多人在线斗地主游戏开发——自定义TCP网络通信协议包格式

什么叫做通信协议？为什么制定通信协议？怎么制定通信协议？不知道大家有没有迷茫过这个问题，反正我是有的，，，

想我在刚接触网络编程的时候，是linux下用socket懵懵懂懂地按照pdf书籍上的代码敲了个非常简单的C/S架构的聊天程序，

Client端发一个字符串，服务器接收到打印后，再返回一个字符串，敲完了后，自己运行着这个‘很牛很高大上’的程序，玩得不亦乐乎，同时脑子里迸发了一大堆的想法，终于会网络编程了，之前写的程序只能在本地运行，现在应该可以利用socket写出网络通信的程序了，我可以把自己写的‘游戏’、‘软件’发给远在他方的朋友，一起联网运行（事实上，想多了，理想是丰满的，现实是异常骨感的）。

经过了一番思考，动手利用socket写了个简单的发送文件的程序，Client发送FileName至Server, Server收到后返回“OK”,然后Client开始读取文件数据，并send.

其实这里的Client发送FileName，服务器返回OK, 可以说就是所谓的通信协议了，只不过是简陋得有点可怜的通信协议。

通信协议，实际上就是一种通信的约定，我发什么数据给你，你根据我发的这个数据，要返回什么数据给我，例如下面这个不是很好的例子：

上面就是一个简单登录协议，开发者在动手敲代码之前，就已经规定了Client会发送哪些数据，服务器要怎样响应数据，如Client 发送‘用户名和密码数据，验证登录’， Server收到后根据协议，就知道这条指令是什么意思，需要我做什么事情，然后我做完了之后该怎么返回结果给Client, 按照上面定好的协议，Server如果验证成功，则返回B 代表的指令，如果验证失败，则返回C代表指令，而且只能返回这两者其一，不能返回其他数据，一般协议之外的其他消息数据应该被程序认为是不合法的数据，无效的数据。

如果Server返回的是B，那么Client就知道账户密码正确，登录成功了，如果B的指令数据中含有Hall Server(大厅服务器)的IP和Port的话， Client就知道，它可以连接游戏大厅了

如果Server返回的是C, 那么Client就知道验证失败了，就会做失败的处理。

所以，通信协议就是一个约定，一个规定，一份对应的请求和响应指令，我发送什么指令给你，你根据我的指令判断你需要做什么操作，然后根据协议约定的返回结果的数据格式，返回结果给我，我收到你的返回，根据协议上的约定，我就知道接下来我该怎么去做。

那到这里了，大家可能想问了，在我不知道什么是通信协议的时候，我就已经在用着了，就像上面发送文件的程序一样，我发个字符串给服务器，服务器给我返回一个字符串就行了，那我就按照这样就可以了，何必要再花时间费脑子去制定一个协议呢？

那不知道大家在写socket TCP程序的时候，有没有遇到过粘包的问题，那时候我和两个同学，写一个局域网斗地主游戏，在tcp通信的时候，经常会遇到这个问题，当Client有连续发送“OK”、“bige”两条消息给服务器的时候，理想状态是，服务器接收到“OK”,然后做相应处理，然后接收到“bige”,再做相应处理，而实际上呢，服务器接收到的是“OKbige”, 然后导致服务器不知道这是条什么命令，然后无任何相应，甚至出错。

socket Tcp是流式地发送数据，没有上一条数据和下一条数据之间的界限，属于是水乳交融，无缝连接的。

那么该怎么解决连包的问题呢？

我们可以通过制定一份通信协议来解决连包问题，同时也大大降低程序通信的混乱性，提升代码可读性和健壮性。

通过阅读了多个开源游戏服务器的网络通信模块，以及一些文档资料，我大概确定怎样制定一份协议，（我知道这可能不是一份完美的协议格式，可能存在一些问题，如果有何建议的话，恭请不吝指教）如下：

一条协议数据应该由三部分组成：协议头 + 指令数据 + 校验码

1）协议头：必须固定大小为多少字节，例如：

有了协议头后，解析协议数据的时候，先接受10个字节的协议头数据，然后在协议头中解析指令类型，再解析指令数据长度length,然后再读取length个字节的数据，这length个字节的数据就是一条单独的指令，后面还有数据的话，就等下次解析了。

2）指令数据： Client与Server之间具体的请求响应交互操作

3）校验码：

校验码一是校验协议包的完整性，二是校验协议包的合法性，防止有其他人恶意发送消息给Server，造成Server的资源消耗等

所以完整的协议格式应该如下(序号可以视情况选择用不用)：

发送方根据此协议格式组织协议包，发送给接收方，接收方接收后的解析步骤：

1）读取10字节协议头，解析出指令长度len

2）接着后面读取len个字节的数据，此时，已经读取了len+10字节数据，刚好就是一个完整的协议包

3）将前len+10-2个字节数据，进行校验算法的校验，生成出两字节的校验位

4）将生成的校验位与接收到的协议包中的校验位进行比较，如果相同则，指令正确，如果不同，则校验失败，数据异常，可以选择丢掉数据等处理

5）校验成功后，根据协议包中的指令类型，将指令分发到对应功能的接口模块，进行处理。

此外，通常情况下，为了防止tcp通信的协议包被抓包破解，泄漏程序的业务流程，造成极大的安全隐患，在发送组织好的协议包之前，还会用加密算法，将指令数据进行加密，然后再发送至接收端，接收端，先进行解密，再效验数据。

网络通信中用到的通信格式，还有Json、XML、谷歌的protobuf等等

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