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通信协议
设计基本思路:
当客户端连接的时候,服务器会向客户端发回一条消息告知他的IP 地址,然后关闭连接并继续接受端口的连接。建立各个命令功能相对应的函数,发送请求,等待服务端的服务。服务器端初始化Winsocket,创建socket,获取主机信息,并对客户端进行对话。发送回复讯息给客户端,响应完毕关闭连接,释放Winsocket
帧格式:
数据头+数据长度+数据内容+校验码+数据尾
是协议的一部分,还要考虑对不同帧的处理,比如 数据帧,控制帧,应答帧等。
帧格式的重点在控制码,而对不同帧的控制则对应流程控制
Socket编程接口在设计的时候,就希望也能适应其他的网络协议。所以,socket的出现只是可以更方便的使用TCP/IP协议栈而已,其对TCP/IP进行了抽象,形成了几个最基本的函数接口。比如create,listen,accept,connect,read和write等等。
在TCP和UDP同属于传输层,共同架设在IP层(网络层)之上。而IP层主要负责的是在节点之间(End to End)的数据包传送,这里的节点是一台网络设备,比如计算机。因为IP层只负责把数据送到节点,而不能区分上面的不同应用,所以TCP和UDP协议在其基础上加入了端口的信息,端口于是标识的是一个节点上的一个应用。除了增加端口信息,UPD协议基本就没有对IP层的数据进行任何的处理了。而TCP协议还加入了更加复杂的传输控制,比如滑动的数据发送窗口(Slice Window),以及接收确认和重发机制,以达到数据的可靠传送。不管应用层看到的是怎样一个稳定的TCP数据流,下面传送的都是一个个的IP数据包,需要由TCP协议来进行数据重组。
TCP/IP只是一个协议栈,就像操作系统的运行机制一样,必须要具体实现,同时还要提供对外的操作接口。就像操作系统会提供标准的编程接口,比如Win32编程接口一样,TCP/IP也必须对外提供编程接口,这就是Socket编程接口
Socket编程接口在设计的时候,就希望也能适应其他的网络协议。所以,socket的出现只是可以更方便的使用TCP/IP协议栈而已,其对TCP/IP进行了抽象,形成了几个最基本的函数接口。比如create,listen,accept,connect,read和write等等。
现在我们明白,如果一个程序创建了一个socket,并让其监听80端口,其实是向TCP/IP协议栈声明了其对80端口的占有。以后,所有目标是80端口的TCP数据包都会转发给该程序(这里的程序,因为使用的是Socket编程接口,所以首先由Socket层来处理)。所谓accept函数,其实抽象的是TCP的连接建立过程。accept函数返回的新socket其实指代的是本次创建的连接,而一个连接是包括两部分信息的,一个是源IP和源端口,另一个是宿IP和宿端口。所以,accept可以产生多个不同的socket,而这些socket里包含的宿IP和宿端口是不变的,变化的只是源IP和源端口。这样的话,这些socket宿端口就可以都是80,而Socket层还是能根据源/宿对来准确地分辨出IP包和socket的归属关系,从而完成对TCP/IP协议的操作封装!而同时,放火墙的对IP包的处理规则也是清晰明了,不存在前面设想的种种复杂的情形。
TCP协议没有消息边界,所以在使用时需要封装自己的应用层协议。
1:每次传输固定字节大小的数据,
2:在传输数据之前加上固定标识,传输数据的字节长度,校验
3:使用特定字节,标识数据到了尾部
定义标签、信令以及属性:
类型定义:
标签 | 信令 | 属性 |
|
| 用户ID |
|
| 密码 |
|
| 版本序列号 |
|
| 服务类型(文本,图片,文件等) |
|
|
|
|
|
|
状态定义:
标签 | 信令 | 属性 |
|
| 成功 |
|
| 其他错误 |
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| 消息长度错误 |
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| 命令长度错误 |
|
| 消息ID无效 |
3.数据包和数据报
为方便描述自定义协议,还是借用数据包和数据报来描述封装数据单元和传输数据单元,但这里的数据包和数据报完全不同于TCP/IP架构中的Packet和Datagram概念。
下文所述的数据包指封装的基本单位,以TLV(Type-Length-Value)格式封装基本消息单位;数据报Package是传输的基本单位,头部包含序列号和命令信息。接收端根据命令信息分辨事件类型,做出不同的解析。报文实体是多个TLV数据包组成的链表。
从应用层HTTP协议,到超文本置标语言HTML(HyperText Mark-up Language),再到可扩展置标语言XML(Extensible Markup Language),它们提供了数据的格式化存储、传输和格式化显示的规范,是网络通信的基石。然而HTTP协议以及HTML/XML置标语言的本质就是定义一堆标签(Tag)对数据进行串行化序列化,然后接收方再根据标签解析、还原数据。
自定义通信协议的关键是对数据包的合理构造(construct)和正确解析(parse),即制定编解码规则。
抽象语法标记ASN(Abstract Syntax Notation) BER的长度确定的编码方式,由3部分组成Identifier octets、Length octets和Contents octets,实际上这就是一中TLV(Type-Length-Value)模型:类型字段(Type或Tag)是关于标签和编码格式的信息;长度字段(Length)定义数值的长度; 内容字段(Value)表示实际的数值。
因此,一个编码值又称TLV三元组。编码可以是基本型或结构型,如果它表示一个简单类型的、完整的显式值,那么编码就是基本型(primitive);如果它表示的值具有嵌套结构,那么编码就是结构型 (constructed)。
TLV编码就是指对Type(Tag)、Length和Value进行编码,形成比特流数据包;解码是编码的逆过程,是从比特流缓冲区中解析还原出原始数据。
TLV将数据封装成包的格式如表1所示。
TLV包 | ||
头部 | 包实体 | |
m_dwTag | m_nLen | m_pValue |
数据块总长度,数据
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