Mysql通讯协议的示例分析

2025-03-24 技术教程

小编给大家分享一下Mysql通讯协议的示例分析，相信大部分人都还不怎么了解，因此分享这篇文章给大家参考一下，希望大家阅读完这篇文章后大有收获，下面让我们一起去了解一下吧！

1.Mysql的连接方式

要了解Mysql的通讯协议，首先需要知道是以哪种连接方式去连接Mysql服务器的；Mysql的主要连接方式包括：Unix套接字，内存共享，命名管道，TCP/IP套接字等。

1.1Unix套接字

在Linux和Unix环境下，可以使用Unix套接字进行Mysql服务器的连接；Unix套接字其实不是一个网络协议，只能在客户端和Mysql服务器在同一台电脑上才可以使用，使用方式也很简单：

以上命令查询Unix套接字文件的位置；

1.2命名管道和内存共享

在window系统中客户端和Mysql服务器在同一台电脑上，可以使用命名管道和共享内存的方式，

命名管道开启：–shared-memory=on/off；

共享内存开启：–enable-named-pipe=on/off;

1.3TCP/IP套接字

在任何系统下都可以使用的方式，也是使用最多的连接方式，本文要介绍的通讯协议也是基于此连接方式的，下面通过tcpdump对TCP/IP套接字有一个初步的了解：

服务器端：

[root@root~]#tcpdumpport3306tcpdump:verboseoutputsuppressed,use-vor-vvforfullprotocoldecodelisteningonvenet0,link-typeLINUX_SLL(Linuxcooked),capturesize65535bytes

服务器端监听3306端口(也就是Mysql的端口)；

客户端：

C:\Users\hui.zhao>mysql-h74.xxx.xxx.xxx-uroot-prootmysql>exitBye

客户端连接服务器，然后断开连接，这时候观察服务器的监听结果日志：

[root@root~]#tcpdumpport3306tcpdump:verboseoutputsuppressed,use-vor-vvforfullprotocoldecodelisteningonvenet0,link-typeLINUX_SLL(Linuxcooked),capturesize65535bytes02:06:25.442472IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[S],seq27289263,win8192,options[mss1460,nop,wscale8,nop,nop,sackOK],length002:06:25.442763IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[S.],seq2014324548,ack27289264,win14600,options[mss1460,nop,nop,sackOK,nop,wscale7],length002:06:25.617449IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[.],ack1,win256,length002:06:29.812946IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[P.],seq1:57,ack1,win115,length5602:06:29.992362IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[P.],seq1:63,ack57,win256,length6202:06:29.992411IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[.],ack63,win115,length002:06:29.992474IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[P.],seq57:68,ack63,win115,length1102:06:30.166992IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[P.],seq63:100,ack68,win256,length3702:06:30.167109IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[P.],seq68:158,ack100,win115,length9002:06:30.536298IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[.],ack158,win256,length002:06:34.568611IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[P.],seq100:105,ack158,win256,length502:06:34.568620IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[F.],seq105,ack158,win256,length002:06:34.568751IProot.mysql>153.3.251.202.33876:Flags[F.],seq158,ack106,win115,length002:06:34.743815IP153.3.251.202.33876>root.mysql:Flags[.],ack159,win256,length0

[S]:SYN发起连接标志,[P]:PUSH传送数据标志,[F]:FIN关闭连接标志,[.]:表示确认包;

可以大致看出流程：建立tcp连接，客户端和Mysql服务器建立连接通讯，关闭tcp连接；

[S][S.][.]这几个数据包表示tcp连接的三次握手；

[F.][F.][.]这几个数据包表示tcp连接的四次挥手；

中间的多个[P.][.]其实就是客户端和Mysql服务器建立连接发送的协议数据包。

2.协议分析

Mysql协议被用在Mysql Clients和Mysql Server通讯的时候，具体有以下几个场景：客户端和服务器进行连接，Mysql代理以及主从备份；

MySQL客户端与服务器的交互主要分为两个阶段：Connection Phase（连接阶段或者叫认证阶段）和Command Phase（命令阶段）；

结合tcpdump的输出，客户端和服务器端通讯的整个流程大致如下：

1.建立tcp连接三次握手；2.与Mysql服务器建立连接，即ConnectionPhase（连接阶段或者叫认证阶段）；s->c:发送握手初始化包（aInitialHandshakePacket）c->s:发送验证包(authenticationresponse)s->c:服务器发送认证结果包3.认证通过之后，服务器端接受客户端的命令包，发送相应的响应包，即CommandPhase（命令阶段）；4.断开连接请求exit命令；5.四次挥手tcp断开连接；

2.1基本类型

在整个协议中的基本类型：整数型和字符串型；

2.1.1整数型

分为两种类型Fixed-Length Integer Types和Length-Encoded Integer Type；

Fixed-Length Integer Types：

一个固定长度的无符号整数将其值存储在一系列字节中，具体固定字节数可以是：1，2，3，4，6，8；

Length-Encoded Integer Type：

存储需要的字节数取决于数值的大小，具体可参照如下：

1个字节：0<=X<251；

2个字节：251<=X<2^16；

3个字节：2^16<=X<2^24；

9个字节：2^24<=X<2^64；

2.1.2字符串型

分为5种类型包括，FixedLengthString，NullTerminatedString，VariableLengthString，LengthEncodedString和RestOfPacketString；

FixedLengthString：固定长度的字符串具有已知的硬编码长度，一个例子是ERR_Packet的SQL状态，它总是5个字节长；
NullTerminatedString：以遇到Null(字节为00)结束的字符串；

VariableLengthString：可变字符串，字符串的长度由另一个字段决定或在运行时计算，比如int+value，int为长度，value为指定长度的字节数；

LengthEncodedString：以描述字符串长度的长度编码的整数作为前缀的字符串，是VariableLengthString指定的int+value方式；

RestOfPacketString：如果一个字符串是数据包的最后一个组件，它的长度可以从整个数据包长度减去当前位置来计算；

2.2基本数据包

如果MySQL客户端或服务器想要发送数据，则：

每个数据包大小不能超过2^24字节(16MB);

在每个数据块前面加上一个数据包头；

包格式如下：

int<3>：具体包内容的长度；除去int<3>+int<1>=4字节长度；int<1>：sequence_id随每个数据包递增，并可能环绕。它从0开始，在命令阶段开始一个新的命令时重置为0；string<var>：具体数据内容，也是int<3>指定的长度；

例如：

01 00 00对应int表示具体数据内容的长度为1个字节；

00对应int表示sequence_id；

01对应string前面指定的数据内容为1个字节。

2.3报文类型

可以分成三个大类：登录认证报文，客户端请求报文以及服务器端返回报，基于mysql5.1.73(mysql4.1以后的版本)

2.3.1登录认证报文

主要在交互的认证阶段，由上文中可以知道一共分为三个阶段：Handshake Packet，authentication response以及结果包，这里主要分析前两个包；

2.3.1.1 Handshake Packet

1字节：协议版本号NullTerminatedString：数据库版本信息4字节：连接MySQLServer启动的线程ID8字节：挑战随机数，用于数据库认证1字节：填充值(0x00)2字节：用于与客户端协商通讯方式1字节：数据库的编码2字节：服务器状态13字节：预留字节12字节：挑战随机数，用于数据库认证1字节：填充值(0x00)

使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：

[root@root~]#tcpdumpport3306-X......03:20:34.299521IProot.mysql>153.3.251.202.44658:Flags[P.],seq1:57,ack1,win115,length560x0000:4508006009f140004006c66643da9190E..`..@.@..fC...0x0010:9903fbca0ceaae72bb4e25ba21e727e3.......r.N%.!.'.0x0020:50180073b1e00000340000000a352e31P..s....4....5.10x0030:2e3733004024000051574222252f5f6f.73.@$..QWB"%/_o0x0040:00fff708020000000000000000000000................0x0050:000000324a5d75537e45784f627e7400...2J]uS~ExOb~t.

包的总长度是56，减去int<3>+int<1>4字节=52字节，对应的十六进制就是34；int<3>十六进制为3400 00表示包内容长度，int<1>十六进制为00表示sequence_id；后续的内容就是包体内容共52字节，0a对应的十进制是10，所有协议号版本是10；后续的数据库版本信息遇到00结束，35 2e31 2e37 33对应的5.1.73，正是当前使用的数据库版本；4024 0000对应十进制是6436；08表示数据库的编码；0200表示服务器状态；后续的13对00为预留字节；最后的13个字节是挑战随机数和填充值。

2.3.1.2 Authentication Packet

4字节：用于与客户端协商通讯方式4字节：客户端发送请求报文时所支持的最大消息长度值1字节：标识通讯过程中使用的字符编码23字节：保留字节NullTerminatedString：用户名LengthEncodedString：加密后的密码NullTerminatedString：数据库名称（可选）

使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：

03:20:34.587416IP153.3.251.202.44658>root.mysql:Flags[P.],seq1:63,ack57,win256,length620x0000:4500006629ee40007006766b9903fbcaE..f).@.p.vk....0x0010:43da9190ae720cea21e727e3bb4e25f2C....r..!.'..N%.0x0020:50180100d8d200003a00000185a60f00P.......:.......0x0030:00000001210000000000000000000000....!...........0x0040:000000000000000000000000726f6f74............root0x0050:0014ff584bd2794691a0a233f2c128af...XK.yF...3..(.0x0060:d5780762c2e8.x.b..

包的总长度是62，减去int<3>+int<1>4字节=58字节，对应的十六进制就是3a；int<3>十六进制为3a00 00表示包内容长度；int<1>十六进制为01表示sequence_id；726f 6f74 00是用户名解码后是root；后面是加密后的密码类型是

LengthEncodedString，14对应的十进制是20，后面20个字节就是加密后的密码；可选的数据库名称不存在。

2.4客户端请求报文

int<1>：执行的命令，比如切换数据库string<var>：命令相应的参数

命令列表：

0x00COM_SLEEP（内部线程状态)0x01COM_QUIT关闭连接0x02COM_INIT_DB切换数据库0x03COM_QUERYSQL查询请求0x04COM_FIELD_LIST获取数据表字段信息0x05COM_CREATE_DB创建数据库0x06COM_DROP_DB删除数据库0x07COM_REFRESH清除缓存0x08COM_SHUTDOWN停止服务器0x09COM_STATISTICS获取服务器统计信息0x0ACOM_PROCESS_INFO获取当前连接的列表0x0BCOM_CONNECT（内部线程状态)0x0CCOM_PROCESS_KILL中断某个连接0x0DCOM_DEBUG保存服务器调试信息0x0ECOM_PING测试连通性0x0FCOM_TIME（内部线程状态）0x10COM_DELAYED_INSERT（内部线程状态）0x11COM_CHANGE_USER重新登陆（不断连接）0x12COM_BINLOG_DUMP获取二进制日志信息0x13COM_TABLE_DUMP获取数据表结构信息0x14COM_CONNECT_OUT（内部线程状态)0x15COM_REGISTER_SLAVE从服务器向主服务器进行注册0x16COM_STMT_PREPARE预处理SQL语句0x17COM_STMT_EXECUTE执行预处理语句0x18COM_STMT_SEND_LONG_DATA发送BLOB类型的数据0x19COM_STMT_CLOSE销毁预处理语句0x1ACOM_STMT_RESET清除预处理语句参数缓存0x1BCOM_SET_OPTION设置语句选项0x1CCOM_STMT_FETCH获取预处理语句的执行结果

比如：use test;使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：

22:04:29.379165IP153.3.251.202.33826>root.mysql:Flags[P.],seq122:131,ack222,win64019,length90x0000:450000313f194000700661759903fbcaE..1?.@.p.au....0x0010:43da919084220cea42e2524b7e1825c1C...."..B.RK~.%.0x0020:5018fa13a07b00000500000002746573P....{.......tes0x0030:74

包的总长度是9，减去int<3>+int<1>4字节=5字节，对应的十六进制就是05；int<3>十六进制为0500 00表示包内容长度；int<1>十六进制为00表示sequence_id；02对应COM_INIT_DB，后面是test的二进制编码；

2.5服务器响应报文

对于客户端发送给服务器的大多数命令，服务器返回其中一个响应的数据包：OK_Packet，ERR_Packet和EOF_Packet，Result Set；

2.5.1OK_Packet

表示成功完成一个命令，具体格式如下：

int<1>：0x00或0xFEOK包头int<lenenc>：受影响行数int<lenenc>：最后插入的索引IDint<2>：服务器状态int<2>：告警计数注：MySQL4.1及之后的版本才有string<lenenc>：服务器消息(可选)

use test;服务器返回的包，使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：

22:04:29.379308IProot.mysql>153.3.251.202.33826:Flags[P.],seq222:233,ack131,win14600,length110x0000:450800334a0a40004006867a43da9190E..3J.@.@..zC...0x0010:9903fbca0cea84227e1825c142e25254......."~.%.B.RT0x0020:501839083b6100000700000100000002P.9.;a..........0x0030:000000

包的总长度是11，减去int<3>+int<1>4字节=7字节，对应的十六进制就是07；int<3>十六进制为0700 00表示包内容长度；int<1>十六进制为01表示sequence_id；00表示包头；00表示受影响行数；00表示最后插入的索引ID；0200表示服务器状态；

2.5.2ERR_Packet

表示发生了错误，具体格式如下：

int<1>：0xFFERR包头int<2>：错误码string[1]：Sql状态标识注：MySQL4.1及之后的版本才有string[5]：Sql状态注：MySQL4.1及之后的版本才有string<EOF>：错误消息

2.5.3EOF_Packet

以标记查询执行结果的结束：

int<1>：EOF值（0xFE）int<2>：告警计数注：MySQL4.1及之后的版本才有int<2>：状态标志位注：MySQL4.1及之后的版本才有

2.5.4Result Set

当客户端发送查询请求后，在没有错误的情况下，服务器会返回结果集（Result Set）给客户端，一共有5个部分：

ResultSetHeader返回数据的列数量Field返回数据的列信息（多个）EOF列结束RowData行数据（多个）EOF数据结束

2.5.4.1Result Set Header

Length-EncodedIntegerField结构的数量Length-EncodedInteger额外信息

2.5.4.2Field

LengthEncodedString目录名称LengthEncodedString数据库名称LengthEncodedString数据表名称LengthEncodedString数据表原始名称LengthEncodedString列（字段）名称LengthEncodedString列（字段）原始名称int<1>填充值int<2>字符编码int<4>列（字段）长度int<1>列（字段）类型int<2>列（字段）标志int<1>整型值精度int<2>填充值（0x00）LengthEncodedString默认值

2.5.4.3EOF

参考2.5.3EOF_Packet

2.5.4.4Row Data

LengthEncodedString字段值......多个字段值

实例分析，表信息如下：

CREATETABLE`btest`(`id`bigint(20)NOTNULLAUTO_INCREMENT,`age`int(11)DEFAULTNULL,`name`varchar(255)DEFAULTNULL,PRIMARYKEY(`id`))ENGINE=InnoDBAUTO_INCREMENT=1000DEFAULTCHARSET=utf8

select * from btest;服务器返回的数据如下：

mysql>select*frombtest;+----+------+---------+|id|age|name|+----+------+---------+|1|10|zhaohui||2|11|zhaohui|+----+------+---------+

服务器返回的包，使用tcpdump进行监听，输出十六进制日志如下：

01:54:21.522660IProot.mysql>153.3.251.202.58587:Flags[P.],seq1:196,ack24,win115,length1950x0000:450800eb883940004006479343da9190E....9@.@.G.C...0x0010:9903fbca0ceae4db9dd80216eda6f730...............00x0020:50180073ca3400000100000103280000P..s.4.......(..0x0030:02036465660474657374056274657374..def.test.btest0x0040:0562746573740269640269640c3f0014.btest.id.id.?..0x0050:0000000803420000002a000003036465.....B...*....de0x0060:66047465737405627465737405627465f.test.btest.bte0x0070:737403616765036167650c3f000b0000st.age.age.?....0x0080:000300000000002c0000040364656604.......,....def.0x0090:74657374056274657374056274657374test.btest.btest0x00a0:046e616d65046e616d650c2100fd0200.name.name.!....0x00b0:00fd000000000005000005fe00002200..............".0x00c0:0d0000060131023130077a68616f6875.....1.10.zhaohu0x00d0:690d0000070132023131077a68616f68i.....2.11.zhaoh0x00e0:756905000008fe00002200ui.......".

0328 0000 02对应的是Result Set Header，03表示3个字段；03 6465 66对应的是目录名称的默认值def，03表示后面的字节数为3；04 7465 7374

对应的是数据库名称test；0562 7465 7374对应的是数据表名称btest；0562 7465 7374对应的是数据表原始名称btest；0269 64对应字段名称id；02 6964对应列（字段）原始名称id；0c3f 00对应的是填充值和字符编码；14 0000 00对应的十进制是20表示列（字段）长度；08 0342 00分别表示列（字段）类型，标识，整型值精度；00002个字节为填充值；00为默认值表示空的；

后续的age和name字段同上，不在重复；

0131类型LengthEncodedString对应的字符1就是id的值；0231 30类型LengthEncodedString对应的字符10就是age的值；07 7a68 616f 6875 69类型LengthEncodedString对应的字符zhaohui就是name的值；

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