，TCP和IP兩種協(xié)議是其中的核心協(xié)議，所以用TCP/IP協(xié)議代指網(wǎng)絡(luò)模型中的所有協(xié)議。

所以說，TCP/IP協(xié)議并不是兩個(gè)單一的協(xié)議，而是一個(gè)協(xié)議家族，包含TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型中的所有協(xié)議；所有協(xié)議協(xié)同工作，從軟件上完成了互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。

TCP/IP協(xié)議的核心工作原理，功能分層、數(shù)據(jù)封裝/解封裝等已整理詳細(xì)介紹，感興趣的朋友可查看文檔：

https://docs.openluat.com/luatos_lesson/002_luatos_socket/

那么，LuatOS對(duì)TCP/IP協(xié)議棧的支持情況是怎樣的，提供了哪些編程接口給LuatOS項(xiàng)目應(yīng)用腳本來使用呢？

2.1 應(yīng)用層

1）LuatOS協(xié)議支持：

HTTP，MQTT，F(xiàn)TP，WebSocket，DNS，NTP，DHCP，SSL/TLS（從OSI七層模型來看，和表示層最接近，所以此處把SSL/TLS放到TCP/IP模型中應(yīng)用層）。

2）LuatOS編程接口：

socket核心庫/libnet擴(kuò)展庫

http核心庫/httpplus擴(kuò)展庫/httpsrv核心庫

mqtt核心庫

ftp核心庫

websocket核心庫

httpdns擴(kuò)展庫

dhcpsrv擴(kuò)展庫

udpsrv擴(kuò)展庫

用層提供的這些編程接口和LuatOS項(xiàng)目應(yīng)用開發(fā)關(guān)系最為密切，這些核心庫和擴(kuò)展庫的API文檔可參考下方鏈接。

LuatOS最新API手冊(cè)：https://docs.openluat.com/osapi/

2.2 傳輸層

1）LuatOS協(xié)議支持：TCP，UDP；

2）LuatOS編程接口：socket核心庫/libnet擴(kuò)展庫。

2.3 應(yīng)用層

1）LuatOS協(xié)議支持：IP，ICMP；

2）LuatOS編程接口：

socket核心庫

exnetif擴(kuò)展庫IP_READY、IP_LOSE

在這里重點(diǎn)說一下exnetif擴(kuò)展庫，exnetif擴(kuò)展庫有兩項(xiàng)核心功能。

2.4 數(shù)據(jù)鏈路層

LuatOS協(xié)議支持：

以太網(wǎng)、Wi-Fi、4G等網(wǎng)絡(luò)各自的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議；

以太網(wǎng)的IEEE 802.3系列；

Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的IEEE 802.11系列；

4G網(wǎng)絡(luò)的PDCP、RLC、MAC等協(xié)議。

2.5 物理層

光纖、雙絞線、無線電波等傳輸介質(zhì)。

今天的內(nèi)容就分享到這里了！

審核編輯 黃宇