在TCP编程中，通常Sever端与Client通信时的消息都有着固定的消息格式，称之为协议(protocol)，例如FTP协议、Telnet协议等。
那么协议到底是干什么的呢？说白了，协议了就是定义了数据通信的格式。主要是为了解决TCP编程中的粘包和拆包问题。
由于TCP是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难以分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。即面向流的通信是无消息保护边界的。
而UDP则是无连接的，面向消息的，不会使用块的合并优化算法，由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
1 TCP粘包、拆包图解
假设客户端分别发送了两个数据包D1和D2给服务端，由于服务端一次读取到字节数是不确定的，故可能存在以下四种情况：
- 服务端分两次读取到了两个独立的数据包，分别是D1和D2，没有粘包和拆包
- 服务端一次接受到了两个数据包，D1和D2粘合在一起，称之为TCP粘包
- 服务端分两次读取到了数据包，第一次读取到了完整的D1包和D2包的部分内容，第二次读取到了D2包的剩余内容，这称之为TCP拆包
- 服务端分两次读取到了数据包，第一次读取到了D1包的部分内容D1_1，第二次读取到了D1包的剩余部分内容D1_2和完整的D2包。
2 粘包、拆包的原因
发生TCP粘包、拆包主要是由于下面一些原因：
- socket缓冲区与滑动窗口
- MSS和MTU分片
- Nagle算法
2.1 socket缓冲区与滑动窗口
socket缓冲区
每个TCP socket在内核中都有一个发送缓冲区(SO_SNDBUF )和一个接收缓冲区(SO_RCVBUF)，TCP的全双工的工作模式以及TCP的滑动窗口便是依赖于这两个独立的buffer以及此buffer的填充状态。SO_SNDBUF和SO_RCVBUF 在windows操作系统中默认情况下都是8K。
滑动窗口
TCP链接在三次握手的时候，会将自己的窗口大小(window size)发送给对方，其实就是SO_RCVBUF指定的值。之后在发送数据的时，发送方必须要先确认接收方的窗口没有被填充满，如果没有填满，则可以发送。
综上考虑，粘包、拆包是如何发生的呢？
粘包：假设发送方的每256 bytes表示一个完整的报文，接收方由于数据处理不及时，这256个字节的数据都会被缓存到SO_RCVBUF中。如果接收方的SO_RCVBUF中缓存了多个报文，那么对于接收方而言，这就是粘包。
拆包：考虑另外一种情况，假设接收方的window size只剩了128，意味着发送方最多还可以发送128字节，而由于发送方的数据大小是256字节，因此只能发送前128字节，等到接收方ack后，才能发送剩余字节。这就造成了拆包。
2.2 MSS和MTU分片
MSS是MSS是Maximum Segement Size的缩写，表示TCP报文中data部分的最大长度，是TCP协议在OSI五层网络模型中传输层对一次可以发送的最大数据的限制。
MTU最大传输单元是Maxitum Transmission Unit的简写，是OSI五层网络模型中数据链路层对一次可以发送的最大数据的限制。
当需要传输的数据大于MSS或者MTU时，数据会被拆分成多个包进行传输
2.3 Nagle算法
TCP/IP协议中，无论发送多少数据，总是要在数据(DATA)前面加上协议头(TCP Header+IP Header)，同时，对方接收到数据，也需要发送ACK表示确认。
为了尽可能的利用网络带宽，TCP总是希望尽可能的发送足够大的数据。Nagle算法就是为了尽可能发送大块数据，避免网络中充斥着许多小数据块。
以生活中的例子举例：
你要从深圳去上海， 可以乘飞机， 但是飞机如果专门为你一个人跑一趟， 那代价就大了。 怎么办呢？ 飞机就等有两个人的时候， 一次载过去。 不过，还是很浪费， 那就再多等几个人， 直到坐满为止。 那么， 第1, 2, 3, 4, ....n个人， 本来是有时间间隔的， 现在却粘到了一起， 进行批量处理了， 一起发送。
3 粘包、拆包解决策略
由于底层的TCP无法理解上层的业务数据，所以在底层是无法保证数据包不被拆分和重组的，这个问题只能通过上层的应用协议栈设计来解决，根据业界的主流协议的解决方案，可以归纳如下：
- 消息定长，例如每个报文的大小固定为200字节，如果不够空位补空格
- 包尾增加回车或者空格符等特殊字符进行分割 ，例如FTP协议
- 将消息分为消息头和消息体，消息头中用一个int型数据(4字节)，表示消息体长度的字段。在解析时，先读取内容长度Length，其值为实际消息体内容(Content)占用的字节数，之后必须读取到这么多字节的内容，才认为是一个完整的数据报文。
