Unity C# 自定义TCP传输协议以及封包拆包、解决粘包问题（网络应用层协议）

曾经终败给现在 2022-04-21 22:06 1104阅读 0赞

本文只是初步实现了一个简单的基于TCP的自定协议，更为复杂的协议可以根据这种方式去扩展。

网络应用层协议，通俗一点的讲，它是一种基于socket传输的由发送方和接收方事先协商好的一种消息包组成结构，主要由消息头和消息体组成。

众所周知，基于socket的信息交互有两个问题：

第一、接收方不能主动识别发送方发送的信息类型，例如A方（客户端）向B方（服务器）发送了一条信息：123，没有事先经过协议规定的话，B方不可能知道这条信息123到底是一个int型123还是一个string型123，甚至他根本就不知道这条信息解析出来是123，所以B方找不到处理这条信息的方式；

第二、接收方不能主动拆分发送方发送的多条信息，例如A方连续向B方发送了多条信息：123、456、789，由于网络延迟或B方接收缓冲区大小的不同设置，B方收到的信息可能是：1234、5678、9，也可能是123456789，也可能是1、2、3、4、5、6、7、8、9，还可能是更多意想不到的情况......

所以网络应用层协议就是为了解决这两个问题而存在的，当然为消息包加密也是它的另一个主要目的。

网络应用层协议的格式一般都是：消息头+消息体，消息头的长度是固定的，A方和B方都事先知道消息头长度，以及消息头中各个部位的值所代表的意义，其中包含了对消息体的描述，包括消息体长度，消息体里的消息类型，消息体的加密方式等。

B方在收到A方消息后，先按协议中规定的方式解析消息头，获取到里面对消息体的描述信息，他就可以知道消息体的长度是多少，以便于跟这条消息后面所紧跟的下一条消息进行拆分，他也可以从描述信息中得知消息体中的消息类型，并按正确的解析方式进行解析，从而完成信息的交互。

这里以一个简单的基于TCP协议的网络应用层协议作为例子：

第一步：定义协议（我们将协议定义如下）

消息头(28字节)：(int)消息校验码4字节 + (int)消息体长度4字节 + (long)身份ID8字节 + (int)主命令4字节 + (int)子命令4字节 + (int)加密方式4字节

消息体：(int)消息1长度4字节 + (string)消息1 + (int)消息2长度4字节 + (string)消息2 + (int)消息3长度4字节 + (string)消息3 + ......

第二步：服务器建立监听

//SocketTCPServer.cs  
    private static string ip = "127.0.0.1";  
    private static int port = 5690;  
    private static Socket socketServer;  
    public static List<Socket> listPlayer = new List<Socket>();  
    private static Socket sTemp;  
    ///<summary>  
    ///绑定地址并监听  
    ///</summary>  
    ///ip地址 端口 类型默认为TCP  
    public static void init(string ipStr, int iPort)  
    \{  
        try  
        \{  
            ip = ipStr;  
            port = iPort;  
            socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);  
            socketServer.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ip), port));   
            Thread threadListenAccept = new Thread(new ThreadStart(ListenAccept));  
            threadListenAccept.Start();  
        \}  
        catch (ArgumentNullException e)  
        \{  
            Debug.Log(e.ToString());  
        \}  
        catch (SocketException e)  
        \{  
            Debug.Log(e.ToString());  
        \}  
    \}  
    ///<summary>  
    ///监听用户连接  
    ///</summary>  
    private static void ListenAccept()  
    \{  
        socketServer.Listen(0);                       //对于socketServer绑定的IP和端口开启监听  
        sTemp = socketServer.Accept();                //如果在socketServer上有新的socket连接，则将其存入sTemp，并添加到链表  
        listPlayer.Add(sTemp);  
        Thread threadReceiveMessage = new Thread(new ThreadStart(ReceiveMessage));  
        threadReceiveMessage.Start();  
        while (true)  
        \{  
            sTemp = socketServer.Accept();  
            listPlayer.Add(sTemp);  
        \}  
    \}

第三步：客户端连接服务器

//SocketTCPClient.cs  
    private static string ip = "127.0.0.1";  
    private static int port = 5690;  
    private static Socket socketClient;  
    public static List<string> listMessage = new List<string>();  
    ///<summary>  
    ///创建一个SocketClient实例  
    ///</summary>  
    ///ip地址 端口 类型默认为TCP  
    public static void CreateInstance(string ipStr, int iPort)  
    \{  
        ip = ipStr;  
        port = iPort;  
        socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);  
        ConnectServer();  
    \}  
    /// <summary>  
    ///连接服务器  
    /// </summary>  
    private static void ConnectServer()  
    \{  
        try  
        \{  
            socketClient.Connect(IPAddress.Parse(ip), port);  
            Thread threadConnect = new Thread(new ThreadStart(ReceiveMessage));  
            threadConnect.Start();  
        \}  
        catch (ArgumentNullException e)  
        \{  
            Debug.Log(e.ToString());  
        \}  
        catch (SocketException e)  
        \{  
            Debug.Log(e.ToString());  
        \}  
    \}

第四步：封包以及发送消息包

/// <summary>  
    /// 构建消息数据包  
    /// </summary>  
    /// <param name="Crccode">消息校验码，判断消息开始</param>  
    /// <param name="sessionid">用户登录成功之后获得的身份ID</param>  
    /// <param name="command">主命令</param>  
    /// <param name="subcommand">子命令</param>  
    /// <param name="encrypt">加密方式</param>  
    /// <param name="MessageBody">消息内容（string数组）</param>  
    /// <returns>返回构建完整的数据包</returns>  
    public static byte\[\] BuildDataPackage(int Crccode,long sessionid, int command,int subcommand, int encrypt, string\[\] MessageBody)  
    \{  
        //消息校验码默认值为0x99FF  
        Crccode = 65433;  
        //消息头各个分类数据转换为字节数组（非字符型数据需先转换为网络序  HostToNetworkOrder:主机序转网络序）  
        byte\[\] CrccodeByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(Crccode));  
        byte\[\] sessionidByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(sessionid));  
        byte\[\] commandByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(command));  
        byte\[\] subcommandByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(subcommand));  
        byte\[\] encryptByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(encrypt));  
        //计算消息体的长度  
        int MessageBodyLength = 0;  
        for (int i = 0; i < MessageBody.Length; i++)  
        \{  
            if (MessageBody\[i\] == "")  
                break;  
            MessageBodyLength += Encoding.UTF8.GetBytes(MessageBody\[i\]).Length;  
        \}  
        //定义消息体的字节数组（消息体长度MessageBodyLength + 每个消息前面有一个int变量记录该消息字节长度）  
        byte\[\] MessageBodyByte = new byte\[MessageBodyLength + MessageBody.Length\*4\];  
        //记录已经存入消息体数组的字节数，用于下一个消息存入时检索位置  
        int CopyIndex = 0;  
        for (int i = 0; i < MessageBody.Length; i++)  
        \{  
            //单个消息  
            byte\[\] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(MessageBody\[i\]);  
            //先存入单个消息的长度  
            BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(bytes.Length)).CopyTo(MessageBodyByte, CopyIndex);  
            CopyIndex += 4;  
            bytes.CopyTo(MessageBodyByte, CopyIndex);  
            CopyIndex += bytes.Length;  
        \}  
        //定义总数据包（消息校验码4字节 + 消息长度4字节 + 身份ID8字节 + 主命令4字节 + 子命令4字节 + 加密方式4字节 + 消息体）  
        byte\[\] totalByte = new byte\[28 + MessageBodyByte.Length\];  
        //组合数据包头部（消息校验码4字节 + 消息长度4字节 + 身份ID8字节 + 主命令4字节 + 子命令4字节 + 加密方式4字节）  
        CrccodeByte.CopyTo(totalByte,0);  
        BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(MessageBodyByte.Length)).CopyTo(totalByte,4);  
        sessionidByte.CopyTo(totalByte, 8);  
        commandByte.CopyTo(totalByte, 16);  
        subcommandByte.CopyTo(totalByte, 20);  
        encryptByte.CopyTo(totalByte, 24);  
        //组合数据包体  
        MessageBodyByte.CopyTo(totalByte,28);  
        Debug.Log("发送数据包的总长度为："+ totalByte.Length);  
        return totalByte;  
    \}  
    ///<summary>  
    ///发送信息  
    ///</summary>  
    public static void SendMessage(byte\[\] sendBytes)  
    \{  
        //确定是否连接  
        if (socketClient.Connected)  
        \{  
            //获取远程终结点的IP和端口信息  
            IPEndPoint ipe = (IPEndPoint)socketClient.RemoteEndPoint;  
            socketClient.Send(sendBytes, sendBytes.Length, 0);  
        \}  
    \}

第五步：接收消息以及解析消息包

///<summary>  
    ///接收消息  
    ///</summary>  
    private static void ReceiveMessage()  
    \{  
        while (true)  
        \{  
            //接受消息头（消息校验码4字节 + 消息长度4字节 + 身份ID8字节 + 主命令4字节 + 子命令4字节 + 加密方式4字节 = 28字节）  
            int HeadLength = 28;  
            //存储消息头的所有字节数  
            byte\[\] recvBytesHead = new byte\[HeadLength\];  
            //如果当前需要接收的字节数大于0，则循环接收  
            while (HeadLength > 0)  
            \{  
                byte\[\] recvBytes1 = new byte\[28\];  
                //将本次传输已经接收到的字节数置0  
                int iBytesHead = 0;  
                //如果当前需要接收的字节数大于缓存区大小，则按缓存区大小进行接收，相反则按剩余需要接收的字节数进行接收  
                if (HeadLength >= recvBytes1.Length)  
                \{  
                    iBytesHead = socketClient.Receive(recvBytes1, recvBytes1.Length, 0);  
                \}  
                else  
                \{  
                    iBytesHead = socketClient.Receive(recvBytes1, HeadLength, 0);  
                \}  
                //将接收到的字节数保存  
                recvBytes1.CopyTo(recvBytesHead, recvBytesHead.Length - HeadLength);  
                //减去已经接收到的字节数  
                HeadLength -= iBytesHead;  
            \}  
            //接收消息体（消息体的长度存储在消息头的4至8索引位置的字节里）  
            byte\[\] bytes = new byte\[4\];  
            Array.Copy(recvBytesHead, 4, bytes, 0, 4);  
            int BodyLength = IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0));  
            //存储消息体的所有字节数  
            byte\[\] recvBytesBody = new byte\[BodyLength\];  
            //如果当前需要接收的字节数大于0，则循环接收  
            while (BodyLength > 0)  
            \{  
                byte\[\] recvBytes2 = new byte\[BodyLength < 1024 ? BodyLength : 1024\];  
                //将本次传输已经接收到的字节数置0  
                int iBytesBody = 0;  
                //如果当前需要接收的字节数大于缓存区大小，则按缓存区大小进行接收，相反则按剩余需要接收的字节数进行接收  
                if (BodyLength >= recvBytes2.Length)  
                \{  
                    iBytesBody = socketClient.Receive(recvBytes2, recvBytes2.Length, 0);  
                \}  
                else  
                \{  
                    iBytesBody = socketClient.Receive(recvBytes2, BodyLength, 0);  
                \}  
                //将接收到的字节数保存  
                recvBytes2.CopyTo(recvBytesBody, recvBytesBody.Length - BodyLength);  
                //减去已经接收到的字节数  
                BodyLength -= iBytesBody;  
            \}  
            //一个消息包接收完毕，解析消息包  
            UnpackData(recvBytesHead,recvBytesBody);  
        \}  
    \}  
    /// <summary>  
    /// 解析消息包  
    /// </summary>  
    /// <param name="Head">消息头</param>  
    /// <param name="Body">消息体</param>  
    public static void UnpackData(byte\[\] Head, byte\[\] Body)  
    \{  
        byte\[\] bytes = new byte\[4\];  
        Array.Copy(Head, 0, bytes, 0, 4);  
        Debug.Log("接收到数据包中的校验码为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0)));  
   
        bytes = new byte\[8\];  
        Array.Copy(Head, 8, bytes, 0, 8);  
        Debug.Log("接收到数据包中的身份ID为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt64(bytes, 0)));  
   
        bytes = new byte\[4\];  
        Array.Copy(Head, 16, bytes, 0, 4);  
        Debug.Log("接收到数据包中的数据主命令为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0)));  
   
        bytes = new byte\[4\];  
        Array.Copy(Head, 20, bytes, 0, 4);  
        Debug.Log("接收到数据包中的数据子命令为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0)));  
   
        bytes = new byte\[4\];  
        Array.Copy(Head, 24, bytes, 0, 4);  
        Debug.Log("接收到数据包中的数据加密方式为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0)));  
   
        bytes = new byte\[Body.Length\];  
        for (int i = 0; i < Body.Length;)  
        \{  
            byte\[\] \_byte = new byte\[4\];  
            Array.Copy(Body, i, \_byte, 0, 4);  
            i += 4;  
            int num = IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(\_byte, 0));  
   
            \_byte = new byte\[num\];  
            Array.Copy(Body, i, \_byte, 0, num);  
            i += num;  
            Debug.Log("接收到数据包中的数据有：" + Encoding.UTF8.GetString(\_byte, 0, \_byte.Length));  
        \}  
    \}

第六步：测试，同时发送两个包到服务器   
private string Ip = "127.0.0.1";  
    private int Port = 5690;  
    void Start()  
    \{  
        SocketTCPServer.init(Ip, Port);           //开启并初始化服务器  
        SocketTCPClient.CreateInstance(Ip, Port); //客户端连接服务器  
    \}  
    void Update()  
    \{  
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))  
        \{  
            string\[\] str = \{"测试字符串1","test1","test11"\};  
            SocketTCPClient.SendMessage(SocketTCPClient.BuildDataPackage(1, 2, 3, 4,5, str));  
            string\[\] str2 = \{ "我是与1同时发送的测试字符串2，请注意我是否与其他信息粘包", "test2", "test22" \};  
            SocketTCPClient.SendMessage(SocketTCPClient.BuildDataPackage(1, 6, 7, 8, 9, str2));  
        \}  
    \}  
    void OnApplicationQuit()  
    \{  
        SocketTCPClient.Close();  
        SocketTCPServer.Close();  
    \}

输出结果如下，可见粘包问题已得到解决：

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作者：神码编程   
来源：CSDN   
原文：https://blog.csdn.net/qq992817263/article/details/50164931   
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