Linux下网络编程

Linux下网络编程

1.TCP/IP简介

TCP/IP协议源于1969年，是针对Internet开发的一种体系结构和协议标准，目的在于解决异种计算机网络的通信问题。使得网络在互联时能为用户提供一种通用、一致的通信服务。是Internet采用的协议标准。

TCP/IP是一组通信协议的代名词，是由一系列协议组成的协议簇。它本身指两个协议集：

TCP（传输控制协议）。

IP（互联网络协议）。

TCP/IP协议的基本传输单位是数据包（Datagram）。

TCP/IP传输协议，即传输控制/网络协议，也叫作网络通讯协议。它是在网络的使用中的最基本的通信协议。TCP/IP传输协议对互联网中各部分进行通信的标准和方法进行了规定。并且，TCP/IP传输协议是保证网络数据信息及时、完整传输的两个重要的协议。TCP/IP传输协议是严格来说是一个四层的体系结构，应用层、传输层、网络层和数据链路层都包含其中。

2.TCP/IP协议分层模型

TCP/IP协议族是一组不同层次上的多个协议的组合。TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统。

应用层（Application Layer）

包含各种网络应用协议。如HTTP、FTP、telnet、SMTP、DNS、SNMP等。

传输层（Transport Layer）

负责在源主机和目的主机的应用程序间建立、管理和拆除可靠而又有效的端到端连接 。主要有TCP和UDP两个传输协议。

网络互联层（Internet Layer）

负责将分组独立地从信源传送到信宿，主要解决路由选择、拥塞控制和网络互联等问题。如最重要的协议——IP。

网络接口层（Network Access Layer）

负责将IP分组封装成适合在物理网络上传输的帧格式并传输；或将从物理网络接收到的帧解封，取出IP分组交给网络互联层。当前几乎所有的物理网络上都可运行TCP/IP协议。

3.传输控制协议TCP

TCP协议， 即传输控制协议，是一个可靠的、面向连接的协议。所谓连接，就是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接服务是在数据交换之前，必须先建立连接。当数据交换结束后，则应终止这个连接。面向连接服务具有：连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。在传送数据时是按序传送的。

3.1 TCP数据格式

3.2 三次握手

第一次握手：

建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认。

第二次握手：

服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态。

第三次握手：

客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

为什么握手是三次， 而不是两次或者四次？

为了保证双方都具备收发能力，则双方都需要发送SYN和ACK，两次握手则只能确一方具备收发能力；三次握手则可刚好可确定双方都是可以进行收发的。

第一次握手是客户端发送 SYN， 服务端接收， 服务端得出客户端的发送能力和服务端的接收能力都正常；

第二次握手是服务端发送 SYN+ACK， 客户端接收， 客户端得出客户端发送接收能力正常， 服务端发送接收能力也都正常， 但是此时服务器并不能确认客户端的接收能力是否正常；

第三次握手客户端发送 ACK， 服务器接收， 服务端才能得出客户端发送接收能力正常，服务端自己发送接收能力也都正常。

3.3 四次挥手

TCP 一个特别的概念叫作半关闭， 这个概念是说， TCP 的连接是全双工（可以同时发送和接收） 连接， 因此在关闭连接的时候， 必须关闭发送和接收两个方向上的连接。

第一次挥手： 客户端发出释放 FIN=1， 自 己序列号 seq=u， 进入 FIN-WAIT-1 状态。

第二次挥手： 服务器收到客户端的后， 发出 ACK=1 确认标志和客户端的确认号 ack=u+1，自己的序列号 seq=v， 进入 CLOSE-WAIT 状态。

第三次挥手： 客户端收到服务器确认结果后， 进入 FIN-WAIT-2 状态。 此时服务器发送释放 FIN=1 信号， 确认标志 ACK=1， 确认序号 ack=u+1， 自 己序号 seq=w， 服务器进入LAST-ACK（最后确认态）。

第四次挥手： 客户端收到回复后， 发送确认 ACK=1， ack=w+1， 自 己的 seq=u+1， 客户端进入 TIME-WAIT（时间等待） 。 客户端经过 2 个最长报文段寿命后， 客户端 CLOSE；服务器收到确认后， 立刻进入 CLOSE 状态。

为么需要四次挥手

因为为在断开连接时，服务器收到客户端断开请求时可能此时还没有完成数据传输，所以需要先回复客户端我收到你的请求了，等将数据传输完成后，再通知客户开端可以断开连接了，所以服务器需要将应答ack和FIN分两次发送，因此需要四次挥手。

审核编辑 黄昊宇