协议中的粘包和拆包

网络通信中,通常Client与Sever端通信时,消息都有着固定的格式,称之为协议(protocol)。

TCP通信中, 
socketClient在内核中有一个发送缓冲区(SO_SNDBUF )
socketServer在内核中有一个接收缓冲区(SO_RCVBUF),
TCP的的工作模式以及TCP的滑动窗口依赖于这两个独立的buffer以及此buffer的填充状态

SO_SNDBUF

进程发送的数据调用了一个send方法,将数据拷贝进入socket的内核发送缓冲区,然后send便会在上层返回。所以,send返回之时,数据不一定会发送到对server端去。

SO_RCVBUF

接受到的数据缓存入内核并且缓存到socket的内核接收缓冲区之中。应用进程会调用read进行读取,就是把内核缓冲区中的数据拷贝到应用层用户的buffer里面。

TCP三次握手

第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=x)到服务器,并进入SYN_SENT状态,等待服务器确认;SYN:同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)。

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=x+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=y),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=y+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态,完成三次握手。

TCP四次挥手
第一次挥手:A数据传输完毕需要断开连接,A的应用进程向其TCP发出连接释放报文段(FIN = 1,序号seq = u),并停止再发送数据,主动关闭TCP连接,进入FIN-WAIT-1状态,等待B的确认。

第二次挥手:B收到连接释放报文段后即发出确认报文段(ACK=1,确认号ack=u+1,序号seq=v),B进入CLOSE-WAIT关闭等待状态,此时的TCP处于半关闭状态,A到B的连接释放。而A收到B的确认后,进入FIN-WAIT-2状态,等待B发出的连接释放报文段。

第三次挥手:当B数据传输完毕后,B发出连接释放报文段(FIN = 1,ACK = 1,序号seq = w,确认号ack=u+1),B进入LAST-ACK(最后确认)状态,等待A 的最后确认。

第四次挥手:A收到B的连接释放报文段后,对此发出确认报文段(ACK = 1,seq=u+1,ack=w+1),A进入TIME-WAIT(时间等待)状态。此时TCP未释放掉,需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后,A才进入CLOSE状态。

TCP链接在三次握手的时候,会将SO_RCVBUF的值告知Server端。

粘包:假设发送方的每512 bytes表示一个报文,接收方由于数据处理不及时,数据都会被缓存到SO_RCVBUF中。接收方的SO_RCVBUF中缓存了多个报文,这就是粘包。

拆包:假设接收方的window size只剩了128,发送方最多还可以发送128字节,而由于发送方的数据大小是512字节,发送方只能发送前128字节,等到接收方ack后,才能发送剩余字节。这就是拆包。

粘包、拆包问题的解决方案:定义通信协议
1、定长协议
2、特殊字符分隔符协议
3、编码和解码

常见的序列化

按行分割协议
Base64编解码
定长协议
变长协议
对象序列化/反序列化
protobuf



 

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