明确通信目标和使用场景
设计通信协议前，得先搞清楚它用在哪儿。是物联网设备间的小数据心跳包？还是银行系统间的交易报文？不同的场景对实时性、吞吐量、安全性的要求天差地别。比如一个智能家居灯泡的开关指令，延迟几百毫秒用户都察觉不到；但如果是工业控制信号，超过50毫秒就可能出事故。
协议不是越复杂越好，功能堆砌反而会增加出错概率。像MQTT这种轻量级发布/订阅协议，就是为低带宽、不稳定网络环境量身定制的，而HTTP虽然通用，但在资源受限的嵌入式设备上就显得笨重。
数据格式与编码规范
传输的数据长什么样，必须提前定死。JSON可读性强，适合调试，但体积大、解析慢；二进制格式如Protocol Buffers或MessagePack效率高，但需要预定义schema，且肉眼无法直接识别。
举个例子，两个摄像头要传报警事件给服务器，如果一方用JSON发时间戳，另一方用UNIX时间戳的字符串形式，接收端处理时就容易出乱子。统一采用整型秒级时间戳，能避免类型转换引发的逻辑错误。
{"event": "motion_detected", "ts": 1715634000, "camera_id": "cctv_08"}消息完整性与校验机制
数据在传输过程中可能被干扰或篡改。加入校验码是基本操作，比如CRC32用于检测意外错误，HMAC则能防人为篡改。没有校验的协议就像寄信不封口，谁都能中途改内容。
某次现场调试发现，设备上报的电量总是跳变，排查后才发现串口通信未加校验，个别比特翻转导致数值异常。后来在每帧末尾加上CRC-16，问题立刻暴露并得以修复。
连接管理与状态同步
保持连接还是每次重连？长连接省资源但需心跳维持，短连接简单却耗时。移动端App常采用长连接推送消息，但如果心跳间隔设得太短，手机电量会被快速耗尽。
更麻烦的是状态不同步。客户端以为连接正常，服务端早已断开，这时发出去的指令就石沉大海。引入序列号和确认应答机制（ACK）能有效追踪消息是否送达。
<packet id="1024" type="request">
<action>update_firmware</action>
<checksum>a3f9c2d1</checksum>
</packet>安全性不能临时补课
很多协议最初设计时没考虑加密，后期再加TLS往往牵一发动全身。用户密码明文传输、设备间无身份认证，等于把家门钥匙挂在门外。
曾有个社区门禁系统，用自定义TCP协议通信，结果被黑客用抓包工具轻松截获开锁指令，复制重放就能随意开门。后来强制所有终端启用双向证书认证，并启用AES加密载荷才堵上漏洞。
版本兼容与扩展能力
协议上线后不可能一成不变。新增字段、调整结构时，老设备还得继续工作。预留扩展字段、支持可选标签、使用TLV（类型-长度-值）结构，都是常见的弹性设计。
比如在报文中留一个reserved字段占位，未来升级时可以直接启用，而不破坏原有解析逻辑。Google的gRPC之所以受欢迎，部分原因就是其底层protobuf天然支持向前向后兼容。