Socket程式設計和TCP原理

計算機專業在大學裡學習的網路課程裡，留給大家印象最深刻的就是osi的7層模型、tcp/ip的4層模型，講到tcp，面試問最多就是建立連線的三次握手和斷開連線的四次揮手。但在實際專案或程式設計應用中，這些理論知識似乎應用不上，我們只需要知道一些api就可以實現伺服器、客戶端的網路程式設計了。

socket程式設計怎麼和tcp的原理關聯起來呢？怎麼理解socket委託或者呼叫作業系統實現的tcp/ip協議棧做的具體工作呢？我覺得有必要結合具體的**梳理這個流程，幫助程式設計師理解api背後的邏輯，對我們查詢、解決問題應該會很有幫助。

首先介紹下基礎理論知識：

tcp是屬於第3層傳輸層的協議，ip是第2層網路層的協議，這是tcp/ip網路協議簇的最為核心的2個協議。不同的作業系統有自己的不同版本的網路協議棧的實現，總體上是上層委託或呼叫下層的協議來實現。

tcp/ip協議簇總體上分為4層，包含幾十個協議，比如ppp、arp、icmp、rip，可以參看下表：

比如處於網路介面層（第2層）的slip（序列線網際網路協議），ppp（點到點協議），arp（位址解析協議），rarp（反向位址解析協議）；

層次層次名稱

協議第4層

應用層http（超文字傳輸協議）,smtp（簡單郵件傳輸協議）,ftp（檔案傳輸協議），dns（網域名稱系統），dhcp（動態主機配置協議）

第3層傳輸層

tcp（傳輸控制協議），udp（使用者資料報協議）

第2層網路層

arp（位址解析協議），ip（網際協議），ipsec（ip安全性），icmp（網際網路控制報文協議），

第1層網路介面層

slip（序列線網際網路協議），ppp（點到點協議）

tcp全稱為傳輸控制協議，它建立和管理裝置之間的連線，並在使用ip時確保可靠的、具有流量控制的資料交付。

一、socket位址結構

// ipv4的socket位址結構
struct in_addr;
struct sockaddr_in;
// 通用的socket位址結構
struct sockaddr ;

對伺服器來說，需要繫結埠，為客戶端連線提供服務。需要有以下幾個步驟：

1.建立套接字

int socket(int domain, int type, int protocol);

函式返回socket描述符，用以標識本機的不同網路連線，作業系統將socket視為一種資源檔案，linux下開啟檔案數目不同使用者是有不同限制的，有時候伺服器遇到連線數受限問題，可以查查這方面的問題。

domain引數一般取af_inet

type：表示套接字型別，sock_stream表示是tcp，sock_dgram表示udp

protocol：表示協議，一般設為0

當呼叫這個函式後，應用程式會得到可以控制socket的描述符，協議棧申請記憶體空間，用於儲存維持連線或傳送資料報需要的控制資訊

2. 繫結埠

int bind(int sockfd, struct sockaddr *sa, int addrlen);