TCP/IP学习笔记（一）

一，TCP/IP的三次握手和四次挥手

TCP/IP三次握手和四次挥手

1，三次握手

所谓三次握手（Three-Way Handshake）即建立TCP连接，就是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送3个包以确认连接的建立。在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发，整个流程如下所示：

（1）第一次握手：Client将标志位SYN置为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发送给Server，Client进入SYN_SENT状态，等待Server确认。
（2）第二次握手：Server收到数据包后由标志位SYN=1知道Client请求建立连接，Server将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发送给Client以确认连接请求，Server进入SYN_RCVD状态。
（3）第三次握手：Client收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确则将标志位ACK置为1，ack=K+1，并将该数据包发送给Server，Server检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确则连接建立成功，Client和Server进入ESTABLISHED状态，完成三次握手，随后Client与Server之间可以开始传输数据了。

2，四次挥手

（1）第一次挥手：Client发送一个FIN，用来关闭Client到Server的数据传送，Client进入FIN_WAIT_1状态。
（2）第二次挥手：Server收到FIN后，发送一个ACK给Client，确认序号为收到序号+1（与SYN相同，一个FIN占用一个序号），Server进入CLOSE_WAIT状态。
（3）第三次挥手：Server发送一个FIN，用来关闭Server到Client的数据传送，Server进入LAST_ACK状态。
（4）第四次挥手：Client收到FIN后，Client进入TIME_WAIT状态，接着发送一个ACK给Server，确认序号为收到序号+1，Server进入CLOSED状态，完成四次挥手。

3，常见问题

为什么建立连接是三次握手，而关闭连接却是四次挥手呢
这是因为服务端在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。而关闭连接时，当收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，己方也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即close，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送。

为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态
这是因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的4个报文也都协调和发送完毕，按理可以直接回到CLOSED状态（就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样）；但是因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到，因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文，而重发FIN报文，所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。

二，典型的socket编程

socket编程

 1 #include <sys/types.h>
 2 #include <sys/socket.h>
 3 #include <stdio.h>
 4 #include <netinet/in.h>
 5 #include <arpa/inet.h>
 6 #include <unistd.h>
 7 #include <string.h>
 8 #include <stdlib.h>
 9 #include <fcntl.h>
10 #include <sys/shm.h>
11 
12 #define MYPORT  8887
13 #define QUEUE   20
14 #define BUFFER_SIZE 1024
15 
16 int main()
17 {
18     ///定义sockfd
19     int server_sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM, 0);
20 
21     ///定义sockaddr_in
22     struct sockaddr_in server_sockaddr;
23     server_sockaddr.sin_family = AF_INET;
24     server_sockaddr.sin_port = htons(MYPORT);
25     server_sockaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
26 
27     ///bind，成功返回0，出错返回-1
28     if(bind(server_sockfd,(struct sockaddr *)&server_sockaddr,sizeof(server_sockaddr))==-1)
29     {
30         perror("bind");
31         exit(1);
32     }
33 
34     ///listen，成功返回0，出错返回-1
35     if(listen(server_sockfd,QUEUE) == -1)
36     {
37         perror("listen");
38         exit(1);
39     }
40 
41     ///客户端套接字
42     char buffer[BUFFER_SIZE];
43     struct sockaddr_in client_addr;
44     socklen_t length = sizeof(client_addr);
45 
46     ///成功返回非负描述字，出错返回-1
47     int conn = accept(server_sockfd, (struct sockaddr*)&client_addr, &length);
48     if(conn<0)
49     {
50         perror("connect");
51         exit(1);
52     }
53 
54     while(1)
55     {
56         memset(buffer,0,sizeof(buffer));
57         int len = recv(conn, buffer, sizeof(buffer),0);
58         if(strcmp(buffer,"exit\n")==0)
59             break;
60         fputs(buffer, stdout);
61         send(conn, buffer, len, 0);
62     }
63     close(conn);
64     close(server_sockfd);
65     return 0;
66 }