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聊聊网络

基础

起源

起源于1969年美国国防部的军用项目，最初只是一个单个的分组交换网ARPANET（并不是一个互连的网络）。1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议，使所有使用 TCP/IP协议的计算机都能利用互连网相互通信。因此1983年被当作因特网（Internet）诞生的时间。之后经过不断发展，形成了如今的英特网（Internet）。

网络通信是指什么？

计算设备之间通过网络交换数据，更通俗地说法就是：主机A上的某个程序（进程）与主机B上的某个程序（进程）进行数据交换。

网络通信如何实现？

计算设备之间通过共同遵守的网络协议（network protocol），以约定好的规则来交换数据。

计算机网络体系结构

五层协议的体系结构

OSI七层协议：概念清楚，理论完整，但它复杂不实用。

TCP/IP四层协议：应用非常广泛。实质上，TCP/IP只有上面三层，最下层的网络接口层并没有什么具体内容。

综合前面两者，我们一般采用五层协议的体系结构来学习理解计算机网络原理。

五层协议功能划分

应用层：直接为用户的应用进程提供服务。这一层的协议很多，比如HTTP协议（浏览器）、SMTP协议（邮件）、FTP协议（文件传输）等。

运输层：运输应用层的数据，多个应用进程可同时使用运输层的服务，以及分发运输层的信息到应用层中相应的进程上。运输层主要使用两种协议：

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol）: 面向连接，以报文段（segment）为传输单位，保证传输的可靠性。
用户数据报协议UDP(User Datagram Protocol）: 无连接以用户数据报为传输单位，不保证传输的可靠性。

网络层：把运输层的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送。网络层使用IP协议，因此分组也叫作 IP数据报，简称数据报。此外网络层还要选择合适的路由，使运输层里的数据通过网络中的路由器找到目的主机。

数据链路层：数据在网络上传输时总是在一段一段的链路上传送的（主机和路由器之间或者两个路由器之间），这时需要链接层的协议将网络层交下来的IP数据报组装成帧（framing），以便在相邻的链路之间传送。数据帧里包含了必要的传输控制信息。

物理层：在物体层上所传数据就是比特流。用不同的电压代表「0」或「1」，在硬件设备上实现数据传输。

注意：现在我们常提到的TCP/IP并不一定单指TCP和IP两个具体的协议，而是指组成因特网时所使用的整个 TCP/IP协议族（protocol suite），还包括了其它协议，比如：DNS协议（域名转换为IP地址）、ARP协议（IP地址转换为mac地址）等等。

TCP对比UDP

简易TCP通信案例

TCP所谓的建立连接并不是在物理层面建立什么连接，而是通过在通信两端建立一定的数据结构来维护双方交互的状态，用这样的数据结构来保证所谓的面向连接的特性，实现可靠传输。

简易UDP通信案例

UDP在局域网基本不会丢包，很多内网的服务都是用UDP开发，简单高效易用。

实现

在.net core使用以下2个包实现TCP/UDP通信，1个包实现指定数据流格式。

1
2
3

using System.Net;
using System.Net.Sockets;
using System.Text;

个人简易demo源码（UDP、TCP）：

实现帧同步网络库

作为HOK demo的工具组之一。

为什么使用UDP

使用帧同步需要非常频繁交互。UDP更快，没有TCP那么繁琐的机制和包头额外数据。

KCP入门

一套高效确认算法，可以让数据传输变得可靠有序。

KCP源码

源码地址，手册很细致，里面也有一些原理性质的概念。

C#版本

思路

会话ID必须由服务器统一分配，不可重复。

实现模拟连接以便识别不同客户端数据。

双端复用代码，抽象网络会话类，进行数据收发。

demo

在NuGet市场上就有，不用非去github下源码。

基于KCP实现的可靠UDP通信

发番协定

初次连接，传4个空字节过去。

当服务端收到后知道是新客户端，就生成全局唯一uuid并返回，返回的形式是“4个空字节+uuid”。客户端收到后设置KCPSession的sid。

kcp添加控制信息的包里，头4个字节的数字对应传入的int值，每一个字节可以转化为对应的0~255的数字。而4个字节刚好对应一个uint32，也就是传入new Kcp(sid, m_handle)的sid。

心跳机制

客户端和服务端分别实现Session，两边通用一样的结构（KCPNet），但是用不一样的遍历逻辑（ClientSession、ServerSession）和管理层（ClientStart、ServerStart）。

客户端会定期发送Ping Message到服务端。

服务端有一个字典存放所有的Session，也就是ServerSession类型，超过设定时长未收到来自客户端传来的消息，就在本地字典内清除这个客户端的信息。

基于KCPNet的解决方案

本人基于KCPNet项目，集成proto协议、KCP算法的 Unity客户端 +.net core/framework服务端解决方案。

CodingK_Session

教程就不写了，我在里面写了2个使用案例。