UDP TCP 消息边界

先明确一个问题,如果定义了一个数据结构,大小是,比方说 32 个字节,然后 UDP 客户端连续向服务端发了两个包。现在假设这两个包都已经到达了服务器,那么服务端调用 recvfrom 来接收数据,并且缓冲区开得远大于 64,例如,开了 1024 个字节,那么,服务端的 recvfrom 函数是会一次收到两个数据包呢,还是只能收到一个。

答案是只能收到一个。

来看代码:

struct.h

#ifndef STRUCT_H
#define STRUCT_H

typedef struct _UDP_MSG {
    int add1;
    int add2;
    int sum;
    char str1[16];
    char str2[16];
    char cat[32];
} UDP_MSG;

#endif /* STRUCT_H */

服务器的代码:

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#include "struct.h"

#define MAX_LINE 1024
#define SERV_PORT 8080

int udp_serv();

int main() {
    return udp_serv();
}

int udp_serv() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) {
        perror("bind");
        return -1;
    }

    while (1) {
        printf("sleeping\n");
        sleep(10);
        printf("akwaked\n");
        char buf[BUFSIZ];
        struct sockaddr_in cli_addr;
        memset(&cli_addr, 0, sizeof(cli_addr));
        socklen_t cli_addr_len = sizeof(cli_addr);
        int recvn = recvfrom(sockfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&cli_addr, &cli_addr_len);
        printf("recv %d bytes\n", recvn);
        UDP_MSG msg;
        memset(&msg, 0, sizeof(msg));
        printf("UDP_MSG size is %d\n", sizeof(msg));
        memcpy(&msg, buf, sizeof(msg));
        msg.sum = msg.add1 + msg.add2;
        strcpy(msg.cat, msg.str1);
        strcat(msg.cat, msg.str2);
        printf("msg.add1 is: %d\n", msg.add1);
        printf("msg.add2 is: %d\n", msg.add2);
        printf("msg.sum is: %d\n", msg.sum);
        printf("msg.str1 is: %s\n", msg.str1);
        printf("msg.str2 is: %s\n", msg.str2);
        printf("msg.cat is: %s\n", msg.cat);
        sendto(sockfd, &msg, sizeof(msg), 0, (struct sockaddr*)&cli_addr, cli_addr_len);
    }

    return 0;
}

客户端的:

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>

#include "struct.h"

#define MAX_LINE 1024
#define SERV_PORT 8080

int udp_cli(const char* serv_ip);

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc < 2) {
        printf("Usage: %s serv_ip\n", argv[0]);
        return 1;
    }
    return udp_cli(argv[1]);
}

int udp_cli(const char* serv_ip) {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        return -1;
    }
    struct sockaddr_in serv_addr;
    memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_port = htons(SERV_PORT);
    if (inet_pton(AF_INET, serv_ip, &serv_addr.sin_addr) <= 0) {
        perror("inet_pton");
        return -1;
    }
    while (1) {
        UDP_MSG msg;
        memset(&msg, 0, sizeof(msg));
        msg.add1 = 1;
        msg.add2 = 2;
        scanf("%s%s", msg.str1, msg.str2);
        if (sendto(sockfd, &msg, sizeof(msg), 0,
            (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) {
            perror("write");
            return -1;
        } else {
            printf("send success\n");
        }
        if (sendto(sockfd, &msg, sizeof(msg), 0,
            (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1) {
            perror("write2");
            return -1;
        } else {
            printf("send2 success\n");
        }
        socklen_t serv_addr_len = sizeof(serv_addr);
        if (recvfrom(sockfd, &msg, sizeof(msg), 0,
            (struct sockaddr*)&serv_addr, &serv_addr_len) == -1) {
            perror("read");
            return -1;
        }
        printf("msg.add1 is: %d\n", msg.add1);
        printf("msg.add2 is: %d\n", msg.add2);
        printf("msg.sum is: %d\n", msg.sum);
        printf("msg.str1 is: %s\n", msg.str1);
        printf("msg.str2 is: %s\n", msg.str2);
        printf("msg.cat is: %s\n", msg.cat);
        break;
    }
    return 0;
}

运行起来后,服务端的输出如下:

sleeping
akwaked
recv 76 bytes
UDP_MSG size is 76
msg.add1 is: 1
msg.add2 is: 2
msg.sum is: 3
msg.str1 is: 123
msg.str2 is: 456
msg.cat is: 123456
sleeping
akwaked
recv 76 bytes
UDP_MSG size is 76
msg.add1 is: 1
msg.add2 is: 2
msg.sum is: 3
msg.str1 is: 123
msg.str2 is: 456
msg.cat is: 123456
sleeping

客户端如下:

123
456
send success
send2 success
msg.add1 is: 1
msg.add2 is: 2
msg.sum is: 3
msg.str1 is: 123
msg.str2 is: 456
msg.cat is: 123456

这里涉及到一个边界的问题。 TCP 是流式的数据传输,消息没有边界,需要应用层自己去定义消息边界,而 UDP 是数据报传输,所以协议保证了一次只能接收一个数据报。

详细的解释看到这里,http://hi.baidu.com/chongerfeia/item/c38f91e075d742226dabb8a4

2010-08-11 14:56 有关TCP和UDP 粘包 消息保护边界在socket网络程序中,TCP和UDP分别是面向连接和非面向连接的。因此TCP的socket编程,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。
对于UDP,不会使用块的合并优化算法,这样,实际上目前认为,是由于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

保护消息边界和流
那么什么是保护消息边界和流呢?

保护消息边界,就是指传输协议把数据当作一条独立的消息在网上
传输,接收端只能接收独立的消息.也就是说存在保护消息边界,接收
端一次只能接收发送端发出的一个数据包.
而面向流则是指无保护消息保护边界的,如果发送端连续发送数据,
接收端有可能在一次接收动作中,会接收两个或者更多的数据包.

我们举个例子来说,例如,我们连续发送三个数据包,大小分别是2k,
4k , 8k,这三个数据包,都已经到达了接收端的网络堆栈中,如果使
用UDP协议,不管我们使用多大的接收缓冲区去接收数据,我们必须有
三次接收动作,才能够把所有的数据包接收完.而使用TCP协议,我们
只要把接收的缓冲区大小设置在14k以上,我们就能够一次把所有的
数据包接收下来.只需要有一次接收动作.

这就是因为UDP协议的保护消息边界使得每一个消息都是独立的.而
流传输,却把数据当作一串数据流,他不认为数据是一个一个的消息.

所以有很多人在使用tcp协议通讯的时候,并不清楚tcp是基于流的
传输,当连续发送数据的时候,他们时常会认识tcp会丢包.其实不然,
因为当他们使用的缓冲区足够大时,他们有可能会一次接收到两个甚
至更多的数据包,而很多人往往会忽视这一点,只解析检查了第一个
数据包,而已经接收的其他数据包却被忽略了.所以大家如果要作这
类的网络编程的时候,必须要注意这一点.

结论:
根据以上所说,可以这样理解,TCP为了保证可靠传输,尽量减少额外
开销(每次发包都要验证),因此采用了流式传输,面向流的传输,
相对于面向消息的传输,可以减少发送包的数量。从而减少了额外开
销。但是,对于数据传输频繁的程序来讲,使用TCP可能会容易粘包。
当然,对接收端的程序来讲,如果机器负荷很重,也会在接收缓冲里
粘包。这样,就需要接收端额外拆包,增加了工作量。因此,这个特
别适合的是数据要求可靠传输,但是不需要太频繁传输的场合(
两次操作间隔100ms,具体是由TCP等待发送间隔决定的,取决于内核
中的socket的写法)

而UDP,由于面向的是消息传输,它把所有接收到的消息都挂接到缓冲
区的接受队列中,因此,它对于数据的提取分离就更加方便,但是,
它没有粘包机制,因此,当发送数据量较小的时候,就会发生数据包
有效载荷较小的情况,也会增加多次发送的系统发送开销(系统调用,
写硬件等)和接收开销。因此,应该最好设置一个比较合适的数据包
的包长,来进行UDP数据的发送。(UDP最大载荷为1472,因此最好能
每次传输接近这个数的数据量,这特别适合于视频,音频等大块数据
的发送,同时,通过减少握手来保证流媒体的实时性)

时间: 2024-10-07 11:24:33

UDP TCP 消息边界的相关文章

Mina、Netty、Twisted一起学(二):TCP消息边界问题及按行分割消息

在TCP连接开始到结束连接,之间可能会多次传输数据,也就是服务器和客户端之间可能会在连接过程中互相传输多条消息.理想状况是一方每发送一条消息,另一方就立即接收到一条,也就是一次write对应一次read.但是,现实不总是按照剧本来走. MINA官方文档节选: TCP guarantess delivery of all packets in the correct order. But there is no guarantee that one write operation on the s

TCP和UDP的&quot;保护消息边界”

转自:http://blog.csdn.net/zhangxinrun/article/details/6721427 在socket网络程序中,TCP和UDP分别是面向连接和非面向连接的.因此TCP的socket编程,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.    

【转】关于TCP和UDP协议消息保护边界的介绍

在 socket网络程序中,TCP和UDP分别是面向连接和非面向连接的.因此TCP的socket编程,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.对于UDP,不会使用块的合并优化算法,这样,实际上目前认为,是由于UDP支持的是一对多的模式,所以接收端的skbuff(套接

【转】TCP协议的无消息边界问题

http://www.cnblogs.com/eping/archive/2009/12/12/1622579.html 使用TCP协议编写应用程序时,需要考虑一个问题:TCP协议是无消息边界的,即不能保证来自单个Send方法的数据能被单个Receive方法读取. eg: 第一次发送:abcdefg   第二次发送:123456         接收方接收数据时,可能会出现以下情况: 第一次接收:abcdefg123456   也可能出现:第一次接收:abc 第二次接收:efg12 第三次接收:

介绍开源的.net通信框架NetworkComms框架之四 消息边界

原文网址: http://www.cnblogs.com/csdev Networkcomms 是一款C# 语言编写的TCP/UDP通信框架  作者是英国人  以前是收费的 目前作者已经开源  许可是:Apache License v2 开源地址是:https://github.com/MarcFletcher/NetworkComms.Net 首先,使用TCP通信的时候存在消息边界的问题,也就是如何处理粘包问题,networkcomms 框架本身已经对这个问题有内置的解决方案,我们在使用框架时

学习整理——以太帧、ip帧、udp/tcp帧、http报文结构

从最简单的一个http请求开发,根据TCP/IP协议,分开来看每一层的数据帧结构,以及它们是怎样承担起网络服务的. 协议栈 因特网协议栈共有五层: 1.应用层,是网络应用程序及其应用层协议存留的地方.因特网的应用层包括许多协议,常见的有HTTP(它为web文档提供了请求和传送).SMTP(它提供了电子邮件报文的传输)和FTP(它提供了两个端系统之间的文件传送). 2.传输层,负责为信源和信宿提供应用程序进程(包括同一终端上的不同进程)间的数据传输服务,这一层上主要定义了两个传输协议,传输控制协议

NTCPMSG 开源高性能TCP消息发送组件

https://www.cnblogs.com/eaglet/archive/2013/01/07/2849010.html 目前的.net 架构下缺乏高效的TCP消息发送组件,而这种组件是构建高性能分布式应用所必需的.为此我结合多年的底层开发经验开发了一个.net 下的高效TCP消息发送组件.这个组件在异步发送时可以达到每秒160万包,而相同大小的数据包用WCF的TCP模式OneWay 方式发送每秒只能达到5.6万包. 项目首页 http://ntcpmsg.codeplex.com/ 功能介

【Windows socket+IP+UDP+TCP】网络基础

Windows Socket+网络 Winsock是 Windows下套接字标准.          Winsock 编程分为UDP[Windows socket + UDP],TCP[Windows socket + TCP]编程.Windows socket 建立在网络基础之上,UDP编程採用用户数据报协议(User Datagram Protocol ,UDP),TCP编程採用传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP).UDP.TCP不同的特性.适应

【Windows socket+IP+UDP+TCP】

Windows Socket+网络 Winsock是 Windows下套接字标准.          Winsock 编程分为UDP[Windows socket + UDP],TCP[Windows socket + TCP]编程.Windows socket 建立在网络基础之上,UDP编程采用用户数据报协议(User Datagram Protocol ,UDP),TCP编程采用传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP).UDP,TCP不同的特性,适应