Socket学习之解决TCP半包粘包问题

忘是亡心i 2022-05-22 22:21 323阅读 0赞

### 问题产生 ###

TCP是一个数据流协议，所以TCP发送的数据包大小是不可控制的，这时候就会出现粘包和半包的现象，下面这张图是我从网上找的，描述很形象

![Center][]

1. 情况1，Data1和Data2都分开发送到了Server端，没有产生粘包和拆包的情况。

2. 情况2，Data1和Data2数据粘在了一起，打成了一个大的包发送到Server端，这个情况就是粘包。

3. 情况3，Data2被分离成Data2\_1和Data2\_2，并且Data2\_1在Data1之前到达了服务端，这种情况就产生了拆包。

由于网络的复杂性，可能数据会被分离成N多个复杂的拆包/粘包的情况，所以在做TCP服务器的时候就需要首先解决拆包/粘包的问题。

### TCP粘包和拆包产生的原因 ###

1. 应用程序写入数据的字节大小大于套接字发送缓冲区的大小

2. 进行MSS大小的TCP分段。MSS是最大报文段长度的缩写。MSS是TCP报文段中的数据字段的最大长度。数据字段加上TCP首部才等于整个的TCP报文段。所以MSS并不是TCP报文段的最大长度，而是：MSS=TCP报文段长度-TCP首部长度

3. 以太网的payload大于MTU进行IP分片。MTU指：一种通信协议的某一层上面所能通过的最[大数据][Link 1]包大小。如果IP层有一个数据包要传，而且数据的长度比链路层的MTU大，那么IP层就会进行分片，把数据包分成托干片，让每一片都不超过MTU。注意，IP分片可以发生在原始发送端主机上，也可以发生在中间路由器上。

### TCP粘包和拆包的解决策略 ###

1. 消息定长。例如100字节。

2. 在包尾部增加回车或者空格符等特殊字符进行分割，典型的如FTP协议

3. 将消息分为消息头和消息尾。

我使用方法3解决数据包粘包和半包的情况

数据包分为

包头+包体

包头

/// 网络数据包包头    
struct NetPacketHeader    
\{    
unsigned short      wDataSize;  ///< 数据包大小，包含封包头和封包数据大小    
unsigned short      wOpcode;    ///< 操作码    
\};

包体

struct NetPacket    
\{    
NetPacketHeader     Header;                         ///< 包头    
unsigned char       Data\[NET\_PACKET\_DATA\_SIZE\];     ///< 数据    
\};

/// 网络操作码    
enum eNetOpcode    
\{    
NET\_TEST1           = 1,    
\};    
  
  
/// 测试1的网络数据包定义    
struct NetPacket\_Test1    
\{    
int     nIndex;    
char name\[20\];    
char sex\[20\];    
int age;    
char    arrMessage\[512\];    
\};

封包方法

bool TCPServer::SendData( unsigned short nOpcode, const char\* pDataBuffer, const unsigned int& nDataSize )    
\{    
NetPacketHeader\* pHead = (NetPacketHeader\*) m\_cbSendBuf;    
pHead->wOpcode = nOpcode;//操作码    
  
  
// 数据封包    
if ( (nDataSize > 0) && (pDataBuffer != 0) )    
\{    
CopyMemory(pHead+1, pDataBuffer, nDataSize);     
\}    
  
  
// 发送消息    
const unsigned short nSendSize = nDataSize + sizeof(NetPacketHeader);//包的大小事发送数据的大小加上包头大小    
pHead->wDataSize = nSendSize;//包大小    
int ret = ::send(mAcceptSocket, m\_cbSendBuf, nSendSize, 0);   
return (ret > 0) ? true : false;    
\}

拆包策略

//TCP会存在有时候发送半包的情况，所以事先要检测接受的数据是否大于包头的长度，如果大于的话就接受并解析包头，包头的大小是固定的

int nRecvSize = ::recv(mServerSocket,    
m\_cbRecvBuf+m\_nRecvSize,     
sizeof(m\_cbRecvBuf)-m\_nRecvSize, 0);

// 保存已经接收数据的大小    
m\_nRecvSize += nRecvSize;    
  
  
// 接收到的数据够不够一个包头的长度    
while (m\_nRecvSize >= sizeof(NetPacketHeader))//已经收到一个完整的包，如果没用收到一个完整的包，此处循环不执行，继续下一轮循环

// 读取包头    
NetPacketHeader\* pHead = (NetPacketHeader\*) (m\_cbRecvBuf);    
const unsigned short nPacketSize = pHead->wDataSize;    
  
  
// 判断是否已接收到足够一个完整包的数据    
if (m\_nRecvSize < nPacketSize)    
\{    
// 还不够拼凑出一个完整包    
break;    
\}    
  
  
// 拷贝到数据缓存    
CopyMemory(m\_cbDataBuf, m\_cbRecvBuf, nPacketSize);    
  
  
// 从接收缓存移除    
MoveMemory(m\_cbRecvBuf, m\_cbRecvBuf+nPacketSize, m\_nRecvSize);    
m\_nRecvSize -= nPacketSize;    
  
  
// 解密数据，以下省略一万字    
// ...    
  
  
// 分派数据包，让应用层进行逻辑处理    
pHead = (NetPacketHeader\*) (m\_cbDataBuf);    
const unsigned short nDataSize = nPacketSize - (unsigned short)sizeof(NetPacketHeader);    
OnNetMessage(pHead->wOpcode, m\_cbDataBuf+sizeof(NetPacketHeader), nDataSize);

以上就是解决简单的解决数据包粘包和半包的方法，结尾应该加上一个结尾符。

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[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/hadoop