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linux高级编程（TCP）（传输控制协议）

news 来源：原创 2024/9/19 10:01:05

TCP与UDP:

TCP:

TCP优点：

可靠，稳定 TCP的可靠体现在TCP在传递数据之前，会有三次握手来建立连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源。

TCP缺点：

因为TCP的繁琐机制，造成了TCP会更慢，消耗更多资源，效率会比较低，

UDP：

UDP优点：

因为没有TCP这么繁琐的机制，即一个无状态的传输协议，所以UDP的传输速度回非常快

UDP缺点：

不可靠，不稳定，网速不好容易丢包

TCP

C/S 模式 --> 服务器/客户端模型（client/server）

server:socket()-->bind()--->listen()-->accept()-->recv()-->close()
创建套接字-->关联接口地址-->等待连接-->提取连接-->收、发-->关闭
client:socket()-->connect()-->send()-->close();
创建套接字-->连接-->收、发-->关闭

三次握手/四次挥手（建立/关闭连接）：

三次握手：

两个标志：SYN(同步序列编号)标志 ACK（确认）标志
客户端：connect函数服务器：accept函数

第一次握手：客户端发SYN，表示希望建立连接，客户端进入SYN_SENT状态
   第二次握手：服务端收到后回发SYN-ACK，服务端进入SYN_RECEIVED状态
   第三次握手：客户端收到SYN-ACK，回发ACK确认，双方进入ESTABLISHED状态

客户端请求 --> 服务端收到请求，通知客户端 --> 客户端确认，握手结束，双方建立连接

四次挥手：

FIN：结束标志
看谁先发close函数，就是谁发起第一次握手

  第一次挥手：客户端发FIN，并进入FIN_WAIT_1状态
   第二次挥手：服务器收到后，发送ACK给客户端并进入CLOSE_WAIT
   第三次挥手：客户端完成所有数据接收后，准备关闭连接，发送FIN，TIME_WAIT状态
   第四次挥手：服务器收到FIN后发送ACK，并关闭所有连接

客户端请求 --> 服务器收到请求，通知客户端
--> 接收完所有数据后，通知服务器关闭连接 --> 服务器收到请求后关闭连接

注：

按照数据本身发送顺序放入缓冲区中
（但是数据本身没有边界，会出现黏包问题）

解决：1.加入结束标志（发送strlen(buf)+1个数据）（字符串）
2.固定大小（发的少，10，或者结构体）
3.自定义协议（开始结束标志，长度）

socket（）

int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：程序向内核提出创建一个基于内存的套接字描述符

参数：domain 地址族，PF_INET（协议族） == AF_INET（地址族，IPv4） ==>互联网程序
PF_UNIX == AF_UNIX ==>单机程序
type 套接字类型：
SOCK_STREAM 流式套接字 ===》TCP
SOCK_DGRAM 用户数据报套接字===>UDP
SOCK_RAW 原始套接字 ===》IP
protocol 协议 --> 0 表示自动适应应用层协议。

返回值：成功返回申请的套接字id
失败 -1；

bind（）

int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr,
socklen_t addrlen);
功能：如果该函数在服务器端调用，则表示将参数1相关
的文件描述符文件与参数2 指定的接口地址关联，
用于从该接口接受数据。

如果该函数在客户端调用，则表示要将数据从
参数1所在的描述符中取出并从参数2所在的接口
设备上发送出去。

注意：如果是客户端，则该函数可以省略，由默认
接口发送数据。
参数：sockfd 之前通过socket函数创建的文件描述符，套接字id
my_addr 是物理接口的结构体指针。表示该接口的信息。

struct sockaddr 通用地址结构
{
u_short sa_family; 地址族
char sa_data[14]; 地址信息
};

转换成网络地址结构如下：
struct _sockaddr_in ///网络地址结构
{
u_short sin_family; 地址族
u_short sin_port; ///地址端口
struct in_addr sin_addr; ///地址IP
char sin_zero[8]; 占位
};

struct in_addr
{
in_addr_t s_addr;
}

socklen_t addrlen: 参数2 的长度。
返回值：成功 0
失败 -1；

listen（）

int listen(int sockfd, int backlog);
功能：在参数1所在的套接字id上监听等待链接。（把套接字变为监听状态）
   参数：sockfd 套接字id
       backlog 允许链接的个数。（三次握手的排队数）
   返回值：成功 0
           失败 -1；

accept（）

功能：从已经监听到的队列中取出有效的客户端链接并
        接入到当前程序。
参数：sockfd 套接字id
    addr 如果该值为NULL ，表示不论客户端是谁都接入。
          如果要获取客户端信息，则事先定义变量
           并传入变量地址，函数执行完毕将会将客户端
           信息存储到该变量中。
       addrlen：参数2的长度，如果参数2为NULL，则该值
                  也为NULL；
               如果参数不是NULL，&len;
               一定要写成len = sizeof(struct sockaddr);
返回值：成功返回一个用于通信的新套接字id；
           从该代码之后所有通信都基于该id

失败 -1；

在connect函数的最后一个参数是socklen_t类型，

而在accept函数中最后一个参数是socklen_t *类型

一般在第一次调用socket时取名listenfd（只用到listen，到该函数时被替换）

typedef struct inetaddr *(SA);
int listenfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  //第一个创建的套接字文件描述符
int conn = connect(listenfd,(SA)&cli,len);  //connect创建的新描述符

recv（）

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len,
int flags);
功能：从指定的sockfd套接字中以flags方式获取长度
   为len字节的数据到指定的buff内存中。
参数：sockfd
       如果服务器则是accept的返回值的新fd
       如果客户端则是socket的返回值旧fd
   buff 用来存储数据的本地内存，一般是数组或者
   动态内存（可以是结构体，连续的一段内存即可）。
   len 要获取的数据长度
   flags 获取数据的方式，0 表示阻塞接受。

返回值：成功表示接受的数据长度，一般小于等于len
失败 -1；

send（）

int send(int sockfd, const void *msg,
size_t len, int flags);
功能：从msg所在的内存中获取长度为len的数据以flags
方式写入到sockfd对应的套接字中。

参数：sockfd（用自己的套接字描述符即可，send和recv都一样）

       msg 要发送的消息
       len 要发送的消息长度
       flags 消息的发送方式。

返回值：成功发送的字符长度
失败 -1；

close

close() ===>关闭指定的套接字id；

客户端：

socket，connect，send，close

connect（）

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);
功能：该函数固定有客户端使用，表示从当前主机向目标
        主机发起链接请求。
参数：sockfd 本地socket创建的套接子id
    addr 远程目标主机的地址信息。
       addrlen: 参数2的长度。
返回值：成功 0
失败 -1；

在connect函数的最后一个参数是socklen_t类型，

而在accept函数中最后一个参数是socklen_t *类型