我想通过编写自己的小型二进制协议通过 TCP/IP 与 C++ 交换数据。我的想法是通过以以下字节的形式定义值来实现协议：
BEGIN
LENGTH
FUNCTIONCODE
[data bytes] (optional)
CRC
END
如何为“BEGIN”定义一个唯一的二进制值，使接收者能够识别新电报的开头？例如。如果我这样做：
static const int BEGIN = 0x41;
并且可选的数据字节也随机包含 0x41 值，这可能是接收器的问题。还是我错了？如果不是，我该如何定义唯一的 BEGIN 和 END 值？
【问题讨论】：
标签： c++ networking protocols
我通常为简单的 C++ 网络编写类似的东西。 （不过我这次是从零开始写了这段代码，完全没有测试过！）
class Packet : public std::string {
public:
struct __attibute__((__packed__)) Header {
static const int BEGIN = 0x41;
uint32_t begin;
uint16_t length;
uint16_t funcode;
void init(uint16_t len) { begin = BEGIN; length = len; }
bool verify() { return (BEGIN == begin); }
char *buffer() { return reinterpret_cast<char *>(this); }
};
class __attibute__((__packed__)) Footer {
uint32_t crc;
char term;
char newline;
void init() { term = ';'; newline = '\n'; }
bool verify() { return (';' == term && '\n' == newline); }
char *buffer() { return reinterpret_cast<char *>(this); }
};
public:
void init(size_t n = 0) {
resize(sizeof(Header) + n + sizeof(Footer));
Header * const h = header();
h->init(n);
Footer * const f = footer();
f->init();
}
// these two are valid only after init()
Header *header() { return reinterpret_cast<Header*>(&(*this)[0]); }
Footer *footer() { return reinterpret_cast<Footer*>(&(*this)[size() - sizeof(Footer)]); }
template <typename T>
T *buffer() { return reinterpret_cast<T *>(&(*this)[sizeof(Header)]); }
void extend(size_t n) { resize(size() + n); }
};
int sendMessage(int funcode) {
Packet p;
switch (funcode) {
case TIME: {
timeval tv;
gettimeofday(&tv, NULL);
p.init(sizeof tv);
Packet::Header * const h = p.header();
h->funcode = funcode;
timeval * const dst = p.buffer<timeval>();
*dst = tv;
} break;
case PID: {
const pid_t pid = getpid();
p.init(sizeof pid);
Packet::Header * const h = p.header();
h->funcode = funcode;
pid_t * const dst = p.buffer<pid_t>();
*dst = pid;
} break;
...
}
Packet::Footer * const f = p.footer();
f->crc = ...;
const ssize_t nSent = send(sock, p.data(), p.size(), 0);
...
}
Packet receiveMessage() {
Packet ret;
ret.init();
Packet::Header * const h = ret.header();
ssize_t nRecv = recv(sock, h->buffer(), sizeof *h, 0);
...
if ( ! h->verify()) ...
p.extend(h->length);
nRecv = recv(sock, p.buffer<char>(), h->length, 0);
switch (h->funcode) {
case TIME: {
timeval tv = *p->buffer<timeval>();
tm theTm;
localtime_r(&tv.tv_sec, &theTm);
char buf[128];
strftime(buf, sizeof buf, "%x %X", &tv);
cout << "Server time == " << buf << endl;
} break;
case PID: {
const pid_t pid = *p.buffer<pid_t>();
cout << "Server PID == " << pid << endl;
} break;
...
}
Packet::Footer * const f = ret.footer();
nRecv = recv(sock, f->buffer(), sizeof *f, 0);
if ( ! f->verify() || f->crc != ...) ...
return ret; // inefficient data copy, only for a sample code
}
我建议您将 BEGIN 代码定义为 0x48454c4f 之类的东西，可以将其读取为 ASCII "HELO" 而不是像 0x41 这样的随机整数。我在页脚添加了两个额外的字节';' 和'\n'；当您将协议的数据包捕获转储到控制台时，您会发现它们很有用。请记住，您可以始终使用 sed、perl、python 或其他（但不是 grep；它不会接受任意十六进制搜索字符串）来分析任意二进制数据，包括您的数据包转储。如果你设计好你的协议，你的调试会容易得多。 （首先，您应该考虑使用 ASCII 协议而不是二进制协议。）
【讨论】：
协议定义通常是这样的：
FUNCTIONCODE
LENGTH
DATA
CRC
而且没有必要为“BEGIN”钓鱼。通过使用固定长度读取 FUNCTIONCODE 和 LENGTH 进行读取，然后根据 LENGTH 读取数据 + CRC，然后再次...
但是，如果您认为附加的“BEGIN”标记对您有帮助，请选择“BEGIN”作为不是 FUNCTIONCODE 的值，然后您就有了
BEGIN
FUNCTIONCODE
LENGTH
DATA
CRC
对于 BEGIN 之后的每个字节等于 BEGIN 发送 BEGIN 两次。但是，在这种情况下，阅读要复杂得多……
【讨论】：