Linux网络编程【TCP】

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TCP特点

TCP是一种面向广域网的通信协议，目的是在跨越多个网络通信时，为两个通信端点之间提供一条具有下列特点的通信方式。

（1）基于流的方式；

（2）面向连接；

（3）可靠通信方式；

（4）在网络状况不佳的时候尽量降低系统由于重传带来的带宽开销；

（5）通信连接维护是面向通信的两个端点的，而不考虑中间网段和节点。

为满足TCP协议的这些特点，TCP协议做了如下的规定：

①数据分片：在发送端对用户数据进行分片，在接收端进行重组，由TCP确定分片的大小并控制分片和重组；

②到达确认：接收端接收到分片数据时，根据分片数据序号向发送端发送一个确认；

③超时重发：发送方在发送分片时启动超时定时器，如果在定时器超时之后没有收到相应的确认，重发分片；

④滑动窗口：

描述本端的缓冲区实际剩余空间大小（实时）。
防止对端多次发送数据导致存储空间溢出。
ACK 回执，可以采用 “批量回执”。提高通信效率。

⑤失序处理：作为IP数据报来传输的TCP分片到达时可能会失序，TCP将对收到的数据进行重新排序，将收到的数据以正确的顺序交给应用层；

⑥重复处理：作为IP数据报来传输的TCP分片会发生重复，TCP的接收端必须丢弃重复的数据；

⑦数据校验：TCP将保持它首部和数据的检验和，这是一个端到端的检验和，目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到分片的检验和有差错，TCP将丢弃这个分片，并不确认收到此报文段导致对端超时并重发。

TCP中CS架构

基于 TCP 的网络编程开发分为服务器端和客户端两部分，常见的核心步骤和流程如下：
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

建立连接（三次握手）的过程：
在这里插入图片描述

主动建立连接请求端(client), 发送 SYN 标志位，携带序号。
被动建立连接请求端(server), 接收 SYN，回发 ACK，携带确认序号。发送 SYN，携带序号。
主动建立连接请求端(client), 接收 SYN，回发 ACK，携带确认序号。

四次挥手

在这里插入图片描述

主动关闭连接请求端（client），发 FIN 标志位，携带序号。
被动关闭连接请求端（server），接收 FIN标志位，发送 ACK应答。携带确认序号。—— 半关闭完成。
被动关闭连接请求端（server），发 FIN 标志位，携带序号。
主动关闭连接请求端（client），接收 FIN 标志位，发送 ACK应答。携带确认序号。—— 4次挥手完成。

TCP状态转换

在这里插入图片描述

相关操作函数

recv函数

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
功能: 
	接收数据
参数:
	sockfd:  套接字描述符   socket的返回值或者accept返回值
	buf: 接收数据缓存
	len: buf的长度
	flags: 接收数据的标志, 一般默认为0
	
返回值:
	成功: 实际读到的数据的字节数, 如果对方已经关闭了 返回0表示读到结尾
	失败: -1

send函数

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
功能: 
	发送数据
参数:
	sockfd:  套接字描述符  socket的返回值或者accept返回值
	buf: 发送的数据
	len: 发送数据的长度
	flags: 发送数据的标志 一般默认0
返回值:
	成功: 非零值  实际上发送数据的字节数
	失败: -1