.नेट के लिए विश्वसनीय यूडीपी प्रोटोकॉल का कार्यान्वयन

इंटरनेट बहुत पहले ही बदल चुका है। इंटरनेट के मुख्य प्रोटोकॉल में से एक - यूडीपी का उपयोग अनुप्रयोगों द्वारा न केवल डेटाग्राम और प्रसारण वितरित करने के लिए किया जाता है, बल्कि नेटवर्क नोड्स के बीच "पीयर-टू-पीयर" कनेक्शन प्रदान करने के लिए भी किया जाता है। अपने सरल डिज़ाइन के कारण, इस प्रोटोकॉल में पहले से कई अनियोजित उपयोग हैं, हालाँकि, प्रोटोकॉल की कमियाँ, जैसे गारंटीकृत डिलीवरी की कमी, कहीं भी गायब नहीं हुई हैं। यह आलेख यूडीपी पर गारंटीकृत डिलीवरी प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन का वर्णन करता है।
सामग्री:प्रवेश
प्रोटोकॉल आवश्यकताएँ
विश्वसनीय यूडीपी हेडर
प्रोटोकॉल के सामान्य सिद्धांत
टाइमआउट और प्रोटोकॉल टाइमर
विश्वसनीय यूडीपी ट्रांसमिशन स्थिति आरेख
कोड की गहराई से जांच करें। ट्रांसमिशन नियंत्रण इकाई
कोड की गहराई से जांच करें। राज्य अमेरिका

• डिस्पोज़बायटाइमआउट विधि
• प्रोसेसपैकेट विधि
• रिसीवपैकेट विधि
• पैकेट विधि भेजें

कोड की गहराई से जांच करें। संबंध बनाना और स्थापित करना
कोड की गहराई से जांच करें। टाइमआउट पर कनेक्शन बंद करना
कोड की गहराई से जांच करें। डेटा स्थानांतरण बहाल करना
विश्वसनीय यूडीपी एपीआई
निष्कर्ष
उपयोगी लिंक और लेख

प्रवेश

इंटरनेट की मूल वास्तुकला में एक सजातीय पता स्थान माना गया था जिसमें प्रत्येक नोड का एक वैश्विक और अद्वितीय आईपी पता था और वह अन्य नोड्स के साथ सीधे संचार कर सकता था। अब इंटरनेट, वास्तव में, एक अलग वास्तुकला है - वैश्विक आईपी पते का एक क्षेत्र और NAT उपकरणों के पीछे छिपे निजी पते वाले कई क्षेत्र।इस आर्किटेक्चर में, केवल वैश्विक पता स्थान के उपकरण ही नेटवर्क पर किसी के साथ आसानी से संचार कर सकते हैं क्योंकि उनके पास एक अद्वितीय, विश्व स्तर पर नियमित आईपी पता होता है। एक निजी नेटवर्क पर एक नोड उसी नेटवर्क पर अन्य नोड्स से जुड़ सकता है, और वैश्विक पता स्थान में अन्य प्रसिद्ध नोड्स से भी जुड़ सकता है। यह इंटरैक्शन बड़े पैमाने पर नेटवर्क एड्रेस ट्रांसलेशन तंत्र के कारण हासिल किया जाता है। NAT डिवाइस, जैसे कि वाई-फाई राउटर, आउटगोइंग कनेक्शन के लिए विशेष अनुवाद तालिका प्रविष्टियाँ बनाते हैं और पैकेट में आईपी पते और पोर्ट नंबर को संशोधित करते हैं। यह निजी नेटवर्क से वैश्विक पता स्थान में होस्ट तक आउटगोइंग कनेक्शन की अनुमति देता है। लेकिन साथ ही, NAT डिवाइस आमतौर पर आने वाले सभी ट्रैफ़िक को अवरुद्ध कर देते हैं जब तक कि आने वाले कनेक्शन के लिए अलग नियम निर्धारित न किए जाएं।

इंटरनेट का यह आर्किटेक्चर क्लाइंट-सर्वर संचार के लिए काफी सही है, जहां क्लाइंट निजी नेटवर्क में हो सकते हैं, और सर्वर का एक वैश्विक पता होता है। लेकिन यह दो नोड्स के बीच सीधे कनेक्शन के लिए मुश्किलें पैदा करता है विभिन्न निजी नेटवर्क. वॉयस ट्रांसमिशन (स्काइप), कंप्यूटर तक रिमोट एक्सेस प्राप्त करने (टीमव्यूअर), या ऑनलाइन गेमिंग जैसे पीयर-टू-पीयर अनुप्रयोगों के लिए दो नोड्स के बीच सीधा कनेक्शन महत्वपूर्ण है।

विभिन्न निजी नेटवर्क पर उपकरणों के बीच पीयर-टू-पीयर कनेक्शन स्थापित करने के सबसे प्रभावी तरीकों में से एक को होल पंचिंग कहा जाता है। इस तकनीक का उपयोग आमतौर पर यूडीपी प्रोटोकॉल पर आधारित अनुप्रयोगों के साथ किया जाता है।

लेकिन यदि आपके एप्लिकेशन को डेटा की गारंटीकृत डिलीवरी की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, आप कंप्यूटरों के बीच फ़ाइलें स्थानांतरित करते हैं, तो यूडीपी का उपयोग करने में इस तथ्य के कारण कई कठिनाइयां होंगी कि यूडीपी एक गारंटीकृत डिलीवरी प्रोटोकॉल नहीं है और टीसीपी के विपरीत क्रम में पैकेट डिलीवरी प्रदान नहीं करता है। शिष्टाचार।

इस मामले में, गारंटीकृत पैकेट डिलीवरी सुनिश्चित करने के लिए, एक एप्लिकेशन लेयर प्रोटोकॉल को लागू करना आवश्यक है जो आवश्यक कार्यक्षमता प्रदान करता है और यूडीपी पर काम करता है।

मैं तुरंत ध्यान देना चाहता हूं कि विभिन्न निजी नेटवर्क में नोड्स के बीच टीसीपी कनेक्शन स्थापित करने के लिए एक टीसीपी होल पंचिंग तकनीक है, लेकिन कई एनएटी उपकरणों द्वारा इसके लिए समर्थन की कमी के कारण, इसे आमतौर पर कनेक्ट करने का मुख्य तरीका नहीं माना जाता है। ऐसे नोड्स.

इस लेख के शेष भाग के लिए, मैं केवल गारंटीकृत डिलीवरी प्रोटोकॉल के कार्यान्वयन पर ध्यान केंद्रित करूंगा। यूडीपी होल पंचिंग तकनीक के कार्यान्वयन का वर्णन निम्नलिखित लेखों में किया जाएगा।

प्रोटोकॉल आवश्यकताएँ

1. विश्वसनीय पैकेट वितरण एक सकारात्मक प्रतिक्रिया तंत्र (तथाकथित सकारात्मक पावती) के माध्यम से कार्यान्वित किया गया
2. बड़े डेटा के कुशल हस्तांतरण की आवश्यकता, अर्थात्। प्रोटोकॉल को अनावश्यक पैकेट रिलेइंग से बचना चाहिए
3. वितरण पुष्टि तंत्र ("शुद्ध" यूडीपी प्रोटोकॉल के रूप में कार्य करने की क्षमता) को रद्द करना संभव होना चाहिए
4. प्रत्येक संदेश की पुष्टि के साथ, कमांड मोड लागू करने की क्षमता
5. प्रोटोकॉल पर डेटा स्थानांतरण की मूल इकाई एक संदेश होनी चाहिए

ये आवश्यकताएं काफी हद तक इसमें वर्णित विश्वसनीय डेटा प्रोटोकॉल आवश्यकताओं से मेल खाती हैं आरएफसी 908 и आरएफसी 1151, और इस प्रोटोकॉल को विकसित करते समय मैंने उन मानकों पर भरोसा किया।

इन आवश्यकताओं को समझने के लिए, आइए टीसीपी और यूडीपी प्रोटोकॉल का उपयोग करके दो नेटवर्क नोड्स के बीच डेटा ट्रांसफर के समय को देखें। मान लीजिए कि दोनों ही स्थितियों में हमारा एक पैकेट खो जाएगा।
टीसीपी पर गैर-इंटरैक्टिव डेटा का स्थानांतरण:

जैसा कि आप आरेख से देख सकते हैं, पैकेट खो जाने की स्थिति में, टीसीपी खोए हुए पैकेट का पता लगाएगा और खोए हुए खंड की संख्या पूछकर प्रेषक को इसकी रिपोर्ट करेगा।
यूडीपी प्रोटोकॉल के माध्यम से डाटा ट्रांसफर:

यूडीपी नुकसान का पता लगाने के लिए कोई कदम नहीं उठाता है। यूडीपी प्रोटोकॉल में ट्रांसमिशन त्रुटियों का नियंत्रण पूरी तरह से एप्लिकेशन की जिम्मेदारी है।

टीसीपी प्रोटोकॉल में त्रुटि का पता लगाने के लिए एक अंतिम नोड के साथ एक कनेक्शन स्थापित किया जाता है, उस कनेक्शन की स्थिति को संग्रहीत किया जाता है, प्रत्येक पैकेट हेडर में भेजे गए बाइट्स की संख्या का संकेत दिया जाता है, और एक पावती संख्या का उपयोग करके रसीदों को सूचित किया जाता है।

इसके अतिरिक्त, प्रदर्शन में सुधार करने के लिए (यानी पावती प्राप्त किए बिना एक से अधिक सेगमेंट भेजना), टीसीपी प्रोटोकॉल तथाकथित ट्रांसमिशन विंडो का उपयोग करता है - डेटा के बाइट्स की संख्या जो सेगमेंट के प्रेषक को प्राप्त होने की उम्मीद है।

टीसीपी प्रोटोकॉल के बारे में अधिक जानकारी के लिए देखें आरएफसी 793, यूडीपी से लेकर आरएफसी 768जहां, वास्तव में, उन्हें परिभाषित किया गया है।

उपरोक्त से, यह स्पष्ट है कि यूडीपी पर एक विश्वसनीय संदेश वितरण प्रोटोकॉल बनाने के लिए (इसके बाद इसे कहा जाएगा) विश्वसनीय यूडीपी), टीसीपी के समान डेटा ट्रांसफर मैकेनिज्म को लागू करना आवश्यक है। अर्थात्:

• कनेक्शन स्थिति सहेजें
• खंड क्रमांकन का उपयोग करें
• विशेष पुष्टिकरण पैकेज का उपयोग करें
• प्रोटोकॉल थ्रूपुट बढ़ाने के लिए एक सरलीकृत विंडोिंग तंत्र का उपयोग करें

इसके अतिरिक्त, आपको चाहिए:

• कनेक्शन के लिए संसाधन आवंटित करने के लिए, संदेश की शुरुआत का संकेत दें
• एक संदेश के अंत का संकेत, प्राप्त संदेश को अपस्ट्रीम एप्लिकेशन को पास करने और प्रोटोकॉल संसाधनों को जारी करने के लिए
• कनेक्शन-विशिष्ट प्रोटोकॉल को डिलीवरी पुष्टिकरण तंत्र को "शुद्ध" यूडीपी के रूप में कार्य करने के लिए अक्षम करने की अनुमति दें

विश्वसनीय यूडीपी हेडर

याद रखें कि एक यूडीपी डेटाग्राम एक आईपी डेटाग्राम में समझाया गया है। विश्वसनीय UDP पैकेट उचित रूप से UDP डेटाग्राम में "लपेटा" गया है।
विश्वसनीय यूडीपी हेडर एनकैप्सुलेशन:

विश्वसनीय यूडीपी हेडर की संरचना काफी सरल है:

• झंडे - पैकेज नियंत्रण झंडे
• MessageType - विशिष्ट संदेशों की सदस्यता के लिए अपस्ट्रीम एप्लिकेशन द्वारा उपयोग किया जाने वाला संदेश प्रकार
• ट्रांसमिशनआईडी - ट्रांसमिशन की संख्या, प्राप्तकर्ता के पते और पोर्ट के साथ, विशिष्ट रूप से कनेक्शन की पहचान करती है
• पैकेटनंबर - पैकेट नंबर
• विकल्प - अतिरिक्त प्रोटोकॉल विकल्प. पहले पैकेट के मामले में, इसका उपयोग संदेश के आकार को इंगित करने के लिए किया जाता है

झंडे इस प्रकार हैं:

• फर्स्टपैकेट - संदेश का पहला पैकेट
• NoAsk - संदेश को सक्षम करने के लिए पावती तंत्र की आवश्यकता नहीं है
• लास्टपैकेट - संदेश का अंतिम पैकेट
• RequestForPacket - पुष्टिकरण पैकेट या खोए हुए पैकेट के लिए अनुरोध

प्रोटोकॉल के सामान्य सिद्धांत

चूंकि विश्वसनीय यूडीपी दो नोड्स के बीच गारंटीकृत संदेश संचरण पर केंद्रित है, इसलिए इसे दूसरे पक्ष के साथ संबंध स्थापित करने में सक्षम होना चाहिए। एक कनेक्शन स्थापित करने के लिए, प्रेषक FirstPacket ध्वज के साथ एक पैकेट भेजता है, जिसकी प्रतिक्रिया का अर्थ होगा कि कनेक्शन स्थापित हो गया है। सभी प्रतिक्रिया पैकेट, या, दूसरे शब्दों में, पावती पैकेट, हमेशा PacketNumber फ़ील्ड के मान को सफलतापूर्वक प्राप्त पैकेटों के सबसे बड़े PacketNumber मान से एक अधिक पर सेट करते हैं। भेजे गए पहले पैकेट के लिए विकल्प फ़ील्ड संदेश का आकार है।

किसी कनेक्शन को समाप्त करने के लिए एक समान तंत्र का उपयोग किया जाता है। लास्टपैकेट ध्वज संदेश के अंतिम पैकेट पर सेट किया गया है। प्रतिक्रिया पैकेट में, अंतिम पैकेट की संख्या + 1 इंगित की जाती है, जिसका अर्थ प्राप्तकर्ता पक्ष के लिए संदेश की सफल डिलीवरी है।
कनेक्शन स्थापना और समाप्ति आरेख:

जब कनेक्शन स्थापित हो जाता है, तो डेटा ट्रांसफर शुरू हो जाता है। डेटा को पैकेट के ब्लॉक में प्रसारित किया जाता है। अंतिम ब्लॉक को छोड़कर प्रत्येक ब्लॉक में निश्चित संख्या में पैकेट होते हैं। यह प्राप्त/संचारित विंडो आकार के बराबर है। डेटा के अंतिम ब्लॉक में कम पैकेट हो सकते हैं। प्रत्येक ब्लॉक को भेजने के बाद, भेजने वाला पक्ष डिलीवरी की पुष्टि या खोए हुए पैकेटों को फिर से वितरित करने के अनुरोध की प्रतीक्षा करता है, जिससे प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए प्राप्त/संचारित विंडो खुली रहती है। ब्लॉक डिलीवरी की पुष्टि प्राप्त करने के बाद, रिसीव/ट्रांसमिट विंडो शिफ्ट हो जाती है और डेटा का अगला ब्लॉक भेज दिया जाता है।

प्राप्तकर्ता पक्ष पैकेट प्राप्त करता है। प्रत्येक पैकेट की जाँच यह देखने के लिए की जाती है कि क्या वह ट्रांसमिशन विंडो के अंतर्गत आता है। जो पैकेट और डुप्लिकेट विंडो में नहीं आते उन्हें फ़िल्टर कर दिया जाता है। क्योंकि यदि विंडो का आकार निश्चित है और प्राप्तकर्ता और प्रेषक के लिए समान है, तो पैकेट के एक ब्लॉक को बिना किसी नुकसान के वितरित किए जाने की स्थिति में, डेटा के अगले ब्लॉक के पैकेट प्राप्त करने के लिए विंडो को स्थानांतरित कर दिया जाता है और डिलीवरी की पुष्टि की जाती है। भेजा गया। यदि कार्य टाइमर द्वारा निर्धारित अवधि के भीतर विंडो नहीं भरती है, तो जांच शुरू कर दी जाएगी कि कौन से पैकेट वितरित नहीं किए गए हैं और पुनर्वितरण के लिए अनुरोध भेजा जाएगा।
पुन:संचरण आरेख:

टाइमआउट और प्रोटोकॉल टाइमर

ऐसे कई कारण हैं जिनकी वजह से कनेक्शन स्थापित नहीं किया जा सकता। उदाहरण के लिए, यदि प्राप्तकर्ता पक्ष ऑफ़लाइन है। इस स्थिति में, कनेक्शन स्थापित करने का प्रयास करते समय, कनेक्शन टाइमआउट द्वारा बंद कर दिया जाएगा। विश्वसनीय यूडीपी कार्यान्वयन टाइमआउट सेट करने के लिए दो टाइमर का उपयोग करता है। पहला, कार्यशील टाइमर, दूरस्थ होस्ट से प्रतिक्रिया की प्रतीक्षा करने के लिए उपयोग किया जाता है। यदि यह प्रेषक पक्ष पर फायर करता है, तो अंतिम भेजा गया पैकेट पुनः भेज दिया जाता है। यदि प्राप्तकर्ता का टाइमर समाप्त हो जाता है, तो खोए हुए पैकेटों की जांच की जाती है और पुनर्वितरण के लिए अनुरोध भेजा जाता है।

नोड्स के बीच संचार की कमी की स्थिति में कनेक्शन बंद करने के लिए दूसरे टाइमर की आवश्यकता होती है। प्रेषक पक्ष के लिए, यह कार्यशील टाइमर समाप्त होने के तुरंत बाद शुरू होता है, और दूरस्थ नोड से प्रतिक्रिया की प्रतीक्षा करता है। यदि निर्दिष्ट अवधि के भीतर कोई प्रतिक्रिया नहीं मिलती है, तो कनेक्शन समाप्त कर दिया जाता है और संसाधन जारी कर दिए जाते हैं। प्राप्तकर्ता पक्ष के लिए, कार्य टाइमर दो बार समाप्त होने के बाद कनेक्शन बंद टाइमर शुरू हो जाता है। पुष्टिकरण पैकेट के नुकसान के विरुद्ध बीमा कराने के लिए यह आवश्यक है। जब टाइमर समाप्त हो जाता है, तो कनेक्शन भी समाप्त हो जाता है और संसाधन जारी हो जाते हैं।

विश्वसनीय यूडीपी ट्रांसमिशन स्थिति आरेख

प्रोटोकॉल के सिद्धांतों को एक सीमित राज्य मशीन में लागू किया जाता है, जिसका प्रत्येक राज्य पैकेट प्रसंस्करण के एक निश्चित तर्क के लिए जिम्मेदार होता है।
विश्वसनीय यूडीपी राज्य आरेख:

बन्द है - यह वास्तव में एक अवस्था नहीं है, यह ऑटोमेटन के लिए एक प्रारंभ और अंत बिंदु है। राज्य के लिए बन्द है एक ट्रांसमिशन कंट्रोल ब्लॉक प्राप्त होता है, जो एक एसिंक्रोनस यूडीपी सर्वर को कार्यान्वित करता है, पैकेट को उचित कनेक्शन पर अग्रेषित करता है और राज्य प्रसंस्करण शुरू करता है।

फर्स्टपैकेटसेंडिंग - प्रारंभिक स्थिति जिसमें आउटगोइंग कनेक्शन तब होता है जब संदेश भेजा जाता है।

इस अवस्था में सामान्य संदेशों के लिए पहला पैकेट भेजा जाता है। बिना पुष्टिकरण वाले संदेशों के लिए, यह एकमात्र स्थिति है जहां संपूर्ण संदेश भेजा जाता है।

भेजने का चक्र - संदेश पैकेट के प्रसारण के लिए जमीनी स्थिति।

राज्य से इसमें संक्रमण फर्स्टपैकेटसेंडिंग संदेश का पहला पैकेट भेजे जाने के बाद किया गया। यह इस स्थिति में है कि पुन: प्रसारण के लिए सभी स्वीकृतियां और अनुरोध आते हैं। इससे बाहर निकलना दो मामलों में संभव है - संदेश के सफल वितरण के मामले में या टाइमआउट के मामले में।

पहला पैकेट प्राप्त हुआ - संदेश प्राप्तकर्ता के लिए प्रारंभिक स्थिति.

यह ट्रांसमिशन की शुरुआत की शुद्धता की जांच करता है, आवश्यक संरचनाएं बनाता है, और पहले पैकेट की प्राप्ति की पावती भेजता है।

ऐसे संदेश के लिए जिसमें एक ही पैकेट है और डिलीवरी के प्रमाण का उपयोग किए बिना भेजा गया था, यह एकमात्र स्थिति है। ऐसे संदेश को संसाधित करने के बाद, कनेक्शन बंद कर दिया जाता है।

कोडांतरण - संदेश पैकेट प्राप्त करने की मूल स्थिति।

यह अस्थायी भंडारण के लिए पैकेट लिखता है, पैकेट के नुकसान की जांच करता है, पैकेट के एक ब्लॉक और पूरे संदेश की डिलीवरी के लिए पावती भेजता है, और खोए हुए पैकेट की पुनः डिलीवरी के लिए अनुरोध भेजता है। संपूर्ण संदेश सफलतापूर्वक प्राप्त होने की स्थिति में, कनेक्शन राज्य में चला जाता है पूरा, अन्यथा, एक टाइमआउट समाप्त हो जाता है।

पूरा - संपूर्ण संदेश सफलतापूर्वक प्राप्त होने की स्थिति में कनेक्शन बंद करना।

यह स्थिति संदेश के संयोजन के लिए और उस स्थिति के लिए आवश्यक है जब संदेश की डिलीवरी की पुष्टि प्रेषक के रास्ते में खो गई हो। यह स्थिति समय समाप्त होने पर समाप्त हो जाती है, लेकिन कनेक्शन को सफलतापूर्वक बंद माना जाता है।

कोड की गहराई से जांच करें। ट्रांसमिशन नियंत्रण इकाई

विश्वसनीय यूडीपी के प्रमुख तत्वों में से एक ट्रांसमिशन कंट्रोल ब्लॉक है। इस ब्लॉक का कार्य वर्तमान कनेक्शन और सहायक तत्वों को संग्रहीत करना, आने वाले पैकेटों को संबंधित कनेक्शनों में वितरित करना, कनेक्शन में पैकेट भेजने के लिए एक इंटरफ़ेस प्रदान करना और प्रोटोकॉल एपीआई को लागू करना है। ट्रांसमिशन कंट्रोल ब्लॉक यूडीपी परत से पैकेट प्राप्त करता है और उन्हें प्रसंस्करण के लिए राज्य मशीन पर भेजता है। पैकेट प्राप्त करने के लिए, यह एक अतुल्यकालिक यूडीपी सर्वर लागू करता है।
ReliableUdpConnectionControlBlock वर्ग के कुछ सदस्य:

internal class ReliableUdpConnectionControlBlock : IDisposable
{
  // массив байт для указанного ключа. Используется для сборки входящих сообщений    
  public ConcurrentDictionary<Tuple<EndPoint, Int32>, byte[]> IncomingStreams { get; private set;}
  // массив байт для указанного ключа. Используется для отправки исходящих сообщений.
  public ConcurrentDictionary<Tuple<EndPoint, Int32>, byte[]> OutcomingStreams { get; private set; }
  // connection record для указанного ключа.
  private readonly ConcurrentDictionary<Tuple<EndPoint, Int32>, ReliableUdpConnectionRecord> m_listOfHandlers;
  // список подписчиков на сообщения.
  private readonly List<ReliableUdpSubscribeObject> m_subscribers;    
  // локальный сокет    
  private Socket m_socketIn;
  // порт для входящих сообщений
  private int m_port;
  // локальный IP адрес
  private IPAddress m_ipAddress;    
  // локальная конечная точка    
  public IPEndPoint LocalEndpoint { get; private set; }    
  // коллекция предварительно инициализированных
  // состояний конечного автомата
  public StatesCollection States { get; private set; }
  // генератор случайных чисел. Используется для создания TransmissionId
  private readonly RNGCryptoServiceProvider m_randomCrypto;    	
  //...
}

अतुल्यकालिक यूडीपी सर्वर का कार्यान्वयन:

private void Receive()
{
  EndPoint connectedClient = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
  // создаем новый буфер, для каждого socket.BeginReceiveFrom 
  byte[] buffer = new byte[DefaultMaxPacketSize + ReliableUdpHeader.Length];
  // передаем буфер в качестве параметра для асинхронного метода
  this.m_socketIn.BeginReceiveFrom(buffer, 0, buffer.Length, SocketFlags.None, ref connectedClient, EndReceive, buffer);
}   

private void EndReceive(IAsyncResult ar)
{
  EndPoint connectedClient = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
  int bytesRead = this.m_socketIn.EndReceiveFrom(ar, ref connectedClient);
  //пакет получен, готовы принимать следующий        
  Receive();
  // т.к. простейший способ решить вопрос с буфером - получить ссылку на него 
  // из IAsyncResult.AsyncState        
  byte[] bytes = ((byte[]) ar.AsyncState).Slice(0, bytesRead);
  // получаем заголовок пакета        
  ReliableUdpHeader header;
  if (!ReliableUdpStateTools.ReadReliableUdpHeader(bytes, out header))
  {          
    // пришел некорректный пакет - отбрасываем его
    return;
  }
  // конструируем ключ для определения connection record’а для пакета
  Tuple<EndPoint, Int32> key = new Tuple<EndPoint, Int32>(connectedClient, header.TransmissionId);
  // получаем существующую connection record или создаем новую
  ReliableUdpConnectionRecord record = m_listOfHandlers.GetOrAdd(key, new ReliableUdpConnectionRecord(key, this, header.ReliableUdpMessageType));
  // запускаем пакет в обработку в конечный автомат
  record.State.ReceivePacket(record, header, bytes);
}

प्रत्येक संदेश स्थानांतरण के लिए, एक संरचना बनाई जाती है जिसमें कनेक्शन के बारे में जानकारी होती है। ऐसी संरचना कहलाती है कनेक्शन रिकॉर्ड.
ReliableUdpConnectionRecord वर्ग के कुछ सदस्य:

internal class ReliableUdpConnectionRecord : IDisposable
{    
  // массив байт с сообщением    
  public byte[] IncomingStream { get; set; }
  // ссылка на состояние конечного автомата    
  public ReliableUdpState State { get; set; }    
  // пара, однозначно определяющая connection record
  // в блоке управления передачей     
  public Tuple<EndPoint, Int32> Key { get; private set;}
  // нижняя граница приемного окна    
  public int WindowLowerBound;
  // размер окна передачи
  public readonly int WindowSize;     
  // номер пакета для отправки
  public int SndNext;
  // количество пакетов для отправки
  public int NumberOfPackets;
  // номер передачи (именно он и есть вторая часть Tuple)
  // для каждого сообщения свой	
  public readonly Int32 TransmissionId;
  // удаленный IP endpoint – собственно получатель сообщения
  public readonly IPEndPoint RemoteClient;
  // размер пакета, во избежание фрагментации на IP уровне
  // не должен превышать MTU – (IP.Header + UDP.Header + RelaibleUDP.Header)
  public readonly int BufferSize;
  // блок управления передачей
  public readonly ReliableUdpConnectionControlBlock Tcb;
  // инкапсулирует результаты асинхронной операции для BeginSendMessage/EndSendMessage
  public readonly AsyncResultSendMessage AsyncResult;
  // не отправлять пакеты подтверждения
  public bool IsNoAnswerNeeded;
  // последний корректно полученный пакет (всегда устанавливается в наибольший номер)
  public int RcvCurrent;
  // массив с номерами потерянных пакетов
  public int[] LostPackets { get; private set; }
  // пришел ли последний пакет. Используется как bool.
  public int IsLastPacketReceived = 0;
  //...
}

कोड की गहराई से जांच करें। राज्य अमेरिका

राज्य विश्वसनीय यूडीपी प्रोटोकॉल की राज्य मशीन को लागू करते हैं, जहां पैकेटों का मुख्य प्रसंस्करण होता है। सार वर्ग ReliableUdpState राज्य के लिए एक इंटरफ़ेस प्रदान करता है:

प्रोटोकॉल का संपूर्ण तर्क ऊपर प्रस्तुत कक्षाओं द्वारा कार्यान्वित किया जाता है, एक सहायक वर्ग के साथ जो स्थिर तरीके प्रदान करता है, जैसे, उदाहरण के लिए, कनेक्शन रिकॉर्ड से विश्वसनीय यूडीपी हेडर का निर्माण।

इसके बाद, हम इंटरफ़ेस विधियों के कार्यान्वयन पर विस्तार से विचार करेंगे जो प्रोटोकॉल के बुनियादी एल्गोरिदम निर्धारित करते हैं।

डिस्पोज़बायटाइमआउट विधि

DisposeByTimeout विधि एक समय समाप्ति के बाद कनेक्शन संसाधनों को जारी करने और सफल/असफल संदेश वितरण का संकेत देने के लिए जिम्मेदार है।
विश्वसनीयUdpState.DisposeByTimeout:

protected virtual void DisposeByTimeout(object record)
{
  ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord = (ReliableUdpConnectionRecord) record;      
  if (record.AsyncResult != null)
  {
    connectionRecord.AsyncResult.SetAsCompleted(false);
  }
  connectionRecord.Dispose();
}

यह केवल राज्य में ओवरराइड है पूरा.
पूर्ण.डिस्पोज़बायटाइमआउट:

protected override void DisposeByTimeout(object record)
{
  ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord = (ReliableUdpConnectionRecord) record;
  // сообщаем об успешном получении сообщения
  SetAsCompleted(connectionRecord);        
}

प्रोसेसपैकेट विधि

प्रोसेसपैकेट्स विधि किसी पैकेज या पैकेज की अतिरिक्त प्रोसेसिंग के लिए जिम्मेदार है। सीधे या पैकेट प्रतीक्षा टाइमर के माध्यम से कॉल किया गया।

इस शर्त कोडांतरण विधि ओवरराइड है और खोए हुए पैकेटों की जांच करने और स्थिति में स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार है पूरा, अंतिम पैकेट प्राप्त करने और सफल जांच पास करने के मामले में
संयोजन.प्रक्रियापैकेट:

public override void ProcessPackets(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{
  if (connectionRecord.IsDone != 0)
    return;
  if (!ReliableUdpStateTools.CheckForNoPacketLoss(connectionRecord, connectionRecord.IsLastPacketReceived != 0))
  {
    // есть потерянные пакеты, отсылаем запросы на них
    foreach (int seqNum in connectionRecord.LostPackets)
    {
      if (seqNum != 0)
      {
        ReliableUdpStateTools.SendAskForLostPacket(connectionRecord, seqNum);
      }
    }
    // устанавливаем таймер во второй раз, для повторной попытки передачи
    if (!connectionRecord.TimerSecondTry)
    {
      connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change(connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
      connectionRecord.TimerSecondTry = true;
      return;
    }
    // если после двух попыток срабатываний WaitForPacketTimer 
    // не удалось получить пакеты - запускаем таймер завершения соединения
    StartCloseWaitTimer(connectionRecord);
  }
  else if (connectionRecord.IsLastPacketReceived != 0)
  // успешная проверка 
  {
    // высылаем подтверждение о получении блока данных
    ReliableUdpStateTools.SendAcknowledgePacket(connectionRecord);
    connectionRecord.State = connectionRecord.Tcb.States.Completed;
    connectionRecord.State.ProcessPackets(connectionRecord);
    // вместо моментальной реализации ресурсов
    // запускаем таймер, на случай, если
    // если последний ack не дойдет до отправителя и он запросит его снова.
    // по срабатыванию таймера - реализуем ресурсы
    // в состоянии Completed метод таймера переопределен
    StartCloseWaitTimer(connectionRecord);
  }
  // это случай, когда ack на блок пакетов был потерян
  else
  {
    if (!connectionRecord.TimerSecondTry)
    {
      ReliableUdpStateTools.SendAcknowledgePacket(connectionRecord);
      connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change(connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
      connectionRecord.TimerSecondTry = true;
      return;
    }
    // запускаем таймер завершения соединения
    StartCloseWaitTimer(connectionRecord);
  }
}

इस शर्त भेजने का चक्र यह विधि केवल टाइमर पर कॉल की जाती है, और अंतिम संदेश को फिर से भेजने के साथ-साथ कनेक्शन बंद टाइमर को सक्षम करने के लिए ज़िम्मेदार है।
सेंडिंगसाइकिल.प्रोसेसपैकेट:

public override void ProcessPackets(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{
  if (connectionRecord.IsDone != 0)
    return;        
  // отправляем повторно последний пакет 
  // ( в случае восстановления соединения узел-приемник заново отправит запросы, которые до него не дошли)        
  ReliableUdpStateTools.SendPacket(connectionRecord, ReliableUdpStateTools.RetransmissionCreateUdpPayload(connectionRecord, connectionRecord.SndNext - 1));
  // включаем таймер CloseWait – для ожидания восстановления соединения или его завершения
  StartCloseWaitTimer(connectionRecord);
}

इस शर्त पूरा विधि चल रहे टाइमर को बंद कर देती है और ग्राहकों को संदेश भेजती है।
पूर्ण.प्रक्रियापैकेट:

public override void ProcessPackets(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{
  if (connectionRecord.WaitForPacketsTimer != null)
    connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Dispose();
  // собираем сообщение и передаем его подписчикам
  ReliableUdpStateTools.CreateMessageFromMemoryStream(connectionRecord);
}

रिसीवपैकेट विधि

इस शर्त पहला पैकेट प्राप्त हुआ विधि का मुख्य कार्य यह निर्धारित करना है कि क्या पहला संदेश पैकेट वास्तव में इंटरफ़ेस पर आया है, और एकल पैकेट वाले संदेश को एकत्र करना भी है।
फर्स्टपैकेटप्राप्त.प्राप्तपैकेट:

public override void ReceivePacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord, ReliableUdpHeader header, byte[] payload)
{
  if (!header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.FirstPacket))
    // отбрасываем пакет
    return;
  // комбинация двух флагов - FirstPacket и LastPacket - говорит что у нас единственное сообщение
  if (header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.FirstPacket) &
      header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.LastPacket))
  {
    ReliableUdpStateTools.CreateMessageFromSinglePacket(connectionRecord, header, payload.Slice(ReliableUdpHeader.Length, payload.Length));
    if (!header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.NoAsk))
    {
      // отправляем пакет подтверждение          
      ReliableUdpStateTools.SendAcknowledgePacket(connectionRecord);
    }
    SetAsCompleted(connectionRecord);
    return;
  }
  // by design все packet numbers начинаются с 0;
  if (header.PacketNumber != 0)          
    return;
  ReliableUdpStateTools.InitIncomingBytesStorage(connectionRecord, header);
  ReliableUdpStateTools.WritePacketData(connectionRecord, header, payload);
  // считаем кол-во пакетов, которые должны прийти
  connectionRecord.NumberOfPackets = (int)Math.Ceiling((double) ((double) connectionRecord.IncomingStream.Length/(double) connectionRecord.BufferSize));
  // записываем номер последнего полученного пакета (0)
  connectionRecord.RcvCurrent = header.PacketNumber;
  // после сдвинули окно приема на 1
  connectionRecord.WindowLowerBound++;
  // переключаем состояние
  connectionRecord.State = connectionRecord.Tcb.States.Assembling;
  // если не требуется механизм подтверждение
  // запускаем таймер который высвободит все структуры         
  if (header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.NoAsk))
  {
    connectionRecord.CloseWaitTimer = new Timer(DisposeByTimeout, connectionRecord, connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
  }
  else
  {
    ReliableUdpStateTools.SendAcknowledgePacket(connectionRecord);
    connectionRecord.WaitForPacketsTimer = new Timer(CheckByTimer, connectionRecord, connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
  }
}

इस शर्त भेजने का चक्र डिलीवरी पावती और पुनः ट्रांसमिशन अनुरोध स्वीकार करने के लिए इस पद्धति को ओवरराइड किया गया है।
सेंडिंगसाइकिल.रिसीवपैकेट:

public override void ReceivePacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord, ReliableUdpHeader header, byte[] payload)
{
  if (connectionRecord.IsDone != 0)
    return;
  if (!header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.RequestForPacket))
    return;
  // расчет конечной границы окна
  // берется граница окна + 1, для получения подтверждений доставки
  int windowHighestBound = Math.Min((connectionRecord.WindowLowerBound + connectionRecord.WindowSize), (connectionRecord.NumberOfPackets));
  // проверка на попадание в окно        
  if (header.PacketNumber < connectionRecord.WindowLowerBound || header.PacketNumber > windowHighestBound)
    return;
  connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change(connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
  if (connectionRecord.CloseWaitTimer != null)
    connectionRecord.CloseWaitTimer.Change(-1, -1);
  // проверить на последний пакет:
  if (header.PacketNumber == connectionRecord.NumberOfPackets)
  {
    // передача завершена
    Interlocked.Increment(ref connectionRecord.IsDone);
    SetAsCompleted(connectionRecord);
    return;
  }
  // это ответ на первый пакет c подтверждением         
  if ((header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.FirstPacket) && header.PacketNumber == 1))
  {
    // без сдвига окна
    SendPacket(connectionRecord);
  }
  // пришло подтверждение о получении блока данных
  else if (header.PacketNumber == windowHighestBound)
  {
    // сдвигаем окно прием/передачи
    connectionRecord.WindowLowerBound += connectionRecord.WindowSize;
    // обнуляем массив контроля передачи
    connectionRecord.WindowControlArray.Nullify();
    // отправляем блок пакетов
    SendPacket(connectionRecord);
  }
  // это запрос на повторную передачу – отправляем требуемый пакет          
  else
    ReliableUdpStateTools.SendPacket(connectionRecord, ReliableUdpStateTools.RetransmissionCreateUdpPayload(connectionRecord, header.PacketNumber));
}

इस शर्त कोडांतरण ReceivePacket विधि में, आने वाले पैकेट से संदेश को इकट्ठा करने का मुख्य कार्य होता है।
असेंबलिंग.रिसीवपैकेट:

public override void ReceivePacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord, ReliableUdpHeader header, byte[] payload)
{
  if (connectionRecord.IsDone != 0)
    return;
  // обработка пакетов с отключенным механизмом подтверждения доставки
  if (header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.NoAsk))
  {
    // сбрасываем таймер
    connectionRecord.CloseWaitTimer.Change(connectionRecord.LongTimerPeriod, -1);
    // записываем данные
    ReliableUdpStateTools.WritePacketData(connectionRecord, header, payload);
    // если получили пакет с последним флагом - делаем завершаем          
    if (header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.LastPacket))
    {
      connectionRecord.State = connectionRecord.Tcb.States.Completed;
      connectionRecord.State.ProcessPackets(connectionRecord);
    }
    return;
  }        
  // расчет конечной границы окна
  int windowHighestBound = Math.Min((connectionRecord.WindowLowerBound + connectionRecord.WindowSize - 1), (connectionRecord.NumberOfPackets - 1));
  // отбрасываем не попадающие в окно пакеты
  if (header.PacketNumber < connectionRecord.WindowLowerBound || header.PacketNumber > (windowHighestBound))
    return;
  // отбрасываем дубликаты
  if (connectionRecord.WindowControlArray.Contains(header.PacketNumber))
    return;
  // записываем данные 
  ReliableUdpStateTools.WritePacketData(connectionRecord, header, payload);
  // увеличиваем счетчик пакетов        
  connectionRecord.PacketCounter++;
  // записываем в массив управления окном текущий номер пакета        
  connectionRecord.WindowControlArray[header.PacketNumber - connectionRecord.WindowLowerBound] = header.PacketNumber;
  // устанавливаем наибольший пришедший пакет        
  if (header.PacketNumber > connectionRecord.RcvCurrent)
    connectionRecord.RcvCurrent = header.PacketNumber;
  // перезапускам таймеры        
  connectionRecord.TimerSecondTry = false;
  connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change(connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
  if (connectionRecord.CloseWaitTimer != null)
    connectionRecord.CloseWaitTimer.Change(-1, -1);
  // если пришел последний пакет
  if (header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.LastPacket))
  {
    Interlocked.Increment(ref connectionRecord.IsLastPacketReceived);
  }
  // если нам пришли все пакеты окна, то сбрасываем счетчик
  // и высылаем пакет подтверждение
  else if (connectionRecord.PacketCounter == connectionRecord.WindowSize)
  {
    // сбрасываем счетчик.      
    connectionRecord.PacketCounter = 0;
    // сдвинули окно передачи
    connectionRecord.WindowLowerBound += connectionRecord.WindowSize;
    // обнуление массива управления передачей
    connectionRecord.WindowControlArray.Nullify();
    ReliableUdpStateTools.SendAcknowledgePacket(connectionRecord);
  }
  // если последний пакет уже имеется        
  if (Thread.VolatileRead(ref connectionRecord.IsLastPacketReceived) != 0)
  {
    // проверяем пакеты          
    ProcessPackets(connectionRecord);
  }
}

इस शर्त पूरा विधि का एकमात्र कार्य संदेश के सफल वितरण की पुनः पावती भेजना है।
पूर्ण.प्राप्त पैकेट:

public override void ReceivePacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord, ReliableUdpHeader header, byte[] payload)
{
  // повторная отправка последнего пакета в связи с тем,
  // что последний ack не дошел до отправителя
  if (header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.LastPacket))
  {
    ReliableUdpStateTools.SendAcknowledgePacket(connectionRecord);
  }
}

पैकेट विधि भेजें

इस शर्त फर्स्टपैकेटसेंडिंग यह विधि डेटा का पहला पैकेट भेजती है, या, यदि संदेश को वितरण पुष्टिकरण की आवश्यकता नहीं है, तो संपूर्ण संदेश।
फर्स्टपैकेटसेंडिंग.सेंडपैकेट:

public override void SendPacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{
  connectionRecord.PacketCounter = 0;
  connectionRecord.SndNext = 0;
  connectionRecord.WindowLowerBound = 0;       
  // если подтверждения не требуется - отправляем все пакеты
  // и высвобождаем ресурсы
  if (connectionRecord.IsNoAnswerNeeded)
  {
    // Здесь происходит отправка As Is
    do
    {
      ReliableUdpStateTools.SendPacket(connectionRecord, ReliableUdpStateTools.CreateUdpPayload(connectionRecord, ReliableUdpStateTools. CreateReliableUdpHeader(connectionRecord)));
      connectionRecord.SndNext++;
    } while (connectionRecord.SndNext < connectionRecord.NumberOfPackets);
    SetAsCompleted(connectionRecord);
    return;
  }
  // создаем заголовок пакета и отправляем его 
  ReliableUdpHeader header = ReliableUdpStateTools.CreateReliableUdpHeader(connectionRecord);
  ReliableUdpStateTools.SendPacket(connectionRecord, ReliableUdpStateTools.CreateUdpPayload(connectionRecord, header));
  // увеличиваем счетчик
  connectionRecord.SndNext++;
  // сдвигаем окно
  connectionRecord.WindowLowerBound++;
  connectionRecord.State = connectionRecord.Tcb.States.SendingCycle;
  // Запускаем таймер
  connectionRecord.WaitForPacketsTimer = new Timer(CheckByTimer, connectionRecord, connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
}

इस शर्त भेजने का चक्र इस विधि में पैकेटों का एक ब्लॉक भेजा जाता है।
सेंडिंगसाइकिल.सेंडपैकेट:

public override void SendPacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{      
  // отправляем блок пакетов      
  for (connectionRecord.PacketCounter = 0;
        connectionRecord.PacketCounter < connectionRecord.WindowSize &&
        connectionRecord.SndNext < connectionRecord.NumberOfPackets;
        connectionRecord.PacketCounter++)
  {
    ReliableUdpHeader header = ReliableUdpStateTools.CreateReliableUdpHeader(connectionRecord);
    ReliableUdpStateTools.SendPacket(connectionRecord, ReliableUdpStateTools.CreateUdpPayload(connectionRecord, header));
    connectionRecord.SndNext++;
  }
  // на случай большого окна передачи, перезапускаем таймер после отправки
  connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change( connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1 );
  if ( connectionRecord.CloseWaitTimer != null )
  {
    connectionRecord.CloseWaitTimer.Change( -1, -1 );
  }
}

कोड की गहराई से जांच करें। संबंध बनाना और स्थापित करना

अब जब हमने बुनियादी स्थितियों और स्थितियों को संभालने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों को देख लिया है, तो आइए प्रोटोकॉल कैसे काम करता है इसके कुछ उदाहरणों को थोड़ा और विस्तार से देखें।
सामान्य परिस्थितियों में डेटा ट्रांसमिशन आरेख:

रचना पर विस्तार से विचार करें कनेक्शन रिकॉर्ड पहला पैकेट कनेक्ट करने और भेजने के लिए। स्थानांतरण हमेशा उस एप्लिकेशन द्वारा शुरू किया जाता है जो सेंड मैसेज एपीआई को कॉल करता है। इसके बाद, ट्रांसमिशन कंट्रोल ब्लॉक की स्टार्टट्रांसमिशन विधि लागू की जाती है, जो नए संदेश के लिए डेटा का ट्रांसमिशन शुरू करती है।
एक आउटगोइंग कनेक्शन बनाना:

private void StartTransmission(ReliableUdpMessage reliableUdpMessage, EndPoint endPoint, AsyncResultSendMessage asyncResult)
{
  if (m_isListenerStarted == 0)
  {
    if (this.LocalEndpoint == null)
    {
      throw new ArgumentNullException( "", "You must use constructor with parameters or start listener before sending message" );
    }
    // запускаем обработку входящих пакетов
    StartListener(LocalEndpoint);
  }
  // создаем ключ для словаря, на основе EndPoint и ReliableUdpHeader.TransmissionId        
  byte[] transmissionId = new byte[4];
  // создаем случайный номер transmissionId        
  m_randomCrypto.GetBytes(transmissionId);
  Tuple<EndPoint, Int32> key = new Tuple<EndPoint, Int32>(endPoint, BitConverter.ToInt32(transmissionId, 0));
  // создаем новую запись для соединения и проверяем, 
  // существует ли уже такой номер в наших словарях
  if (!m_listOfHandlers.TryAdd(key, new ReliableUdpConnectionRecord(key, this, reliableUdpMessage, asyncResult)))
  {
    // если существует – то повторно генерируем случайный номер 
    m_randomCrypto.GetBytes(transmissionId);
    key = new Tuple<EndPoint, Int32>(endPoint, BitConverter.ToInt32(transmissionId, 0));
    if (!m_listOfHandlers.TryAdd(key, new ReliableUdpConnectionRecord(key, this, reliableUdpMessage, asyncResult)))
      // если снова не удалось – генерируем исключение
      throw new ArgumentException("Pair TransmissionId & EndPoint is already exists in the dictionary");
  }
  // запустили состояние в обработку         
  m_listOfHandlers[key].State.SendPacket(m_listOfHandlers[key]);
}

पहला पैकेट भेजना (फर्स्टपैकेटसेंडिंग स्थिति):

public override void SendPacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{
  connectionRecord.PacketCounter = 0;
  connectionRecord.SndNext = 0;
  connectionRecord.WindowLowerBound = 0;       
  // ... 
  // создаем заголовок пакета и отправляем его 
  ReliableUdpHeader header = ReliableUdpStateTools.CreateReliableUdpHeader(connectionRecord);
  ReliableUdpStateTools.SendPacket(connectionRecord, ReliableUdpStateTools.CreateUdpPayload(connectionRecord, header));
  // увеличиваем счетчик
  connectionRecord.SndNext++;
  // сдвигаем окно
  connectionRecord.WindowLowerBound++;
  // переходим в состояние SendingCycle
  connectionRecord.State = connectionRecord.Tcb.States.SendingCycle;
  // Запускаем таймер
  connectionRecord.WaitForPacketsTimer = new Timer(CheckByTimer, connectionRecord, connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
}

पहला पैकेट भेजने के बाद, प्रेषक राज्य में प्रवेश करता है भेजने का चक्र - पैकेज डिलीवरी की पुष्टि की प्रतीक्षा करें।
प्राप्तकर्ता पक्ष, EndReceive विधि का उपयोग करके, भेजे गए पैकेट को प्राप्त करता है, एक नया बनाता है कनेक्शन रिकॉर्ड और इस पैकेट को, पूर्व-पार्स किए गए हेडर के साथ, प्रसंस्करण के लिए राज्य की रिसीवपैकेट विधि में भेजता है पहला पैकेट प्राप्त हुआ
प्राप्तकर्ता पक्ष पर एक कनेक्शन बनाना:

private void EndReceive(IAsyncResult ar)
{
  // ...
  // пакет получен
  // парсим заголовок пакета        
  ReliableUdpHeader header;
  if (!ReliableUdpStateTools.ReadReliableUdpHeader(bytes, out header))
  {          
    // пришел некорректный пакет - отбрасываем его
    return;
  }
  // конструируем ключ для определения connection record’а для пакета
  Tuple<EndPoint, Int32> key = new Tuple<EndPoint, Int32>(connectedClient, header.TransmissionId);
  // получаем существующую connection record или создаем новую
  ReliableUdpConnectionRecord record = m_listOfHandlers.GetOrAdd(key, new ReliableUdpConnectionRecord(key, this, header. ReliableUdpMessageType));
  // запускаем пакет в обработку в конечный автомат
  record.State.ReceivePacket(record, header, bytes);
}

पहला पैकेट प्राप्त करना और एक पावती भेजना (FirstPacketReceived स्थिति):

public override void ReceivePacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord, ReliableUdpHeader header, byte[] payload)
{
  if (!header.Flags.HasFlag(ReliableUdpHeaderFlags.FirstPacket))
    // отбрасываем пакет
    return;
  // ...
  // by design все packet numbers начинаются с 0;
  if (header.PacketNumber != 0)          
    return;
  // инициализируем массив для хранения частей сообщения
  ReliableUdpStateTools.InitIncomingBytesStorage(connectionRecord, header);
  // записываем данные пакет в массив
  ReliableUdpStateTools.WritePacketData(connectionRecord, header, payload);
  // считаем кол-во пакетов, которые должны прийти
  connectionRecord.NumberOfPackets = (int)Math.Ceiling((double) ((double) connectionRecord.IncomingStream.Length/(double) connectionRecord.BufferSize));
  // записываем номер последнего полученного пакета (0)
  connectionRecord.RcvCurrent = header.PacketNumber;
  // после сдвинули окно приема на 1
  connectionRecord.WindowLowerBound++;
  // переключаем состояние
  connectionRecord.State = connectionRecord.Tcb.States.Assembling;  
  if (/*если не требуется механизм подтверждение*/)
  // ...
  else
  {
    // отправляем подтверждение
    ReliableUdpStateTools.SendAcknowledgePacket(connectionRecord);
    connectionRecord.WaitForPacketsTimer = new Timer(CheckByTimer, connectionRecord, connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
  }
}

कोड की गहराई से जांच करें। टाइमआउट पर कनेक्शन बंद करना

टाइमआउट हैंडलिंग विश्वसनीय यूडीपी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। एक उदाहरण पर विचार करें जिसमें एक मध्यवर्ती नोड विफल हो गया और दोनों दिशाओं में डेटा वितरण असंभव हो गया।
टाइमआउट द्वारा कनेक्शन बंद करने का आरेख:

जैसा कि आरेख से देखा जा सकता है, प्रेषक का कार्य टाइमर पैकेट का एक ब्लॉक भेजने के तुरंत बाद शुरू होता है। यह राज्य की सेंडपैकेट विधि में होता है भेजने का चक्र.
कार्य टाइमर सक्षम करना (SendingCycle स्थिति):

public override void SendPacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{      
  // отправляем блок пакетов   
  // ...   
  // перезапускаем таймер после отправки
  connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change( connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1 );
  if ( connectionRecord.CloseWaitTimer != null )
    connectionRecord.CloseWaitTimer.Change( -1, -1 );
}

कनेक्शन बनाते समय टाइमर अवधि निर्धारित की जाती है। डिफ़ॉल्ट शॉर्टटाइमरपीरियड 5 सेकंड है। उदाहरण में, इसे 1,5 सेकंड पर सेट किया गया है।

किसी इनकमिंग कनेक्शन के लिए, टाइमर अंतिम इनकमिंग डेटा पैकेट प्राप्त करने के बाद शुरू होता है, यह राज्य की रिसीवपैकेट विधि में होता है कोडांतरण
कार्य टाइमर सक्षम करना (संयोजन स्थिति):

public override void ReceivePacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord, ReliableUdpHeader header, byte[] payload)
{
  // ... 
  // перезапускаем таймеры        
  connectionRecord.TimerSecondTry = false;
  connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change(connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
  if (connectionRecord.CloseWaitTimer != null)
    connectionRecord.CloseWaitTimer.Change(-1, -1);
  // ...
}

कार्यशील टाइमर की प्रतीक्षा करते समय आने वाले कनेक्शन पर कोई और पैकेट नहीं आया। टाइमर बंद हो गया और प्रोसेसपैकेट्स विधि को कॉल किया गया, जहां खोए हुए पैकेट पाए गए और पुनर्वितरण अनुरोध पहली बार भेजे गए।
पुनर्वितरण अनुरोध भेजना (संयोजन स्थिति):

public override void ProcessPackets(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{
  // ...        
  if (/*проверка на потерянные пакеты */)
  {
    // отправляем запросы на повторную доставку
    // устанавливаем таймер во второй раз, для повторной попытки передачи
    if (!connectionRecord.TimerSecondTry)
    {
      connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change(connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
    connectionRecord.TimerSecondTry = true;
    return;
    }
  // если после двух попыток срабатываний WaitForPacketTimer 
  // не удалось получить пакеты - запускаем таймер завершения соединения
  StartCloseWaitTimer(connectionRecord);
  }
  else if (/*пришел последний пакет и успешная проверка */)
  {
    // ...
    StartCloseWaitTimer(connectionRecord);
  }
  // если ack на блок пакетов был потерян
  else
  { 
    if (!connectionRecord.TimerSecondTry)
    {
      // повторно отсылаем ack
      connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change(connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
      connectionRecord.TimerSecondTry = true;
      return;
    }
    // запускаем таймер завершения соединения
    StartCloseWaitTimer(connectionRecord);
  }
}

TimerSecondTry वेरिएबल को सेट किया गया है <strong>उद्देश्य</strong>. यह वेरिएबल कार्यशील टाइमर को पुनरारंभ करने के लिए ज़िम्मेदार है।

प्रेषक की ओर से, कार्यशील टाइमर भी चालू हो जाता है और अंतिम भेजा गया पैकेट पुनः भेज दिया जाता है।
कनेक्शन बंद करने का टाइमर सक्षम करना (SendingCycle स्थिति):

public override void ProcessPackets(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{
  // ...        
  // отправляем повторно последний пакет 
  // ...        
  // включаем таймер CloseWait – для ожидания восстановления соединения или его завершения
  StartCloseWaitTimer(connectionRecord);
}

उसके बाद, आउटगोइंग कनेक्शन में कनेक्शन क्लोज टाइमर शुरू होता है।
विश्वसनीयUdpState.StartCloseWaitTimer:

protected void StartCloseWaitTimer(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{
  if (connectionRecord.CloseWaitTimer != null)
    connectionRecord.CloseWaitTimer.Change(connectionRecord.LongTimerPeriod, -1);
  else
    connectionRecord.CloseWaitTimer = new Timer(DisposeByTimeout, connectionRecord, connectionRecord.LongTimerPeriod, -1);
}

कनेक्शन बंद टाइमर टाइमआउट अवधि डिफ़ॉल्ट रूप से 30 सेकंड है।

थोड़े समय के बाद, प्राप्तकर्ता की ओर से काम करने वाला टाइमर फिर से चालू हो जाता है, अनुरोध फिर से भेजे जाते हैं, जिसके बाद आने वाले कनेक्शन के लिए कनेक्शन बंद करने का टाइमर शुरू हो जाता है

जब क्लोज टाइमर सक्रिय होता है, तो दोनों कनेक्शन रिकॉर्ड के सभी संसाधन जारी हो जाते हैं। प्रेषक अपस्ट्रीम एप्लिकेशन को डिलीवरी विफलता की रिपोर्ट करता है (विश्वसनीय यूडीपी एपीआई देखें).
कनेक्शन रिकॉर्ड संसाधन जारी करना:

public void Dispose()
{
  try
  {
    System.Threading.Monitor.Enter(this.LockerReceive);
  }
  finally
  {
    Interlocked.Increment(ref this.IsDone);
    if (WaitForPacketsTimer != null)
    {
      WaitForPacketsTimer.Dispose();
    }
    if (CloseWaitTimer != null)
    {
      CloseWaitTimer.Dispose();
    }
    byte[] stream;
    Tcb.IncomingStreams.TryRemove(Key, out stream);
    stream = null;
    Tcb.OutcomingStreams.TryRemove(Key, out stream);
    stream = null;
    System.Threading.Monitor.Exit(this.LockerReceive);
  }
}

कोड की गहराई से जांच करें। डेटा स्थानांतरण बहाल करना

पैकेट हानि के मामले में डेटा ट्रांसमिशन रिकवरी आरेख:

जैसा कि टाइमआउट पर कनेक्शन बंद करने में पहले ही चर्चा की जा चुकी है, जब कार्यशील टाइमर समाप्त हो जाता है, तो रिसीवर खोए हुए पैकेटों की जांच करेगा। पैकेट खो जाने की स्थिति में, प्राप्तकर्ता तक नहीं पहुंचने वाले पैकेटों की संख्या की एक सूची संकलित की जाएगी। ये नंबर एक विशिष्ट कनेक्शन के लॉस्टपैकेट्स सरणी में दर्ज किए जाते हैं, और पुनर्वितरण के लिए अनुरोध भेजे जाते हैं।
पैकेजों को पुनः वितरित करने के लिए अनुरोध भेजना (संयोजन स्थिति):

public override void ProcessPackets(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord)
{
  //...
  if (!ReliableUdpStateTools.CheckForNoPacketLoss(connectionRecord, connectionRecord.IsLastPacketReceived != 0))
  {
    // есть потерянные пакеты, отсылаем запросы на них
    foreach (int seqNum in connectionRecord.LostPackets)
    {
      if (seqNum != 0)
      {
        ReliableUdpStateTools.SendAskForLostPacket(connectionRecord, seqNum);
      }
    }
    // ...
  }
}

प्रेषक पुनर्वितरण अनुरोध स्वीकार करेगा और लापता पैकेट भेजेगा। यह ध्यान देने योग्य है कि इस समय प्रेषक ने पहले ही कनेक्शन बंद करने का टाइमर शुरू कर दिया है और, जब कोई अनुरोध प्राप्त होता है, तो इसे रीसेट कर दिया जाता है।
खोए हुए पैकेटों को पुनः भेजना (SendingCycle स्थिति):

public override void ReceivePacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord, ReliableUdpHeader header, byte[] payload)
{
  // ...
  connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change(connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
  // сброс таймера закрытия соединения 
  if (connectionRecord.CloseWaitTimer != null)
    connectionRecord.CloseWaitTimer.Change(-1, -1);
  // ...
  // это запрос на повторную передачу – отправляем требуемый пакет          
  else
    ReliableUdpStateTools.SendPacket(connectionRecord, ReliableUdpStateTools.RetransmissionCreateUdpPayload(connectionRecord, header.PacketNumber));
}

पुनः भेजा गया पैकेट (आरेख में पैकेट #3) आने वाले कनेक्शन द्वारा प्राप्त किया जाता है। यह देखने के लिए जांच की जाती है कि प्राप्त विंडो भरी हुई है या नहीं और सामान्य डेटा ट्रांसमिशन बहाल हो गया है।
प्राप्त विंडो में हिट की जाँच करना (असेंबलिंग स्थिति):

public override void ReceivePacket(ReliableUdpConnectionRecord connectionRecord, ReliableUdpHeader header, byte[] payload)
{
  // ...
  // увеличиваем счетчик пакетов        
  connectionRecord.PacketCounter++;
  // записываем в массив управления окном текущий номер пакета        
  connectionRecord.WindowControlArray[header.PacketNumber - connectionRecord.WindowLowerBound] = header.PacketNumber;
  // устанавливаем наибольший пришедший пакет        
  if (header.PacketNumber > connectionRecord.RcvCurrent)
    connectionRecord.RcvCurrent = header.PacketNumber;
  // перезапускам таймеры        
  connectionRecord.TimerSecondTry = false;
  connectionRecord.WaitForPacketsTimer.Change(connectionRecord.ShortTimerPeriod, -1);
  if (connectionRecord.CloseWaitTimer != null)
    connectionRecord.CloseWaitTimer.Change(-1, -1);
  // ...
  // если нам пришли все пакеты окна, то сбрасываем счетчик
  // и высылаем пакет подтверждение
  else if (connectionRecord.PacketCounter == connectionRecord.WindowSize)
  {
    // сбрасываем счетчик.      
    connectionRecord.PacketCounter = 0;
    // сдвинули окно передачи
    connectionRecord.WindowLowerBound += connectionRecord.WindowSize;
    // обнуление массива управления передачей
    connectionRecord.WindowControlArray.Nullify();
    ReliableUdpStateTools.SendAcknowledgePacket(connectionRecord);
  }
  // ...
}

विश्वसनीय यूडीपी एपीआई

डेटा ट्रांसफर प्रोटोकॉल के साथ इंटरैक्ट करने के लिए, एक ओपन रिलायबल Udp क्लास है, जो ट्रांसफर कंट्रोल ब्लॉक के ऊपर एक आवरण है। यहाँ वर्ग के सबसे महत्वपूर्ण सदस्य हैं:

public sealed class ReliableUdp : IDisposable
{
  // получает локальную конечную точку
  public IPEndPoint LocalEndpoint    
  // создает экземпляр ReliableUdp и запускает
  // прослушивание входящих пакетов на указанном IP адресе
  // и порту. Значение 0 для порта означает использование
  // динамически выделенного порта
  public ReliableUdp(IPAddress localAddress, int port = 0) 
  // подписка на получение входящих сообщений
  public ReliableUdpSubscribeObject SubscribeOnMessages(ReliableUdpMessageCallback callback, ReliableUdpMessageTypes messageType = ReliableUdpMessageTypes.Any, IPEndPoint ipEndPoint = null)    
  // отписка от получения сообщений
  public void Unsubscribe(ReliableUdpSubscribeObject subscribeObject)
  // асинхронно отправить сообщение 
  // Примечание: совместимость с XP и Server 2003 не теряется, т.к. используется .NET Framework 4.0
  public Task<bool> SendMessageAsync(ReliableUdpMessage reliableUdpMessage, IPEndPoint remoteEndPoint, CancellationToken cToken)
  // начать асинхронную отправку сообщения
  public IAsyncResult BeginSendMessage(ReliableUdpMessage reliableUdpMessage, IPEndPoint remoteEndPoint, AsyncCallback asyncCallback, Object state)
  // получить результат асинхронной отправки
  public bool EndSendMessage(IAsyncResult asyncResult)  
  // очистить ресурсы
  public void Dispose()    
}

संदेश सदस्यता द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। कॉलबैक विधि के लिए प्रतिनिधि हस्ताक्षर:

public delegate void ReliableUdpMessageCallback( ReliableUdpMessage reliableUdpMessage, IPEndPoint remoteClient );

संदेश:

public class ReliableUdpMessage
{
  // тип сообщения, простое перечисление
  public ReliableUdpMessageTypes Type { get; private set; }
  // данные сообщения
  public byte[] Body { get; private set; }
  // если установлено в true – механизм подтверждения доставки будет отключен
  // для передачи конкретного сообщения
  public bool NoAsk { get; private set; }
}

किसी विशिष्ट संदेश प्रकार और/या किसी विशिष्ट प्रेषक की सदस्यता लेने के लिए, दो वैकल्पिक पैरामीटर का उपयोग किया जाता है: ReliableUdpMessageTypes messageType और IPEndPoint ipEndPoint।

संदेश प्रकार:

public enum ReliableUdpMessageTypes : short
{ 
  // Любое
  Any = 0,
  // Запрос к STUN server 
  StunRequest = 1,
  // Ответ от STUN server
  StunResponse = 2,
  // Передача файла
  FileTransfer =3,
  // ...
}

संदेश अतुल्यकालिक रूप से भेजा जाता है; इसके लिए, प्रोटोकॉल एक अतुल्यकालिक प्रोग्रामिंग मॉडल लागू करता है:

public IAsyncResult BeginSendMessage(ReliableUdpMessage reliableUdpMessage, IPEndPoint remoteEndPoint, AsyncCallback asyncCallback, Object state)

संदेश भेजने का परिणाम सत्य होगा - यदि संदेश सफलतापूर्वक प्राप्तकर्ता तक पहुंच गया और गलत - यदि कनेक्शन टाइमआउट द्वारा बंद कर दिया गया था:

public bool EndSendMessage(IAsyncResult asyncResult)

निष्कर्ष

इस लेख में बहुत कुछ वर्णित नहीं किया गया है. थ्रेड मिलान तंत्र, अपवाद और त्रुटि प्रबंधन, अतुल्यकालिक संदेश भेजने के तरीकों का कार्यान्वयन। लेकिन प्रोटोकॉल का मूल, पैकेटों को संसाधित करने, कनेक्शन स्थापित करने और टाइमआउट को संभालने के लिए तर्क का विवरण, आपको स्पष्ट होना चाहिए।

विश्वसनीय डिलीवरी प्रोटोकॉल का प्रदर्शित संस्करण पहले से परिभाषित आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त मजबूत और लचीला है। लेकिन मैं यह जोड़ना चाहता हूं कि वर्णित कार्यान्वयन में सुधार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, थ्रूपुट बढ़ाने और टाइमर अवधि को गतिशील रूप से बदलने के लिए, स्लाइडिंग विंडो और आरटीटी जैसे तंत्र को प्रोटोकॉल में जोड़ा जा सकता है, यह कनेक्शन नोड्स के बीच एमटीयू निर्धारित करने के लिए एक तंत्र को लागू करने के लिए भी उपयोगी होगा (लेकिन केवल अगर बड़े संदेश भेजे जाते हैं) .

आपके ध्यान के लिए धन्यवाद, मैं आपकी टिप्पणियों और टिप्पणियों की प्रतीक्षा कर रहा हूं।

PS उन लोगों के लिए जो विवरण में रुचि रखते हैं या सिर्फ प्रोटोकॉल का परीक्षण करना चाहते हैं, GitHube पर प्रोजेक्ट का लिंक:
विश्वसनीय यूडीपी परियोजना

उपयोगी लिंक और लेख

1. टीसीपी प्रोटोकॉल विनिर्देश: अंग्रेजी में и на русском
2. यूडीपी प्रोटोकॉल विनिर्देश: अंग्रेजी में и на русском
3. आरयूडीपी प्रोटोकॉल की चर्चा: ड्राफ्ट-आईईटीएफ-सिगट्रान-विश्वसनीय-यूडीपी-00
4. विश्वसनीय डेटा प्रोटोकॉल: आरएफसी 908 и आरएफसी 1151
5. यूडीपी पर डिलीवरी पुष्टिकरण का एक सरल कार्यान्वयन: .NET और UDP के साथ अपनी नेटवर्किंग पर पूर्ण नियंत्रण रखें
6. एनएटी ट्रैवर्सल मैकेनिज्म का वर्णन करने वाला लेख: नेटवर्क एड्रेस ट्रांसलेटरों में पीयर-टू-पीयर संचार
7. अतुल्यकालिक प्रोग्रामिंग मॉडल का कार्यान्वयन: सीएलआर एसिंक्रोनस प्रोग्रामिंग मॉडल को लागू करना и IAsyncResult डिज़ाइन पैटर्न को कैसे कार्यान्वित करें
8. एसिंक्रोनस प्रोग्रामिंग मॉडल को कार्य-आधारित एसिंक्रोनस पैटर्न (टीएपी में एपीएम) में पोर्ट करना:
   टीपीएल और पारंपरिक .NET एसिंक्रोनस प्रोग्रामिंग
   अन्य अतुल्यकालिक पैटर्न और प्रकारों के साथ इंटरऑप

अद्यतन: धन्यवाद मेयरोवप и sidristij इंटरफ़ेस में किसी कार्य को जोड़ने के विचार के लिए। पुराने ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ लाइब्रेरी की अनुकूलता का उल्लंघन नहीं किया गया है, क्योंकि चौथा फ्रेमवर्क XP और 4 सर्वर दोनों को सपोर्ट करता है।

स्रोत: www.habr.com