02-Wifi通讯架构介绍

废话不多说,有图有真相

  • 由于笔者之前的wifi硬件没有备份,离职之后被公司回收,所以这里我使用笔者的MAC电脑作为服务器,笔者的iPhone6S手机作为客户端演示wifi通讯

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1.1-Wifi通讯的定义

  • 利用wifi信号,是智能手机(iPhone)与硬件设备进行通讯的方式,称之为Wift通讯
    • 与HTTP不同的是,wifi通讯需要有智能硬件的参与,是属于手机端与硬件端的通讯,而HTTP常用于手机端与后台的通讯

1.2-Wift通讯的三种经典场景

  • 1.Wifi通讯必须要有两个参与者

    • (1)路由器:通常又指服务端,主要作用是提供wifi信号
    • (2)硬件:通常又指客户端,既可以代表我们的手机也可以代表硬件设备,通讯双方的数据发送者
    • wifi通讯的本质就是由服务器负责转发客户端的消息数据
  • 2.根据wifi智能家居的使用场景,wifi通讯主要有以下三种情况

    • (1)手机直接与外部设备建立连接,这种情况需要外部设备内部有wifi信号发射器。 例如极路客行车记录仪,只有摄像头没有播放器(特点是极其小巧),记录仪无法直接看到录制的影像,要想看到需要手机连接行车记录仪的wifi(建立局域网),然后从记录仪中拷贝视频到手机中播放。
    • (2)手机连接路由器,外部设备连接路由器,然后建立连接。这种情况比较常见,例如家用wifi版空气净化器,能够连接家庭wifi,然后如果手机也连接的是同一wifi就可以通过APP控制设备(数据发送)
    • (3)云端wifi通讯。这种wifi通讯场景是未来的大趋势,(目前最火的就是膜拜,严格来说这不能叫wift通讯,因为手机4G网络也可以,只是这种云端wifi通讯架构与膜拜单车解锁原理很接近。 手机扫一扫将自行车信息发送到后台服务器,然后后台服务器发给膜拜单车路由器,进而控制单车解锁。) 其实在另一个家用领域也已经开始了这种云端wift通讯的研发了,详情可见下图
  • 第一种:手机-外部设备

    • 这种方式的特点就是将路由器内置在外部设备中,外部设备既充当了服务器又充当了客户端,优点就是省去了外部路由器简化了通讯过程

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  • 第二种:手机-外部设备
    • 这种方式比较传统,主要借助家居路由器来降低硬件的成本

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  • 第三种:手机(客户端)-路由器(服务端)-外部设备(客户端)
    • 这种方式最大的好处就是解决了前面两种手机和设备必须要连接同一路由器的情况,极大的提高了wifi通讯的便利性,也是未来的趋势
      • 想象一下,你提前把米洗好放进电饭煲,下班时,点击APP开时煮饭,回到家时,饭已经煮好。如果电饭煲内置了网络芯片是完全可以实现了,其实膜拜就是这样远程解锁的

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1.3-Wifi通讯流程

  • 通过上图可以看出,一个完整的wifi通讯的步骤大概如下:

  • 1.服务端连接监听网络(ip地址+端口号)

  • 2.客户端连接服务端

  • 3.客户端发送数据,服务端接收到数据之后将数据转发给其他客户端,就实现了客户端与客户端的通讯

    • 客户端与客户端是不能直接建立网络的,必须要通过服务器。可以联想一下,如果没有后台,你的APP还能给其他用户发数据么?所有的数据都是后台帮助我们转发的

1.4-wifi通讯原理

  • wifi通讯的原理就是使用Socket(套接字)进行UDP(一对多)通讯

    • HTTP的底层就是Socket,也就是说wifi通讯的网络协议比传统的HTTP更加的底层
  • Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制,取后一种意思。通常也称作”套接字”,用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄,可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件,同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket,并绑定到一个端口上,不同的端口对应于不同的服务。Socket正如其英文原意那样,像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间,每个插座有一个编号,有的插座提供220伏交流电, 有的提供110伏交流电,有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座,就可以得到不同的服务

  • Socket是一种通讯机制,用于描述IP地址和端口。IP地址用于找到你的电脑,端口号用于找到你这台电脑上面的某一个应用程序的某一个服务

    • 可以理解为:Scoket = IP地址+端口号
  • Socket工作流程

    • 根据连接启动的方式以及本地套接字要连接的目标,套接字之间的连接过程可以分为三个步骤:服务器监听,客户端请求,连接确认
    • (1)服务器监听:是服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态
    • (2)客户端请求:是指由客户端的套接字提出连接请求,要连接的目标是服务器端的套接字。为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求
      *(3)连接确认:是指当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求,它就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,连接就建立好了。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求
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