C#中网络编程异步操作方法与 粘包和分包问题

本文深入探讨了TCP协议下粘包与分包问题的产生原因,以及通过采用length+content的数据结构来解决这一问题的具体实现方法。文章详细介绍了客户端和服务端的编码与解码过程,以及通过Message工具类实现数据封装的代码示例。

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前言
  • 前面介绍了通过线程来实现异步的方法
  • 下面是回调的方式
  • 请看代码
粘包与分包问题
  • 是socket在TCP协议下内部的优化机制导致的
  • 如果数据包很大的时候,将会被分割成几个小包来分开发送
  • 如果数据包很小且很频繁的发送,就会进行一个打包发送到服务器端
  • 我了解到还有socket攻击,需要添加预防socket攻击的头部
粘包如何解决呢
  • 目前我只知道粘包问题的解决方法,就是采用 length+content 的数据结构对数据进行封装,然后服务端对数据进行解析即可
  • 我创建了一个对应的Message工具类来实现服务端和客户端的编码与解码
  • 客户端编码
  • BitConverter 会将数字解析成数字类型所占字节大小
 class Message
    {
        public static byte[] GetBytes(string data)
        {
            int len = data.Length;
            byte[] num = BitConverter.GetBytes(len);
            byte[] content = Encoding.UTF8.GetBytes(data);
            byte[] newBytes = num.Concat(content).ToArray(); //注意组装顺序
            return newBytes;
        }
    }
  • 服务端解析
 private byte[] data = new byte[1024];
        private int occuSize = 0; //已经存取的长度
        private int remainSize; //剩余长度
        private int startIndex = 0; //读取标志位

        public int Offset
        {
            get { return occuSize; }
        }
    
        public void AddSize(int count)
        {
            occuSize += count;
        }

        public int RemainSize
        {
            get { return remainSize = data.Length - occuSize; }
        }

        public byte[] Data
        {
            get { return data; }
        }

        //处理信息
        public void ProcessMessage()
        {
            while (true)
            {
                if (occuSize <= 4)
                {
                    Array.Copy(data, startIndex, data, 0, occuSize);
                    startIndex = 0;
                    return;
                }
                int len = BitConverter.ToInt32(data, startIndex); //
                if (occuSize - 4 >= len)
                {
                    string content = Encoding.UTF8.GetString(data, startIndex + 4, len);
                    Console.WriteLine("从客户端接收数据:" + content);
                    startIndex += (len + 4);  //更新读取标志位
                    Console.WriteLine(startIndex);
                    occuSize -= (len + 4); //更新已经读取的数据长度
                    Console.WriteLine(occuSize);
                }
                else
                {
                    //两种情况 分包问题 暂时无法解决
                    //粘包问题产生的分包
                    Array.Copy(data, startIndex, data, 0, occuSize);
                    startIndex = 0;
                    return;
                }
            }                       
        }
客户端
  class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            //创建服务端口
            IPAddress ip = IPAddress.Parse("192.168.0.101");
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(ip, 88);

            //创建socket
            Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); //使用TCP协议,IPV4
            //建立到远程主机的连接
            socket.Connect(endPoint);
            //接收消息 
            byte[] data = new byte[1024];
            int count = socket.Receive(data);
            string msg = Encoding.UTF8.GetString(data, 0, count);
            Console.WriteLine(msg);
            //发送消息
            while (true)
            {
                string sendMsg = Console.ReadLine();
                if (sendMsg == "c")
                {
                    socket.Close(); return;
                }

                byte[] sendData = Encoding.UTF8.GetBytes(sendMsg);
                socket.Send(sendData);
            }
        }
    }
服务端
static Message msgs = new Message();
        static void Main(string[] args)
        {

            StartServerAsync();
            Console.ReadKey();
        }
        static void StartServerAsync()
        {
            //创建端口
            IPAddress ip = IPAddress.Parse("192.168.0.101");
            IPEndPoint endPoint = new IPEndPoint(ip, 88);

            //创建socket
            Socket socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); //使用TCP协议,IPV4
           //绑定端口
            socket.Bind(endPoint);
            socket.Listen(10);
            //异步接收客户端的请求,并将socket作为参数传递给回调函数
            socket.BeginAccept(AcceptCallBack, socket);
        }

        static void AcceptCallBack(IAsyncResult ar)
        {
            Socket serverSocket = ar.AsyncState as Socket; //通过ar来获得参数
            Socket client = serverSocket.EndAccept(ar); //结束接收时获取返回结果
            string msg = "你好,这里是我家";//向客户端发送消息
            byte[] data = Encoding.UTF8.GetBytes(msg);
            client.Send(data);

            //接收客户端消息
            // client.BeginReceive(msgs.data, msgs.StartIndex, msgs.RemainSize, SocketFlags.None, ReceiveCallBack, client);
            //异步处理与客户端的通信
            client.BeginReceive(msgs.Data, msgs.Offset, msgs.RemainSize, SocketFlags.None, ReceiveCallBack, client);
            serverSocket.BeginAccept(AcceptCallBack, serverSocket); //在末尾重新调用接收函数
        }
       
        // AsyncCallback
        static void ReceiveCallBack(IAsyncResult ar)
        {
            Socket clientSocket = null;
            try
            {
                //处理异常连接关闭
                 clientSocket = ar.AsyncState as Socket;
                int count = clientSocket.EndReceive(ar);
                if (count==0) //如果接收到的长度为0则说明连接已经关闭
                {
                    clientSocket.Close();
                    return;
                }

                msgs.AddSize(count);
                msgs.ProcessMessage();

                clientSocket.BeginReceive(msgs.Data, msgs.Offset, msgs.RemainSize, SocketFlags.None, ReceiveCallBack, clientSocket);
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine(e);
                if (clientSocket != null)
                {
                    clientSocket.Close();
                }
            }
        }
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