网络编程

Linux Socket编程（不限Linux）

C/C++ socket编程教程：1天玩转socket通信技术 

---

一些基本概念

socket：套接字，计算机之间进行通信的一种约定。
网络编程：编写程序使两台联网的计算机相互交换数据。

典型应用：Web 服务器和浏览器。浏览器获取用户输入的URL，向服务器发起请求，服务器分析接收到的URL，将对应的网页内容返回给浏览器，浏览器再经过解析和渲染，就将文字、图片、视频等元素呈现给用户。

确定计算机位置：IP地址。有了IP地址可以找到目标计算机，但仍不能通信，端口号用来区分不同的网络程序（web ftp smtp）。端口（Port）是一个虚拟的、逻辑上的概念。

协议（Protocol）就是网络通信的约定，通信的双方必须都遵守才能正常收发数据。

数据传输方式：                                                                                                               
1) SOCK_STREAM 表示面向连接的数据传输方式（http协议 网页）                                      
2) SOCK_DGRAM 表示无连接的数据传输方式（QQ视频和语言）

---

socket() 函数用来创建套接字，确定套接字的各种属性，然后服务器端要用 bind() 函数将套接字与特定的IP地址和端口绑定起来，只有这样，流经该IP地址和端口的数据才能交给套接字处理；而客户端要用 connect() 函数建立连接。

对于服务器端程序，使用 bind() 绑定套接字后，还需要使用 listen() 函数让套接字进入被动监听状态，再调用 accept() 函数，就可以随时响应客户端的请求了。listen() 只是让套接字进入监听状态，并没有真正接收客户端请求，listen() 后面的代码会继续执行，直到遇到 accept()。accept() 会阻塞程序执行（后面代码不能被执行），直到有新的请求到来。

可以使用 write()/send() 函数发送数据，使用 read()/recv() 函数接收数据。数据的接收和发送是无关的，read()/recv() 函数不管数据发送了多少次，都会尽可能多的接收数据。也就是说，read()/recv() 和 write()/send() 的执行次数可能不同。例如，write()/send() 重复执行三次，每次都发送字符串"abc"，那么目标机器上的 read()/recv()可能分三次接收，每次都接收"abc"；也可能分两次接收，第一次接收"abcab"，第二次接收"cabc"；也可能一次就接收到字符串"abcabcabc"。

数据的“粘包”问题：客户端发送的多个数据包被当做一个数据包接收。也称数据的无边界性，read()/recv() 函数不知道数据包的开始或结束标志（实际上也没有任何开始或结束标志），只把它们当做连续的数据流来处理。

TCP套接字的阻塞模式。所谓阻塞，就是上一步动作没有完成，下一步动作将暂停，直到上一步动作完成后才能继续，以保持同步性。每个 socket 被创建后，都会分配两个缓冲区，输入缓冲区和输出缓冲区，write()/send()，read()/recv()可能会发生阻塞。

close()/closesocket()和shutdown()。
shutdown() 用来关闭连接，而不是套接字，不管调用多少次 shutdown()，套接字依然存在，直到调用 close() / closesocket() 将套接字从内存清除。

---

TCP三次握手

TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的通信协议，数据在传输前要建立连接，传输完毕后还要断开连接。

Seq：序号
Ack：确认号
SYN：标志位，表示该数据包用来建立连接

三次握手的关键是要确认对方收到了自己的数据包，这个目标就是通过“确认号（Ack）”字段实现的。计算机会记录下自己发送的数据包序号 Seq，待收到对方的数据包后，检测“确认号（Ack）”字段，看Ack = Seq + 1是否成立，如果成立说明对方正确收到了自己的数据包。

TCP 套接字的数据交换过程

主机A分2次（分2个数据包）向主机B传递200字节的过程。

注意Ack 号为 1301 而不是 1201，原因在于 Ack 号的增量为传输的数据字节数。假设每次 Ack号不加传输的字节数，这样虽然可以确认数据包的传输，但无法明确100字节全部正确传递还是丢失了一部分，比如只传递了80字节。

因此按如下的公式确认Ack 号：Ack号 = Seq号 + 传递的字节数 + 1

客户端主动断开连接

TIME_WAIT 要等待 2MSL（Maximum Segment Lifetime，报文最大生存时间） 才会进入 CLOSED 状态。ACK 包到达服务器需要 MSL 时间，服务器重传 FIN 包也需要 MSL时间，2MSL 是数据包往返的最大时间，如果 2MSL 后还未收到服务器重传的 FIN 包，就说明服务器已经收到了 ACK 包。

---

UDP 是非连接的传输协议，没有建立连接和断开连接的过程。UDP不必调用 listen() 和 accept() 函数。UDP中只有创建套接字的过程和数据交换的过程。