C#开发的TCP/UDP网络调试助手

一、系统架构设计

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// 主界面类结构
public partial class MainForm : Form {
    private TcpServer tcpServer;
    private UdpClient udpClient;
    private ProtocolHandler protocolHandler;
    private LogManager logManager;
    
    // 初始化组件
    public MainForm() {
        InitializeComponent();
        tcpServer = new TcpServer(this);
        udpClient = new UdpClient(this);
        protocolHandler = new ProtocolHandler();
        logManager = new LogManager(logTextBox);
    }
}

二、核心功能实现

1. TCP通信模块
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public class TcpServer {
    private TcpListener listener;
    private ConcurrentDictionary<TcpClient, ClientInfo> clients = 
        new ConcurrentDictionary<TcpClient, ClientInfo>();

    // 启动服务
    public async Task StartAsync(string ip, int port) {
        listener = new TcpListener(IPAddress.Parse(ip), port);
        listener.Start();
        logManager.Log($"TCP服务已启动:{ip}:{port}");
        
        while (true) {
            var client = await listener.AcceptTcpClientAsync();
            _ = HandleClientAsync(client);
        }
    }

    // 客户端处理
    private async Task HandleClientAsync(TcpClient client) {
        var info = new ClientInfo(client);
        clients.TryAdd(client, info);
        
        using (client) {
            try {
                await ProcessDataAsync(client);
            }
            catch (SocketException ex) {
                logManager.LogError($"连接异常:{ex.Message}");
            }
        }
        clients.TryRemove(client, out _);
    }
}
2. UDP通信模块
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public class UdpClient {
    private Socket udpSocket;
    
    // 初始化多播支持
    public void InitMulticast(string multicastGroup, int port) {
        udpSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
        udpSocket.ReceiveBufferSize = 1024 * 1024; // 1MB缓冲区
        
        // 启用广播
        udpSocket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, 
            SocketOptionName.Broadcast, true);
        
        // 加入多播组
        IPEndPoint groupEP = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(multicastGroup), port);
        udpSocket.JoinMulticastGroup(IPAddress.Parse(multicastGroup));
    }
}
3. 数据协议处理
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public class ProtocolHandler {
    // 自动添加CRC校验
    public byte[] AddCrc(byte[] data, CrcType type = CrcType.Modbus) {
        ushort crc = 0xFFFF;
        foreach (byte b in data) {
            crc ^= (ushort)(b << 8);
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                crc = (crc & 0x8000) != 0 ? (crc << 1) ^ 0x1021 : crc << 1;
            }
        }
        return data.Concat(BitConverter.GetBytes(crc)).ToArray();
    }

    // 解析Modbus协议
    public ModbusFrame ParseModbus(byte[] buffer) {
        ushort address = (ushort)(buffer[1] << 8 | buffer[2]);
        ushort functionCode = buffer[3];
        return new ModbusFrame {
            SlaveAddress = address,
            FunctionCode = functionCode,
            Payload = buffer.Skip(4).ToArray()
        };
    }
}

三、高级功能实现

1. 自动应答系统
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// 配置文件解析
public class AutoResponseConfig {
    [JsonProperty("trigger_patterns")]
    public List<PatternRule> TriggerPatterns { get; set; }

    [JsonProperty("responses")]
    public Dictionary<string, string> Responses { get; set; }
}

// 自动应答引擎
public class AutoResponder {
    private AutoResponseConfig config;
    
    public void LoadConfig(string configFile) {
        config = JsonConvert.DeserializeObject<AutoResponseConfig>(File.ReadAllText(configFile));
    }

    public byte[] GenerateResponse(byte[] receivedData) {
        string hexStr = BitConverter.ToString(receivedData).Replace("-", "");
        foreach (var rule in config.TriggerPatterns) {
            if (hexStr.Contains(rule.Pattern)) {
                return HexStringToByteArray(config.Responses[rule.Key]);
            }
        }
        return null;
    }
}
2. 宏命令系统
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public class MacroExecutor {
    private List<MacroCommand> commands = new List<MacroCommand>();
    
    // 加载宏脚本
    public void LoadMacro(string macroFile) {
        var lines = File.ReadAllLines(macroFile);
        foreach (var line in lines.Where(l => !l.StartsWith("//"))) {
            commands.Add(ParseCommand(line));
        }
    }

    // 执行宏序列
    public async Task ExecuteMacroAsync() {
        foreach (var cmd in commands) {
            await SendDataAsync(cmd.Data);
            await Task.Delay(cmd.DelayMs);
        }
    }
}

四、性能优化

1. 高效数据缓冲
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// 环形缓冲区实现
public class CircularBuffer {
    private byte[] buffer;
    private int head;
    private int tail;
    
    public CircularBuffer(int capacity) {
        buffer = new byte[capacity];
        head = 0;
        tail = 0;
    }

    // 非阻塞写入
    public int Write(byte[] data, int offset, int count) {
        int available = BufferSize - (tail - head);
        int toWrite = Math.Min(count, available);
        Buffer.BlockCopy(data, offset, buffer, tail, toWrite);
        tail = (tail + toWrite) % BufferSize;
        return toWrite;
    }
}
2. 异步处理优化
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// 使用SocketAsyncEventArgs提升吞吐量
public class AsyncUdpSender {
    private SocketAsyncEventArgs sendEventArgs;
    
    public AsyncUdpSender() {
        sendEventArgs = new SocketAsyncEventArgs();
        sendEventArgs.Completed += OnSendCompleted;
    }

    public void Send(Socket socket, byte[] data, IPEndPoint remoteEP) {
        sendEventArgs.SetBuffer(data, 0, data.Length);
        sendEventArgs.RemoteEndPoint = remoteEP;
        if (!socket.SendToAsync(sendEventArgs)) {
            OnSendCompleted(socket, sendEventArgs);
        }
    }
}

五、界面设计要点

1. 多标签页布局
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+-------------------------------+
| 协议类型  ▼ [TCP] [UDP]       |
+-------------------------------+
| 本地地址: 192.168.1.100:8080  |
| 远程地址: 192.168.1.200:5000  |
+-------------------------------+
| 日志窗口 (支持自动滚屏)       |
+-------------------------------+
| 数据发送区 (Hex/ASCII切换)    |
+-------------------------------+
| 高级设置 (CRC校验/分包超时)   |
+-------------------------------+
2. 实时状态监控
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// 网络状态指示器
public class ConnectionStateMonitor {
    private Timer heartbeatTimer;
    
    public void StartMonitoring(Socket socket) {
        heartbeatTimer = new Timer(_ => {
            bool isConnected = socket.Connected && 
                socket.Poll(1000, SelectMode.SelectRead) && 
                socket.ReceiveBufferSize > 0;
                
            UpdateStatusBar($"连接状态: {(isConnected ? "正常" : "断开")}");
        }, null, 0, 5000);
    }
}

参考代码 强大的C# tcp/udp调试助手(含源码和可运行文件) www.youwenfan.com/contentcsq/42862.html

六、测试用例设计

测试场景 输入条件 预期输出
TCP连接测试 127.0.0.1:8080 连接成功提示
UDP广播测试 255.255.255.255:1234 接收广播响应
CRC校验测试 发送带错误CRC的数据包 校验失败告警
高并发测试 同时建立100个TCP连接 稳定处理无崩溃

七、部署与维护

  1. 绿色免安装:使用ILMerge合并依赖项,生成单个EXE文件

  2. 自动更新:集成Squirrel框架实现静默更新

  3. 日志管理:按日期分割日志文件,保留最近30天记录

  4. 异常捕获:全局异常处理模块记录崩溃信息


八、扩展功能建议

  1. 协议仿真:支持Modbus/TCP、DNP3等工业协议模拟

  2. 流量分析:集成Wireshark抓包数据导入解析功能

  3. 性能测试:添加压力测试模块,模拟万级并发连接

  4. 安全增强:支持TLS 1.3加密通信

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