Linux下網絡編程

1.TCP/IP簡介

TCP/IP協議源于1969年，是針對Internet開發的一種體系結構和協議標準，目的在于解決異種計算機網絡的通信問題。使得網絡在互聯時能為用戶提供一種通用、一致的通信服務。是Internet采用的協議標準。

TCP/IP是一組通信協議的代名詞，是由一系列協議組成的協議簇。它本身指兩個協議集：

TCP（傳輸控制協議）。

IP（互聯網絡協議）。

TCP/IP協議的基本傳輸單位是數據包（Datagram）。

TCP/IP傳輸協議，即傳輸控制/網絡協議，也叫作網絡通訊協議。它是在網絡的使用中的最基本的通信協議。TCP/IP傳輸協議對互聯網中各部分進行通信的標準和方法進行了規定。并且，TCP/IP傳輸協議是保證網絡數據信息及時、完整傳輸的兩個重要的協議。TCP/IP傳輸協議是嚴格來說是一個四層的體系結構，應用層、傳輸層、網絡層和數據鏈路層都包含其中。

2.TCP/IP協議分層模型

TCP/IP協議族是一組不同層次上的多個協議的組合。TCP/IP通常被認為是一個四層協議系統。

應用層（Application Layer）

包含各種網絡應用協議。如HTTP、FTP、telnet、SMTP、DNS、SNMP等。

傳輸層（Transport Layer）

負責在源主機和目的主機的應用程序間建立、管理和拆除可靠而又有效的端到端連接 。主要有TCP和UDP兩個傳輸協議。

網絡互聯層（Internet Layer）

負責將分組獨立地從信源傳送到信宿，主要解決路由選擇、擁塞控制和網絡互聯等問題。如最重要的協議——IP。

網絡接口層（Network Access Layer）

負責將IP分組封裝成適合在物理網絡上傳輸的幀格式并傳輸；或將從物理網絡接收到的幀解封，取出IP分組交給網絡互聯層。當前幾乎所有的物理網絡上都可運行TCP/IP協議。

3.傳輸控制協議TCP

TCP協議， 即傳輸控制協議，是一個可靠的、面向連接的協議。所謂連接，就是兩個對等實體為進行數據通信而進行的一種結合。面向連接服務是在數據交換之前，必須先建立連接。當數據交換結束后，則應終止這個連接。面向連接服務具有：連接建立、數據傳輸和連接釋放這三個階段。在傳送數據時是按序傳送的。

3.1 TCP數據格式

3.2 三次握手

第一次握手：

建立連接時，客戶端發送syn包(syn=j)到服務器，并進入SYN_SEND狀態，等待服務器確認。

第二次握手：

服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態。

第三次握手：

客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，向服務器發送確認包ACK(ack=k+1)，此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手。

為什么握手是三次， 而不是兩次或者四次？

為了保證雙方都具備收發能力，則雙方都需要發送SYN和ACK，兩次握手則只能確一方具備收發能力；三次握手則可剛好可確定雙方都是可以進行收發的。

第一次握手是客戶端發送 SYN， 服務端接收， 服務端得出客戶端的發送能力和服務端的接收能力都正常；

第二次握手是服務端發送 SYN+ACK， 客戶端接收， 客戶端得出客戶端發送接收能力正常， 服務端發送接收能力也都正常， 但是此時服務器并不能確認客戶端的接收能力是否正常；

第三次握手客戶端發送 ACK， 服務器接收， 服務端才能得出客戶端發送接收能力正常，服務端自己發送接收能力也都正常。

3.3 四次揮手

TCP 一個特別的概念叫作半關閉， 這個概念是說， TCP 的連接是全雙工（可以同時發送和接收） 連接， 因此在關閉連接的時候， 必須關閉發送和接收兩個方向上的連接。

第一次揮手： 客戶端發出釋放 FIN=1， 自 己序列號 seq=u， 進入 FIN-WAIT-1 狀態。

第二次揮手： 服務器收到客戶端的后， 發出 ACK=1 確認標志和客戶端的確認號 ack=u+1，自己的序列號 seq=v， 進入 CLOSE-WAIT 狀態。

第三次揮手： 客戶端收到服務器確認結果后， 進入 FIN-WAIT-2 狀態。 此時服務器發送釋放 FIN=1 信號， 確認標志 ACK=1， 確認序號 ack=u+1， 自 己序號 seq=w， 服務器進入LAST-ACK（最后確認態）。

第四次揮手： 客戶端收到回復后， 發送確認 ACK=1， ack=w+1， 自 己的 seq=u+1， 客戶端進入 TIME-WAIT（時間等待） 。 客戶端經過 2 個最長報文段壽命后， 客戶端 CLOSE；服務器收到確認后， 立刻進入 CLOSE 狀態。

為么需要四次揮手

因為為在斷開連接時，服務器收到客戶端斷開請求時可能此時還沒有完成數據傳輸，所以需要先回復客戶端我收到你的請求了，等將數據傳輸完成后，再通知客戶開端可以斷開連接了，所以服務器需要將應答ack和FIN分兩次發送，因此需要四次揮手。

審核編輯 黃昊宇