Unix网络编程读书笔记（一）

之前终于把unix环境高级编程这本书过了一遍，其中介绍的内容不少，有些内容一下子还接受不了。算了，就先这样吧，以后用到的时候再详细研究吧。

今天开始看看Unix网络编程这本书。还是在看书的同时写写读书笔记，方便忘记了随时查阅。

先来看看TCP与UDP之间的区别，一个老掉牙的问题了。

1. TCP是面向连接的，UDP是无连接的。
2. TCP是可靠的而UDP是不可靠的。为了实现这一区别，TCP采用了“发送数据确认”、“发送数据编号”、“超时重传”、“RTT估算（这一机制与超时重传配合使用）”、“接收数据重排”、“重复数据丢弃”等机制，保证TCP的可靠性。
3. TCP提供拥塞控制与流量控制。UDP不具备。
4. TCP是一种流模式协议，UDP是一种数据报模式协议。

在这里也给大家分享一篇有关TCP的blog：

http://coolshell.cn/articles/11564.html

http://coolshell.cn/articles/11609.html

三路握手

1. 服务器必须准备好接受外来的连接。这通常通过调用socket、bind和listen这三个函数完成，这一过程被称为被动打开（passive open）。
2. 客户通过调用connect发起主动打开（active open）。这导致客户TCP发送一个SYN（同步）分节。它告诉服务器客户将在（待建立的）连接中发送的数据的初始序号。通常SYN分节不携带数据，其所在IP数据报只含有一个IP首部、一个TCP首部及可能有的TCP选项。此时TCP首部中的SYN字段为1，ACK字段为0，代表TCP头部中有“序号”，但没有“确认序号”。
3. 服务器必须确认（ACK）客户的SYN，同时自己也得发送一个SYN分节，它含有服务器将在同一连接中发送的数据的初始序号。服务器在单个分节中发送SYN和对客户SYN的ACK（确认）。此时TCP首部中的SYN、ACK字段均为1，代表TCP头部中同时具有“序号”与“确认序号”，ACK序号为SYN序号加1。
4. 客户必须确认服务器的SYN。此时TCP首部中的ACK字段为1，SYN为0，代表TCP头部中仅有“确认序号”，不具备“序号”，ACK序号为SYN序号加1。

直接借用书中的配图

连接终止

建立一个连接需要三次握手，而终止一个连接需要4次握手。这是由TCP的半关闭造成的。由于TCP连接是全双工的，因此每个方向必须单独的进行关闭。

1. 某个应用进程首先调用close，则该端被称为主动关闭（active close）。该端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。此时TCP首部中的FIN字段为1，ACK字段也为1，代表此时TCP头部中同时具有“序号”、“确认序号”。
2. 接收到这个FIN的对端执行被动关闭（passiv close）。这个FIN由TCP确认。它的接收也作为一个文件描述符传递给接收端应用进程，因为FIN的接收意味着接收端应用进程在相应连接上再无额外数据可接收。此时TCP首部中的ACK字段为1，代表此时TCP头部中仅有“确认序号”，ACK序号为SYN序号加1。
3. 一段时间后，接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字。这导致它的TCP也发送FIN。此时TCP首部中的SYN、ACK字段同时为1，代表此时TCP头部中同时具有“序号”、“确认序号”。
4. 接收这个最终FIN的原发送端TCP确认这个FIN。此时TCP首部中的ACK字段为1，代表此时TCP头部中仅有“确认序号”，ACK序号为SYN序号加1。

还是直接借用书中的图

以下是对书中知识的一些总结：

TIME_WAIT状态有两个存在的理由：

1. 可靠地实现TCP全双工连接的终止。
2. 允许老的重复分节在网络中消逝。
   

最大报文段长度（MSS）表示TCP传往另一端的最大块数据的长度。MSS的目的是告诉对端其重组缓冲区大小的实际值，从而试图避免分片。MSS经常设置成MTU减去TCP和IP首部的固定长度。

“序号”与“确认序号”

在了解复位报文段的相关内容之前，首先要区分TCP首部中“序号”与“确认序号”的概念，在TCP首部中这两个字段均使用32位表示。其中“序号”用来标示从TCP发送端到TCP接收段发送的数据字节流，它表示在这个报文段中的第一个数据字节。当建立一个新连接时，SYN标志置1，序号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序号（ISN）。该主机要发送数据的第一个字节序号为ISN加1，因为SYN要占据一个序号。而“确认序号”包含发送确认的一端（TCP连接的另一端）所期望收到的下一个序号。只有ACK标志为1时确认字段序号才有效。

缓冲区大小及限制

IPv4数据报的最大大小是65535字节，包括IPv4首部，首部中总长度字段占据16位。IPv6数据报的最大大小是65575字节，包括40字节的IPv6首部，首部中的长度字段代表净荷长度，这一长度不包括IPv6首部的长度。

网络上有一个可由硬件规定的MTU。当一个IP数据报将从某个接口送出时，如果它的大小超过相应链路的MTU，IPv4和IPv6都将执行分片。