高性能编程——高并发网络编程之TCP/UDP协议

OSI七层网络模型

为了实现不同计算机商家生产的机器可以相遇通信,就需要唯一的协议来指导网络的建设,而OSI七层模型就是很有指导意义的一套模型,虽然实用性不高,但是对其他模型的提出很有借鉴作用。分层也可以让各个层的开发人员专注于自己的工作。

低三层

低三层主要是物理层、数据链路层和网络层构成。

物理层

使原始的数据比特流能够在物理介质上传输。

数据链路层

通过校验、确认和反馈重发等手段,形成稳定的数据链路（01010101）。

网络层

进行路由选择和流量控制。（IP协议）

传输层

提供可靠的端口到端口的数据传输服务（TCP/UDP协议）。

高三层

会话层

负责建立、管理和终止进程之间的会话和数据交换。

表示层

负责数据格式转换、数据加密与解密、压缩与解压缩等。

应用层

为用户的引用进程提供网络服务。

传输控制协议TCP

TCP是Internet一个重要的传输层协议。TCP提供面向连接、可靠、有序、字节流传输服务。应用程序在使用TCP之前,必须先简历TCP连接。TCP图解:

用红框所框住的是其标志位,具体对应的信息有:

TCP握手机制

TCP握手机制本质上并非要打通网络关系,而是在进行网络传输之前先来一次传输看看有没有问题

过程:客户端发一个请求包给服务端,相当于一次握手请求。而客户端收到请求之后,返回一个确认包,相当于又一次握手。之后客户端先自己建立连接,再发一次请求给服务端,让服务端建立连接。

四次挥手

要断开连接的时候需要用四次挥手机制来确认。

注意：等待释放的时候客户端不能再发信息了,等到服务端把善后的工作做完后,会再发一个确认关闭的确认,当客户端收到之后再发确认包让服务端关闭连接,之后再自己关闭。

用户数据报协议UDP

用户数据报协议UDP是Internet传输层协议。提供了无连接、不可靠、数据报尽力传输服务，也就是说不面向连接,不安全可靠。我把数据丢给目的地,不管是否存在,能不能接受,其数据格式如图:

UDP应该注意的几点

1. 应用进程更容易控制发送什么数据以及何时发送
2. 无需建立连接
3. 无连接状态
4. 首部开销小

Socket编程

常用接口

Internet中应用最广泛的网络应用编程接口,实现与3种底层协议接口:

• 数据报类型套接字SOCK_DGRAM(面向UDP接口)
• 流式套接字SOCK_STREAM(面向TCP接口)
• 原始套接字SOCK_RAW（面向网络层协议接口IP、ICMP等）

主要socket API及其调用过程