TCP无保护消息边界的解决

TCP无保护消息边界的解决

我们都知道，TCP协议是面向流的。面向流是指无保护消息边界的，如果发送端连续发送数据，接收端有可能在一次接收动作中会接收两个或者更多的数据包。

      那什么是保护消息边界呢？就是指传输协议把数据当做一条独立的消息在网上传输，接收端只能接收独立的消息。也就是说存在保护消息边界，接收端一次只能接收发送端发出的一个数据包。

     举个例子来说，连续发送三个数据包，大小分别是1k，2k，4k，这三个数据包都已经到达了接收端的缓冲区中，如果使用UDP协议，不管我们使用多大的接收缓冲区去接收数据，则必须有三次接收动作，才能把所有数据包接受完。而使用TCP协议，只要把接收数据的缓冲区大小设置在7kb以上，就能够一次把所有的数据包接收下来，即只需要有一次接收动作。

     这样问题就来了，由于TCP协议是流传输的，它把数据当作一串数据流，所以他不知道消息的边界，即独立的消息之间是如何被分隔开的。这便会造成消息的混淆，也就是说不能够保证一个Send方法发出的数据被一个Recive方法读取。在讲解缓冲区的时候，我们已经讲过Recive方法是从系统缓冲区上读取数据的，所以只要数据缓冲区的容量足够大，该方法不单单接收第一个包的数据，可能是所有的数据。

      例如，有两台网络上的计算机，客户机发送的消息是：第一次发送abcde，第二次发送12345，服务器方接收到的可能是abcde12345，即一次性收完；也可能是第一次接收到abc，第二次接收到de123，第三次接收到45.

      针对这个问题，一般有3种解决方案：

      (1)发送固定长度的消息

      (2)把消息的尺寸与消息一块发送

      (3)使用特殊标记来区分消息间隔

     

下面我们主要分析下前两种方法：

1、发送固定长度的消息 
这种方法的好处是他非常容易，而且只要指定好消息的长度，没有遗漏未未发的数据，我们重写了一个SendMessage方法。代码如下：

  private static int SendMessage(Socket s, byte[] msg)

        { 
            int offset = 0; 
            int size = msg.Length; 
            int dataleft = size;

            while (dataleft > 0) 
            {

                int sent = s.Send(msg, offset, SocketFlags.None); 
                offset += sent; 
                dataleft -= sent;

            }

            return offset; 
        }

简要分析一下这个函数：形参s是进行通信的套接字，msg即待发送的字节数组。该方法使用while循环检查是否还有数据未发送，尤其当发送一个很庞大的数据包，在不能一次性发完的情况下作用比较明显。特别的，用sent来记录实际发送的数据量，和recv是异曲同工的作用，最后返回发送的实际数据总数。

   有sentMessage函数后，还要根据指定的消息长度来设计一个新的Recive方法。代码如下：

  private byte[] ReciveMessage(Socket s, int size) 
        {

            int offset = 0; 
            int recv; 
            int dataleft = size; 
            byte[] msg = new byte[size];

            while (dataleft > 0)

            {

                //接收消息 
                recv = s.Receive(msg, offset, dataleft, 0); 
                if (recv == 0)

                {

                    break;

                } 
                offset += recv; 
                dataleft -= recv;

            }

            return msg;

        }

以上这种做法比较适合于消息长度不是很长的情况。

2、消息长度与消息一同发送

我们可以这样做：通过使用消息的整形数值来表示消息的实际大小，所以要把整形数转换为字节类型。下面是发送变长消息的SendMessage方法。具体代码如下：

  private static int SendMessage(Socket s, byte[] msg) 
        {

            int offset = 0; 
            int sent; 
            int size = msg.Length; 
            int dataleft = size; 
            byte[] msgsize = new byte[2];

            //将消息尺寸从整形转换成可以发送的字节型 
            msgsize = BitConverter.GetBytes(size);

            //发送消息的长度信息 
            sent = s.Send(size);

            while (dataleft > 0)

            {

                sent = s.Send(msg, offset, dataleft, SocketFlags.None);

                //设置偏移量

                offset += sent; 
                dataleft -= sent;

            }

            return offset;

        }

下面是接收变长消息的ReciveVarMessage方法。代码如下：

private byte[] ReciveVarMessage(Socket s) 
        {

            int offset = 0; 
            int recv; 
            byte[] msgsize = new byte[2];

            //将字节数组的消息长度信息转换为整形 
            int size = BitConverter.ToInt16(msgsize); 
            int dataleft = size; 
            byte[] msg = new byte[size];

            //接收2个字节大小的长度信息 
            recv = s.Receive(msgsize, 0, 2, 0); 
            while (dataleft > 0) 
            {

                //接收数据 
                recv = s.Receive(msg, offset, dataleft, 0); 
                if (recv == 0) 
                { 
                    break; 
                } 
                offset += recv; 
                dataleft -= recv;

            }

            return msg;

        }

参考资料：http://aksnzhy.javaeye.com/blog/789049

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