能否通过TCP发送数据报？

Question

理论上，使用TCP套接字与SOCK_DGRAM结合使用是没有问题的。这将提供可靠的数据报传输。在Berkeley套接字中是否也可以实现此功能？

- sustrik

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让我换一种方式问：有没有一种方法可以控制TCP数据在TCP数据包中的对齐方式？ - sustrik

你可能可以通过内核实现来完成这个任务，但为什么要这样做呢？ - WhirlWind

是的，您可以控制数据的对齐方式，因为您可以指定数据！为什么不使用您想要的任何对齐方式构建一个结构体，例如 struct {int32_t a, b; uint64_t c }，然后使用它呢？ - Benubird

Answer 1

你需要关注的是SCTP协议，它提供了在可靠的TCP风格连接上发送数据报的能力：

与TCP相比，SCTP可以被描述为面向记录的，这意味着它以类似用户数据报协议（UDP）的方式传输消息，因此在一个传输操作（记录）中发送的一组字节（消息）将被精确地读取为接收应用程序中的该组。TCP是面向流的，传输字节流，并在乱序传递的情况下正确重新排序。但是，它不遵守消息边界，即数据结构按其原始传输单位在发送方进行。

看看SCTP一对一样式的连接，这可能是你要寻找的内容。

大多数Unix / Linux操作系统都有实现，Windows有第三方实现，请参阅我链接的Wiki文章末尾获取详细信息。

- Robert S. Barnes

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当然，我知道SCTP，并使用过它，还与其创建者交流过。他们选择的设计正是专注于我所说的问题（硬件友好性）。然而，我想用TCP做同样的事情。似乎没有其他办法，只能重新实现TCP或打补丁内核。 - sustrik

@sustrik：如果SCTP正是你所需要的，为什么不使用它呢？ - Robert S. Barnes

Answer 2

类型为SOCK_DGRAM可以获得一个UDP套接字。当然，您可以将UDP封装在TCP中，但是您必须在用户空间处理UDP部分。是否可靠取决于线路上的协议。如果使用TCP，则是可靠的；UDP则不可靠。

要创建UDP套接字：

int s;
s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

创建TCP套接字的方法如下：

int s;
s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

在网络传输数据时，有两种常见方式。一种是使用UDP，将离散的数据块作为数据报发送；另一种则是将结构体放入TCP数据流中进行传输。通常来说，使用TCP更加简单，且容错性更强。如果使用UDP，则需要定期超时并重复请求相同的数据，直到成功获取为止。

- WhirlWind

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当然可以将UDP封装在TCP中，但您必须在用户空间处理UDP部分。这样做不会使封装的UDP与TCP数据包对齐。 - sustrik

Answer 3

理论上，没有什么阻止我们使用TCP套接字和SOCK_DGRAM。你会得到可靠的数据报传输。在Berkeley套接字中可以实现这个吗？

不，Berkeley API提供的是不可靠的数据报或可靠的流。

如果你想要通过TCP发送可靠的数据块，可以使用一些将流分割为块的协议。这非常简单实现。

- Artyom

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我所做的是将我的数据与TCP数据包对齐。这样的安排可以让监控工具以确定性的方式解析数据包。 - sustrik

Answer 4

不完全是这样。TCP和UDP是同一层的协议，它们具有仅对它们有意义的功能。例如，以listen()和accept()为例。

你可以在TCP数据包中发送UDP头+数据，但这根本没有意义。你为什么要这样做？一种隧道的方式吗？实际上，手动解析和构建UDP数据包非常容易，但我在你的场景中看不到真正的应用。

- jweyrich

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你可以将UDP头+数据发送到TCP数据包中，但这并不会使封装的UDP与TCP数据包对齐。如上所述，场景是允许对基于TCP的协议进行确定性解析。 - sustrik

确切的说，不会。在我看来，没有理由这样做。如果想要TCP的好处，就坚持使用TCP，只有TCP。 - jweyrich

这里的另一个问题是，即使您可以在TCP数据包中对齐数据，它仍然无法满足您的需求。如果发生IP分段，数据将被分割。如果数据包丢失或损坏，Wireshark将显示顺序错误或不正确的结果。这些显然都不是您可以从发送方控制的事情。 - WhirlWind

是的，数据包分段（我猜）是主要问题，因为TCP处理排序。但您仍然可以解析非分段数据包并丢弃其他数据包。校验和是您的好朋友。 - jweyrich

更不用说，许多以太网卡开始实现接收端合并等功能，这将在数据到达Wireshark之前将所有内容打包在一起，从而使情况变得一团糟。 - WhirlWind

Answer 5

我还没有看到任何提供这个选项的套接字API - 这也会破坏TCP的一些目的，让您控制数据对齐。TCP只是传输层，它的抽象是一个字节流。

您将不得不在TCP之上构建自己的消息结构，以便为应用程序层关心的消息提供概念。

- nos

Answer 6

你可以模拟一些东西，但实际上没有理由这样做。你要么想要可靠的传递，要么想要及时的传递。TCP提供了前者，UDP提供了后者。两者不能混合使用，因为TCP通过不断告诉另一端有关消息直到它们被确认来实现可靠性。对于流式传输，通常需要可靠的数据传递（以便您可以重新组装流），但对于不重要顺序的小消息（即数据报），您不需要所有这些开销（UDP基本上保证消息至少不会乱码；这是TCP和UDP在原始IP上提供的其中之一）。

当然，在这两个极端之间还有一些其他有趣的情况。对于实时流媒体数据（例如视频通话），您使用RTP，因为您正在流式传输，但可以更好地从数据丢失中恢复而不是延迟。对于太大而无法使用UDP的消息（64kB是严格的上限，因为UDP头只有16位用于其长度字段），您几乎需要使用TCP进行传输，以便您可以重新组装片段（因此SOAP通过HTTP通过TCP进行传输，而不是通过UDP）。

- Donal Fellows

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值得一提的是，RTP 可以重构消息片段，适用于不适合单个 UDP 数据报的消息... - Woodrow Douglass