协议/数据包设计问题

Question

我想设计一个客户端-服务器应用程序的协议，并需要一些资源链接来帮助我。

重要的部分是我试图创建自己的“数据包”格式，以便我可以最小化发送的信息量。我正在寻找一些资源来解析他们的协议，但似乎有些完全缺乏数据包设计，例如SMTP（它只发送由CLRF终止的字符串）。使用类似SMTP的系统与使用自定义数据包的系统相比，有什么优缺点？SMTP是否可以仅使用几个字节通过位标志覆盖所有命令并节省带宽/空间？

只是尝试理解所有这些。

- cam

Answer 1

没错，但SMTP并没有特别优化空间，也不是基于分组的协议。它位于TCP之上，并使用TCP的流功能。您需要决定协议中什么是可取的：是性能敏感？延迟？带宽？

它是否需要作为超级用户运行？如果不需要，您可能希望使用UDP或TCP。

您是否需要传递保证？如果是，TCP可能是您最好的选择，除非您处理相当极端的性能或大小问题。

现在很少有协议设计单个数据包，虽然许多使用TCP通过网络发送非常特定的数据结构，或者较少情况下使用UDP。

如果要真正优化空间或带宽，请尽可能将数据压缩为单个位和字节，并定义和打包结构以通过TCP发送。现代网络适配器已经对TCP进行了如此优化，因此通常很难从其他策略中获得优势。

- WhirlWind

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我将要发送大量的数据，我想在问题出现之前进行微观优化。我想我将不得不在TCP之上分层一个数据结构。但是假设我确实想设计自己的基于数据包的协议，我应该从哪里开始？我该如何开始在C++中实现它？ - cam

你需要先设计结构体。然而，这是一件非常复杂的事情，如果你要封装IP，你需要非常熟悉它的内部机制，因为有很多故障情况需要处理：数据包可能会丢失、损坏、分段或乱序传递。你只需要设计一个算法来处理所有这些问题，然后就可以开始了 ;) - WhirlWind

UDP会为您处理数据完整性问题，但您仍然需要处理其他事情。要实现此功能，请查看套接字层。W. Richard Stevens有几本书可能会有所帮助。 - WhirlWind

如果您想要UDP的优点，但仍需要一些控制机制，您也可以考虑实现自己的RTP配置文件。 - b_erb

Answer 2

首先，您是要实现增强型传输协议（如基于UDP的RTP）还是应用层协议（如HTTP/SMTP）？

在这两种情况下，您都应该考虑以下几个方面，以便设计出适合您的协议或满足应用需求： 基于流还是基于数据包， 单向/双向， 有状态和会话性或无状态， 可靠或尽力而为， 时间要求， 流量/拥塞控制， 安全或普通。

对于应用层协议，您还应该考虑以下问题： 文本或二进制数据，将应用数据映射到网络数据单元/数据包，安全需求和完整性等。

- b_erb

Answer 3

SMTP、HTTP和其他基于TCP的协议不关心数据包设计，因为它们是基于流的。因此，更有意义的是谈论协议设计。

至于为什么使用基于文本的协议而不是二进制协议...

通过数据包嗅探程序（如Wireshark）读取协议的可读性非常有用。

而且，能够简单地通过telnet进入您的端口并通过指定纯文本与服务器通信通常非常有用。

此外，像HTTP这样的协议实际上资源通常是通信的有效载荷，资源可以是二进制或任何其他指定格式。因此，仅使用纯文本的标头和状态并不是坏事。

- Brian R. Bondy

Answer 4

• TCP是一种基于流的协议，而不是基于数据包的。
• 使用带有行的文本可以使临时调试变得更加容易。
• 使用带有行的文本可以通过telnet来测试您的协议。

- Doug Currie