c++ - UDP 传输和维护网络字节顺序

Question

所以我在通过 C++ 中的客户端-服务器程序发送和接收自定义数据包时遇到了一些问题。我已经使用 TCP 实现了类似的东西，但是在使用 UDP 时将所有内容转换为单个数据报时遇到问题。

目前我的 header 由偶数个 uint32_t 字段组成。这些中的每一个都按照网络顺序存储在 header 结构中:

 uint32_t x = htonl (int y);

...

我将 header 与数据包中的有效负载组合在一起，如下所示:

 typedef struct {
    450Header header; // 512 bytes consisting of the unint32_t like above
    char data[ BLOCKSIZE ];  // 3.5k
    // Total Packet Size = 4k
} Packet;

'

header 部分将包含有关数据包的信息，我的问题是如何处理字符串的字节顺序和有效负载。理想情况下，我想在标题中添加一些字符串字段，例如文件名，如果我发送的文件大于数据包中的 block 大小，我想将其拆分为多个数据包，我需要知道如何拆分文件，以便它可以在接收端以正确的顺序解释。

1. 我已经成功地独立构建了一个 header (所有字段都按网络字节顺序排列)，如果我将它们添加到 header 中，是否还需要转换字符串的顺序？我假设如果我将字符串保持在设定的大小，我仍然可以为 header 编写校验和函数。

2. 如果问题 1 中的所有内容都正确排序，我是否需要在接收端再次将它们转换回主机顺序？

3. 我有一个将文件加载到 char 缓冲区的 mmap 函数，我是否可以使用诸如 memcpy 之类的东西并增加偏移量来简单地将这段复制到 Packet 中的数据缓冲区？还是我还需要担心负载数据的网络顺序？

4. 我需要对负载使用校验和吗？如果它没有使用整个缓冲区并以奇数字节结束，我该怎么办？

最终我希望 header 包含序列号，这样我就可以练习在数据包丢失时执行程序(即返回 N)，所以我最担心的是标准化从客户端发送所有内容的顺序，以便它可以在服务器端以正确的顺序解释。

Answer 1

8 位数据(包括 8 位整数、Ansi/UTF-8 字符串等)不受字节顺序问题的影响，因此您可以按原样发送/接收它们。只有多字节数据(如 16 位/32 位整数、16 位 UCS2/UTF-16 字符串等)才需要处理字节顺序。例如，整数应始终采用网络字节顺序，但 UTF-16 字符串可以根据您的判断使用 UTF-16LE 或 UTF-16BE(尽管您应该改用 UTF-8)。

如果必须将数据拆分成多个包，则需要在包头中放置信息以指定包的顺序。 UDP 不保证数据包按发送顺序到达，甚至不保证它们完全到达。因此接收方需要收集数据包(根据需要请求丢失的数据包)，然后在处理数据之前相应地重新排序。

是的，在发送数据包之前，您应该始终将数据包转换为网络字节顺序，并在接收端处理它们时转换回主机字节顺序。转换为网络字节顺序仅用于传输目的，以确保跨平台的格式一致。

校验和是确保每个数据包数据完整性的好主意，但这不是必需的。您当然可以为任意长度的数据提供固定长度的校验和，有很多校验和算法支持该功能。