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TCP粘包原因分析以及解决方案

news 来源：原创 2025/6/20 16:38:07

一、TCP粘包简介

使用TCP 协议进行数据传输时，多个数据包被连续存储于缓存中，在对数据包进行读取时由于无法确定发送方的发送边界，而采用某一估测值大小来进行数据读取，使得发送方发送的若干个数据包到接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区看，后一包数据的头紧接着前一包数据的尾。

从上图中可以看出粘包主要分为两种情况：

多个完整的数据包粘在一起

一个完整的数据包被拆分成两部分与其它完整包粘在一起

TCP粘包问题会影响到有数据结构的数据包,会导致数据包解析出现问题.

二、TCP粘包原因分析

TCP 协议是面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议出现粘包现象的原因是多方面的，它既可能由发送方造成，也可能由接收方造成。

粘包的根本原因

原因	说明
TCP是字节流协议	数据像水流一样没有固定边界，应用层需自行划分。
Nagle算法	默认开启，会合并多个小数据包发送（减少网络拥塞）。
缓冲区机制	发送缓冲区积累到一定大小或超时才会发送；接收缓冲区可能一次性读取多个包。

发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的

TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一包数据。若连续几次发送的数据都很少，通常TCP 会根据优化算法 (Nagle) 把这些数据合成一包后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。

发送方一次性发送的数据大于 MTU ，则会发生拆包，将字节流进行切片分成多个包进行发送

接收方引起的粘包是由于接收方用户进程不及时接收数据，从而导致粘包现象

这是因为接收方先把收到的数据放在系统接收缓冲区，用户进程从该缓冲区取数据，若下一包数据到达时前一包数据尚未被用户进程取走，则下一包数据放到系统接收缓冲区时就接到前一包数据之后，而用户进程根据预先设定的缓冲区大小从系统接收缓冲区取数据，这样就一次取到了多包数据。

三、TCP解决方案

方式一 : 使用定长数据包，每次必须要读取固定长度的数据，（适用于数据长度固定的情景)

方式二：使用数据长度+数据的方式，先接收数据长度，再根据长度接收数据，（适用于数据长读度不固定的情景)

三, TCP粘包使用方式二解决实现

发送时，将数据长度+数据 作为数据包的内容，整体发送:

客户端:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char* argv[])
{
// 创建socket套接字的
int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sockfd == -1)
 {
perror("socket");
exit(EXIT_FAILURE);
 }
// 与服务器进行连接
struct sockaddr_in addr;
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
inet_aton(argv[1],&(addr.sin_addr));
int ret = connect(sockfd,(const struct sockaddr*)&addr,sizeof(struct
sockaddr_in));
if(ret==-1 )
 {
perror("connect");
close(sockfd);
exit(EXIT_FAILURE);
 }
// 向服务器端发送数据
char buf[]={"hello tcp!"};
for(int i=0;i<1000;i++)
 {
int ret;
// 1、计算数据长度
int length = strlen(buf);
// 2、开辟空间
char* p_buf=(char*)malloc(length+4);// 使用整型来保存数据长度
// 3、对指定的空间赋值
memcpy(p_buf,&length,4);
memcpy(p_buf+4,buf,length);
//4、发送数据
ret = send(sockfd,p_buf,length+4,0);
if(ret == -1)
 {
perror("send failed");
exit(EXIT_FAILURE);
 }
 }
close(sockfd);
return 0;
}

服务器端:

接收时，先接收数据长度，再根据数据长度固定接收数据:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <strings.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#define BACKLOG 20
int main(int argc,char* argv[])
{
if(argc !=3)
 {
fprintf(stderr,"%s ip port.\n",argv[0]);
exit(EXIT_FAILURE);
 }
// 创建socket
int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sockfd == -1)
 {
perror("socket failed.");
exit(EXIT_FAILURE);
 }
// 绑定ip+端口号
struct sockaddr_in addr;
int addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);
bzero(&addr,addrlen);
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
inet_aton(argv[1],&(addr.sin_addr));
int ret = bind(sockfd,(const struct sockaddr*)&addr,addrlen);
if(ret == -1)
 {
perror("bind failed");
exit(EXIT_FAILURE);
 }
// 建立监听队列
ret = listen(sockfd,BACKLOG);
if(ret == -1)
 {
perror("listen failed");
exit(EXIT_FAILURE);
 }
//建立连接
struct sockaddr_in client_addr;
int client_addrlen = sizeof(struct sockaddr_in);
int cfd = accept(sockfd,(struct
sockaddr*)&client_addr,&client_addrlen);
if(cfd == -1)
 {
perror("accept failed.");
exit(EXIT_FAILURE);
 }
// 打印客户端的信息
ssize_t rbytes = 0;
char buf[1024]={0};
while(1)
 {
int length = 0;
int total_received = 0;//已经接收的字节数
// 1、先接收数据长度
rbytes = recv(cfd,&length,4,0);
if(rbytes == -1)
 {
perror("recv data length failed");
exit(EXIT_FAILURE);
 }
memset(buf,0,sizeof(buf));
// 接收客户端的消息（注意：使用新的文件标识符）
while(1)
 {
printf("length=%d\n",length);
rbytes = recv(cfd,buf+total_received,lengthtotal_received,0);
if(rbytes==-1)
 {
perror("server recv failed.");
exit(EXIT_FAILURE);
 }
else if(rbytes == 0)
 {
fprintf(stderr,"stream socket shutdown.\n");
exit(EXIT_FAILURE);
 }
else
 {
total_received += rbytes;
if(total_received == length)//接收完成
 {
printf("recv message: %s\n",buf);
break;
 }
 }
 }
// 休眠一秒，发送数据比接收数据快
sleep(1);
 }
return 0;
}

运行结果: