RS232轉(zhuǎn)TCPIP的TCP工作模式選擇

本文介紹在串口轉(zhuǎn)TCP/IP中如何使用各種TCP工作模式，根據(jù)不同的應(yīng)用如何進(jìn)行靈活選擇TCP客戶(hù)端、TCP服務(wù)器、UDP、UDP組播。

1.TCP&UDP工作模式

　　TCP/IP是網(wǎng)際互聯(lián)的基本協(xié)議，TCP/IP實(shí)際涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的兩層：網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。IP屬于網(wǎng)絡(luò)層，而TCP屬于傳輸層，實(shí)際上TCP/IP協(xié)議還有另外部分協(xié)議即UDP協(xié)議，UDP協(xié)議和TCP協(xié)議共同組成了TCP/IP協(xié)議的傳輸層。而TCP協(xié)議有具有客戶(hù)端和服務(wù)端兩種工作模式。在RS232/RS485聯(lián)網(wǎng)模塊應(yīng)用中，主要在UDP、TCP客戶(hù)端、TCP服務(wù)器3種模式之間進(jìn)行選擇。如圖1所示。

1.1 TCP和UDP的區(qū)別和比較

圖1.TCP&UDP各種工作模式演示

　　TCP（Transmission Control Protocol）是可靠連接協(xié)議。我們可以用打電話(huà)來(lái)類(lèi)比TCP協(xié)議。使用TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，首先需要建立連接；就如在通電話(huà)前需要先撥通電話(huà)一樣。TCP是可靠傳輸?shù)?，即你傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有誤或者丟失，則會(huì)自動(dòng)重新傳輸以保證數(shù)據(jù)正確；這正如打電話(huà)的時(shí)候，如果信號(hào)不好，收方會(huì)說(shuō)：“聽(tīng)不清，請(qǐng)?jiān)僬f(shuō)一遍。”

　　UDP（User Datagram Protocol）是報(bào)文傳輸協(xié)議。我們可以用手機(jī)短信來(lái)類(lèi)比UDP協(xié)議。使用UDP協(xié)議，你無(wú)需先征得對(duì)方的同意（無(wú)需先建立連接），可以隨時(shí)發(fā)送。但是UDP協(xié)議是不可靠傳輸?shù)?，你發(fā)送出去的數(shù)據(jù)不能夠保證正確地被對(duì)方收到；

　　所謂“正確接收”，它包括3方面的內(nèi)容：1.丟失問(wèn)題：數(shù)據(jù)丟失后可以重傳。2.誤碼問(wèn)題：數(shù)據(jù)內(nèi)容錯(cuò)誤能被檢測(cè)并重新發(fā)送。3.順序問(wèn)題：UDP無(wú)法保證數(shù)據(jù)的順序，例如在發(fā)送長(zhǎng)文字的短信的時(shí)候，有可能后半部分短信內(nèi)容先收到，然后再收到前半部分短信內(nèi)容。這給接收者較大的迷惑，TCP協(xié)議沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。

UDP協(xié)議的也有自身優(yōu)點(diǎn)。1.簡(jiǎn)單性、方便性，UDP協(xié)議非常類(lèi)似串口通信，因?yàn)榇诎l(fā)送數(shù)據(jù)本身基于非連接（報(bào)文）的。此時(shí)在串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)的時(shí)候，使用UDP協(xié)議符合原來(lái)的思維。2.UDP協(xié)議具有廣播、組播功能，可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多通信。

表1. TCP與UDP的區(qū)別 

1.2 TCP客戶(hù)端和TCP服務(wù)器的區(qū)別

　　在選擇TCP進(jìn)行通信的時(shí)候，通信的雙方，必須一方為T(mén)CP客戶(hù)端（TCP Client），一方為T(mén)CP服務(wù)器（TCP Server）。以打電話(huà)來(lái)類(lèi)比，打電話(huà)的人是TCP客戶(hù)端，接電話(huà)的一方為T(mén)CP服務(wù)器。TCP/IP協(xié)議中的IP地址類(lèi)似電話(huà)號(hào)碼，而TCP/IP中的端口號(hào)類(lèi)似電話(huà)分機(jī)號(hào)?？蛻?hù)端（撥電話(huà)者），首先需要知道對(duì)方的IP地址和端口（電話(huà)號(hào)碼和分機(jī)號(hào)），先連接上TCP服務(wù)器端（接聽(tīng)者的電話(huà)摘機(jī)），才能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（通話(huà)）。和一般電話(huà)不同，在這里TCP服務(wù)器可以同時(shí)接入多個(gè)TCP客戶(hù)端，就如有多路線(xiàn)路的電話(huà)，不會(huì)因?yàn)橐宦冯娫?huà)在接通中而不能接入其它電話(huà)。

　　在ZLSN聯(lián)網(wǎng)模塊的RS232轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)中，TCP的長(zhǎng)連接和短連接。TCP長(zhǎng)連接就是連接建立后不斷開(kāi)，直到斷電。TCP短連接是指需要通信的時(shí)候建立連接，通信完畢后立即關(guān)閉連接。

2.工作模式的選擇

2.1 TCP和UDP的選擇

　　TCP協(xié)議有很多優(yōu)點(diǎn)，這里只介紹何時(shí)使用UDP協(xié)議。

1.節(jié)省上位機(jī)的線(xiàn)路資源。在ZLSN模塊的串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)應(yīng)用中，如果選擇TCP協(xié)議，且為T(mén)CP客戶(hù)端的話(huà)，那么TCP連接是在模塊上電之后就開(kāi)始連接的，屬于“長(zhǎng)連接”。這就使得TCP協(xié)議一直占用一條通信線(xiàn)路（一個(gè)socket接口），如果聯(lián)網(wǎng)模塊個(gè)數(shù)很多（例如上萬(wàn)個(gè)），那么用TCP協(xié)議占用較多資源。

2.簡(jiǎn)化上位機(jī)編程的復(fù)雜性?；赨DP的socket編程相對(duì)于TCP要簡(jiǎn)單些。

3.需要廣播或者組播的應(yīng)用。

2.2 客戶(hù)端和服務(wù)器的選擇

1. 一個(gè)監(jiān)控中心還是多個(gè)監(jiān)控中心。

　　一個(gè)監(jiān)控中心：在單個(gè)監(jiān)控中心的集中監(jiān)控系統(tǒng)中，分散在各個(gè)采集點(diǎn)的ZLSN模塊將采集數(shù)據(jù)傳送到中心計(jì)算機(jī)，此時(shí)最好采用ZLSN模塊為T(mén)CP客戶(hù)端的方式，因?yàn)榇藭r(shí)每個(gè)模塊只要設(shè)置一個(gè)目的IP（中心計(jì)算機(jī)的IP地址）即可。當(dāng)然也可以采用中心為客戶(hù)端、模塊為服務(wù)端方式，但是此時(shí)中心必須記住每個(gè)模塊的IP地址，不利于系統(tǒng)的延展性和配置的靈活性。

　　多個(gè)監(jiān)控中心：現(xiàn)在有多個(gè)中心計(jì)算機(jī)需要監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)模塊，由于TCP客戶(hù)端模塊只能連接一個(gè)中心，所以多個(gè)中心無(wú)法監(jiān)控一個(gè)模塊（除非或者采用卓嵐的“硬件TCP/IP協(xié)議棧”功能，讓模塊可以根據(jù)需要連接到不同的中心）。此時(shí)應(yīng)該采用模塊為客戶(hù)端的方式。

2.知道對(duì)方IP地址。如果通信的AB雙方中如果有一方A不知道對(duì)方B的IP地址，那么A必須作為客戶(hù)端。這是因?yàn)锳不知道B的IP地址，也無(wú)法進(jìn)行連接操作。在ZLSN聯(lián)網(wǎng)模塊大量應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)中，ZLSN聯(lián)網(wǎng)模塊的IP地址通過(guò)動(dòng)態(tài)獲取，所以中心并不知道所有模塊的IP地址，所以此時(shí)模塊應(yīng)該作為客戶(hù)端。

3.主從關(guān)系。在主從關(guān)系的通信模式中，主機(jī)總是先發(fā)送數(shù)據(jù)，從機(jī)給出應(yīng)答。在TCP短連接應(yīng)用中，主機(jī)應(yīng)該采用客戶(hù)端。這是因?yàn)槎踢B接采用有數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)候建立TCP連接的方式，只有主機(jī)才知道何時(shí)需要發(fā)送那個(gè)數(shù)據(jù)合適需要建立連接，所以主機(jī)為客戶(hù)端。

2.3 TCP短連接和TCP長(zhǎng)連接的選擇

　　TCP短連接由于占用的TCP線(xiàn)路資源少，一般效率優(yōu)于長(zhǎng)連接。但是以下情況下采用長(zhǎng)連接：通信的雙方?jīng)]有主從關(guān)系。任何一方都有首先發(fā)送數(shù)據(jù)的可能，所以要保持TCP連接一直保持。選擇長(zhǎng)連接的時(shí)候需要注意，在連接建立到當(dāng)前，中間網(wǎng)線(xiàn)是否有斷開(kāi)，需要時(shí)時(shí)檢測(cè)連接的可用性，短連接無(wú)該問(wèn)題，使用較為方便。