tcp三次握手、socket编程
建立TCP需要三次握手才能建立，而断开连接则需要四次握手。整个过程如下图所示：
先来看看如何建立连接的。
首先Client端发送连接请求报文，Server段接受连接后回复ACK报文，并为这次连接分配资源。Client端接收到ACK报文后也向Server段发生ACK报文，并分配资源，这样TCP连接就建立了。
那如何断开连接呢？简单的过程如下：
【注意】中断连接端可以是Client端，也可以是Server端。
假设Client端发起中断连接请求，也就是发送FIN报文。Server端接到FIN报文后，意思是说"我Client端没有数据要发给你了"，但是如果你还有数据没有发送完成，则不必急着关闭Socket，可以继续发送数据。所以你先发送ACK，"告诉Client端，你的请求我收到了，但是我还没准备好，请继续你等我的消息"。这个时候Client端就进入FIN_WAIT状态，继续等待Server端的FIN报文。当Server端确定数据已发送完成，则向Client端发送FIN报文，"告诉Client端，好了，我这边数据发完了，准备好关闭连接了"。Client端收到FIN报文后，"就知道可以关闭连接了，但是他还是不相信网络，怕Server端不知道要关闭，所以发送ACK后进入TIME_WAIT状态，如果Server端没有收到ACK则可以重传。“，Server端收到ACK后，"就知道可以断开连接了"。Client端等待了2MSL后依然没有收到回复，则证明Server端已正常关闭，那好，我Client端也可以关闭连接了。Ok，TCP连接就这样关闭了！
整个过程Client端所经历的状态如下：
而Server端所经历的过程如下：转载请注明:blog.csdn.net/whuslei
【注意】 在TIME_WAIT状态中，如果TCP client端最后一次发送的ACK丢失了，它将重新发送。TIME_WAIT状态中所需要的时间是依赖于实现方法的。典型的值为30秒、1分钟和2分钟。等待之后连接正式关闭，并且所有的资源(包括端口号)都被释放。
【问题1】为什么连接的时候是三次握手，关闭的时候却是四次握手？
答：因为当Server端收到Client端的SYN连接请求报文后，可以直接发送SYN+ACK报文。其中ACK报文是用来应答的，SYN报文是用来同步的。但是关闭连接时，当Server端收到FIN报文时，很可能并不会立即关闭SOCKET，所以只能先回复一个ACK报文，告诉Client端，"你发的FIN报文我收到了"。只有等到我Server端所有的报文都发送完了，我才能发送FIN报文，因此不能一起发送。故需要四步握手。
【问题2】为什么TIME_WAIT状态需要经过2MSL(最大报文段生存时间)才能返回到CLOSE状态？
答：虽然按道理，四个报文都发送完毕，我们可以直接进入CLOSE状态了，但是我们必须假象网络是不可靠的，有可以最后一个ACK丢失。所以TIME_WAIT状态就是用来重发可能丢失的ACK报文。
socket编程例子：
<tcp server>:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <strings.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <memory.h>
#include <unistd.h>
//#include <linux/in.h>
#include <netinet/in.h>
//#include <linux/inet_diag.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
/**
关于 sockaddr sockaddr_in socketaddr_un说明
http://maomaozaoyue.blog.sohu.com/197538359.html
*/
#define PORT 11910 //定义通信端口
#define BACKLOG 5 //定义侦听队列长度
#define buflen 1024
void process_conn_server(int s);
void sig_pipe(int signo);
int ss,sc; //ss为服务器socket描述符，sc为某一客户端通信socket描述符
int main(int argc,char *argv[])
{
struct sockaddr_in server_addr; //存储服务器端socket地址结构
struct sockaddr_in client_addr; //存储客户端 socket地址结构
int err; //返回值
pid_t pid; //分叉进行的ID
/*****************socket()***************/
ss = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0); //建立一个序列化的，可靠的，双向连接的的字节流
if(ss<0)
{
printf("server : server socket create error\n");
return -1;
}
//注册信号
sighandler_t ret;
ret = signal(SIGTSTP,sig_pipe);
if(SIG_ERR == ret)
{
printf("信号挂接失败\n");
return -1;
}
else
printf("信号挂接成功\n");
/******************bind()****************/
//初始化地址结构
memset(&server_addr,0,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET; //协议族
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); //本地地址
server_addr.sin_port = htons(PORT);
err = bind(ss,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(sockaddr));
if(err<0)
{
printf("server : bind error\n");
return -1;
}
/*****************listen()***************/
err = listen(ss,BACKLOG); //设置监听的队列大小
if(err < 0)
{
printf("server : listen error\n");
return -1;
}
/****************accept()***************/
/**
为类方便处理，我们使用两个进程分别管理两个处理：
1，服务器监听新的连接请求;2,以建立连接的C/S实现通信
这两个任务分别放在两个进程中处理，为了防止失误操作
在一个进程中关闭 侦听套接字描述符 另一进程中关闭
客户端连接套接字描述符。注只有当所有套接字全都关闭时
当前连接才能关闭，fork调用的时候父进程与子进程有相同的
套接字，总共两套，两套都关闭掉才能关闭这个套接字
*/
for(;;)
{
socklen_t addrlen = sizeof(client_addr);
//accept返回客户端套接字描述符
sc = accept(ss,(struct sockaddr *)&client_addr,&addrlen); //注，此处为了获取返回值使用 指针做参数
if(sc < 0) //出错
{
continue; //结束此次循环
}
else
{
printf("server : connected\n");
}
//创建一个子线程，用于与客户端通信
pid = fork();
//fork 调用说明：子进程返回 0 ；父进程返回子进程 ID
if(pid == 0) //子进程，与客户端通信
{
close(ss);
process_conn_server(sc);
}
else
{
close(sc);
}
}
}
/**
服务器对客户端连接处理过程；先读取从客户端发送来的数据，
然后将接收到的数据的字节的个数发送到客户端
*/
//通过套接字 s 与客户端进行通信
void process_conn_server(int s)
{
ssize_t size = 0;
char buffer[buflen]; //定义数据缓冲区
for(;;)
{
//等待读
for(size = 0;size == 0 ;size = read(s,buffer,buflen));
//输出从客户端接收到的数据
printf("%s",buffer);
//结束处理
if(strcmp(buffer,"quit") == 0)
{
close(s); //成功返回0，失败返回-1
return ;
}
sprintf(buffer,"%d bytes altogether\n",size);
write(s,buffer,strlen(buffer)+1);
}
}
void sig_pipe(int signo)
{
printf("catch a signal\n");
if(signo == SIGTSTP)
{
printf("接收到 SIGTSTP 信号\n");
int ret1 = close(ss);
int ret2 = close(sc);
int ret = ret1>ret2?ret1:ret2;
if(ret == 0)
printf("成功 : 关闭套接字\n");
else if(ret ==-1 )
printf("失败 : 未关闭套接字\n");
exit(1);
}
}
<tcp client>:
#include <stdio.h>
#include <strings.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
//#include <linux/in.h>
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <signal.h> //添加信号处理 防止向已断开的连接通信
/**
信号处理顺序说明：在Linux操作系统中某些状况发生时，系统会向相关进程发送信号，
信号处理方式是：1，系统首先调用用户在进程中注册的函数，2，然后调用系统的默认
响应方式,此处我们可以注册自己的信号处理函数，在连接断开时执行
*/
#define PORT 11910
#define Buflen 1024
void process_conn_client(int s);
void sig_pipe(int signo); //用户注册的信号函数,接收的是信号值
int s; //全局变量 ， 存储套接字描述符
int main(int argc,char *argv[])
{
sockaddr_in server_addr;
int err;
sighandler_t ret;
char server_ip[50] = "";
/********************socket()*********************/
s= socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);
if(s<0)
{
printf("client : create socket error\n");
return 1;
}
//信号处理函数 SIGINT 是当用户按一个 Ctrl-C 建时发送的信号
ret = signal(SIGTSTP,sig_pipe);
if(SIG_ERR == ret)
{
printf("信号挂接失败\n");
return -1;
}
else
printf("信号挂接成功\n") ;
/*******************connect()*********************/
//设置服务器地址结构，准备连接到服务器
memset(&server_addr,0,sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_port = htons(PORT);
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
/*将用户数入对额字符串类型的IP格式转化为整型数据*/
//inet_pton(AF_INET,argv[1],&server_addr.sin_addr.s_addr);
printf("please input server ip address : \n");
read(0,server_ip,50);
//err = inet_pton(AF_INET,server_ip,&server_addr.sin_addr.s_addr);
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(server_ip);
err = connect(s,(struct sockaddr *)&server_addr,sizeof(sockaddr));
if(err == 0)
{
printf("client : connect to server\n");
}
else
{
printf("client : connect error\n");
return -1;
}
//与服务器端进行通信
process_conn_client(s);
close(s);
}
void process_conn_client(int s)
{
ssize_t size = 0;
char buffer[Buflen];
for(;;)
{
memset(buffer,'\0',Buflen);
/*从标准输入中读取数据放到缓冲区buffer中*/
size = read(0,buffer,Buflen); // 0，被默认的分配到标准输入 1，标准输出 2，error
if(size > 0)
{
//当向服务器发送 “quit” 命令时，服务器首先断开连接
write(s,buffer,strlen(buffer)+1); //向服务器端写
//等待读取到数据
for(size = 0 ; size == 0 ; size = read(s,buffer,Buflen) );
write(1,buffer,strlen(buffer)+1); //向标准输出写
}
}
}
void sig_pipe(int signo) //传入套接字描述符
{
printf("Catch a signal\n");
if(signo == SIGTSTP)
{
printf("接收到 SIGTSTP 信号\n");
int ret = close(s);
if(ret == 0)
printf("成功 : 关闭套接字\n");
else if(ret ==-1 )
printf("失败 : 未关闭套接字\n");
exit(1);
}
}
<span style="font-family:Microsoft YaHei;">运行结果：
</span><p>TCPServer端</p><p><img src="http://img.my.csdn.net/uploads/201210/07/1349582726_2335.png" alt="" />
</p><p>TCPClient端</p><p><img src="http://img.my.csdn.net/uploads/201210/07/1349582730_9466.png" alt="" />
</p><p>netstat查看网络连接</p><img src="http://img.my.csdn.net/uploads/201210/07/1349579379_9956.png" alt="" />
<udp server>:
/*************************************************************************
* NAME :udp_server_xss.c
* FUNCTION:接收客户端发送过来的文件并保存
* INPUT :
* AUTHOR : Alan Xu
* BUG :当传送的文件字节数是BUFFER_SIZE的整数倍时，少输出BUFFER_SIZE个字节
************************************************************************/
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<netdb.h>
#include<stdarg.h>
#include<string.h>
#define SERVER_PORT 8000
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
/* 包头 */
typedef struct
{
int id;
int buf_size;
}PackInfo;
/* 接收包 */
struct SendPack
{
PackInfo head;
char buf[BUFFER_SIZE];
} data;
int main()
{
int id = 1;
/* 创建UDP套接口 */
struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
/* 创建socket */
int server_socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(server_socket_fd == -1)
{
perror("Create Socket Failed:");
exit(1);
}
/* 绑定套接口 */
if(-1 == (bind(server_socket_fd,(struct sockaddr*)&server_addr,sizeof(server_addr))))
{
perror("Server Bind Failed:");
exit(1);
}
while(1)
{
/* 定义一个地址，用于捕获客户端地址 */
struct sockaddr_in client_addr;
socklen_t client_addr_length = sizeof(client_addr);
/* 存放接收数据 */
char buffer[BUFFER_SIZE];
bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
if(recvfrom(server_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE,0,(struct sockaddr*)&client_addr, &client_addr_length) == -1)
{
perror("Receive Data Failed:");
exit(1);
}
/* 从buffer中拷贝出file_name */
char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];
bzero(file_name,FILE_NAME_MAX_SIZE+1);
strncpy(file_name, buffer, strlen(buffer)>FILE_NAME_MAX_SIZE?FILE_NAME_MAX_SIZE:strlen(buffer));
FILE *fp = fopen(file_name, "w+");
/* 从客户端接收数据，并写入文件 */
int len = 1;
while(len > 0)
{
PackInfo pack_info;
memset(&pack_info,0,sizeof(pack_info)); //此处第三个参数不能用strlen();
len = recvfrom(server_socket_fd, (char*)&data, sizeof(data), 0, (struct sockaddr*)&client_addr,&client_addr_length);
if(strcmp(data.buf,"END") == 0) //判断是否是结束符
break;
if(len > 0)
{
if(data.head.id == id) //第一个字节
{
pack_info.id = data.head.id;
pack_info.buf_size = data.head.buf_size;
++id;
/* 发送数据包确认信息 */
if(sendto(server_socket_fd, (char*)&pack_info, sizeof(pack_info), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, client_addr_length) < 0)
{
printf("Send confirm information failed!");
}
/* 写入文件 */
if(fwrite(data.buf, sizeof(char), data.head.buf_size, fp) < data.head.buf_size)
{
printf("File:\t%s Write Failed\n", file_name);
break;
}
//printf("data.head.buf_size = %d\n ",data.head.buf_size);
//printf(" id = %d\n",id);
}
else if(data.head.id < id) // 如果是重发的包
{
pack_info.id = data.head.id;
pack_info.buf_size = data.head.buf_size;
/*重发数据包确认信息*/
if(sendto(server_socket_fd, (char*)&pack_info, sizeof(pack_info), 0, (struct sockaddr*)&client_addr, client_addr_length) < 0)
{
printf("Send confirm information failed!");
}
}
else
{
break;
}
}
/*if(pack_info.buf_size < BUFFER_SIZE)
{
printf("the buf_size = %d\n",pack_info.buf_size);
break;
}*/
}
printf("Receive File success \n");
fclose(fp);
}
close(server_socket_fd);
return 0;
}
<udp client>:
/*************************************************************************
* NAME :udp_client_xss.c
* FUNCTION:发送待发送的文件名给服务器端，然后发送文件
* INPUT :<filename>
* AUTHOR : Alan Xu
************************************************************************/
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<unistd.h>
#include<netinet/in.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<netdb.h>
#include<stdarg.h>
#include<string.h>
#define SERVER_PORT 8000
#define BUFFER_SIZE 1024
#define FILE_NAME_MAX_SIZE 512
/* 包头 */
typedef struct
{
int id;
int buf_size;
}PackInfo;
/* 接收包 */
struct RecvPack
{
PackInfo head;
char buf[BUFFER_SIZE];
} data;
char* transdir(char *t,char *s)
{
int len,len_temp;
int n = 0;
len = strlen(s);
len_temp = len;
while(s[len_temp-1] != '/')
{
len_temp--;
n++;
if(len == n)
break;
}
if(len == n)
strcat(t,s);
else
strcat(t,s+len-n);
return t;
}
int main()
{
int send_id = 0; //发送id
int receive_id = 0; // 接收id
/* 服务端地址 */
struct sockaddr_in server_addr;
bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
server_addr.sin_family = AF_INET;
server_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
server_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
socklen_t server_addr_length = sizeof(server_addr);
/* 创建socket */
int client_socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(client_socket_fd < 0)
{
perror("Create Socket Failed:");
exit(1);
}
/* 输入文件名到缓冲区 */
char file_name[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];
bzero(file_name, FILE_NAME_MAX_SIZE+1);
printf("Please Input File Name On Client: ");
scanf("%s", file_name);
char file_name_temp[FILE_NAME_MAX_SIZE+1];
bzero(file_name_temp, FILE_NAME_MAX_SIZE+1);
transdir(file_name_temp,file_name);
printf("the file_name_temp is %s\n",file_name_temp);
char buffer[BUFFER_SIZE];
bzero(buffer, BUFFER_SIZE);
strncpy(buffer, file_name_temp, strlen(file_name_temp)>BUFFER_SIZE?BUFFER_SIZE:strlen(file_name_temp));
/* 发送文件名 */
if(sendto(client_socket_fd, buffer, BUFFER_SIZE,0,(struct sockaddr*)&server_addr,server_addr_length) < 0)
{
perror("Send File Name Failed:");
exit(1);
}
/* 打开文件，准备写入 */
FILE *fp = fopen(file_name, "r");
if(NULL == fp)
{
printf("File:%s Not Found.\n", file_name);
}
int len = 0;
/* 每读取一段数据，便将其发给客户端 */
while(1)
{
PackInfo pack_info;
memset(&pack_info,0,sizeof(pack_info));
if(receive_id == send_id)
{
++send_id;
if((len = fread(data.buf, sizeof(char), BUFFER_SIZE, fp)) > 0)
{
data.head.id = send_id; //发送id放进包头,用于标记顺序
data.head.buf_size = len; // 记录数据长度
//printf("send_id = %d\n",send_id);
if(sendto(client_socket_fd, (char*)&data, sizeof(data), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0)
{
perror("Send File Failed:");
break;
}
/* 接收确认消息 */
recvfrom(client_socket_fd, (char*)&pack_info, sizeof(pack_info), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, &server_addr_length);
receive_id = pack_info.id;
}
else
{
break;
}
}
else
{
// 如果接收的id和发送的id不相同,重新发送
if(sendto(client_socket_fd, (char*)&data, sizeof(data), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length) < 0)
{
perror("Send File Failed:");
break;
}
/*接收确认消息 */
recvfrom(client_socket_fd, (char*)&pack_info, sizeof(pack_info), 0, (struct sockaddr*)&server_addr, &server_addr_length);
receive_id = pack_info.id;
}
}
sendto(client_socket_fd, "END", 3, 0, (struct sockaddr*)&server_addr, server_addr_length);//发送结束符
printf("send File:%s success\n", file_name);
fclose(fp);
close(client_socket_fd);
return 0;
}
以上的<span style="font-family:Microsoft YaHei;">的socket实现文件传输功能。</span>