unix网络编程——传输层

1  UDP：用户数据报协议与TCP传输协议的比较

1）TCP提供客户与服务器的连接，UDP不提供。

2）TCP提供可靠性传输，当TCP向另一端发送数据时它要求对端返回一个确认。注意可靠传输并不能保证数据一定会被对方端点接受，因为这是不可能做到的。即TCP提供的是数据的可靠投递或者是故障的可靠通知。

3）TCP给发送数据的每一个字节关联一个序列号进行排序，如果发送的序列非顺序到达，接收端的TCP将会对接收的序列排序，再把结果传给应用进程。UDP提供不可靠传输，不提供确认，序列号，超时重传机制。

4）TCP提供流量控制，TCP总是会通知对端它能够接收多少字节的数据（即通知窗口），UDP不提供流量控制，UDP按发送端的速率发送数据，而不管接收端的缓冲区是否装的下。

2 TCP协议三次握手建立连接过程与释放连接过程

一个完整的三次握手也就是： 请求---应答---再次确认。

在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。

第一次握手：建立连接时，客户端发送syn包(syn=j)到服务器，并进入SYN_SEND状态，等待服务器确认；

第二次握手：服务器收到syn包，必须确认客户的SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此时服务器进入SYN_RECV状态；

第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入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.

建立TCP连接好比日常生活中的电话连接，socket()函数等同于有电话可用，bind相当于把电话（socket函数返回的套接字）和自己的手机号码绑定（sockaddr_in结构体包含本机IP和服务端口号）。listen函数相当于振铃（有连接请求就要准备处理），它可以使你听到一个外来的电话。connect函数相当对方（客户端）知道你的电话号（IP+PORT）码并拨打它,accept函数即被呼叫（服务器）回电话，从accept函数返回一个新的连接描述符（服务器IP+port _s: 客户端IP+port_c）,注意这个描述字是不同于客户端请求连接描述字（客户端IP+port_c:服务器IP+port_s）.剩下的就是通话的内容比如读写数据。

TCP的·连接中止：

TCP的连接中止需要4个分节

首先某个进程应用进程调用close函数，这一端称为主动关闭，这一端的TCP发送一个FIN M分节，表示数据发送完毕。

接收FIN的另外一端执行叫做被动关闭，需要发送确认信息ACK（发送端FIN M +1），然后再发送一个FIN N（这里算作是两个节即发送确认和发送FIN N）。

最后接收到这个FIN的原发送端TCP（即执行主动关闭的那一端）对它进行确认。

3TIME_WAIT状态

主动关闭端需要TIME_WAIT状态，执行主动关闭那段进入这种状态，该端点停留在这种状态的持续时间是最长分节生命期MSL的两倍任何TCP实现都需要选择一个MSL值，RFC建议值是两分钟，这个时间是有限的，因为IP数据包有一个TTL（time to live）域,共8比特即限制每个数据包的跳数为255.

存在TIME_WAIT状态的两个理由是：

1）可靠的实现TCP全双工连接的中止

TCP必须处理连接终止序列四个分节中任何一个分节的丢失情况，所以最后加上TIME_WAIT防止最终发送的ACK数据丢失。注意进入TIME_WAIT状态的是执行主动关闭的那一端。

2）允许老的重复分节在网络上消失

tcp将不给处于TIME_WAIT状态的连接启动新的化身，因为TIME_WAIT状态的持续时间是2MSL这就足够允许某个方向上的分组最多存活MSL秒即被丢弃，另一个方向的应答最多存活MSL秒也被丢弃。所以此连接结束时再启用连接新的化身时候不会出现老的重复分节。