MineCraft协议——握手篇（讲解+实现）
前几天开服和朋友联机。配置端口转发。不知道什么毛病，好像没有起作用的样子。为了确认到底有没有收到客户端发过来的包，抄了一段代码来监听发过来的TCP报文。
看着收到的数据陷入沉思，不禁好奇MC是怎么握手的。于是去了解了一下
上图是客户端握手时传来的数据。这篇文章的最后将以此为案例分析其中的内容。
参考资料：
[1]http://mcprotocol.orecraft.cn/Server_List_Ping
[2]http://mcprotocol.orecraft.cn/Protocol
一、与服务器会话的状态
mc客户端与服务器的会话，可能有这么几种状态。
Handshaking 正在握手
Status 查询服务器状态
Login 正在登入
Play 正在进行游戏
和服务器建立连接后，总是进入握手状态，握手过程中，可以选择接下来进入Status状态或者Login状态，登录成功后，将进入Play状态。
二、常用的字段及和编码格式
1、定长整数
定长整数：有 Byte，Sort，Int，Long 和 UnsignedByte，UnsignedSort，UnsignedInt，UnsignedLong。
Byte用一字节编码，sort两字节，int四字节，long八字节，均采用大端方式排列，即表示高有效位的字节排在前面，第一位是符号位，负数用补码。
UnsignedByte，UnsignedSort，UnsignedInt，UnsignedLong。为无符号整数，没有符号位。
想必学过几门编程语言的人对上述的数据类型不会陌生
2、变长整数
变长整数：VarInt,VarLong。
VarInt用于编码int类型，占1~5个字节，每个字节用低七位来编码数字。最高一位如果为1，表示还有下一字节。最高位为0，表示没有下一字节了。表示低有效位的字节排在前面，表示高有效位的字节排在后面。
符号位无需单独处理，不把符号位看成符号位就行
举例：
-1 = 0x FF FF FF FF 转成 VarInt： 0xFF FF FF FF 0F
1 = 0x 00 00 00 01 转成VarInt： 0x 01
127 = 0x00 00 00 7F 转成VarInt：0x7F
128 = 0x00 00 00 80 转成VarInt： 0x80 01
VarInt表示比较小的整数时很节约字节，对于比较大的整数也能表示。但是对于任何负数，它始终会占用5个字节
VarLong用于编码long类型，转化方法同理
在参考资料[1]中有例程可以参考
3、字符串
字符串由两部分组成，一个VarInt前缀，表示字符串按UTF-8编码之后的长度，接下来是用UTF-8编码的字符串本身
举例：
“FML” 按utf-8编码->0x46 4D 4C->长度为三字节，3按VarInt编码：0x03->完整的字符串：0x03 46 4D 4C
三、包格式
mc将要发送的数据封装成包（packet）再发送给服务器或客户端
包序号(Packet ID)，或者更准确的叫包ID，表示这个包的类型，这个包是干什么的，有哪些字段。注意，包可分为发往客户端的包和发往服务器的包两类。这两类包的id是分开编的，也就是说发往服务器的id=0的包与发往客户端id=0的包意义完全不一样。
数据，由字段依次连接而成，具体包含哪些字段取决于包ID。
四、mc握手和SLP
通过Server List Ping (SLP)可以得到服务器的有关信息（有几个玩家在线，服务器的名字版本号，装了哪些mod）和连接的时延
具体过程如下：
1、客户端发送Handshake包
例子：
00
D4 02
0E 31 32 37 2E 30 2E 30 2E 31 00 46 4D 4C 00
27 66
02
分行写只是为了看着清楚
包ID=0，对应第一行
字段
协议号VarInt：本文章基于mc 1.12.2 协议号340，对应第二行D4 02
服务器地址String：字符串，ip或者域名，比如127.0.0.1，对应第三行。测试用的forge客户端，实际发送的是“127.0.0.1\0FML\0” \0表示00，ASCII码空字符。FML显然是forge mod loader的缩写。
端口号UnsignedSort：默认25565，对应第四行 27 66。
下一个状态VarInt：只能是1或者2。1表示进入Status状态，2表示进入Login状态，例子中是02，要获取服务器信息则应该填01
2、客户端发Request包
没啥好说的
对应的二进制应该是0x0100。第一个字节是包长度，第二个字节包id，数据部分没有
3、服务器回应Response包
一个字段，string，json格式的服务器信息
例如：
{
"version": { "name": "1.8.7", "protocol": 47 },
"players": { "max": 100, "online": 5, "sample": [ { "name": "thinkofdeath", "id": "4566e69f-c907-48ee-8d71-d7ba5aa00d20" } ] },
"description": { "text": "Hello world" },
"favicon": "data:image/png;base64,<data>"
}
4、此时可以发送ping包用来测试服务器时延
五、协议实现
我对mc的一部分协议做了非常好的封装，提供了简洁的API可以调用，并且写了一个SLP的demo
这部分代码可以从我的gitHub上克隆
如图，提供了很好用的API，欢迎大家跟我一起hacking MC的协议。
先定一个小目标，做出可以登上服务器挖矿的工具人！
GitHub仓库：
https://github.com/newtoncy/mcProtocol
