Linux应用层自定义协议与序列化（小白入门：手写协议与数据编解码）

摘要：本文面向Linux下的初学者，详细介绍自定义协议的概念、必要性，以及序列化的实现方法。你将理解如何设计简单的应用层协议，并在网络编程中封装数据。

1. 什么是自定义协议？

协议是通信双方约定的数据交换规则。在Linux应用层，我们经常使用Socket编程，而自定义协议可以让我们灵活定义消息格式。例如，一个简单的协议包含消息类型、长度和内容。

2. 为什么需要序列化？

序列化是将内存中的数据结构（如结构体、对象）转换成字节流的过程，便于传输或存储。反序列化则是逆过程。在Linux网络编程中，数据必须转换为连续的字节才能通过TCP发送。例如，一个结构体可能有整型、字符串，直接发送会有内存对齐问题，因此需要序列化。

3. 设计一个简单的自定义协议

假设我们设计一个登录验证协议：客户端发送用户名和密码。我们可以定义数据封包格式如下：

    | 字段名 | 类型 | 长度(字节) ||--------|------|------------|| type   | uint8| 1          || length | uint16| 2         || data   | char[]| 可变       |

其中type表示操作（如1代表登录），length表示data长度，data为用户名和密码的拼接，可以用特定分隔符。

4. 序列化与反序列化实现

下面以Python伪代码展示序列化：

    # Python序列化示例import struct# 模拟登录信息type = 1username = "alice"password = "secret"# 打包: 格式: B代表uint8, H代表uint16, {len}s代表字符串data = f"{username}:{password}".encode()packet = struct.pack(f"!BH{len(data)}s", type, len(data), data)

反序列化时，使用struct.unpack解析头部，再根据长度读取数据段。