TCP
- 00.IP和端口 -
1.在说网络编程前我们先要说一下IP和端口号，为什么我们要引入端口号IP和端口号呢？
a. 会想前几篇关于进程的博客，可以知道用一个进程PID来标识一个主机上的进程，但是不同主机间没有限制了。这就导致在庞大的互联网中没有办法用PID来表示一个主机上的一个进程
b. IP可以再网络中标识唯一一个主机，而端口号则是用来标识这个主机上的唯一进程，这样就达到了的目的，完成了不同主机上某个进程的唯一标识，将这种IP+端口号的形式，称之为套接字。
下面看一个实例来了解一下不同网段主机的通信过程：
1. A主机的应用层微信进程发送了数据，向下给了传输层打上TCP头，在向下给网络层打上IP头，在向下给了数据链路层打上数据帧，源mac和目的mac，但是不知道目的mac所以就是默认网关（路由器）的mac，发送给路由器。
2. 路由器拿到数据，重新分装帧，把源mac换成自己的，目的mac换成主机B的mac，将信息发送给主机B
3. 主机B接受到消息，将数据解析帧，IP头，TCP头知道是应用层的9090端口的进程，即将数据交给端口号为9090的微信进程。
4. 这样主机B就收到了消息，完成了两个主机的通信。
2.常见端口号
- 01.网络套接字API
1.创建socket文件描述符:
2.绑定端口号
3.监听socket
4.接受请求
5.建立连接
6.struct sockaddr sockaddr_in
7.对上述API进行简单的使用
//client.c
typedef struct sockaddr sockaddr;
typedef struct sockaddr_in sockaddr_in;
int main(int argc ,char* argv[])
{
if(argc!=3)
return -1;
int sockfd= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sockfd<0)
return -1;
sockaddr_in server;
server.sin_family = AF_INET;
server.sin_port= htons(atoi(argv[2]));
server.sin_addr.s_addr= inet_addr(argv[1]);
socklen_t serverLen=sizeof(server);
int ret =connect(sockfd,(sockaddr*)(&server),serverLen);
if(ret<0)
return -2;
while(1)
{
char buf[1024]={0};
ssize_t read_size = read(0,buf,sizeof(buf)-1);
if(read_size<0)
continue;
else if(read_size==0)
break;
write(sockfd,buf,strlen(buf));
char recv_buf[1024]={0};
read_size = read(sockfd,recv_buf,sizeof(recv_buf));
if(read_size<0)
{
printf("read_size < 0\n");
continue;
}
else if(read_size==0)
{
printf("client close !\n");
break;
}
else
{
printf("server say : %s\n",recv_buf);
}
}
}
//server.c
typedef struct sockaddr sockaddr;
typedef struct sockaddr_in sockaddr_in;
int main(int argc,char* argv[])
{
if(argc!=3)
return -1;
int sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(sockfd<0)
return -2;
sockaddr_in addr;
addr.sin_family =AF_INET;
addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
socklen_t addrlen= sizeof(addr);
int ret =bind(sockfd,(sockaddr*)(&addr),addrlen);
if(ret<0)
return -3;
ret =listen(sockfd,5);
if(ret<0)
return -4;
sockaddr_in client ;
socklen_t clientlen=sizeof(client);
while(1)
{
int sock = accept(sockfd,(sockaddr*)(&client),&clientlen);
if(sock<0)
return -5;
while(1)
{
char buf[1024] ={0};
ssize_t read_size = read(sock,buf,sizeof(buf)-1);
if(read_size<0)
continue;
else if(read_size==0)
{
printf("client close !\n");
break;
}
else
{
printf("client say :%s\n",buf);
write(sock,buf,strlen(buf));
}
}
}
}
//Makefile
.PHONY:all clean
all:client server
client:./client.c
gcc $^ -o $@
server:./server.c
gcc $^ -o $@
clean:
rm -f client server
上述程序程序执行结果
- 02.详解TCP
1.TCP三次握手
2.四次挥手
3.TCP的可靠行
a. 三次握手保证可靠的连接
b. 四次挥手保证可靠的断开连接
c. 序列号和超时重传保证了其数据的可靠
超时重传
情况一：可能A主机发送了一个数据，B主机收到了但是发送确认报文丢失，导致A主机超时，进行重传
情况二：主机A发送的数据直接丢失了，导致A一定时间内没有收到B的确认，所以超时，进行重传。
说明：不是超时就会一直发送，其几次等待时间都是二倍的增长，但是当重重到一定的次数后，就认为B主机异常，不进行重传。
序列号：
过程描述：
1. 首先A主机发送一个序列为x的数据
2. B主机收到回应ack=x+1，代表B主机x+1前的都收到了，下次希望发送序列x+1的数据，seq=y则是B主机发送给A主机的数据。
3. 主机A收到了B的确认，知道了B主机x+1前的都收到了，希望给他x+1的数据，seq代表A发送的数据序列为x+1，ack=y+1代表A收到y+1前的数据，渴望下次收到y+1的数据。
4.TCP传输如何保证其效率呢？
a. 校验和
b. 滑动窗口机制
c. 延迟应答
d. 捎带应答
滑动窗口：
1. 滑动窗口就是依次执行批量的发送，大小为窗口大小，再发送窗口大小的数据是不需要等待确认可以直接发送
2.每次著有收到确认的才可以从窗口中删除，再没有收到确认时是没有办法从滑动窗口删除任何东西的
3. 当收到了确认则滑动窗口可以向前移动，将进入的进行发送
4.异常情况一：数据包发送过去，但是确认丢失的话，可以通过后续的ACK进行确认，当1000的去确认丢了，但是收到了2000的确认，这样1000也想打予确认了不会触发重传。
5.异常情况二：数据包丢失没有发送过去，那么会在确认报文中反复收到重复的确认一个序列的报文，例如2000报文丢失了，那么会收到重复确认1000的报文，那么就会重传2000的报文，这样可能下次收到的就是5000的确认报文，因为其他报文都收到了。
延迟应答
1.假设接收端缓冲区为10M. ⼀次收到了5M的数据; 如果⽴刻应答, 返回的窗⼝就是5M;
2.但实际上可能处理端处理的速度很快, 10ms之内就把5M数据从缓冲区消费掉了；
3.在这种情况下, 接收端处理还远没有达到⾃⼰的极限, 即使窗⼝再放⼤⼀些, 也能处理过来;
4.如果接收端稍微等⼀会再应答, ⽐如等待200ms再应答, 那么这个时候返回的窗⼝⼤⼩就是10M;
捎带应答
1. 实际中我们没有必要一问一答，我们可以再我们想给对方发送消息的时候顺便把ACK带上，这样就节省了一次发送的时间，提高了效率。