TCPTP协议是什么？以及Socket使用指南

TCP/TP协议是什么？

TCP/IP协议是一种四层协议，完整叫法是TCP/UDP/IP协议。

UDP 协议 (User Datagram Protocol 用户数据报协议)，是一种保护消息边界的，不保障可靠数据的传输。

TCP 协议 (Transmission Control Protocol 传输控制协议)，是一种流传输，无保护信息边界的协议。他提供可靠的、有序的、双向的、面向连接的传输。

保护信息边界 ：传输协议把数据当作 一条独立的信息 在网上传输，接收端只能接受独立的信息。

无保护信息边界 ：发送端连续发送数据，接收端可能在一次接受动作中，接受多个数据包。

Socket

介绍（与TCP/TP的关系）

Windows Socket是一个网络编程接口，它并非一个协议，而是一些协议的封装。

WinSock与协议基本上无关，这样可以保证其独立性，能够调用多种不同协议的功能。

WinSock可以是TCP/IP协议的一种封装，通过调用WinSock的接口函数来调用TCP/IP的各种功能。

基本使用流程

WinSock编程分为服务器端和客户端两部分。

接下来直接以TCP/IP为例来介绍其基本使用流程。

1.初始化

初始化WinSock DLL库：

cpp 复制代码

#include <winsock2.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib") 			    //告诉链接器链接 WinSock 库
	
WSADATA wsaData;							  //保存 WinSock 版本
int ret = WSAStarup(MAKEWORD(2,2),&wsaData);	//申请网络资源，指定使用版本
if(ret != 0){
	printf("初始化失败")
}

如果不调用WSAStartup，后面所有socket API都会失败。

2.创建Socket

基本格式：

cpp 复制代码

SOCKET serverSocket = socket(
	AD_INTE,		// 使用IPv4协议
	SOCK_STREAM,	// 面向连接（TCP）
	IPPROTO_TCP		// 说明使用 TCP 协议
);

if(serverSocket == INVALID_SOCKET){
	printf("创建失败");
}

3.设置通信地址（IP 与端口）

基本格式：

SOCKET Socket(int af,int type,int protocol)

包含了两个信息，一个是 IP 地址，一个是 Port 端口号，使用这两个信息，就可以确定网络中的任何一个通讯节点。

cpp 复制代码

sockaddr_in addr{};			    // 这个是IPv4专用地址结构体，内部包含 IP 与 端口
addr.sin_family = AD_INET;		// 知名地址类型是 IPv4
addr.sin_port = htons(8080);	// 设置端口
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

4.绑定端口（服务端）

当调用Socket()接口函数创建了一个套接字之后，必须把套接字与你需要进行通讯的地址建立联系，使用bind函数来进行绑定。

cpp 复制代码

bind(sock, (sockaddr*)&addr, sizeof(addr));

绑定端口的作用就是告诉操作系统，此端口我占用了，其他端不能抢占我的位置。

如果不进行绑定的话，服务端会不知道监听那个端口，而客户端也无法进行监听。

5.监听（服务端）

当绑定完成之后，服务端必须建立一个监听队列来接受客户端的连接请求。

cpp 复制代码

int listen(SOCKET s,int backlog)

将socket从普通的状体转化为监听的状态。

这里的参数backlog指的是允许的最大连接队列长度。

6.建立连接

在服务端，使用accept

cpp 复制代码

SOCKET clientSock = accept(sock, nullptr, nullptr);

从而从连接队列中取出一个已完成三次握手的客户端。

在客户端，使用connect

cpp 复制代码

connect(sock,(sockaddr*)&serverAddr,sizeof(serverAddr));

从而主动向服务器发起 TCP 三次握手。

此时，TCP已经完成连接建立，可以收发数据。

7.数据收发

此时，在客户端与服务端建立连接以后，这两端都可以进行数据的发送与接收，使用以下方法：

发送：

cpp 复制代码

int send(SOCKET s,const char FAR* buf,int len,int flags);

接收：

cpp 复制代码

int recv(SOCKET s,char FAR* buf,int len,int flags);

注意buf这个参数，注意这是将数据存入 TCP 缓冲区，实际是否进行发送或接收由 TCP 决定。

注意flag这个参数，当其值 >0 时，表示接收到数据；当其值 = 0 时，表示对方正常关闭；当其值 < 0 时，表示出现了错误。

8.关闭Socket

当所有收发操作完成之后，我们要关闭Socket，告知对方：我不再通信，从而释放系统资源，防止句柄泄漏。

cpp 复制代码

closesocket(sock);

9.清理环境

归还 WinSock 初始化时申请的资源，避免资源泄漏与程序异常退出。

cpp 复制代码

WSACleanuo();

总结一下，Socket的基本使用流程如下：

md 复制代码

1. WSAStartup      // 初始化 WinSock
2. socket          // 创建 socket
3. bind            // 绑定地址（服务端）
4. listen          // 监听（服务端）
5. accept / connect// 建立连接
6. send / recv     // 数据通信
7. closesocket     // 关闭 socket
8. WSACleanup      // 清理 WinSock

Socket的通信模式

1. 阻塞模式（默认）

accept / recv 会卡住线程
适合教学、小工具
不适合高并发

2. 非阻塞模式

cpp 复制代码

u_long mode = 1;
ioctlsocket(sock, FIONBIO, &mode);

需要轮询
CPU 消耗较高

3. 事件驱动（WSAEventSelect）

基于事件通知
中等规模服务器

4. IOCP（工业级）

Windows 高性能服务器核心技术

Completion Port
异步 + 线程池
支撑高并发（如 Web Server、游戏服务器）
Windows 下高并发服务，基本绕不开 IOCP。

WinSock 与 Linux Socket 的对比

对比点	Windows	Linux
初始化	必须 `WSAStartup`	不需要
关闭	`closesocket`	`close`
错误码	`WSAGetLastError()`	`errno`
高并发	IOCP	epoll
头文件	winsock2.h	sys/socket.h

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