自定义应用层协议

为什么要自定义应用层协议

生活中要实现的业务流程是多种多样的, 使用现有的统一的应用层协议不足以完成业务需求, 因此需要自定义应用层协议

如何自定义应用层协议

1. 首先需要结合业务需求确认请求响应(客户端和服务器之间传递)的是哪些数据
2. 然后约定好传递的数据的格式, 这样是为了客户端和服务器之间传递的数据能够相互解析

目前典型的数据格式有以下三种

• XML 标签化的数据组织格式, 使用标签来表示键值对和树结构, 标签名字和内容是由自己指定的, 然后代码中赋予标签名字所表示的含义

<response><商铺><第一家商铺><name>小王面馆</name></第一家商铺><第二家商铺><name>小李面馆</name></第二家商铺><第三家商铺><name>小张面馆</name></第三家商铺></商铺>
</response>

• Json

{商铺[{name: "小王面馆"}{name: "小李面馆"}]
}

• protobuffer(二进制格式)
  使用二进制的方式将数据进行压缩, 肉眼无法识别, 占用内存较小, 传输时使用的带宽较小

UDP协议

提到UDP，就不得不说它的特点了：不连接，不可靠，面向数据包，全双工
在详细介绍UDP协议和TCP协议之前，先简单说一下端口号

端口号

1. 端口号是用来区分一个主机上不同应用程序（实际上是进程）的，所以一个主机上的一个端口不能同时被多个进程绑定。
2. 端口号是用两个字节，也就是16个比特位来表示的。因此端口号的取值范围是0~65535，其中0 ~1024是知名端口，被一些广泛使用的应用所绑定。因此在编码时绑定端口一般从1025开始(我们并不清楚当前主机是否安装了绑定了知名端口的应用)

UDP数据报

通过之前的学习我们已经知道UDP数据报是由报头和载荷(payload)组成的，载荷部分是socket对象调用send方法取到的，然后在载荷前面拼接上了8个字节的报头，如图：

报头：

1. 在报头中包含了一些属性信息，不同的协议报头属性信息不同，所占的空间也就不同。对于DUP来说，报头共有8个字节。
2. 这八个字节分成四个字段，分别存储源端口，目的端口，UDP数据报长度，校验和。每一部分占两个字节
3. 源端口和目的端口占两个字节好理解，因为端口号本来就占两个字节。
4. UDP数据报长度占两个字节，单位为字节，也就是理论上一个UDP数据报中UDP头＋载荷的长度最大为65535个字节。由1kb=1024byte，就可以知道理论上一个UDP数据报的最大长度为64kb。
5. 校验和：校验和是为了确保数据的准确性。我们知道这些数据最后是以光信号/电信号传输的，而在传输过程中有可能会由于电场、磁场或高能射线等因素的干扰而造成比特翻转
   （1）比特翻转：就是比特流数据发生了变化，如1变成0，0变成1。这种情况在理论上是存在的且无法避免的，我们能做的就是使用校验和及时识别出数据是否发生了变化
   （2）校验和如何生成：校验和的生成是对数据通过一系列的数学计算得到一个较小的值。在发送时对数据进行计算得到一个校验和，写入报头，然后在分用时对传输过去的数据重新计算校验和，比较两次校验和是否一致，如果一致则认为数据正确。目前知名的计算校验和的算法有以下三个：

1> CRC循环冗余检验：设置一个初始值为0，对数据中的每个字节都进行累加，累加溢出则放弃高位。这种方式冲突概率比较大，比如前一个字节少1而后一个字节多1，则会出现数据已经发生变化而CRC值不变的情况
2> MD5算法：MD5算法进行的数学计算及其复杂，也就有了如下几个特点：

定长：无论原始数据有多长多短，经过MD5算法进行计算的结果长度是一点的
冲突概率小：即使数据只有一处发生了改变最后计算出的结果都会相差很大
不可逆：通过校验和反向计算原始数据计算量极大，理论上不可能实现，现在出现的MD5解密只是将常见的字符串和其所对应的MD5值进行了匹配，通俗一点讲就类似于万能钥匙的暴力破解。

正是由于MD5算法有以上的特点，所以MD5算法不仅用于计算校验和，还可以用来计算hash值和数据加密

3> SHA1算法。SHA1算法特点与MD5相似，只是计算方式不同

对UDP结构图进行完善就是：