浅谈游戏中的字节型通信

前言

联网游戏中最重要的就是客户端和服务器的通信，界面是通信数据和用户之间的媒介，它告诉用户收到了什么样的数据，并将这些数据以特定的形式呈现出来，便于用户理解，而用户再根据自己的理解与界面交互，界面再根据用户交互内容向服务器发送合法的数据，告诉服务器用户做了什么。

通信的方式包括字节型和字符型两大类。字节型通信是将客户端与服务器之间的数据整理成字节数组，并将字节数组打包、标记、加密甚至切片，最后发送数据。字符型通信是利用json和xml等文本型数据进行通信，这类通信类型在通信时将文本数据编码成字符数组处理发送。二者相比，相同长度下，字节型通信往往能发送更多的数据，可加密性比较好，但相应的，字节型通信需要提前定义好通信格式，否则晦涩难懂的字节数组可能让人没有头绪。

概述

以下是我从s2游戏中了解到的一些字节型通信的知识。

字节型通信的数据是由字节数组组成的，长度较短，对它进行加解密的代价也很小。

在加密前，字节数组应包含两部分：数据头和数据体。

这一点就像http协议里面的请求头和请求体（响应头和响应体），数据头包含数据的基本属性，用来描述发送和接收的数据信息的特征，字节型通信中往往长度固定，字符型通信中可以用类似json、xml的格式，长度可以固定；数据体包含的是通信的核心数据，无论是在字节型还是字符型通信中，其长度都不固定，数据量越大，长度越长。

数据类型

对于字节型通信，无论是在数据头还是数据体中，其数据类型固定，大抵有数字、字符串和数组三种，他们决定了数据的写入方式。

数字

数字包括整型和浮点型两大类，其中整型又有8位、16位、32位甚至64位之分，浮点型也有32位和64位之分。

但是，2字节（16位）以上的数字，内部又有大端编址和小端编址两种类型。

关于编址，此处不再赘余，可参考: https://www.onesrc.cn/p/big-endian-and-little-endian.html

字符串

对于字符串型数据，将他们写入字节数组时往往写入他们对应的编码，至于这种编码到底是哪种类型的，是定长的UNICODE系还是变长的UTF系类型，这就由开发者自己决定了。另外，对于UTF字符串类型数据，其长度大小写在字符串的第一位（可参考java的String）。但是在字节通信中，可以提前规定指定长度的字节为字符串，不在编码中写入字符串长度，当然也可以不指定长度，把字符串的长度写在字符串的最前面。

类型	字	节	数	组
定长字符串	字符编码	字符编码	字符编码	字符编码
变长字符串	字符串长度	字符编码	字符编码	字符编码

数组

这里的数组可以是数字组成的数组，也可以是自定义数据类型的数组。在将数组转换成字节数组时，先将数组的长度写入第一位，然后写入数组的元素，各个元素按其类型顺序写入。

数组	字	节	数	组
[a0, a1, a2]	数组长度	a0	a1	a2

数据包

数据头

数据头包含数据包的基本属性和信息，一般包括数据长度, 协议号, 用户标识, 消息序码, 校验码五部分（当然也可能更多）。

数据长度是数据包的长度，可以用来检验数据完整性。如果所有通信包都很短，那么数据长度就可以省略；但是如果数据过长，一次不能发送完，那么就需要切片分成几部分，再分别发送，这时候数据长度就必不可少了，如果没有数据长度，接收方就会把数据包的切片理解成多个数据包！所以建议还是在数据头中为数据长度保留一个位置。

协议号是提前定义好的数据包结构，一般只影响数据体。同一数据体在不同的协议号下会被理解成不同的数据，所以协议号必不可少。

用户标识是用户的唯一标识，用来识别不同的用户，让系统知道数据是那个用户发送的。（游戏通信中往往都是包含状态的长连接，即使没有用户标识，系统也能利用已有的状态判断是哪个用户发送的。所以这个标识主要是为开发者准备的，方便开发者查看。）

消息序码是对消息的顺序编码，其值不一定是0，1，2，3这样的顺序，也可以是0，1，4，9这类具有特殊函数关系的顺序。消息序码的另外一作用是避免重复包，每一个消息都有序码。但有时候，比如网络链接不稳定时，客户端有可能会重复发送一个包，这是如果被服务端当成多个包就显得不合适了。所以，对于这些重复包，我们完全可以在客户端做出调整，让他们在发送这些重复包时使用相同的序码，让服务端知道这是同一个数据，以避免被服务端重复处理。

校验码是对数据包的校验，它可以在一定程度上避免数据被用户篡改。至于校验算法是什么样的，一般由开发者自定义。字节通信中字节数组是其核心，所以校验的算法一般以字节为单位进行。

数据体

数据体是通信的核心部分，通信的信息都写在了数据体里面，其具体内容由通信的协议号和通信内容共同决定。

加密

直接发送数据头和数据体是不行的，没有一点保密性，尤其是其中的字符串内容部分，若不做处理，很容易被人发现端倪。

加密方式也是多种多样，但是选择加密方式时一定要注意加密方式的可解密性。如果你放荡不羁，hash、hash两下，那你就凉了，无法解密！你也就无从得知信息到底是什么内容了。通常情况下，为了保证数据的可解密性和加密后数据不至于过长，加密方式的选择都是以异或为主，再以位移为辅。这种加密方式类似于函数中的全射（至少是很接近全射的单射），能够保证加密后得到的数据和原来相比不会过长，同时保证了数据的可还原性。

加密后的数据长度可能改变，所以一般都需要将加密后的数据长度重新写入到通信包的前面。

切片

游戏通信通常用的是套接字（socket），但套接字一次通信的数据量是有限的（通信量过大更容易出错，出现数据丢失等问题），所以数据量很大时，需要对数据切片处理，然后按顺序发送这些切片包。

至此，数据包打包完成！

题外话

以上都是在探究s2游戏时的一些认识和心得，可能很有限，但是值得了解一下。

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最后编辑时间为: Aug 29, 2019 at 11:12 pm