几种常见协议介绍

TCP/IP协议，其实是一个协议集合，这个集合里面包含了网络通讯所需的所有协议，里面不仅有TCP(传输控制协议)、IP(网际协议)，还有UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP、ARP、TFTP等许多协议，还有物联网中占着极其重要的作用的mqtt协议，http协议等。
dhcp 动态主机设置协议
mqtt 消息队列遥测传输
tcp 传输控制协议
arp 地址解析协议
http 超文本传输协议
下图是物联网设备连接网络，注册mqtt服务，发送订阅wireshark抓取的包截图：
在这里插入图片描述
下面分别介绍下上述协议内容。

一.dhcp协议

动态主机设置协议（英语：Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：用于内部网或网络服务供应商自动分配IP地址；给用户用于内部网管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。
在这里插入图片描述
client (0.0.0.0) ---->发送 DHCP discover包 ----> server(255.255.255.255) //请求分配ip地址服务
client (0.0.0.0) <-----接收DHCP Offer 包 <---- server(255.255.255.255) //回应客户端可以分配ip地址
client (0.0.0.0) ---->发送 DHCP REQUEST包 ----> server(255.255.255.255)//请求分配ip地址
client (0.0.0.0) <-----接收DHCP ACK 包 <---- server(255.255.255.255) //请求收到确认

想查看包详情内容可自行使用wireshark工具抓取设备连接网络请求查看详细内容，此处不做介绍。

二tcp协议

1.tcp的三次握手

第一次握手：主机A发送位码为syn＝1,随机产生seq number=x的数据包到服务器，客户端进入SYN_SEND状态，等待服务器的确认；主机B由SYN=1知道，A要求建立联机；

第二次握手：主机B收到请求后要确认联机信息，向A发送ack number(主机A的seq+1),syn=1,ack=1,随机产生seq=y的包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手：主机A收到后检查ack number是否正确，即第一次发送的seq number+1,以及位码ack是否为1，若正确，主机A会再发送ack number(主机B的seq+1),ack=1，主机B收到后确认seq值与ack=1则连接建立成功。客户端和服务器端都进入ESTABLISHED状态，完成TCP三次握手。

2.tcp四次挥手

第一次挥手：主机1（可以使客户端，也可以是服务器端），设置Sequence Number和Acknowledgment Number，向主机2发送一个FIN报文段；此时，主机1进入FIN_WAIT_1状态；这表示主机1没有数据要发送给主机2了；

第二次挥手：主机2收到了主机1发送的FIN报文段，向主机1回一个ACK报文段，Acknowledgment Number为Sequence Number加1；主机1进入FIN_WAIT_2状态；主机2告诉主机1，我也没有数据要发送了，可以进行关闭连接了；

第三次挥手：主机2向主机1发送FIN报文段，请求关闭连接，同时主机2进入CLOSE_WAIT状态；

第四次挥手：主机1收到主机2发送的FIN报文段，向主机2发送ACK报文段，然后主机1进入TIME_WAIT状态；主机2收到主机1的ACK报文段以后，就关闭连接；此时，主机1等待2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，主机1也可以关闭连接了。

本文中三次握手过程‘
主机 (172.20.231.2) send seq = 0 --------> 主机(39.96.31.118) //第一次握手
主机(172.20.231.2) <-----send seq = 0 ack = 0+1 主机(39.96.31.118) //第二次握手
主机(172.20.231.2) send seq = 0+1 ack = 1 --------> 主机(39.96.31.118) //第三次握手

四次挥手此次没有抓包，不做介绍。

三.http协议

超文本传输协议（HTTP）的设计目的是保证客户机与服务器之间的通信。
主要方法：
GET - 从指定的资源请求数据。
POST - 向指定的资源提交要被处理的数据
其他方法：

方法	描述
HEAD	与 GET 相同，但只返回 HTTP 报头，不返回文档主体。
PUT	上传指定的 URI 表示。
DELETE	删除指定资源。
OPTIONS	返回服务器支持的 HTTP 方法。
CONNECT	把请求连接转换到透明的 TCP/IP 通道

本文中使用http post请求服务器更新密钥

四.mqtt协议

MQTT 连接必须是一个客户端和代理之间，而不能是一个客户端与另一个客户端。客户端通过发送 CONNECT 命令给代理启动建立连接。一旦建立连接，该连接将一直打开，直到从客户端接收到断开连接的命令。
1.连接请求（connect command）
在这里插入图片描述
目标端口是1883，它是 MQTT 基于TCP 的默认端口。
端口 8883 用于基于 TLS 的 MQTT。
连接命令详解：
Header Flags：保存有关 MQTT 控制包类型的信息。
Connect Flags：连接标志位包含指定 MQTT 连接行为的参数。它能够有效指示连接状态。
Clean session：连接标志的第1位，该标志用来将客户端是否想要建立持久连接的信息告知给代理。标志设置为 true 时会清除会话，在断开连接时删除订阅信息；当期设置为 false 时，可以实现持久连接并保存订阅信息，在重新连接时使用高级别 QoS 传递消息。
Will flag：连接标志的第2位。MQTT 的遗愿标志位的一部分。设置该标志就意味着如果接受了连接请求，那么服务器将存储一个 Will 消息。Will 消息是一个带有Will 主题和 Will 消息内容的 MQTT 消息。它用于连接断开时通知其他客户端。当客户端断开连接时，代理会传送此消息。当 Will 标志设置为1时，服务器将使用连接标志中的 Will QoS 和 Will Retain 字段。
Will QoS：连接标志的3、4位。表示发布 Will 消息时要使用的 QoS 级别。
Will retain：连接标志的第5位。如果 Will Retain 设置为0，则服务器必须将 Will消息作为未保留消息发布；当其设置为1时，则将 Will 消息作为保留消息进行发布。
User Name and Password：分别占据连接标志的第6、第7位。设置此字段将使用证书。MQTT 允许发送用户名和密码来验证客户端和授权。如果密码未采用加密手段，则以明文形式发送。
Keep alive： Keep alive 计时器用来确认 MQTT 客户端是否在线。客户端通过向代理周期性发送 PING 请求，代理返回 PING 命令响应。
Client ID：它是每一个连接到 MQTT 代理的 MQTT 客户端的标识符。每个代理也是唯一的。
Payload： Payload包含了客户端ID、Will 主题、Will 消息，用户名和密码，其状态由标志决定。