新版CDP――基于UDP的TCP协议实现汇编摘要：CDP协议是一种基于UDP协议之上的TCP协议实现，该协议同时具有TCP协议的通用、高效，和UDP协议的高NAT穿透成功率，可用于很多P2P网络应用的构建。关键词：P2P；CDP；NAT穿透；基于UDP的TCP中图分类号：***文献标识码：*文章编号：*-*(*)*-*-*1引言随着互联网应用广泛推广，基于各种P2P网络技术的产品也越来越多的出现在我们的视野当中。从最早的Napster到现在的Bittorrent、eMule、skype等产品，P2P这种网络应用模式已经从各个方面深入人心。这些产品在网络实现技术上，都以各自的方法解决着同样面临的一个问题，如何让他们的软件产品在各异的网络拓扑结构中顺利的进行P2P通信。众所周知，在当今的网络拓扑结构中，普遍使用NAT设备来进行网络地址转换，那么如何让应用程序跨越这些NAT设备进行全双工通信，就成为非常重要的问题。实现跨越NAT通信有很多种办法：首先是通过服务器进行转发，这是比较粗暴的方法，在用户量较大时，转发服务器需要付出相当大的代价；其次，可以使用NAT穿透技术。而在NAT穿透中，UDP穿透的成功率比起TCP穿透要高出许多[1]。因此在UDP协议上构建一些大型的网络应用程序可能会成为很多人的需求。由于UDP协议本身存在通信不可靠的缺点，对于基于UDP进行可靠通信的需求就浮现出来了。目前在网络上有许多人正在做着这一工作UDT、RakNet、eNet等都是构建在UDP之上的网络可靠通信开发库，但这些库都是针对一些特殊应用进行设计的，不具备通用性。本文提出的CDP协议是在UDP基础之上实现的TCP协议。同时具备了TCP的通用、高效和UDP的高穿透成功率，并提供了简单易用的应用程序开发接口。2CDP设计目标CDP主要的目标就是在UDP层之上实现TCP的协议算法，使得应用程序能够在UDP层之上获得通用、可靠、高效的通信能力。CDP网络开发库所实现的算法，都来自久经考验的TCP协议算法，以下协议设计部分主要讲解CDP实现中与TCP标准不同的部分。3CDP协议设计CDP协议主要在以下几个方面与TCP有所不同：协议格式、连接建立（NATUDPPUNCH模式）、保活机制、MTU发现与MSS通告。其他部分，如报文传输、流量控制、超时重传、拥塞控制等，均参照TCP协议实现[2]。下面将对几个不同部分分别进行说明。3.1协议格式CDP的实现的算法虽然与TCP实现的算法是大致相同的,但CDP的协议格式只是从TCP协议格式获得参考，但并不完全与他相同，CDP协议格式如图1所示。图中各字段意义分别为：4位首部长度：表示用户数据在数据包中的起始位置。LIV：连接保活标志。ACK：确认序号有效。PSH：接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。RST：重置连接。SYN：同步序号，用来发起一个连接。FIN：发端完成发送任务。16位窗口大小：接收端可接收数据的窗口大小。选项：只有一个选项字段，为最长报文大小，即MSS。CDP选项格式与TCP选项格式一致，kind=0时表示选项结束，kind=1时表示无操作，kind=2时表示最大报文段长度。如下图：图2CDP选项字段数据：用户通过CDP传输的数据。3.2连接建立（NATUDPPUNCH模式）一般情况下，CDP连接的建立过程与TCP相同。但当CDP工作在UDPNAT穿透（NATUDPPUNCH）模式下时，在三次握手之前，先要向对端NAT端口及预测端口以默认2ms的间隔发送默认为10个LIV报文，一来用于打开自已的NAT端口，二来是用于进入对端NAT端口。默认值可以由用户程序设置。这时的LIV报文中初始序号及确认序号都为0。当接收到对端LIV报文后，CDP立即停止LIV报文发送，发出SYN报文进行连接建立。这时有两种可能：一是对端直到接收到该SYN报文，都没有接收到LIV报文，或是刚接收到LIV报文，但没有来得及发送SYN报文，此时将会和一般模式下连接建立的过程一致，经历三次握手；二是对端在接收到该SYN报文之前，也已经发送SYN报文，此时双方都需要对SYN报文段进行确认。3.3半打开连接及连接保活半打开连接是指对端异常关闭，如网线拔掉、突然断电等情况导致一端关闭，而另一端却认为连接仍处于打开当中，这种情况称之为半打开连接。CDP中的一个TDPSOCKET描述符由本地IP、本地端口、远端IP、远端端口唯一确定。当远端客户端连接请求到来时，服务端将接收到一个新的CDPSOCKET...