網路通訊TCP UDP 學習筆記

參考文獻：35 張**被問千百遍的 tcp 三次握手和四次揮手面試題

一、網路通訊的基本概念

1、tcp和udp的區別 tcp（transmission control protocol）：傳輸控制協議，面向連線的服務（類似打**），安全、可靠（三次握手、響應+重傳、四次揮手），速度相對較慢，一般應用在對安全性、完整性有嚴格要求的場景：文件傳輸（ftp）、smtp、http 三次握手： a要知道，a能到b,b能到a b要也要知道，a能到b，b能到a a 你聽得到嗎 -> b(此時b知道了a能到b) （a能到b且b能到a）a <- 我能聽到，你叫 b a 我也能聽到-> b（此時b知道了b也能到a）四次揮手：目的是保證關閉前傳送完所有未傳送的資料報（應用層已經交給底層了，但底層還沒有完全傳送出去）。 a 傳送關閉請求 -> b a <- 傳送請求相應 b b檢查是否有未傳送完成的資料 <- 可以關閉 b a 傳送關閉訊息-> b udp（user datagram protocol）：使用者資料報文協議，面向無連線的服務（發簡訊）0，不保證安全、 2、訊息流應用層->表示層->會話層->網路層->傳輸層->資料鏈路層->物理層->資料鏈路層->傳輸層->網路層 ->會話層->表示層->應用層 3、訊息包

當socket收到乙個要傳送的資料時，會先把資料進行拆分成bit流，然後再組成（防丟失）資料報（可能會丟包）。

二、套接字

socket是一種介面機制，可以讓程式無論使用什麼埠、協議、都可以從socket進出資料，它負責了程序與協
議之間的連線。
1、程式設計模型
點對點（p2p）：一對一通訊
客戶機/伺服器（c/s）：一對多通訊
2、函式
int socket(int domain, int type, int protocol);
功能：建立socket描述符，可以把socket當作檔案來看待，傳送資料就是寫檔案，接收資料就是讀檔案。
domain:位址型別
af_unix/af_local/af_file 本地通訊（程序間通訊）
af_inet 基本32ip位址通訊，ipv4 internet protocols
af_inet6 基本128ip位址通訊，ipv6，ipv6 internet protocols
type:通訊協議
sock_stream 資料流協議，tcp
sock_dgram 資料報協議，udp
protocol：特別通訊協議，給0即可。
返回值：socket描述符，類似檔案描述符
3、通訊位址
注意：函式介面定義的是sockaddr，而實際提供的是sockaddr_un或sockaddr_in
struct socketaddr
struct sockaddr_un ;
struct sockaddr_in
struct in_addr
4、繫結
socket描述符與物理通訊載體（網絡卡或socket檔案）繫結在一起。
int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
sockfd：socket描述符：socket函式的返回值
5、連線
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,socklen_t addrlen);
sockfd：socket描述符
返回值：在不同的程式設計模型下返回值意義不同，在本地通訊
返回加0，失敗返回-1。
6、資料接收與傳送：read/write
ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
recv／send與read/write功能一樣，flags多了是否阻塞的功能（0阻塞，1不阻塞）。
7、關閉套接字：close
如果是網路通訊，埠號並不會立即**，大概會占用3分鐘左右。
8、位元組序轉換
#include uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
功能：把32位本機位元組序轉換成32位的網路位元組序
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
功能：把16位本機位元組序轉換成16位的網路位元組序
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
功能：把32位網路位元組序轉換成32位的本機位元組序
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
功能：把16位網路位元組序轉換成16位的本機位元組序
9、ip位址轉換
#include #include #include int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);
in_addr_t inet_addr(const char *cp);
char *inet_ntoa(struct in_addr in);
10、本地通訊程式設計模型
程序a 程序b
建立套接字（af_local） 建立套接字（af_local） 
準備位址（sockaddr_un） 準備位址（sockaddr_un）
繫結（自己的socket/位址） 連線（connect，連線程序a的位址）
接收資料 傳送資料
關閉套接字

三、基於tcp協議的c/s模型

int listen(int sockfd, int backlog);
功能：設定等待連線的最大數量
sockfd:被監聽的socket描述符
backlog:等待連線的最大數量（排隊的數量）
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
功能：等待連線sockfd連線
返回值：專門用於通訊的描述符
程式設計模型：
server client
建立socket套接字 建立socket套接字
準備位址（sockaddr_in,本機位址） 準備位址（伺服器位址）
繫結（bind） 。。。
監聽（listen） 。。。
等待連線（accept、fork） 連線（connect）
接收請求(read/recv) 傳送請求（write/send）
響應請求(write/send) 接收響應（read/recv) 
關閉(close) 關閉（close）

四、基於udp協議的c/s模型

ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,  const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);
功能：udp協議專用的資料傳送函式
sockfd：套接字描述符
len：待傳送的資料位元組數
flags：0阻塞，1不阻塞
addrlen：位址結構體的位元組數
返回值：成功傳送的位元組數
ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);
功能：udp協議專用的資料接收函式
sockfd：套接字描述符
buf：資料儲存位置 
len：最大接收位元組數
flags：0阻塞，1不阻塞
返回值：成功接收的位元組數。
程式設計模型：
server client
建立套接字（socket） 建立套接字（socket） 
準備位址（本機位址sockaddr_in） 準備位址（目標機位址sockaddr_in）
繫結（bind（sockfd+addr）） 。。。
接收請求（recvfrom） 傳送請求（sendto）
響應請求（sendto） 接收響應（recvfrom）
關閉套接字（close） 關閉套接字（close）
注意：從伺服器到客戶端返回的路線是udp協議自己設計的。

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