1 files changed, 168 insertions, 0 deletions
diff --git a/PROTOCOL.md b/PROTOCOL.md
new file mode 100644
index 0000000..9690fa5
--- /dev/null
+++ b/PROTOCOL.md
@@ -0,0 +1,168 @@
+# 协议定义
+
+如无特殊说明：
+- 本协议中所有字符串均采用**ASCII编码**表示为二进制值，
+  如`"ABC"`表示字节序列`[65, 66, 67]`，
+  而`"ABC\0"`表示`[65, 66, 67, 0]`
+- 本协议中所有整数均采用**网络字节序的2的补码表示**
+
+## (I) 握手
+
+### 1. 请求
+客户端向服务器发起TCP连接。在TCP连接建立后，客户端应首先发送**消息1**。
+
+#### 消息1
+```
++--------+------------------+------------------+
+| "PSMB" | version (uint32) | options (uint32) |
++--------+------------------+------------------+
+```
+
+载荷说明：
+- `"PSMB"`：协议头
+- `version`：版本号，服务器据此判断服务器和客户端双方的协议是否兼容
+- `options`：初始参数。目前，所有位均保留供将来使用，应设置为全零
+
+### 2. 响应
+
+1. 服务端读取4个字节，并判断是否为`"PSMB"`。如果不是，立刻断开连接。
+2. 服务端读出一个4字节无符号数，记为`ver`，判断`ver`是否为其兼容的版本号。如果不是，返回**消息2**，并立刻断开连接。
+3. 服务端读出32位长的比特数组，记为`options`，判断`options`的比特是否全部为零。如果不是，立刻断开连接。如果是，返回**消息3**。
+
+#### 消息2
+```
++--------------------------+
+| "UNSUPPORTED PROTOCOL\0" |
++--------------------------+
+```
+
+载荷说明：
+- `"UNSUPPORTED PROTOCOL\0"`：表示该协议版本不受服务端支持
+
+#### 消息3
+```
++--------+------------------+
+| "OK\0" | options (uint32) |
++--------+------------------+
+```
+
+载荷说明：
+- `"OK\0"`：表示服务端接受了客户端的传入连接，连接成功建立
+- `options`：服务端向客户端发送的选项。在当前版本，该字段应为全零
+
+### 3. 客户端处理
+
+- 客户端读入一个以`\0`结尾的字符串，如果是`"UNSUPPORTED PROTOCOL\0"`，断开连接；
+  如果是`"OK\0"`，且继续读取32个比特全为0，则进入**状态(II)**；如果不是，断开连接
+
+
+## (II) 模式选择
+
+### 1. 模式选择
+客户端选择本连接的类型，如果是`PUBLISH`，则发送**消息4**；如果是`SUBSCRIBE`，则发送**消息5**。
+
+#### 消息4
+```
++-------+--------------------------------------+
+| "PUB" | topic_id (str, terminated with '\0') |
++-------+--------------------------------------+
+```
+
+载荷说明：
+- `"PUB"`：表示该连接为`PUBLISH`类型。
+  客户端发送要发布的消息，服务端接收消息，
+  并转发给订阅该话题的其他客户端
+- `topic_id`：该连接发布的消息的话题标识符，是一个字符串
+
+
+#### 消息5
+```
++-------+------------------+----------------------------------------+-----+
+| "SUB" | options (uint32) | id_pattern (str, terminated with '\0') | ... |
++-------+------------------+----------------------------------------+-----+
+```
+
+载荷说明：
+- `"SUB"`：表示该连接为`SUBSCRIBE`类型。
+  客户端提供一个匹配模式串，服务端将来自所有标识符匹配该模式串的话题的消息转发给客户端。
+- `id_pattern`：模式串，一个**PCRE正则表达式**字符串。
+- `...`：可选载荷。按照从最低有效位到最高有效位的顺序遍历`options`中的每一位，如果该位为1，则读入一个选项。
+  + 第0位：`ALLOW_HISTORY`。如果该为为1，则服务器将向客户端发送它没有接收过的所有消息，即有记忆功能。
+    选项：
+    ```
+    +------------------------+
+    | subscriber_id (uint64) |
+    +------------------------+
+    ```
+
+### 2. 响应
+服务端接收客户端的命令后，判断命令是否合法：读取3个字节，如果既不是`"PUB"`也不是`"SUB"`，返回**消息6**并断开连接。
+否则，如果接受该命令，返回**消息7**并进入**状态(III)**；如果拒绝该命令，返回**消息8**并保持在该状态。
+
+#### 消息6
+```
++-----------------+
+| "BAD COMMAND\0" |
++-----------------+
+```
+
+#### 消息7
+```
++--------+
+| "OK\0" |
++--------+
+```
+
+#### 消息8
+```
++------------+--------------------------------------------------------------------------------------------+
+| "FAILED\0" | error_message (str, terminated with '\0', read up to 128 Bytes including terminating '\0') |
++------------+--------------------------------------------------------------------------------------------+
+```
+
+
+## (III) 消息交换
+如果是`PUBLISH`模式，客户端向服务器发送消息，记主动方为客户端；如果是`SUBSCRIBE`模式，服务器向客户端发送消息，记主动方为服务端。
+无论是在哪种模式，主动方发送的消息都应为**消息9**或**消息10**的一种。
+
+#### 消息9
+```
++-------+-------------------------+----------------------------------+
+| "MSG" | message_length (uint64) | message (`message_length` bytes) |
++-------+-------------------------+----------------------------------+
+```
+
+载荷说明：
+- `"MSG"`：表示该消息是一个携带一个上层消息的报文
+- `message_length`：上层消息长度
+- `message`：上层消息，长度为`message_length`字节
+
+#### 消息10
+```
++-------+
+| "NOP" |
++-------+
+```
+
+载荷说明：
+- `"NOP"`：表示该消息是一个空指令，什么都不做（当经过*NAT设备*或*防火墙*时，可定时发送此消息以保持TCP连接）。接收方总是返回一个**消息12**
+
+#### 消息11
+```
++-------+
+| "BYE" |
++-------+
+```
+
+载荷说明：
+- `"BYE"`：表示主动方将要终止连接。接收到此消息后，被动方（主动方的对方）也要终止连接
+
+#### 消息12
+```
++-------+
+| "NIL" |
++-------+
+```
+
+载荷说明：
+- `"NIL"：表示一个空消息。接收方应总是丢弃该消息
+\ No newline at end of file