linux网络编程之C/S流程socket函数

一.TCP协议通信流程

1.建立连接协议(三次握手):

（1）客户端发送一个带SYN标志的TCP报文到服务器。这是三次握手过程中的报文1.

（2） 服务器端回应客户端的，这是三次握手中的第2个报文，这个报文同时带ACK标志和SYN标志。因此它表示对刚才客户端SYN报文的回应；同时又标志SYN给客户端，询问客户端是否准备好进行数据通讯。

（3） 客户必须再次回应服务段一个ACK报文，这是报文段3.

2.连接终止协议(四次分手):

由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭。这原则是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个FIN来终止这个方向的连接。收到一个 FIN只意味着这一方向上没有数据流动，一个TCP连接在收到一个FIN后仍能发送数据。首先进行关闭的一方将执行主动关闭，而另一方执行被动关闭。

　　（1） TCP客户端发送一个FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送（报文段4）。

　　（2） 服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1（报文段5）。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。

　　（3） 服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端（报文段6）。

　　（4） 客户段发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1（报文段7）。

CLOSED： 表示初始状态。

LISTEN： 表示服务器端的某个SOCKET处于监听状态，可以接受连接了。

SYN_RCVD： 这个状态表示接受到了SYN报文，在正常情况下，这个状态是服务器端的SOCKET在建立TCP连   接时的三次握手会话过程中的一个中间状态，很短暂，基本上用netstat你是很难看到这种状态的，除非你特意写了一个客户端测试程序，故意将三次TCP握手过程中最后一个ACK报文不予发送。因此这种状态时，当收到客户端的ACK报文后，它会进入到ESTABLISHED状态。

SYN_SENT： 这个状态与SYN_RCVD遥想呼应，当客户端SOCKET执行CONNECT连接时，它首先发送SYN报文，因此也随即它会进入到了SYN_SENT状态，并等待服务端的发送三次握手中的第2个报文。SYN_SENT状态表示客户端已发送SYN报文。

ESTABLISHED：表示连接已经建立了。

FIN_WAIT_1： 这个状态要好好解释一下，其实FIN_WAIT_1和FIN_WAIT_2状态的真正含义都是表示等待对方的FIN报文。而这两种状态的区别是：FIN_WAIT_1状态实际上是当SOCKET在ESTABLISHED状态时，它想主动关闭连接，向对方发送了FIN报文，此时该SOCKET即进入到FIN_WAIT_1状态。而当对方回应ACK报文后，则进入到FIN_WAIT_2状态，当然在实际的正常情况下，无论对方何种情况下，都应该马上回应ACK报文，所以FIN_WAIT_1状态一般是比较难见到的，而FIN_WAIT_2状态还有时常常可以用netstat看到。

FIN_WAIT_2：上面已经详细解释了这种状态，实际上FIN_WAIT_2状态下的SOCKET，表示半连接，也即有一方要求close连接，但另外还告诉对方，我暂时还有点数据需要传送给你，稍后再关闭连接。

TIME_WAIT： 表示收到了对方的FIN报文，并发送出了ACK报文，就等2MSL后即可回到CLOSED可用状态了。如果FIN_WAIT_1状态下，收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时，可以直接进入到TIME_WAIT状态，而无须经过FIN_WAIT_2状态。

CLOSE_WAIT： 这种状态的含义其实是表示在等待关闭。怎么理解呢？当对方close一个SOCKET后发送FIN报文给自己，你系统毫无疑问地会回应一个ACK报文给对方，此时则进入到CLOSE_WAIT状态。接下来呢，实际上你真正需要考虑的事情是察看你是否还有数据发送给对方，如果没有的话，那么你也就可以close这个SOCKET，发送FIN报文给对方，也即关闭连接。所以你在CLOSE_WAIT状态下，需要完成的事情是等待你去关闭连接。

LAST_ACK： 这个状态还是比较容易好理解的，它是被动关闭一方在发送FIN报文后，最后等待对方的ACK报文。当收到ACK报文后，也即可以进入到CLOSED可用状态了。

二.socket基本函数

1、socket函数

包含头文件
功能：创建一个套接字用于通信
原型：int socket(int domain, int type, int protocol);
参数
domain ：指定通信协议族（protocol family），AF_INET、AF_INET6、AF_UNIX等
type：指定socket类型，流式套接字SOCK_STREAM，数据报套接字SOCK_DGRAM，原始套接字SOCK_RAW
protocol ：协议类型，IPPROTO_TCP等；一般由前两个参数就决定了协议类型，设置为0即可。
返回值：成功返回非负整数， 它与文件描述符类似，我们把它称为套接口描述字，简称套接字。失败返回-1

2、bind函数

包含头文件
功能：绑定一个本地地址到套接字
原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
参数
sockfd：socket函数返回的套接字
addr：要绑定的地址
addrlen：地址长度
返回值：成功返回0，失败返回-1

3、listen函数

包含头文件
功能：将套接字用于监听进入的连接
原型：int listen(int sockfd, int backlog);
参数
sockfd：socket函数返回的套接字
backlog：已完成三次握手的最大连接个数
返回值：成功返回0，失败返回-1

一般来说，listen函数应该在调用socket和bind函数之后，调用函数accept之前调用。

4、accept函数

包含头文件
功能：从已完成连接队列返回第一个连接，如果已完成连接队列为空，则阻塞。
原型：int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
参数
sockfd：服务器套接字
addr：将返回对等方的套接字地址
addrlen：返回对等方的套接字地址长度
返回值：成功返回非负整数，失败返回-1

5、connect函数

包含头文件
功能：建立一个连接至addr所指定的套接字
原型：int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
参数
sockfd：未连接套接字
addr：要连接的套接字地址
addrlen：第二个参数addr长度
返回值：成功返回0，失败返回-1

下面是一个最简单的客户端/服务器程序(省去了错误处理):

服务器端:

客户端: