使用Java Netty做Concox协议解析

concox协议与部标协议存在着很大的不同，特别是包头包尾的定义，部标使用的是打个byte位，然后通过转义的方式来实现，这也是目前主流的处理方式，无论是808，809还是1078与苏标都是单字节的包头包尾，而concox则使用的是双字节来定义包头包尾，中间无转义的方式，其实也有很多私有协议使用的是双字节的包头包尾。

话不多说，我们首先看一下concox的协议格式（以登录包为例）：

		长度	描述
起始位		2	0x78 0x78
包长		1	长度= 协议号 + 信息内容 +信息序列号 + 错误校验
协议号		1	0x01
信息内容	终端ID	8	例：如果IMEI是 123456789123456，终端ID 为：0x01 0x23 0x45 0x67 0x89 0x120x34 0x56
	类型识别码	2	根据此识别码判断终端类型
	时区语言	2	时区语言标志，详见下表
信息序列号		2	从开机后，每次发送数据序列号都自动加1
错误校验		2	“包长度”到“信息序列号”的CRC-ITU值。接收方若收到的信息计算有CRC错误，则忽略，抛弃这个数据包（算法详见附件1）
停止位		2	固定值: 0x0D 0x0A

Example: 78 78 11 01 07 52 53 36 78 90 02 42 70 00 32 01 00 05 12 79 0D 0A

首先我们定义一个解码器，写一个初步解析方法叫decodeMessage()

 private ConcoxMessage decodeMessage(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in) {
        //可读长度不能小于基本长度
        if (in.readableBytes() < ConcoxConstant.MSG_BASE_LENGTH) {
            return null;
        }

        //防止字节流攻击，数据太大为异常数据
        if (in.readableBytes() > ConcoxConstant.MSG_MAX_LENGTH) {
            in.skipBytes(in.readableBytes());
            return null;
        }
        //初始化包长
        int dataLen = 0;
        //包长度字节长度
        int length=0;
        while (true) {
            //查找消息头，如果未找到则丢弃所有数据
            in.markReaderIndex();
            //获取包头
            int head=in.readShort();
            if(head==0x7878)
            {
                dataLen=in.readByte()&0xFF;
                length=1;
                //可读长度不能小于数据长度加包尾
                if (in.readableBytes() < dataLen+2) {
                    in.resetReaderIndex();
                    return null;
                }
                break;
            }else if(head==0x7979)
            {
                dataLen=in.readShort();
                length=2;
                //可读长度不能小于数据长度加包尾
                if (in.readableBytes() < dataLen+2) {
                    in.resetReaderIndex();
                    return null;
                }
                break;
            }
            //可读长度不能小于基本长度
            if (in.readableBytes() < ConcoxConstant.MSG_BASE_LENGTH) {
                in.resetReaderIndex();
                return null;
            }
        }
        ConcoxMessage concoxMessage = new ConcoxMessage();
        concoxMessage.setProtocolType(protocolType);
        //协议号
        int msgId = in.readByte()&0xFF;
        concoxMessage.setMsgId(msgId);
        //终端号与消息体处理
        if(msgId==0x01) {
            //读取终端号码
            byte[] terminalNumArr = new byte[8];
            in.readBytes(terminalNumArr);
            String terminalNum = ByteBufUtil.hexDump(terminalNumArr);
            concoxMessage.setTerminalNum(terminalNum.replaceAll("^(0+)", ""));

            //读取剩余消息体(信息内容(去掉设备号码)+信息序列号)
            byte[] remainingMsgBodyArr  = new byte[dataLen-11];
            in.readBytes(remainingMsgBodyArr);

            //组合完整消息体(包长度+协议号+信息内容+信息序列号)
            ByteBuf frame= ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer(dataLen +1);
            //包长度
            frame.writeByte(dataLen);
            //协议号
            frame.writeByte(msgId);
            //终端号码
            frame.writeBytes(terminalNumArr);
            //剩余消息体
            frame.writeBytes(remainingMsgBodyArr);
            concoxMessage.setMsgBody(frame);
        }else{
            //读取终端号码
            String terminalNum = SessionUtil.getTerminalInfo(ctx).getTerminalNum();
            concoxMessage.setTerminalNum(terminalNum);
            //读取剩余消息体（消息内容+序列号），去掉错误校验
            byte[] remainingMsgBodyArr = new byte[dataLen - 3];
            in.readBytes(remainingMsgBodyArr);
            //组合完整消息体(包长度+协议号+信息内容+信息序列号)
            //包长度字节+协议号+消息内容+消息序列号（等同于消息长度-错误校验+包长度的字节）
            int msgLen = dataLen + length - 2;
            ByteBuf frame = ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer(msgLen);
            if (length == 1) {
                //包长度
                frame.writeByte(dataLen);
            } else {
                frame.writeShort(dataLen);
            }
            //协议号
            frame.writeByte(msgId);
            //剩余消息体（消息内容+序列号）
            frame.writeBytes(remainingMsgBodyArr);
            concoxMessage.setMsgBodyArr(remainingMsgBodyArr);
            concoxMessage.setMsgBody(frame);
        }
        //读取校验
        in.readShort();
        //读取包尾
        in.readShort();
        // 回收已读字节
        in.discardReadBytes();
        return concoxMessage;
    }

因为包头是两个字节，所以我们先找到设备传输过来的原始数据的包头，不过concox包头有两种分别是0x78 0x78，0x79 0x79，所以我们这里找两个连续字节分别是0x78 0x78或者0x79 0x79，循环查找，直到找到包头为止。

找的过程中需要根据剩余的字节数去判断是否小于数据的基本长度，如果小于基本长度则重置读指针然后等待下个包的到来，不然数据是不完整的，即便进入后续的解析也是有问题的。

//可读长度不能小于基本长度
            if (in.readableBytes() < ConcoxConstant.MSG_BASE_LENGTH) {
                in.resetReaderIndex();
                return null;
            }

如果找到包头后，则读取协议号，因为concox的协议号是一个字节，我们这时候转成int的时候需要进行与运算，不过也可以将协议号定义成byte，这样就不需要进行与运算了。

这里说一下为什么要进行与运算：

在做byte -> int类型转换时，JVM会做一个补位处理，
（注：补位是补1还是补0，取决于byte的最高位是1还是0）
以协议中出现的0x8A的协议号为例，转成二进制为：10001010，
如果直接赋值int值后是其实在计算机存储的是11111111 11111111 11111111 10001010（32位），
这个时候其实与最初的0x8A已经完全不等了，所以我们需要对其进行与0xFF做与运算，
可以将高24位置为0，低8位保持不变，这样做就可以保证和二进制补码的一致了。

因此我们在做协议解析的时候一定要注意将readByte()得到的数值与0xFF做一次与计算！

在登录过后设备需要进行回复确认，按照协议进行组包：

登录包回复（平台回复）

	长度	描述
起始位	2	0x78 0x78
包长	1	长度 = 协议号 + 信息内容 +信息序列号 + 错误校验
协议号	1	0x01
信息序列号	2	从开机后，每次发送数据序列号都自动加1
错误校验	2	“包长度”到“信息序列号”的CRC-ITU值。接收方若收到的信息计算有CRC错误，则忽略，抛弃这个数据包（算法详见附件1）
停止位	2	固定值: 0x0D 0x0A

Example：78 78 05 01 00 05 9F F8 0D 0A

public static void replyMessage(ChannelHandlerContext ctx,int msgId,int index) {
        ByteBuf byteBuf = ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer(10);

        //包长度
        byteBuf.writeByte(5);
        //协议号
        byteBuf.writeByte(msgId);
        //信息序列号
        byteBuf.writeShort(index);

        //读取消息体
        byte[] bodyArr = new byte[byteBuf.readableBytes()];
        byteBuf.readBytes(bodyArr);
        //获取crc
        int crc=(CommonUtil.GetCrc16(bodyArr, bodyArr.length));

        //写入包头
        byteBuf.writeByte(0x78);
        byteBuf.writeByte(0x78);
        //写入包长度
        byteBuf.writeByte(5);
        //协议号
        byteBuf.writeByte(msgId);
        //信息序列号
        byteBuf.writeShort(index);
        //错误校验
        byteBuf.writeShort(crc);
        byteBuf.writeByte(0x0D);
        byteBuf.writeByte(0x0A);
        log.info("回复确认包:{}", ByteBufUtil.hexDump(byteBuf));
        ctx.writeAndFlush(byteBuf);
    }

这个时候设备就可以完成正常登录了，后面的解析可参考以上解析思路进行，下面附上协议中错误校验（CRC-ITU）的方法实现

public static char GetCrc16(byte[] pData, int nLength)
    {
        int i=0;
        // 初始化
        char fcs = 0xffff;
        while(nLength>0){
            fcs = (char) ((fcs >> 8) ^ crctab16[(fcs ^ pData[i]) & 0xff]);
            nLength--;
            i++;
        }
        // 取反
        return (char) ~fcs;
    }

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