基于混合tcp-udp的简单通讯程序的实现

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1、基于混合TCP/UDP的简单通讯程序的实现本文将描述一种基于TCP的局域网通信小程序的设计与实现方法。一、功能实现了局域网屮消息的通讯，该网络程序能穿越个人防火墙，即当前运行时，防火墙不会有发现，也不会拦截。二、设计思路首先由客户建立一条与服务器的TCP链接，并发送一个请求到服务器，请求屮包含请求方法、URI、协议版本以及相关的MIME(MultipurposeInternetMai1Extensions)样式的消息。服务器响应一个状态行，包含消息的协议版本、一个成功和失败码以及相关的MIME式样的消息(包含

2、服务器的信息、资源实体的信息和可能的资源内容)。图1给出了HTTP协议实现的一个简单模型。HTTP/1.0为每一次HTTP的请求/响应建立一条新的TCP链接，因此一个包含HTML内容和图片的页面将需要建立多次的短期的TCP链接。一次TCP链接的建立将需要3次握手。另外,为了获得适当的传输速度,则需要TCP花费额外的回路链接时间(RTT)o每一次链接的建立需要这种经常性的开销，而其并不帯有实际有用的数据，只是保证链接的可靠性，因此HTTP/1.1提出了可持续链接的实现方法。HTTP/1.1将只建立一次TCP的链

3、接而重复地使用它传输一系列的请求/响应消息，因此减少了链接建立的次数和经常性的链接开销。请求链按'寥UAVO<……响应链接UA:useragent何户代理）O:originserved®务器）图1HTTP协议实现的简单模型可持续链接减少了每次TCP链接建立的时间，但是一个空闲的TCP链接将需耍一个Socket和相应的存储缓冲区。一个Socket缓冲区的最小长度必须大于一个TCP包的最大长度，即64KB,而且很多实现方法在链接建立时将预分配一些缓冲区。可用的Socket的数量是有限的，很多基于BSD的操作系统对

4、于能够同时打开的链接数都有一个缺省的最大值。这种混合TCP-UDP的方法结合两个方面的优点：首先，对于需要比较少数据传输的情况,它将使用UDP作为传输层的协议，从而避免了TCP链接的多次握手开销；另外,对于需要较多数据传输的情况,它将使用可靠的带有重排序和拥塞控制的TCP协议作为传输层的协议。混合TCP-UDP的实现方法只需要对应用层的改动，而操作系统的核心代码不用任何更改。仅采用UDP协议的缺点在于，需要在应用层建立一套类似于TCP复杂的控制协议，从而进行重排序和拥塞控制來保证传输的可靠性。图2给出了在客户

5、端发起HTTPGET请求后，在客户端和服务器之间进行数据包交换的示意。图中只有两个数据包是有用的(即携带了数据)：一个是HTTPGET请求，另一个是HTTP的响应。其它的都是TCP用来进行握手操作的数据包。为了减轻Web服务器的负荷，经常采用重定向机制。这样从服务器发來的重定向响应报文是很短的数据包。使用TCP作为传输协议需要至少7个数据包,而使用UDP则只需要2个数据包就足够了。使用混合传输层的方法即对于少量数据传输的链接采用UDP,而对于大量数据传输的链接采用TCP作为传输层协议。这样对于短链接而言就避免

6、了TCP经常性的握手开销,而对于长链接则仍可获得TCP的优点，如超时重传、拥塞控制、错误恢复机制等。这种方法屮，客户端首先尝试使用UDP作为传输层的协议，如果对于所请求的URLUDP并不适合，则再次使用TCP链接。这种方法提供了以下保证：O如果初始的UDP数据包丢失,将采用TCP重新链接而不会受到影响。O如果所链接的服务器没有使用混合传输层的实现机制,客户端将使用TCP重新进行链接。图3给出了混合TCP、UDP的实现算法。一个采用混合算法的HTTP客户端首先使用UDP作为传输层的协议发出HTTPGET请求，同

7、时启动超时定时器。图3混合TCP-UDP当服务器处理客户端发来的请求时，它可以从以下两点做出选择：①如果响应的数据足够小（比如,可放到一个数据包中），服务器将使用UDP发回响应。像比较小的网页或HTTPREDIRECT响应就属于这一类。②如果响应的数据很大，无法放进一个UDP数据包中，服务器则要求客户端使用TCP重试。这可以通过添加一个HTTP的头部字段来解决如TCPRETRo在客户端，将会出现以下三种情况：◊客户端从服务器接收到响应。如果响应中包含了所需的HTTP响应，客户端将对数据进行处理。如果服务器要求

8、客户端重试，客户端将使用TCP作为传输层重试。◊如果服务器没有处理通过UDP传输的HTTP包，客户端就会收到ICMP错误消息（目的地址无法到达/协议无法到达）。此吋客户端将会使用TCP重试。◊如果定时器超时,客户端应使用TCP重试。图4给出了在定时器超时情况下，客户端和服务器之间数据包的交换。这种超时机制提供了可靠性，以及与未使用混合TCP-UDP方法的服务器的兼容性。服务器客户瑞UDP:HTTPG