（P9）socket编程四：流协议与粘(nian)包，粘包产生的原因，粘包处理方案，readn，writen 6.回射客户/服务器
2024-05-13 21:56:20
文章目录
- 1.流协议与粘(nian)包
- 2.粘包产生的原因
- 4.粘包处理方案
- 5.readn，writen
- 6.回射客户/服务器
1.流协议与粘(nian)包
tcp是基于字节流的传输服务(字节流是无边界的)，像流水一样，无法区分边界，他不能保证对等方一次读操作能够返回多少字节。
eg：hostA发送两个数据包给hostB，对于hostB来讲，他可能有以下四种情况：例如第(2)，一次性读取M1和M2的所有消息，这里M1和M2就粘在一起了。
第（3）第一次读操作返回M1消息的全部和M2条消息的一部分(M2_1)，第二次读操作返回M2条消息的一部分(M2_2)udp是基于消息的报文，是有边界的
2.粘包产生的原因
- tcp会有粘包问题
（1）write将应用进程缓冲区的数据拷贝到套接口发送缓冲区中，当应用进程缓冲区的大小超过了套接口发送缓冲区SO_SNDBUF的大小，就有可能产生粘包问题，可能一部分已经发送出去了，对方已经接收，另外一部分才发送套接口发送缓冲区进行发送，对方延迟接收后一部分数据，导致粘包问题，这里的原因是：数据包的分割
（2）TCP最大段MSS的限制，可能会对发送的消息进行分割，可能会产生粘包问题
（3）应用层的最大传输单元MTU的限制，若发送的数据包超过MTU，会在IP层进行分组或分片，可能会对发送的消息进行分割，可能会产生粘包问题
（4）tcp的流控，拥塞控制，延迟发送机制都有可能产生粘包问题
4.粘包处理方案
- 本质上是要在应用层维护消息与消息的边界
（1）定长包
（2）包尾加\r\n（ftp就是这么用的）
消息若本来就有\r\n，\r\n本来就是消息的一部分的话，则需要转义的方式
（3）包头加上包体长度
可以先接收包头，然后通过包头计算出包体的长度，然后才接收包体所对应的数据包
（4）更复杂的应用层协议
5.readn，writen
- 具体实现已经在6中回射服务器中了
6.回射客户/服务器
- （1）以定长的方式收发数据
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// Created by wangji on 19-7-21.
//#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>using namespace std;struct packet
{int len;char buf[1024];
};#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0);//参考man 2 read声明写出来的
//ssize_t是无符号整数
ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{size_t nleft = count; // 剩余字节数ssize_t nread;//已接收字节数char *bufp = (char*) buf;while (nleft > 0){if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0){if (errno == EINTR)continue;return -1;} else if (nread == 0)//表示读取到了EOF，表示对方关闭return count - nleft;//表示剩余的字节数bufp += nread;//读到的nread，要将bufp指针偏移nleft -= nread;}return count;
}//参考man 2 write声明写出来的
ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{size_t nleft = count;//剩余要发送的字节数ssize_t nwritten;char* bufp = (char*)buf;while (nleft > 0){//write一般不会阻塞，缓冲区数据大于发送的数据，就能够成功将数据拷贝到缓冲区中if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0){if (errno == EINTR){continue;}return -1;}else if (nwritten == 0){continue;}bufp += nwritten;//已发送字节数nleft -= nwritten;//剩余字节数}return count;
}void do_service(int connfd)
{// char recvbuf[1024];struct packet recvbuf;int n;while (1){memset(&recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));int ret = readn(connfd, &recvbuf.len, 4);if (ret == -1){ERR_EXIT("read");}else if (ret < 4){printf("client close\n");break;}n = ntohl(recvbuf.len);ret = readn(connfd, recvbuf.buf, n);if (ret == -1){ERR_EXIT("read");}else if (ret < n){printf("client close\n");break;}fputs(recvbuf.buf, stdout);writen(connfd, &recvbuf, 4+n);}}int main(int argc, char** argv) {// 1. 创建套接字int listenfd;if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) {ERR_EXIT("socket");}// 2. 分配套接字地址struct sockaddr_in servaddr;memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons(6666);servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);// servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");// inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);int on = 1;// 确保time_wait状态下同一端口仍可使用if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0){ERR_EXIT("setsockopt");}// 3. 绑定套接字地址if (bind(listenfd, (struct sockaddr*) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {ERR_EXIT("bind");}// 4. 等待连接请求状态if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) {ERR_EXIT("listen");}// 5. 允许连接struct sockaddr_in peeraddr;socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);// 6. 数据交换pid_t pid;while (1){int connfd;if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &peeraddr, &peerlen)) < 0) {ERR_EXIT("accept");}printf("id = %s, ", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr));printf("port = %d\n", ntohs(peeraddr.sin_port));pid = fork();if (pid == -1){ERR_EXIT("fork");}if (pid == 0) // 子进程{close(listenfd);do_service(connfd);//printf("child exit\n");exit(EXIT_SUCCESS);}else{//printf("parent exit\n");close(connfd);}}// 7. 断开连接close(listenfd);return 0;
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//#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>using namespace std;#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0);//参考man 2 read声明写出来的
//ssize_t是无符号整数
ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{size_t nleft = count; // 剩余字节数ssize_t nread;//已接收字节数char *bufp = (char*) buf;while (nleft > 0){if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0){if (errno == EINTR)continue;return -1;} else if (nread == 0)//表示读取到了EOF，表示对方关闭return count - nleft;//表示剩余的字节数bufp += nread;//读到的nread，要将bufp指针偏移nleft -= nread;}return count;
}//参考man 2 write声明写出来的
ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{size_t nleft = count;//剩余要发送的字节数ssize_t nwritten;char* bufp = (char*)buf;while (nleft > 0){//write一般不会阻塞，缓冲区数据大于发送的数据，就能够成功将数据拷贝到缓冲区中if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0){if (errno == EINTR){continue;}return -1;}else if (nwritten == 0){continue;}bufp += nwritten;//已发送字节数nleft -= nwritten;//剩余字节数}return count;
}int main(int argc, char** argv) {// 1. 创建套接字int sockfd;if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) {ERR_EXIT("socket");}// 2. 分配套接字地址struct sockaddr_in servaddr;memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons(6666);// servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");// inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);// 3. 请求链接if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {ERR_EXIT("connect");}// 4. 数据交换char recvbuf[1024]={0};char sendbuf[1024]={0};int n = 0;while (fgets((sendbuf), sizeof(sendbuf), stdin) != NULL) // 键盘输入获取{//发送定长包，缺点：若发送数据小，但是发的是定长包，会对网络造成负担writen(sockfd, sendbuf,sizeof(sendbuf));//发送和接收都是1024个字节readn(sockfd, recvbuf,sizeof(recvbuf));fputs(recvbuf, stdout);memset(sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));}// 5. 断开连接close(sockfd);return 0;
}- （2）发送的数据包是头部+包体，接收的时候：先接收包头，接收完毕后，将数据包的长度计算出来，再接收对应的长度，对消息与消息之间进行了区分
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#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>using namespace std;struct packet
{int len;char buf[1024];
};#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0);//参考man 2 read声明写出来的
//ssize_t是无符号整数
ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{size_t nleft = count; // 剩余字节数ssize_t nread;//已接收字节数char *bufp = (char*) buf;while (nleft > 0){if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0){if (errno == EINTR)continue;return -1;} else if (nread == 0)//表示读取到了EOF，表示对方关闭return count - nleft;//表示剩余的字节数bufp += nread;//读到的nread，要将bufp指针偏移nleft -= nread;}return count;
}//参考man 2 write声明写出来的
ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{size_t nleft = count;//剩余要发送的字节数ssize_t nwritten;char* bufp = (char*)buf;while (nleft > 0){//write一般不会阻塞，缓冲区数据大于发送的数据，就能够成功将数据拷贝到缓冲区中if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0){if (errno == EINTR){continue;}return -1;}else if (nwritten == 0){continue;}bufp += nwritten;//已发送字节数nleft -= nwritten;//剩余字节数}return count;
}void do_service(int connfd)
{// char recvbuf[1024];struct packet recvbuf;int n;while (1){memset(&recvbuf, 0, sizeof recvbuf);int ret = readn(connfd, &recvbuf.len, 4);//先接收头部if (ret == -1){ERR_EXIT("read");}else if (ret < 4){printf("client close\n");break;}n = ntohl(recvbuf.len);//转换程主机字节序，包体实际长度nret = readn(connfd, recvbuf.buf, n);//接收包体if (ret == -1){ERR_EXIT("read");}else if (ret < n){printf("client close\n");break;}fputs(recvbuf.buf, stdout);writen(connfd, &recvbuf, 4+n);}}int main(int argc, char** argv) {// 1. 创建套接字int listenfd;if ((listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) {ERR_EXIT("socket");}// 2. 分配套接字地址struct sockaddr_in servaddr;memset(&servaddr, 0, sizeof servaddr);servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons(6666);servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);// servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");// inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);int on = 1;// 确保time_wait状态下同一端口仍可使用if (setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof(on)) < 0){ERR_EXIT("setsockopt");}// 3. 绑定套接字地址if (bind(listenfd, (struct sockaddr*) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {ERR_EXIT("bind");}// 4. 等待连接请求状态if (listen(listenfd, SOMAXCONN) < 0) {ERR_EXIT("listen");}// 5. 允许连接struct sockaddr_in peeraddr;socklen_t peerlen = sizeof(peeraddr);// 6. 数据交换pid_t pid;while (1){int connfd;if ((connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *) &peeraddr, &peerlen)) < 0) {ERR_EXIT("accept");}printf("id = %s, ", inet_ntoa(peeraddr.sin_addr));printf("port = %d\n", ntohs(peeraddr.sin_port));pid = fork();if (pid == -1){ERR_EXIT("fork");}if (pid == 0) // 子进程{close(listenfd);do_service(connfd);//printf("child exit\n");exit(EXIT_SUCCESS);}else{//printf("parent exit\n");close(connfd);}}// 7. 断开连接close(listenfd);return 0;
}=================================NetworkProgramming-master (1)\LinuxNetworkProgramming\P9echocli3.c=============//
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//#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>using namespace std;struct packet
{int len;//包头：存放包体实际的数据长度char buf[1024];//包体
};#define ERR_EXIT(m) \do \{ \perror(m); \exit(EXIT_FAILURE); \} while(0);/参考man 2 read声明写出来的
//ssize_t是无符号整数
ssize_t readn(int fd, void *buf, size_t count)
{size_t nleft = count; // 剩余字节数ssize_t nread;//已接收字节数char *bufp = (char*) buf;while (nleft > 0){if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0){if (errno == EINTR)continue;return -1;} else if (nread == 0)//表示读取到了EOF，表示对方关闭return count - nleft;//表示剩余的字节数bufp += nread;//读到的nread，要将bufp指针偏移nleft -= nread;}return count;
}//参考man 2 write声明写出来的
ssize_t writen(int fd, const void *buf, size_t count)
{size_t nleft = count;//剩余要发送的字节数ssize_t nwritten;char* bufp = (char*)buf;while (nleft > 0){//write一般不会阻塞，缓冲区数据大于发送的数据，就能够成功将数据拷贝到缓冲区中if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) < 0){if (errno == EINTR){continue;}return -1;}else if (nwritten == 0){continue;}bufp += nwritten;//已发送字节数nleft -= nwritten;//剩余字节数}return count;
}int main(int argc, char** argv) {// 1. 创建套接字int sockfd;if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)) < 0) {ERR_EXIT("socket");}// 2. 分配套接字地址struct sockaddr_in servaddr;memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = htons(6666);// servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");// inet_aton("127.0.0.1", &servaddr.sin_addr);// 3. 请求链接if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {ERR_EXIT("connect");}// 4. 数据交换
// char recvbuf[1024];
// char sendbuf[1024];struct packet recvbuf;struct packet sendbuf;memset(&recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));memset(&sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));int n = 0;while (fgets(sendbuf.buf, sizeof(sendbuf.buf), stdin) != NULL) // 键盘输入获取{n = strlen(sendbuf.buf);//n是包体的长度sendbuf.len = htonl(n); // 主机字节序转换为网络字节序writen(sockfd, &sendbuf, 4+n); // 头部4字节+包体int ret = readn(sockfd, &recvbuf.len, 4); //先接收头部if (ret == -1){ERR_EXIT("read");}else if (ret < 4){printf("server close\n");break;}n = ntohl(recvbuf.len);//转换程主机字节序ret = readn(sockfd, &recvbuf.buf, n);//接收包体if (ret == -1){ERR_EXIT("read");}else if (ret < n){printf("server close\n");break;}fputs(recvbuf.buf, stdout); //将接收到的数据输出// 清空memset(&recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));memset(&sendbuf, 0, sizeof(sendbuf));}// 5. 断开连接close(sockfd);return 0;
}
- 测试：
- Makefile
.PHONY:clean all
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
BIN=echosrv echocli
all:$(BIN)
%.o:%.c$(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
clean:rm -f *.o $(BIN)
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