系統設計，協議先行。
大部分人不了解協議的設計細節，更多使用已有協議進行應用層設計，例如：
（1）使用HTTP，設計get/post/cookie引數，以及json包格式；
（2）使用dubbo，而不用去深究內部的二進位制包頭包體細節；
無論如何，了解協議設計的原則，對深入理解系統通訊非常有幫助。
一、協議的分層設計
所謂“協議”，是雙方共同遵守的規則，例如：離婚協議，停戰協議。協議有語法、語義、時序三要素：
（1）語法，即資料與控制資訊的結構或格式；
（2）語義，即需要發出何種控制資訊，完成何種動作以及做出何種響應；
（3）時序，即事件實現順序的詳細說明；
畫外音：後文主要講語法設計。
協議設計通常分為三層：應用層協議、安全層協議、傳輸層協議。
下面分別看下這三層的協議應該如何選型。
二、應用層協議設計
應用層協議選型，常見的有三種：文字協議、二進位制協議、流式XML協議。
文字協議
文字協議是指“貼近人類書面語言表達”的通訊傳輸協議，典型的協議是HTTP協議，一個HTTP協議的請求報文樣例如下：
GET / HTTP/1.1User-Agent: curlHost: musicml.netAccept: */*
文字協議的特點是：
（1）可讀性好，便於除錯；
（2）擴充套件性較好，能通過key:value擴充套件；
（3）解析效率不高，一行一行讀入，按照冒號分割，解析key和value；
（4）對二進位制不友好 ，比如語音/視訊等；
二進位制協議
二進位制協議即binary協議，典型是IP協議，以下是IP協議的一個圖示：
二進位制協議一般包含：
（1）定長包頭；
（2）可擴充套件變長包體；
（3）一般每個欄位有固定的含義，以IP協議為例，前4個bit表示協議版本號（Version）；
二進位制協議的特點是：
（1）可讀性差，難於除錯；
畫外音：打日誌一般需要一個toString()函式增強可讀性。
（2）擴充套件性不好，如果要擴充套件欄位，舊版協議就不相容了，所以設計時一般會有一個Version欄位；
（3）解析效率超高，幾乎沒有解析代價，二進位制流的每個欄位表示固定含義；
（4）天然支援二進位制流 ，比如語音/視訊；
這是一個典型的16位元組二進位制定長包頭的例子：
//sizeof(cs_header)=16struct cs_header { uint32_t version; uint32_t magic_num; uint32_t cmd; uint32_t len; uint8_t data[];}__attribute__((packed));
其中：
（1）前4個位元組表示版本號version；
（2）接下來4個位元組表示魔法數字magic_num，用來解決資料錯位或丟包問題；
畫外音：例如，約定好魔法數字是0x01020304，收到的報文，魔法數字匹配，認為是正常報文，否則認為是報文異常，斷開連線。
（3）接下來4個位元組表示命令號command，不同的命令號對應不同的變長包體；
（4）最後4個位元組表示包體長度length，以確定變長包體有多少位元組；
這是一個實際的二進位制變長包體：
message CUserLoginReq { optional string username = 1; optional string passwd = 2;}message CUserLoginResp { optional uint64 uid =1;}
它使用的是Google的Protobuf協議，容易看到：
（1）請求報文傳入的是使用者名稱與密碼；
（2）響應包返回的是使用者的uid；
PB是很流行的二進位制變長包體協議，其優點為：
（1）通用，可以生成C++、Java、PHP等多語言程式碼；
（2）自帶壓縮功能；
（3）對二進位制友好；
（4）在工業界已廣泛應用；
畫外音：Google出品，必屬精品。
流式XML協議
流式XML似乎是文字協議的一個特例，亦可以單獨作為一類。例如：xmpp就是典型的流式XML協議，下面是xmpp協議的一個典型報文：
<messageto=’romeo@example.net’from=’juliet@example.com’type=’chat’xml : lang=’en’><body>Wherefore art thou, Romeo?</body></message>
從xml標籤中大致可以判斷這是一個romeo發給juliet的聊天訊息。
XML協議有幾個特點：
（1）可讀性好，擴充套件性好，這是XML的特性；
（2）解析代價超高，需要進行dom樹分析；
（3）有效資料傳輸率超低，有大量的標籤；
（4）對二進位制不友好 ，比如語音/視訊等；
三、安全層協議設計
安全層協議設計，除了使用SSL，自行實現的話，常見的又有以下三種方案。
畫外音：SSL祕鑰管理是個問題。
固定金鑰
服務端和客戶端約定好一個金鑰，同時約定好一個加密演算法（例如：AES），每次客戶端傳送報文前，就用約定好的演算法，以及約定好的金鑰加密再傳輸，服務端收到報文後，用約定好的演算法，約定好的金鑰再解密。
畫外音：安全性低，安全性基於程式設計師的職業操守。
一人一密
簡單來說，就是一個人的金鑰是固定的，但是每個人之間又不同。常見的實現方式是：
（1）固定加密演算法；
（2）加密祕鑰使用“使用者的某一特殊屬性”，比如使用者uid、手機號、qq號、使用者密碼等；
一次一密
即動態金鑰，一Session一金鑰的安全性更高，每次會話前協商金鑰。金鑰協商的過程要經過2次非對稱金鑰的隨機生成，1次對稱加密金鑰的隨機生成，具體詳情這裡不展開。
四、傳輸層協議設計
可選的協議有TCP和UDP，現在基本都是使用TCP，有了epoll等技術後，多連線就不是瓶頸了，單機幾十萬連結沒什麼問題。