TCP桥接工具设计

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原创 2023-09-08 22:15:25 6.6w 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

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引言

疫情期间，都被隔离在家，但是开发不能停，这次调试的是一个船舶综测系统，硬件和嵌入式组都基本调好了，我负责写上位机，上位机功能比较多，花的时间比较长，主要是通过USB串口接入到硬件设备上按通信协议进行数据测量。由于不能和硬件组的在一块调，就想办法让串口穿透网络让我这边的开发环境和硬件设备无障碍、短延迟的联通。因此就有了《串口和TCP互相转发工具》的解决方案。使用这个方案中基本上解决了串口穿透网络的问题，不过中间还是经过了FRP做了内网穿透，闲暇之余，就考虑自己做个轻量级的TCP桥接小工具，此工具应该运行在Windows平台下，是服务端程序，可以接受多个TCP客户端的连接，并将从每个TCP连接接收的数据，转发给其他连接，实现多个TCP连接间的透明桥接，并尽量做到高效率、高并发。

这可能应用到一些需要远程联通的低速设备间，最典型的是部署在2个边缘计算机上，2个计算机串口连接需要通信的设备，通过此工具将2个串口透明桥接起来，达到串口远程互联。也可以达到使部署在内网内的计算机直接通过TCP远程访问远端边缘计算机上的串口的目的，这在数据采集、数据远程传送等场景有比较多的应用。

软件设计

为了让桥接更加灵活，软件设计了2个监听端口，一个用于完全的透明桥接，一个用于基于标签的桥接。

在非标签桥接中，基本的处理流程就是将从任意一个TCP连接发来的数据，转发给所有其他的TCP连接，没有应用层的连接过程，适合于简单的点对点透传。

在基于标签的桥接中，加入了应用层的连接建立过程。在TCP连接建立成功后，客户端需要首先发送标签信息，具体格式如下：

字段	长度（字节）	含义
标签	4	4个字节的整数标签，标签0保留不可用，用于标识非标签桥接连接。-1标识此连接虽然建立，但没有绑定到有效标签。
保留	4	4个字节的保留字段，用于以后协议扩展
校验	1	1个字节的校验和，将前面8个字节相加得到的结果
用户数据流	任意	承载的用户数据流

TCP桥接工具接收够9个字节后，对前8个字节进行校验和计算，如果计算的结果和第9个字节相符，则认为是正确的标签，则将此连接和此标签关联。如果校验和不正确，说明客户端发送的协议不是桥接协议，则直接断开连接。这样所有的客户端连接都会在TCP桥接工具上关联到一个标签上。关联好标签后，当一个TCP连接数据给TCP桥接工具时，TCP桥接工具会查找此连接关联的标签，并将数据转发给所有关联到此标签的连接。

软件界面如下：