C#UDP实现通信的方法

OStack程序员社区-中国程序员成长平台 › 门户 › 编程› Node.js›Node.js教程

原作者: [db:作者] 来自: [db:来源] 收藏邀请

再次之前要说一下TCP和UDP的区别

TCP是可靠传输，UDP是不可靠传输；

但是TCP有一个缺点就是会粘包，因为TCP是基于数据流的协议，而UDP是基于数据报的协议

一、什么是粘包

发送端可以是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，因此TCP协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的原因。而UDP是面向消息的协议，每个UDP段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢？可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息，需要明白的是当对方send一条信息的时候，无论底层怎样分段分片，TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。

所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。

TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头。

两种情况下会发生粘包：

①发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据了很小，会合到一起，产生粘包）

②接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包）

拆包的发生情况

当发送端缓冲区的长度大于网卡的MTU时，tcp会将这次发送的数据拆成几个数据包发送出去。

补充问题一：为何tcp是可靠传输，udp是不可靠传输

tcp在数据传输时，发送端先把数据发送到自己的缓存中，然后协议控制将缓存中的数据发往对端，对端返回一个ack=1，发送端则清理缓存中的数据，对端返回ack=0，则重新发送数据，所以tcp是可靠的（也就是存在三次握手确定消息已经成功发送到对端)

而udp发送数据，对端是不会返回确认信息的，因此不可靠(而udp没有确认机制）

补充问题二：send(字节流)和recv(1024)及sendall

recv里指定的1024意思是从缓存里一次拿出1024个字节的数据

send的字节流是先放入己端缓存，然后由协议控制将缓存内容发往对端，如果待发送的字节流大小大于缓存剩余空间，那么数据丢失，用sendall就会循环调用send，数据不会丢失

二、解决粘包问题的方法

粘包问题的关键在于：

接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度，所以解决粘包的方法就是围绕，如何让发送端在发送数据前，把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓，然后接收端来一个死循环接收完所有数据

解决方法：

我们可以把报头做成字典，字典里包含将要发送的真实数据的详细信息，然后json序列化，然后用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节（4个自己足够用了）

发送时：

先发报头长度

再编码报头内容然后发送

最后发真实内容

接收时：

先手报头长度，用struct取出来

根据取出的长度收取报头内容，然后解码，反序列化

从反序列化的结果中取出待取数据的详细信息，然后去取真实的数据内容

正是由于TCP的粘包问题，所以在针对我们的项目中，我选择了使用UDP socket的通信方法

这个方法中主要就是两个方法，一个是消息的发送，一个是消息的接收

项目是基于Unity的所以语言选择了C#

using Newtonsoft.Json;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace WindowsFormsApp2
{
    /// <summary>
    /// 发送接收消息帮助类
    /// </summary>
    public  class UDP_CLIENT_HELPER
    {
        static Socket client;
        private  string _ip_server = string.Empty;
        private  int _port_server = 6001;
        private string _ip_client = string.Empty;
        private int _port_client = 6000;
        public UDP_CLIENT_HELPER(string _Ip_server, int _Port_server, string _Ip_client, int _Port_client)
        {
            this._ip_server = _Ip_server;
            this._port_server = _Port_server;
            this._ip_client = _Ip_client;
            this._port_client = _Port_client;
            if (client == null)
            {
                client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
                client.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(_ip_client), _port_client));
            }
        }

        /// <summary>
        /// 发送消息
        /// </summary>
        /// <param name="message"></param>
        public void sendMsg(string message)
        {
            //绑定服务器端口和ip并发送
            EndPoint point = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(_ip_server), _port_server);
            client.SendTo(Encoding.UTF8.GetBytes(message), point);
        }

        /// <summary>
        /// 接收消息
        /// </summary>
        public void ReciveMsg()
        {
            while (true)
            {
                //循环接收服务器发来的消息  并返回JObject对象
                EndPoint point = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int length = client.ReceiveFrom(buffer, ref point);//接收数据报
                string message = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, length);
                Newtonsoft.Json.Linq.JObject obj = (Newtonsoft.Json.Linq.JObject)JsonConvert.DeserializeObject(message);
                string type = obj["message"]["type"].ToString();
            }
        } 
    }
}