一種基于TCP/IP協議的通信數據傳輸方式

◆師永林

一種基于TCP/IP協議的通信數據傳輸方式

◆師永林

（青海黃河上游水電開發有限責任公司工程建設分公司 青海 810000）

為了實現客戶端與服務端之間通信數據的無障礙傳輸、識別，本文介紹了一種基于TCP/IP協議的網絡搭建方法，并提出了一種簡單的通信數據封裝、解封裝方式。在工業上可有效解決較為簡單的網絡通信數據交互問題。

TCP/IP；Socket；封裝；解封裝

1 引言

現階段工業自動化領域越來越依賴于互聯網，“互聯網+”概念已經在工業領域普遍具象化[1]，如智慧新能源電站、全自動無人車間、車載智能導航系統等。一個完整的智能生產系統往往由多個分系統組成，而網絡通信協議及數據封裝、解封裝方式是各個分系統之間無障礙交互的橋梁與關鍵。本文基于TCP/IP協議提出了一種客戶端與服務器間簡單的數據傳輸、封裝及解封裝策略。

2 Socket套接字建立網絡通信

在TCP/IP協議網絡中，通常采用客戶端（client）、服務器（server）方式實現兩臺主機進程之間的通信[2]。套接字作為一個指向傳輸提供者的句柄，是TCP/IP通信協議的重要組成[3]。根據性質和作用的不同，套接字分為原始套接字、流式套接字和數據包套接字。本文采用雙向、有序、可靠的流式套接字用于數據傳輸服務。客戶端、服務器握手過程如圖1所示。

首先，服務器端采用Socket套接字句柄創建一個網絡服務，然后使用bind（）函數為該服務綁定主機的IP地址和分配端口號，并通過listen（）函數建立對客戶端的實時監聽。另外，客戶端同樣采用socket套接字句柄開啟一個網絡服務，并使用connect（）函數向主機服務器發送連接請求。服務器端正常監聽到該連接申請后使用accept（）函數接受客戶端的連接請求并建立網絡連接。此時，客戶端與服務器之間可以通過read（）和write（）函數實現雙方數據的交互。待網絡服務結束使用后可采用close（）函數關閉二者創建的網絡服務項。

3 通信數據的處理方式

在工業領域，使用網絡通信可實現圖像、字母及數字（整型、浮點型）等數據類型的傳遞[4]，在Socket套接字建立的網絡通信中采用read（）和write（）函數可實現各類數據的讀、寫操作，此時需要對數據制定一種封裝、解封裝規則，如圖2所示。

圖中通信數據由字母及浮點型數據組成，當通信數據類型較多時，可在數據位開頭添加char型的標識位，便于區分數據。在服務端，對char型數據a0可直接進行Int型強制類型轉換，對浮點型數據a1可乘以1000.00后進行Int型強制類型轉換，后對該數據的地址0、1、2、3分別進行0、8、16、24位的“>>”位移操作，將32位Int型高位數據移至低位數據，并進行byte型強制類型轉換后按順序寫入Byte[] array1數組內，其他數據依次按上述方法進行封裝。在客戶端，接收到數據并寫入Byte[] array2數組，同理，按上述步驟反向推理即為數據解封裝過程，最終可獲得與服務端正確對應的各類數據。上述數據在打包過程中對浮點型數據乘以1000.00后取整，主要目的是在解包時可保留小數點后三位。

4 結論

經實際編程測試，Socket套接字建立的網絡通信比較穩定可靠，且本文提出的通信數據封裝、解封裝方式具有編程簡單、運行快速等優點，整體魯棒性較好。

[1]黃婭娜.中國工業自動化的回顧與思考[J].中國社會科學院工業經濟研究所，2019（4）：22-3.

[2]夏素霞，袁宗福，李芳. 計算機網絡技術與應用[M].人民郵電出版社，2010.

[3]陳香凝，王燁陽，陳婷婷. Windows網絡與通信程序設計[M].人民郵電出版社，2017.

[4]張常清，晏西國，卜慶凱. 基于移動互聯網的APP與服務器之間的通信設計[J].青島大學學報（工程技術版），2015（6）：26-30.