网络通信协议TCP

本文详细介绍了TCP协议的工作原理,包括三次握手建立连接的过程,以及TCP与UDP的区别。同时,阐述了TCP/IP核心协议的重要性和在不同场景下如何选择使用TCP或UDP。此外,还介绍了Socket编程的基本步骤,包括socket()、bind()、listen()、accept()、send()、recv()等函数的使用,展示了服务器端和客户端的示例代码。

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TCP的上一层是应用层,TCP向应用层提供可靠的面向对象的数据流传输服务,TCP数据传输实现了从一个应用程序到另一个应用程序的数据传递。它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信。),应用程序通过向TCP层提交数据接发送/收端的地址和端口号而实现应用层的数据通信。
通过IP的源/目的可以惟一地区分网络中两个设备的连接,通过socket的源/目的可以惟一地区分网络中两个应用程序的连接。
三次握手
TCP是面向连接的,所谓面向连接,就是当计算机双方通信时必需先建立连接,然后进行数据通信,最后拆除连接三个过程。TCP在建立连接时又分三步走:
第一步(A->B):主机A向主机B发送一个包含SYN即同步(Synchronize)标志的TCP报文,SYN同步报文会指明客户端使用的端口以及TCP连接的初始序号;
第二步(B->A):主机B在收到客户端的SYN报文后,将返回一个SYN+ACK的报文,表示主机B的请求被接受,同时TCP序号被加一,ACK即确认(Acknowledgement)。
第三步(A->B):主机A也返回一个确认报文ACK给服务器端,同样TCP序列号被加一,到此一个TCP连接完成
TCP/IP核心协议
三次握手

UDP
UDP即用户数据报协议,是一种面向无连接的不可靠传输协议,不需要通过3次握手来建立一个连接,同时,一个UDP应用可同时作为应用的客户或服务器方。
由于UDP协议并不需要建立一个明确的连接,因此建立UDP应用要比建立TCP应用简单得多。UDP比TCP协议更为高效,也能更好地解决实时性的问题,如今,包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都使用UDP协议。

TCP/IP核心协议
协议选择
协议的选择应该考虑到数据可靠性、应用的实时性和网络的可靠性。
对数据可靠性要求高的应用需选择TCP协议,而对数据的可靠性要求不那么高的应用可选择UDP传送。

TCP协议中的3次握手、重传确认等手段可以保证数据传输的可靠性,但使用TCP协议会有较大的时延,因此不适合对实时性要求较高的应用;而UDP协议则有很好的实时性。
网络状况不是很好的情况下需选用TCP协议(如在广域网等情况),网络状况很好的情况下选择UDP协议可以减少网络负荷。

Socket是一个网络接口,不同的协议之间的差异性操作,则交给socket自行解决
是一种特殊的IO接口,是一种文件描述符;
是一种常用的进程之间的通信,本地,不同主机之间通信;
Socket可用网络地址结构
{协议,本地地址,本地端口}表示

套接字类型:
1.流式套接字SOCK_STREAM
流式的套接字可以提供可靠的、面向连 接的通讯流。它使用了TCP协议。TCP保证了数据传输的正确性和顺序性;
2. 数据报套接字SOCK_DGRAM
数据报套接字定义了一种无连接的服务,数据通过相互独立的报文进行传输,是无序的,并且不保证可靠,无差错,它使用数据报协议UDP。
3. 原始套接字SOCK_RAM
原始套接字允许对低层协议如IP或ICMP直接访问,主要用于新的网络协议的测试等。
对底层协议进行访问,不方便,对一些协议开发。

地址结构:

struct sockaddr_in
    {
       short int sin_family;  /* Internet地址族 */
       unsigned short int sin_port;  
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