网络（3）TCP通信

这几天学习了TCP通信。它和UDP通信是网络通信的重点。

TCP是面向连接的协议，正式收发数据之前，要通过三次握手建立连接，通信结束使用四次挥手断开连接。

三次握手

四次挥手

用来结束TCP连接，保证数据完整传输。

如果双方没有待传输数据，四次挥手也会简化成三次挥手。

主动关闭端发送FIN

被动关闭端回复ACK；如果数据全部发送完毕，会继续发送ACK+FIN

被动关闭端再发送FIN

主动关闭端回复ACK

TCP依靠序号、确认序号保证数据完整可靠传输。

序号：代表当前数据包起始字节编号

确认序号：接收方告诉发送方，下一次希望收到的字节编号

还有滑动窗口做流量控制，拥塞控制应对网络拥堵，掉线检测机制维护连接状态。

TCP粘包问题

TCP是流式协议，没有消息边界。连续发送多份数据，接收端有可能把多条数据包粘在一起收到。

常见解决办法：

TCP报文头部

TCP头部固定20字节。里面有多个标志位：

SYN：请求建立连接

ACK：确认应答

FIN：结束通信

RST：重置连接

PSH：推送数据

URG：紧急数据

ACK标志置1的时候，32位确认序号才会生效。

TCP socket核心函数

客户端函数

socket() 创建套接字

int tcpsocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

AF_INET代表IPv4，SOCK_STREAM代表TCP流套接字。
connect()：客户端主动发起连接

int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

sockfd：socket文件描述符

addr：目标服务器地址

addrlen：地址结构体长度

返回0成功，‑1失败。
send()：向套接字发送数据

ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);

buf：发送缓冲区首地址；len：发送长度；flags一般填0

返回：成功返回发送字节数；失败返回‑1。
recv()：从套接字接收数据

ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

buf：接收缓冲区；len：最大接收字节；flags默认0

返回：成功返回收到字节；失败‑1；返回0代表对方关闭连接。

服务器端函数

listen()：开启监听，等待客户端连接请求

int listen(int sockfd, int backlog);

backlog：内核中未处理连接请求队列的最大个数。成功返回0，失败‑1。
accept()：取出监听队列第一个客户端连接

int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

sockfd：监听socket

addr：保存客户端地址信息

addrlen：传入地址结构体大小，调用后输出实际地址长度

返回值：返回新的文件描述符，后续和客户端通信就使用这个新fd。

TCP与UDP对比

TCP UDP

连接面向连接无连接

可靠性可靠安全不可靠

资源开销开销大开销小

实现逻辑复杂简单

UDP不用建立连接，速度快，但是会丢包，不保证顺序。

小结