TCP無保護訊息邊界的解決

     我們都知道，TCP協議是面向流的。面向流是指無保護訊息邊界的，如果發送端連續發送資料，接收端有可能在一次接收動作中會接收兩個或者更多的資料包。

      那什麼是保護訊息邊界呢？就是指傳輸協議把資料當做一條獨立的訊息在網上傳輸，接收端只能接收獨立的訊息。也就是說存在保護訊息邊界，接收端一次只能接收發送端發出的一個資料包。

     舉個例子來說，連續發送三個資料包，大小分別是1k，2k，4k，這三個資料包都已經到達了接收端的緩衝區中，如果使用UDP協議，不管我們使用多大的接收緩衝區去接收資料，則必須有三次接收動作，才能把所有資料包接受完。而使用TCP協議，只要把接收資料的緩衝區大小設定在7kb以上，就能夠一次把所有的資料包接收下來，即只需要有一次接收動作。

     這樣問題就來了，由於TCP協議是流傳輸的，它把資料當作一串資料流，所以他不知道訊息的邊界，即獨立的訊息之間是如何被分隔開的。這便會造成訊息的混淆，也就是說不能夠保證一個Send方法發出的資料被一個Recive方法讀取。在講解緩衝區的時候，我們已經講過Recive方法是從系統緩衝區上讀取資料的，所以只要資料緩衝區的容量足夠大，該方法不單單接收第一個包的資料，可能是所有的資料。

      例如，有兩台網路上的電腦，客戶機發送的訊息是：第一次發送abcde，第二次發送12345，伺服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.

      針對這個問題，一般有3種解決方案：

      (1)發送固定長度的訊息

      (2)把訊息的尺寸與訊息一塊發送

      (3)使用特殊標記來區分訊息間隔

      

下面我們主要分析下前兩種方法：

 

1、發送固定長度的訊息
這種方法的好處是他非常容易，而且只要指定好訊息的長度，沒有遺漏未未發的資料，我們重寫了一個SendMessage方法。代碼如下：

  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; 
        }

簡要分析一下這個函數：形參s是進行通訊的通訊端，msg即待發送的位元組數組。該方法使用while迴圈檢查是否還有資料未發送，尤其當發送一個很龐大的資料包，在不能一次性發完的情況下作用比較明顯。特別的，用sent來記錄實際發送的資料量，和recv是異曲同工的作用，最後返回傳送的實際資料總數。

   有sentMessage函數後，還要根據指定的訊息長度來設計一個新的Recive方法。代碼如下：

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

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

            while (dataleft > 0)

            {

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

                {

                    break;

                } 
                offset += recv; 
                dataleft -= recv;

            }

            return msg;

        }

以上這種做法比較適合於訊息長度不是很長的情況。 

2、訊息長度與訊息一同發送

 

我們可以這樣做：通過使用訊息的整形數值來表示訊息的實際大小，所以要把整形數轉換為位元組類型。下面是發送變長訊息的SendMessage方法。具體代碼如下：

  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];

            //將訊息尺寸從整形轉換成可以發送的位元組型 
            msgsize = BitConverter.GetBytes(size); 

            //發送訊息的長度資訊 
            sent = s.Send(size);

            while (dataleft > 0)

            {

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

                //設定位移量

                offset += sent; 
                dataleft -= sent;

            }

            return offset;

        }

下面是接收變長訊息的ReciveVarMessage方法。代碼如下：

private byte[] ReciveVarMessage(Socket s) 
        { 

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

            //將位元組數組的訊息長度資訊轉換為整形 
            int size = BitConverter.ToInt16(msgsize); 
            int dataleft = size; 
            byte[] msg = new byte[size]; 

            //接收2個位元組大小的長度資訊 
            recv = s.Receive(msgsize, 0, 2, 0); 
            while (dataleft > 0) 
            {

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

            }

            return msg;

        }

 

參考資料：http://aksnzhy.javaeye.com/blog/789049