Linux网络编程-TCP

1.OSI七层协议模型

应用层（Application）
表示层（Presentation）
会话层（Session）
传输层（Transport） TCP/UDP
网络层（Network）
数据链路层（Data Link）
物理层（Physical）

2.网络中进程之间如何通信

网间进程通信要解决的是不同主机进程间的相互通信问题（可把同机进程通信看作是其中的特例）。为此，首先要解决的是网间进程标识问题。同一主机上，不同进程可用进程号（process ID）唯一标识。但在网络环境下，各主机独立分配的进程号不能唯一标识该进程。 其次，操作系统支持的网络协议众多，不同协议的工作方式不同，地址格式也不同。因此，网间进程通信还要解决多重协议的识别问题。而TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

3.什么是TCP/IP、UDP

TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）即传输控制协议/网间协议，是一个工业标准的协议集，它是为广域网（WANs）设计的。
TCP/IP协议存在于OS中，网络服务通过OS提供，在OS中增加支持TCP/IP的系统调用——Berkeley套接字，如Socket，Connect，Send，Recv等
UDP（User Data Protocol，用户数据报协议）是与TCP相对应的协议。它是属于TCP/IP协议族中的一种。这种协议并不能保证我们的网络程序的连接是可靠的,所以我们现在编写的程序一般是采用TCP协议的.

4.何为 socket套接字?

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open–> 读写write/read–> 关闭close”模式来操作。Socket就是该模式的一个实现， socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）.说白了Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

5.基本的SOCKET接口函数常用实例:

（1）建立Socket

    /* 网络编程 */  

    /* 1.建立socket函数  */  

    /* 常用实例: */  

    int sockfd;  

    //AF_INET:IPV4  SOCK_STREAM:TCP  
    sockfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);  
    if(-1 == sockfd)  
    {  
        perror("socket");  
        exit(1);  
    }  

（2）绑定地址

 /* 绑定地址:bind()  
    bind()用来设置给sockfd的Socket的一个名称, 
    此名称由参数my_addr指向一个sockaddr结构 
    */  

    //常用实例:  

    struct sockaddr_in my_addr;  //定义结构体变量  

    memset(&my_addr,0,sizeof(struct sockaddr));  //将结构体清空  

    my_addr.sin_family = AF_INET;  // 表示采用IPV4网络协议  
    my_addr.sin_port = htons(8888);  //表示端口号为8888  
    my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.101");  //将IP地址字符串转换成二进制数字  

    int ret;  

    ret = bind(sockfd,(struct aockaddr*)&my_addr,sizeof(struct sockaddr));  
    if(-1 == ret)  
    {  
        perror("bind");  
        close(sockfd);  
        exit(1);  
    }  


    /*注: 
        1.通过将my_addr.sin_port置为0,函数会自动选择一个未被占用的端口来使用 
        2.将my_addr.sin_addr.s_addr 设置为INADDR_ANY,系统会自动填入本机ip地址 */  

（3）监听

    /* 监听:listen() */  

    //常用实例:  

    int ret;  

    ret = listen(sockfd,10);   //同时能处理10个连接要求  
    if(-1 == ret)  
    {  
        perror("listen");  
        close(sockfd);  
        exit(1);  
    }  

（4）接收请求

 /* 接收请求:accept() 
        例如:客户请求来连接服务器,服务器会先做一些绑定和监听 
        的操作.之后,如果允许连接,则会调用accept函数产生一个新 
        的套接字,然后,用这个新的套接字跟客户进行收发数据. 
        即,服务器和一个客户端连接成功,会产生2个套接字. 
    */  


    struct sockaddr_in client_addr;  

    memset(&client_addr,0,sizeof(struct sockaddr));  

    int addrlen = sizeof(struct sockaddr);  
    int new_fd = accept(sockfd,(struct sockaddr*)&client_addr,&addrlen);  
    if(-1 == new_fd)  
    {  
        perror("accept");  
        close(sockfd);  
        exit(1);  
    }  

    printf("%s %d success connect !\n",inet_ntoa(client_addr.sin_addr),ntohs(client_addr.sin_port)); 

（5）连接服务器

/* 连接服务器: int connect(int sockfd,struct sockaddr* serv_addr,int addrlen); connect()用来将参数sockfd的Socket连接到参数ser_addr指定的网络地址*/  

    struct sockaddr_in serv_addr;  //请求来连接服务器  

    memset(&serv_addr,0,sizeof(struct sockaddr));  

    serv_addr.sin_family = AF_INET;  
    serv_addr.sin_port = htons(8888);  //服务器的端口  
    serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.101"); //服务器的ip  

    int ret;  
    ret = connect(sockfd,(struct sockaddr*)&serv_addr,sizeof(struct sockaddr));  
    if(-1 == ret)  
    {  
        perror("connect");  
        close(sockfd);  
        exit(1);  
    } 

（6）发送数据

 /* 发送数据  

        int send(int sockfd, void *msg,int len,unsigned int flags); 

        send()用来将数据由指定的Socket传给对方主机; 
        sockfd为已经连接好的Socket; 
        msg为欲连线的数据内容;len为数据长度 
    */  

    int ret;  

    ret = send(new_fd,"hello",6,0);  
    if(-1 == ret)  
    {  
        perror("send");  
        close(sockfd);  
        close(new_fd);  
        exit(1);  
    }  

（7）接收数据

 /* 接收数据 */  

    //常用实例:  

    char buf[1024] = {
    0};  
    int ret;  

    ret = recv(new_fd,buf,sizefo(buf),0);  
    if(-1 == ret)  
    {  
        perror("recv");  
        close(sockfd);  
        close(new_fd);  
        exit(1);  
    }  

    puts(buf);  

6.为什么在Socket中TCP建立连接协议是三次握手，而关闭连接却是四次握手呢？

这是因为服务端的LISTEN状态下的SOCKET当收到SYN报文的建连请求后，它可以把ACK和SYN（ACK起应答作用，而SYN起同步作用）放在一个报文里来发送。但关闭连接时，当收到对方的FIN报文通知时，它仅仅表示对方没有数据发送给你了；但未必你所有的数据都全部发送给对方了，所以你可以未必会马上会关闭SOCKET,也即你可能还需要发送一些数据给对方之后，再发送FIN报文给对方来表示你同意现在可以关闭连接了，所以它这里的ACK报文和FIN报文多数情况下都是分开发送的。

7.在TCP连接的终止（四次握手释放）时为什么TIME_WAIT状态还需要等2MSL后才能返回到CLOSED状态？

这是因为虽然双方都同意关闭连接了，而且握手的4个报文也都协调和发送完毕，按理可以直接回到CLOSED状态（就好比从SYN_SEND状态到ESTABLISH状态那样）；但是因为我们必须要假想网络是不可靠的，你无法保证你最后发送的ACK报文会一定被对方收到，因此对方处于LAST_ACK状态下的SOCKET可能会因为超时未收到ACK报文，而重发FIN报文，所以这个TIME_WAIT状态的作用就是用来重发可能丢失的ACK报文。