网络协议，便是在网路上传输数据是要说的措辞，担保说话的人说的措辞，传达到听话人耳朵，并且如果措辞不一样须要翻译成对方能听懂的措辞。
TCP/IP 四层协议，为什么要分层：简化开拓和掩护，分工能提高生产效率，也能提高数据传输效率。
第一层：网络接口层协议
网络接口层是 TCP/IP 模型中的最底层，是整合 OSI 的物理层和数据链路层。
这一层紧张卖力：物理连接、数据帧的封装和解封装（二进制）、定义硬件 MAC 地址、供应硬件接口。为上层供应了实际的物理传输做事，使得数据能够在不同的物理网络中进行传输和吸收。
按照传输间隔远近、是否是蜂窝网络、是否有线传输，将网络接口层分为近间隔通信协议、远间隔蜂窝通信协议、远间隔非蜂窝通信协议、有线通信协议。
一、近间隔通信协议
有 RFID、NFC、蓝牙等协议。
1. RFID
RFID，Radio Frequency Identification，射频识别技能。
组成部分：
紧张由电子标签（Tag）、读写器（Reader）和天线（Antenna）三部分组成。
事情事理：
读写器通过天线发射特定频率的射频旗子暗记，当电子标签进入到读写器的有效事情范围内时，电子标签吸收射频旗子暗记并凭借感应电流所得到的能量发送出存储在芯片。读写器再对吸收到的数据进行解调和解码，从而获取电子标签中所存储的信息。
RFID读写器和相应类型RFID标签之间的通讯规则，包括：频率、调制、位编码及命令集。
特点：
非打仗式：无需直接打仗就能完成对目标的识别。操作非常便捷。自动识别能力强：可以快速、准确地对大量物品或目标进行自动读取和识别，极大提高了事情效率。安全性和可靠性高：通过加密等手段可以保障数据的安全，并且在各种环境条件下都能稳定事情。运用：
旅游导览：识别展品标签，自动播放讲解视频。物流与供应链管理：用于货色的跟踪、识别、盘点等，提高物流效率和准确性。仓储管理：可以快速准确地识别货色位置和状态。智能交通：如电子一直车收费（ETC）系统、车辆管理等。图书馆管理：实现图书的自助借还、盘点等。资产管理：对各种固定资产进行标识和管理。制造业：用于生产线上的零部件追踪、质量掌握等。门禁系统：职员身份识别和进出掌握。动物追踪：对宠物或畜生进行标记和追踪。医疗领域：药品管理、病人身份识别等。防伪溯源：用于商品的防伪和追溯来源。2. NFCNFC，Near Field Communication，近场通信。是 RFID 的升级版本。事情间隔常日在10厘米以内。
组成部分：
由NFC 芯片、天线、软件和驱动组成。
NFC 芯片：这是核心部件，卖力处理数据和通信。天线：用于发射和吸收射频旗子暗记，实现与其他设备的近场通信。干系软件和驱动：确保系统能够精确识别和利用 NFC 功能，以及处理数据交互等操作。事情事理：
NFC采取了双向的识别和连接，短间隔高频无线通信，许可电子设备之间进行非打仗式点对点数据传输（在10厘米内）交流数据。
特点：
双向的识别和连接。
短间隔：常日在几厘米范围内有效。快速连接：可以快速建立连接和传输数据。便捷交互：例如用于移动支付、设备配对等非常方便。运用：
打仗通过(TouchandGo)，如门禁牵制、车票和门票等，利用者只需携带储存着票证或门控密码的移动设备靠近读取装置即可。打仗确认(TouchandConfirm)，如移动支付，用户通过输入密码或者仅是接管交易，确认该次交易行为。打仗连接(TouchandConnect)，如把两个内建NFC的装置相连接，进行点对点数据传输，例如下载音乐、图片互传和同步交流通讯簿等。打仗浏览(TouchandExplore)，NFC设备可以供应一种以上有用的功能，消费者将能够通过浏览一个NFC设备，理解供应的是何种功能和做事。3. 蓝牙Bluetooth，蓝牙通信技能，支持设备短间隔通信（一样平常 10m 内）的无线电技能。以低本钱的近间隔无线连接为根本，为固定与移动设备通信环境建立一个特殊连接。以时分办法进行全双工通信，其基带协议是电路交流和分组交流的组合。蓝牙的长处在于配对、认证和低功耗。
组成部分：
由蓝牙芯片和天线组成。
蓝牙芯片：核心组件，卖力数据处理和通信掌握。天线：用于发射和吸收蓝牙旗子暗记。事情事理：
蓝牙设备中的蓝牙芯片包含了无线电收发器等关键部件。当设备开启蓝牙功能后，蓝牙芯片会通过天线发送特定频率的无线电旗子暗记，同时也能吸收其他蓝牙设备发送的旗子暗记。
在建立连接时，一个设备发起连接要求，另一个设备进行相应，通过一系列的配对和认证过程，建立起稳定的通信链路。
一旦连接建立，设备之间就可以进行数据的传输。数据被编码成蓝牙旗子暗记并通过无线电波进行传输，吸收方则对旗子暗记进行解调和解码，获取原始数据。
蓝牙利用了多种技能来确保通信的可靠性和稳定性，比如跳频技能，它可以避免滋扰和提高安全性。
蓝牙设备分主设备、从设备。
主设备一样平常具有输入端。在进行蓝牙匹配操作时，用户通过输入端可输入随机的匹配密码来将两个设备匹配。蓝牙手机、安装有蓝牙模块的PC都是主设备。
从设备在出厂时，在其蓝牙芯片中，固化有一个4位或6位数字的匹配密码。蓝牙耳机、UD数码笔、蓝牙鼠标键盘、Apple pencil、打印机、游戏手柄都是从设备。从从无法匹配。
特点：
短间隔通信：一样平常在 10 米旁边范围内有效，但通过增强技能可适当延长间隔。但是组网能力设备数量限定。方便快捷：易于配对和连接，无需繁芜设置。低功耗：适宜于移动设备等对功耗敏感的场景。比 Zigbee 功耗要高。广泛运用：常见于手机与耳机、音箱等设备的连接，也用于智能穿着设备、智能家居设备之间的交互等。运用：
广泛运用于消费电子、汽车、医疗、工业等领域，如手机与耳机、音箱等设备的连接，汽车的蓝牙音频和电话系统，医疗设备的数据传输等。
可穿着设备，康健手环、腕表等。可穿着设备上网不易，通过蓝牙4.1进行办理。腕表通过蓝牙4.1连接到可以上网的设备手机之后，腕表可以利用 IPv6 连接到网络，实现与WiFi相同的功能。只管受传输速率的限定，该设备的上网运用有限，不过同步资料、收发邮件之类的操作还是完备可以实现的
AirDrop：利用蓝牙 LE（低功耗蓝牙）来快速创造附近的其他 iOS 设备。一旦创造目标设备，系统会利用 Wi-Fi 直连来建立高速的通信链路。这使得数据能够以较快的速率进行传输，尤其是在传输较大文件时上风明显。不会花费移动网络的流量。蓝牙低功耗、配对功能强，Wi-Fi 传输速率快。
室内导航：作为室内导航信标或类似定位设备利用，结合Wi-Fi可以实现精度小于1米的室内定位。
二、远间隔蜂窝通信协议
1. 蜂窝网它是一种将通信做事区域划分为多少个类似蜂窝形状的小区的网络构造。每个小区由一个基站卖力通信旗子暗记的收发和处理，各个小区通过频率复用等技能实现无缝覆盖，使得在全体做事区域内用户能够随时随地进行通信。所有通过网络定位技能，有时候设备通过网络定位，显示的是基站的位置。
远间隔蜂窝通信协议紧张是2/3/4/5G、LPWAN（NB-IoT、eMTC）等技能下的各电信运营商采取的制式、协议。远间隔蜂窝通信，都要插一张物联网卡，都是由移动运营商支配和运营的，频段都是官方授权的，数据流量都是要收费的。
把稳 LoRa 、Sigfox是非蜂窝网络，有些人的文章写错了。
2. LPWAN 低功率网络
LPWAN，Low-Power Wide-Area Network，低功率广域网络，是用在物联网，可以用低比特率进行长间隔通讯的无线网络。低电量需求、低比特率与利用机遇可以用来区分LPWAN与无线广域网络，无线广域网络被设计来连接企业或用户，可以传输更多资料但也更耗能。LPWAN每个频道的传输速率介于0.3 kbit/s 到 50 kbit/s之间。
LPWAN 网络紧张由终端设备、网关、核心网络、通信链路和运用平台等组成。个中，终端设备如传感器、智能电表等产生数据，网关卖力网络多个终端设备的数据并转发到核心网络，核心网络包含网络做事器和数据处理中央等，用于对数据进行存储、剖析和管理等操作，通信链路基于 LoRa、Sigfox、NB-IoT 等技能供应数据传输通道，而运用平台用于将处理后的数据呈现给用户并支持各种运用功能的实现。
特点：
低功耗：设备能永劫光续航，减少频繁改换电池或充电的麻烦，适用于难以常常掩护的场景。广覆盖：可以实现较大范围的旗子暗记覆盖，能深入到一些偏远或旗子暗记难以到达的区域。低本钱：无论是设备本钱还是运营本钱都相对较低，有利于大规模运用支配。低数据速率：紧张传输少量的关键数据，知足特定物联网运用的基本通信需求即可。高容量：能够连接大量的物联网设备，适应海量设备接入的需求。高可靠性：能在繁芜环境下保持稳定的通信，担保数据传输的准确性和及时性。3. NB-IoTNB-IoT，Narrow Band Internet of Things，窄带物联网，是一种专为物联网运用设计的低功耗广域网络技能，须要专用的物联网进行联网，一样平常采取电池供电，会休眠，须要插物联网卡。 它聚焦于低功耗、广覆盖、大连接和低本钱等特性，利用窄带频谱进行通信，能在确保较低功耗的同时，实现对海量物联网设备的连接和数据传输。
由华为大力提倡，在中国由三大运营商组网培植。自己家须要这些数据，须要进行数据对接。
组成部分：
终端设备：各种具备 NB-IoT 通信功能的物联网设备，如智能水表、智能燃气表等，它们卖力采集数据并进行传输。NB-IoT 基站：用于与终端设备进行通信，吸收和发送数据，实现旗子暗记覆盖和数据传输。核心网络：包括移动管理实体、做事网关等，卖力对数据进行处理、路由和管理。物联网平台：对来自终端设备的数据进行存储、剖析和管理，同时供应运用开拓和管理的接口，方便各种物联网运用的构建和运行。事情事理：
NB-IoT 终端设备通过内置的传感器等采集数据。这些设备常日处于低功耗模式，只有在须要传输数据时才会唤醒。当终端要发送数据时，它会通过无线旗子暗记连接到附近的 NB-IoT 基站。基站吸收数据后，将其转发到核心网络进行处理和存储。在核心网络中，数据会被分类、剖析和管理。然后根据须要，将数据通报给相应的运用平台或用户。
特点：
低功耗：捐躯了速率，却换回了更低的功耗。采取简化的协议，更适宜的设计，大幅提升了终真个待机韶光。旗子暗记覆盖能力强：NB-IoT有更好的覆盖能力，可以穿透井盖。连接广泛：小区可以支持几万个终端。本钱低：NB-IoT通信模块本钱很低。运用：
NB-IoT 适用于对数据传输速率哀求不高，但对设备续航能力、网络覆盖范围有较高需求的各种物联网场景，比如智能抄表、聪慧城市举动步伐监测、工业物联网等领域，为大规模物联网运用的支配和发展供应了主要的技能支撑。
三、远间隔非蜂窝通信协议
便是不该用蜂窝网，通过自组网络的办法进行通信。如果要连接互联网，须要加路由器等设备。
1. ZigBee
ZigBee 是一种短间隔、低功耗、高可靠、自组网的无线通信技能。ZigBee数传模块类似于移动网络基站，由可多个无线数传模块组成的一个无线网络平台，在全体网络范围内，每一个网络模块之间可以相互通信，每个网络节点间的间隔可以从标准的75m无限扩展。
组成部分：
节点：包括zigbee 网关、路由器和终端设备。zigbee 网关卖力创建和管理网络，路由器用于扩展网络覆盖范围，终端设备常日是大略的传感器或实行器。以是买小米 zigbee 插头的时候，必须要有一个 zigbee 网关，连上路由器。
事情事理：
Zigbee 基于 IEEE 802.15.4 标准，采取了直接序列扩频（DSSS）技能。它通过在多个频率上发送数据来提高通信的可靠性和抗滋扰能力。当一个节点须要发送数据时，它会先在网络中探求得当的路径。如果是在星型拓扑中，终端节点直接与折衷器通信；在树型或网状拓扑中，节点可能会通过中间的路由器进行多跳传输。
特点：
具有大略，利用方便，事情可靠，价格低的特点。
低功耗：设备可以永劫光依赖电池供电。低本钱：硬件成本相对较低。每个ZigBee网络“基站”（节点）却不到千元。自组网：节点能够自动组成网络。高容量：可容纳大量节点。运用：
ZigBee网络紧张是为工业现场自动化掌握数据传输而建立，具有大略，利用方便，事情可靠，价格低的特点。
智能家居：如掌握灯光、窗帘、家电等。工业自动化：监测和掌握设备。智能农业：监测土壤湿度、温度等环境参数。医疗保健：病人监护等。智能楼宇：照明掌握、能源管理等。智能家居 用 Zigbee 而非蓝牙：
一个悲哀的是，2022 年，小米在一个地方说：“平台不再推广Zigbee 的接入方案”。开始推广米家 BLE Mesh 技能了，便是 Bluetooth Low Energy Mesh技能。BLE Mesh技能可以让智能设备之间直接进行通信，而不须要通过中央节点或网关，从而提高了系统的可靠性和灵巧性。此外，BLE Mesh还支持大规模的设备组网，可以知足智能家居系统中对设备数量的需求。
2. LoRa
LoRa ，Long Range，一种低功耗广域网（LPWAN）技能。具有远间隔、低功耗、大容量、抗滋扰性强等特点。它基于扩频技能，通过线性调频 chirp 旗子暗记来传输数据。不依赖物联网卡，是非授权频段，数据流量不须要给三大运营商缴费，但是培植方可能按照流量来收费。LoRaWAN与LoRa的差异LoRa是一种无线通信技能，事情在物理层。LoRaWAN是一种通信协议，事情在MAC层。
事情事理：
LoRa 采取了扩频技能。发送端将信息通过分外的调制办法扩展到一个较宽的频带上进行传输。节点可以将数据发送给网关，网关再将数据转发到做事器或其他运用系统进行处理和剖析。通过这种办法，实现了低功耗、远间隔的无线数据传输和通信。
组成部分：
节点：包括各种终端设备。
网关：连接节点和后端网络。
特点：
远间隔：城镇可达2-5 Km，郊区可达15 Km。以是在范围较大的农业、畜牧业、城市中运用广泛。低功耗：年电池利用寿命长达10年。安全性：采取端到端 AES128加密、双向认证等技能。事情频率：非授权频段。调制办法：扩频调制技能，Semtech公司的私有专利技能。传输速率：0.3-50Kbps，速率自适应(Adaptive DataRate简称ADR),速率越低传输间隔越远。高容量：一个LoRa网关可以连接上千上万个LoRa节点。抗滋扰性强：扩频技能使其对滋扰具有较强的抵抗力，能在繁芜电磁环境下稳定事情。穿透性好：能够较好地穿透建筑物等障碍物，担保旗子暗记的有效传输。本钱较低：相对来说，硬件本钱较为经济，有利于大规模推广。运用：
智能抄表：如水表、电表、气表等。聪慧城市：如路灯掌握、环境监测。农业物联网：监控土壤湿度、气候数据等。物流追踪。工业掌握。四、有线通信协议通过电缆线连接进行数据传输，包括 USB 协议、RS232、RS485 协议、Ethernet 协议。
1. USB 协议
USB，Universal Serial Bus，通用串行总线。通过差分旗子暗记传输数据，采取了新的物理层设计和数据编码办法以提高传输速率。
事情事理：
USB 协议，定义了数据格式、传输速率、缺点处理等各种规则，确保不同设备之间的兼容性和可靠通信。当设备连接到主机时，主机会识别设备并与之建立通信链路，然后通过一系列的数据交互完成各种功能，如数据传输、设备掌握等。
USB 的事情事理使得它成为一种广泛运用、方便快捷的接口标准，极大处所便了各种电子设备之间的连接和数据交流。 根据物理形态可以分为 USB-A、USB-B、USB-C等，其余每种物理形态还有不同的只传输协议，比如 USB 1.x、USB 2.0、USB 3.x等，最紧张的差异便是传输速率不同。USB3.0 传输速率是 5.0Gbps。
2019 年，USB4 发布，分为两个版本，一个是 20Gbps，一个是 40Gbps。物理接口形态统一利用 USB Type-C接口。统一了真好，等我把 kindle、lighting 的 iPhone、AirPods、磁吸接口的 MacBook Pro 、充电宝换成最新款，就可以都用 Type-C 接口了。
这里扩展一个 PD 协议， PD 协议是在 USB 协议根本上发展起来的一种专门用于充电的协议。它紧张侧重于充电功率的管理和协商：通过 PD 协议，可以使 USB 接口支持更高的充电功率，打破了传统 USB 充电在功率方面的限定。USB 协议供应了物理连接和基本的数据传输框架，PD 协议则在此根本上针对充电进行优化和扩展。
两者相互合营，使得 USB 接口不仅能传输数据，还能实现高效的快速充电。在实际运用中，许多支持快速充电的设备都采取了基于 USB 接口并遵照 PD 协议的充电方案。快充真的能提高幸福指数，一分钟一格电，真爽。
组成部分：
包括主机掌握器、USB 设备（如 U 盘、移动硬盘等）以及连接它们的电缆。
Type-A口，便是插电脑的，USB3.0 这个口子是蓝颜色的。Type-C，对称椭圆口，苹果最新设备采取的口子，终于实现了充电线的统一。
USB-C 的特点：
支持正反插，利用更方便。可以传输高速数据。具备较强的供电能力，能知足设备充电需求。具有更好的通用性和兼容性，可以连接多种外部设备。运用：
数据传输：快速传输大量数据，如高清视频、大型文件等。外接存储：连接移动硬盘、U 盘等进行数据交流。高清显示连接：如连接显示器、投影仪等。设备充电：为移动设备快速充电。我们有手机用 USB-C 连接电脑，只能充电，不能传输数据，很大可能便是线不支持协议。
2. RS232 协议
事情事理：
RS232，Recommended Standard 232，是一种异步传输标准串口接口协议。
组成部分：
DB9 连接器：这是常见的接口形式。发送器和吸收器：卖力数据的发送和吸收。常日RS-232接口以9个引脚(DB-9)或是25个引脚(DB-25)的型态涌现 。
特点：
成熟可靠：是一种较为传统且成熟的通信办法。一对一通信：常日用于两点之间的通信。传输间隔较短：一样平常较适宜短间隔通信。20 米以内。传输速率慢：能够达到1Mbps的已经比较少。运用：
早期打算机与外部设备（如调制解调器、打印机等）之间的通信。
一些工业掌握和自动扮装备中仍有利用。一样平常用在 PLC 之间的通信。
3. RS485 协议
事情事理：
RS485是RS232升级版的串口协议，一样平常采取两线制传输：A、B两条传输线。采取差分旗子暗记传输办法，通过两根旗子暗记线（A 线和 B 线）的电压差来表示逻辑状态。这种办法具有较强的抗滋扰能力，能实现远间隔、高速率的数据传输。多个设备可以通过 RS485 总线连接在一起，形成一个多点通信网络，通过地址分配等办法实现设备间的通信折衷。232 只能是两个设备，485 支持多个设备连接。
组成部分：
一样平常采取两线制传输：A、B两条传输线。
传输间隔：一样平常1Km以内都没有问题。
特点：
传输间隔远：可以在较长间隔上可靠传输数据，一样平常可达上千米。但是要连接线。支持多节点：能够连接多个设备，形成多点通信网络，可连接几十乃至上百个节点。抗滋扰能力强：差分旗子暗记传输办法使其对噪声和滋扰有较好的抵抗力。传输速率较高：能实现相对较高的数据传输速率。半双工通信：数据可以双向传输，但不能同时进行。成本相对较低：相较于一些其他工业通信标准，本钱较为经济。布线大略：只需利用双绞线即可，施工方便。兼容性较好：广泛运用于各种工业掌握和自动化领域，与许多设备和系统兼容。运用：
在工业掌握中，不同的传感器、实行器等可以通过 RS485 总线与掌握器通信。
在智能建筑系统中，各种设备之间可以利用 RS485 进行数据交流和协同事情。
4. Ethernet
事情事理：
Ethernet（以太网）是一种打算机局域网络技能，于1975年由美国施乐公司研制成功。
以太网通过共享传输介质，设备在发送数据前先检测线路是否空闲，若空闲则发送数据，同时连续监听是否发生冲突。如果发生冲突，则停滞发送并实行冲突办理机制，等待随机韶光后再考试测验发送。最常见的以太网接口便是 RJ45 网线插口。
组成部分：
物理介质，如双绞线、光纤等。
以太网接口，包括发送器和吸收器。
数据链路层协议，如以太网帧格式等。
特点：
高带宽：可以供应较高的数据传输速率。广泛运用：遍及度高，兼容性强。易于扩展：能够方便地添加新设备和扩展网络规模。技能成熟：经由长期发展和实践考验。运用：
企业网络：构建办公网络、数据中央网络等。家庭网络：用于家庭中的电脑、智能设备等联网。工业掌握：在工业自动化领域实现设备之间的数据通信。电信网络：作为接入网和城域网的主要技能。智能楼宇：连接各种智能系统和设备。5. ATM 异步传输模式网络ATM ：Asynchronous Transfer Mode network，异步传输模式网络。高速传输、质量有保障、灵巧。ATM 采取异步时分复用技能，将数据分割成固定长度的信元进行传输。ATM 曾经在一些对带宽和质量哀求较高的领域，如电信骨干网络等有广泛运用。但随着技能的发展，其他网络技能如 IP 网络逐渐霸占主导地位。它可以有线传输，也可以无线传输。现在也很少用到了。
后记
理解 TCP/IP 四层框架是学习物联网干系协议的根本。学习协议是做好物联网设备数据接入、监控、报警、下控、运维、数据剖析、智控的根本。
我阅读了大量的书本和文章，汇总出了 TCP/IP 四层框架的紧张协议、物联网设备的紧张协议。事情量之大，超出预期。我看了 B 站《希赛关于软考网络工程师的全套视频教程》，看了《图解 TCP/IP》，看了大量的文章。又结合之前的物联网行业的从业履历，整理出来这篇文章。
期望大家的鼓励与支持，欢迎大家互换。
参考文献
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