TCP与UPD知识总结

1、UDP
UDP是面向消息或面向数据报的协议。

UDP把应用程序一次性写入的数据打包成一个UDP数据报，然后就把该数据报通过IP发送出去，接收方收到的也是同样的一个UDP数据报，即这个数据传输的过程是以数据报作为单位的。UDP保持了每次应用程序所发送的消息的边界。

2、TCP

TCP数据传输的过程并不是以数据报或者消息作为单位，而是以字节流的方式进行的

TCP/UDP介绍
TCP(Transfer Control Protocol)传输控制协议是一种面向连接的协议, 当我们的网络程序使用这个协议的时候,
网络可以保证我们的客户端和服务端的连接是可靠的,安全的.

    UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议是一种非面向连接的协议,     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.

(二)Linux网络编程–初等网络函数介绍（TCP）

Linux系统是通过提供套接字(socket)来进行网络编程的.网络程序通过socket和其它几个函数的调用,
会返回一个 通讯的文件描述符,我们可以将这个描述符看成普通的文件的描述符来操作,这就是linux的设备无关性的好处.
我们可以通过向描述符读写操作实现网络之间的数据交流.
(一)socket

int socket(int domain, int type,int protocol)

domain:说明我们网络程序所在的主机采用的通讯协族(AF_UNIX和AF_INET等).
AF_UNIX只能够用于单一的Unix 系统进程间通信,
而AF_INET是针对Internet的,因而可以允许在远程
主机之间通信(当我们 man socket时发现 domain可选项是 PF_*而不是AF_*,因为glibc是posix的实现所以用PF代替了AF,
不过我们都可以使用的).

type:我们网络程序所采用的通讯协议(SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM等)
SOCK_STREAM表明我们用的是TCP 协议,这样会提供按顺序的,可靠,双向,面向连接的比特流.
SOCK_DGRAM 表明我们用的是UDP协议,这样只会提供定长的,不可靠,无连接的通信.

protocol:由于我们指定了type,所以这个地方我们一般只要用0来代替就可以了 socket为网络通讯做基本的准备.
成功时返回文件描述符,失败时返回-1,看errno可知道出错的详细情况.

(二)bind
int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen)

sockfd:是由socket调用返回的文件描述符.

addrlen:是sockaddr结构的长度.

my_addr:是一个指向sockaddr的指针. 在中有 sockaddr的定义

    struct sockaddr{            unisgned short  as_family;            char            sa_data[14];    };

不过由于系统的兼容性,我们一般不用这个头文件,而使用另外一个结构(struct sockaddr_in) 来代替.在中有sockaddr_in的定义
struct sockaddr_in{
unsigned short sin_family;
unsigned short int sin_port;
struct in_addr sin_addr;
unsigned char sin_zero[8];
}
我们主要使用Internet所以
sin_family一般为AF_INET,
sin_addr设置为INADDR_ANY表示可以和任何的主机通信,
sin_port是我们要监听的端口号.sin_zero[8]是用来填充的.
bind将本地的端口同socket返回的文件描述符捆绑在一起.成功是返回0,失败的情况和socket一样

(三)listen
int listen(int sockfd,int backlog)

sockfd:是bind后的文件描述符.

backlog:设置请求排队的最大长度.当有多个客户端程序和服务端相连时, 使用这个表示可以介绍的排队长度.
listen函数将bind的文件描述符变为监听套接字.返回的情况和bind一样.

(四)accept
int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,int *addrlen)

sockfd:是listen后的文件描述符.

addr,addrlen是用来给客户端的程序填写的,服务器端只要传递指针就可以了. bind,listen和accept是服务器端用的函数,
accept调用时,服务器端的程序会一直阻塞到有一个 客户程序发出了连接. accept成功时返回最后的服务器端的文件描述符,
这个时候服务器端可以向该描述符写信息了. 失败时返回-1

(五)connect
int connect(int sockfd, struct sockaddr * serv_addr,int addrlen)

sockfd:socket返回的文件描述符.

serv_addr:储存了服务器端的连接信息.其中sin_add是服务端的地址

addrlen:serv_addr的长度

connect函数是客户端用来同服务端连接的.成功时返回0,sockfd是同服务端通讯的文件描述符 失败时返回-1.

TCP三次握手
三次握手

TCP是主机对主机层的传输控制协议，提供可靠的连接服务，采用三次握手确认建立一个连接:位码即tcp标志位,有6种标示:SYN(synchronous建立联机)ACK(acknowledgement 确认)PSH(push传送)FIN(finish结束)RST(reset重置)URG(urgent紧急)Sequence number(顺序号码)Acknowledge number(确认号码)客户端TCP状态迁移：    CLOSED->SYN_SENT->ESTABLISHED->FIN_WAIT_1->FIN_WAIT_2->TIME_WAIT->CLOSED服务器TCP状态迁移：    CLOSED->LISTEN->SYN收到->ESTABLISHED->CLOSE_WAIT->LAST_ACK->CLOSED

TCP/IP协议中，TCP协议提供可靠的连接服务，采用三次握手建立一个连接，如图1所示。

（1）第一次握手：建立连接时，客户端A发送SYN包（SYN=j）到服务器B，并进入SYN_SEND状态，等待服务器B确认。

（2）第二次握手：服务器B收到SYN包，必须确认客户A的SYN（ACK=j+1），同时自己也发送一个SYN包（SYN=k），即SYN+ACK包，此时服务器B进入SYN_RECV状态。

（3）第三次握手：客户端A收到服务器B的SYN＋ACK包，向服务器B发送确认包ACK（ACK=k+1），此包发送完毕，客户端A和服务器B进入ESTABLISHED状态，完成三次握手。

完成三次握手，客户端与服务器开始传送数据。

确认号：其数值等于发送方的发送序号 +1(即接收方期望接收的下一个序列号)。

TCP连接是全双工的(双工传输)
是指交换机在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的交换机都支持全双工。

TCP的连接的拆除需要发送四个包，因此称为四次挥手(four-wayhandshake)。客户端或服务器均可主动发起挥手动作，在socket编程中，任何一方执行close()操作即可产生挥手操作。

（1）客户端A发送一个FIN，用来关闭客户A到服务器B的数据传送。 

（2）服务器B收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1。和SYN一样，一个FIN将占用一个序号。

（3）服务器B关闭与客户端A的连接，发送一个FIN给客户端A。

（4）客户端A发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1