ref : 底层通信协议的设计
背景
对于很多设备之间的通信，经常需要自己设计一套通信协议。当然此处的通信协议一般都是建立在TCP/IP协议等协议基础之上的协议，也就是在已有协议的基础之上，在定义一套协议。例如：有一套检测降雨量的设备（一般为简单的嵌入式设备）需要把采集到的的数据上报给中心服务器（一般为一台性能特别好的计算机）。就需要一套通信协议。以保证，嵌入式设备上发的数据，可以被中心服务器正确的理解和处理。再例如：在桥梁检测的项目中，会检测很多桥梁的数据，应力，索力，温度等，这些检测设备一般都是由简单的传感器组成的嵌入式设备 ，需要通过各种方式把采集到的的数据上报给中心服务器，中心服务器经过分析处理后，再进一步判断桥梁的各种状态。这些都涉及到自定义通信协议。
但这些自定义通信协议如何设计？有设计到那些方面？
协议的设计：是为了保证双方能够正常的通信，由于上位设备和下位设备一般是不同的设备，处理能力有很大差异，这些都是设计协议必须考虑的问题。
协议的构成部分
一套完整的协议，通常包含很多命令，每一个命令都会规定一个完整的命令（也就是一个完整的数据帧）包含哪些部分，一般包含以下几部分：
- 数据帧的组成的形式： 一般形式有字节流（有的地方也叫做二进制协议）和字符流。字节流一般会规定每一个字节表示的含义，而字符流由于都是可见的字符，一般会规定，字符的含义。
- 数据帧头和尾：
数据帧头和尾其实是为了解析数据而设计的，主要是为了获取一个完整的帧。由于网络的不确定性，无法保证一条完整的数据帧的一次性就发送给对方。一般选择用很少出现的字节或者字符作为数据帧头和尾。
例如我曾经解析过得MODE 04 PROTOCOL的一套协议，就是以0x03，0x14开头的，由于MODE 04 PROTOCOL是字节流协议，因此规定了命令的开头两个字节是0x03，0x14，还曾经解析过字符流的协议，命令是以##开头。数据帧尾有时会有，有时没有，例如MODE 04 PROTOCOL就没有协议尾，因为它有两个字节表示本条数据帧的长度，所以没必要规定数据帧尾。相反，如果无法判断一条命令的长度，就会规定数据帧如何结束。如果数据帧长度都是一样的，也没有必要规定，但实际中很少遇到数据帧长度是固定的情况。
-
数据帧的验证部分：对于字节流的协议，一般会规定验证数据帧的验证部分，例如MODE 04 PROTOCOL就规定了数据帧最后两个字节是crc验证部分。对于字符流的也可以加验证字段，但因为每一部分都都是可视的字符，也可以不加。
-
转义字符： 再少出现的字符由于数据帧内容的不确定性，也有可能在数据帧内部出现，例如：MODE 04 PROTOCOL协议当数据帧内部出现了0x03，0x14，也就是数据帧规定的开始部分，就必须转义，否则就会解析出错。导致一个数据帧变成两部分不完整无法理解的数据帧。
-
命令字及其他： 命令字就是标示此数据帧，需要完成的命令，例如：读取时间命令数据帧，就有一部分标示此数据帧是读取时间，设置时间命令数据帧就有一部分标示此数据帧是用来设置时间的，当然会有命令内容例如把时间调整到多少。
-
心跳包： 心跳包作为一条很特殊的数据帧，作用其实和人的心跳类似。每隔一段时间，就会发送一条很特殊的数据帧心跳包。作用就是表明此设备还在工作。
例如QQ的在上状态应该就是通过类似心跳包的设计来完成的。但在无线领域还有其他作用，避免已经建立的链接断开。尤其数据是通过GPRS发送时，如果长时间不发送数据，网络运营商就会回收链接，下次发送数据时，就必须重新建立链接，这对于需要永远在线的设备或者是需要随时唤醒的设备来说，显然是不行的。
对比
字节流协议难度显然比字符流大很多，解析过程也更复杂，如果没有协议文档，几乎不能解析，因为收到的就是一串毫无意思的数字，一个字节处理错误就完全可能导致整条数据解析错误，此外字节流还需要规定大端模式和小端模式等。当然好处就是，传输同样的信息，数据量明显少很多。
字符流就简单很多，解析的过程可能就是一个正则表达式。
协议设计
当需要进行网络通讯时，要想让双方识别对方，就涉及对协议的设计。那么 在具体项目中，如何设计协议呢？或者如何设计出较高效的协议？来满足项目的 要求呢?
一般来说，一个基本的数据包协议需要以下部分
1. 协议的标识
2. 协议版本号
3. 协议包的序号
4. 协议包的发出时间
5. 协议包的类型
-------------------
6. 协议包的数据长度
7. 数据
-------------------
8. 校验码
9. 结束符
上面的9点中，第一个横线上的是包头部分，对于每个数据包都是 一样的，但对于后面的6,7跟具体的包有关，这部分是不同的。 下面的8.9也是相同的。
协议包的数据长度 与 数据
下面继续说明6, 7两点的设计办法。
如果协议包的每种类型下面没有更多的分类，那么，数据这部分无需再设计 只要一个值即可，但情况往往不是那么简单，情况如下：
1)如果数据也有多种类型，那么数据部分得再加上一个类型标号
2)如果数据同时有多个，那么数据部分必须分成二部分，一部分表明其数据 个数，后面再跟多个数据个体。
对于MD5加密，它是对任意长的字节串进行运算，产生一定长的大整数， 它的长度是32个字节，128位。 MD5广泛用在数字签名中，及用户验证中 数字签名的应用比如，在下载时，会附带一个.md5,里面有一个32个字符， 这就是此下载文件的md5值， 下载者可将此文件进行md5运算，看其值是否等于.md5里的内容。
用户验证的例子比如. 将登录名计算成一个md5大整数， 当用户登录时，将此时的登录名用md5算法运算一下，看其值与md5是否相等。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
例子:设计一个传递室内温度，与 空气含氧量的协议
首先 1, 2, 3, 4, 点好设计，照搬即可， 那么5的类型，此处有二个，即温度或 者空气含氧量, 其类型有二种0xC1, 0xC2
6数据的长度与7数据内容有关，7数据内容可以是获取温度时间与温度值， 也可以是获取时间与空气含氧量。
8, 9 照搬即可。