UNIX网络编程笔记

TCP IP是内核协议栈的一部分

sockaddr_in：网际套接口地址结构

struct sockaddr：通用套接口地址结构

从TCP套接口度数据时，总是把read放在某个循环中，当read返回0（远程端关闭连接）或负值（错误发生时）终止循环

计算机网络各层对等实体间交换的单位信息称为协议数据单元（PDU）

应用层：TCP（数据data）UDP（记录record）

TCP：分节segment   UDP：数据报datagram  TCP应用进程的数据由TCP划分成块chunk后封装在分节中传送

网络层：分组packet  分组如果超过链路层单个PDU大小，将会划分为片段fragment

链路层：帧frame

每层的PDU出用来封装来自上层的数据单元（服务数据单元SDU），也用于本层内部的协议通信（如SYN FIN）

MSS：应用层与传输层之间的接口属性 MTU网络层与数据链路层之间的接口属性

FTP（21）和SMTP（25）协议都使用回车和换行构成的2字节序列终止记录

Unix errno 每当在一个Unix函数中发生错误时，全局变量errno将被设置成一个指示错误类型的正数，函数本身则同城返回-1

errno不适合共享所有全局变量的多线程。 LINUX中errno是线程安全的 

TCP/IP是个协议族 包括： IPV4 IPV6 TCP UDP ICMP IGMP ARP RARP ICMPv6 BPF DLPI

TCP 数次重传失败后 才放弃，重传数据所花的总时间传统上是4~10分钟。TCP含有用于动态估算客户到服务器往返所花时间（RTT）的算法，局域网内RTT大约为几毫秒，跨越广域网大概为几秒。

TCP提供流量控制。TCP总是告诉对方它能够接收多少字节的数据，这称为通告窗口。任何时刻，这个窗口指出接收缓冲区中的可用空间

TCP是全双工的

建立一个TCP连接

三路握手

1.服务器准备好接受外来的连接。通过socket bind listen函数来完成，称为被动打开（passive open）

2.客户通过调用connect进行主动打开（active open）。这引起客户TCP发送一个SYN分节（表示同步），它概述服务器将在（待建立）连接中发送的数据的厨师序列号，一般情况下SYN分节不携带数据，只有一个IP头部，一个TCP头部和可能有的TCP选项

3.服务器必须确认客户的SYN，同时自己也得发送一个SYN分节，包括服务器将在同一连接中发送数据的初始序列号。服务器以单个分节向客户发送SYN和对客户SYN的ACK

4.客户必须确认服务器的SYN

TCP选项

每一个SYN可以含有若干个TCP选项

1.MSS（maximum segment size）选项 通知对方它的最大分节大小 通过TCP_MAMSEG获取与设置

2.窗口规模选项 TCP双方能通知对方的最大窗口大小是65535，因为TCP头部相应你的字段只占16位。SO_RECVBUF影响该选项

3.时间戳选项

TCP连接终止

终止一个连接需要4个分节

1.某个应用进程首先调用close，称为主动关闭（active close），这一端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕

2.接收到FIN的另一端执行被动关闭（passive close）。这个FIN由TCP确认。它的接收也作为文件结束符给接收方应用进程（放在已排队等候该应用进程接收的任何其他数据值后），因为FIN的接收，意味着应用在相应连接上再也接收不到额外数据。

3.一段时间后，接收在文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接口。这导致它的TCP也发送一个FIN

4.接收到这个FIN的原发送方TCP对他进行确认

TIME_WAIT状态

执行主动关闭的一段进入TIME_WAIT状态，该状态的持续时间为最长分节生命期MSL（max segment lifetime）的两倍,有时称为2MSL

每个TCP实现都必须选择一个MSL，RFC1122是建议值是2分钟。Berkeley的实现传统上是30s。MSL是IP数据能在互联网上生存的最长时间。这个时间是有限的，应为每一个数据报有一个8位的字段称为跳限，最大值为255.尽管这是一个条数限制而不是真正的时间限制，仍需假设：具有最大跳限（255）的分组那个超过MSL秒还存在

分组在路由异常时经常迷途。某个路由器奔溃或两个路由之间的链路断开时，路由协议需花数秒或数分钟才能稳定并找出另一条通路，这段时间有可能产生路由循环，吃屎分组可能就陷入这样的循环。在此期间，假设迷途的分组是一个TCP分节，发送放TCP超时并重传该分组，重传的分组最终选择另一条路径到达目的地。但是不久之后路由循环修复，迷失在循环中的分组也到达目的地。这个原来的分组称为迷途的重复分组或漫游的重复分组，与之相对的重复分组就是超时重传分组。TCP必须正确处理这种重复的分组

存在TIME_WAIT状态有两个理由：

1.实现终止TCP全双攻连接的可靠性

如果关闭连接时有分节丢失，有时间重发FIN对应的ACK

2.允许老的重复分节在网络中消逝

TCP不能给处于TIME_WAIT状态的连接启动新的化身，在2MSL时间内，上一个老的重复分组已经在网络中消逝。

保留端口 0~1023 只能分配给超级用户的socket

1024~49151 已经注册的端口

49152~65535 动态或是有的端口

缓冲区大小及限制

IPv4数据报的最大大小是65535字节，包括40字节的IPv4头部 IPv6数据包的最大大小为65575字节
很多网络有一个最大传输单元MTU，它由硬件规定，例如以太网的MTU为1500字节，IPv4要求的 最小MTU为68字节，IPv6为576字节

当一个IP数据报将从某个接口发过出时，如果它的大小相应链路的MTU，IPv4和IPv6都将执行分片（fragmentation）。个片段到达目的地前不会被重组。IPv4逐级对其产生的数据报执行分片，IPv4路由器对其转发的数据报也执行分片，但IPv6只在数据报产生的主机执行分片，路由器不执行分片（IPv6路由器可以分片，但仅限于由路由器产生的数据报而不是转发的数据报，这是路由器实际上作为主机运行）对应

IPv4和IPv6定义了最小重组缓冲区大小：任何实现都必须支持的最小数据报大小，对IPv4其值为576字节，对IPv6是1500字节。对于IPv4来说，不能确信给定的目的主机是否能够接受577字节的数据报，所以很多使用UDP的应用程序避免产生大于这个大小的数据报

TCP有一个MSS，用于向对方TCP通告对方在每个分节中能发送的最大TCP数据量。MSS的目的是告诉对方其其重组缓冲区大小的 实际值，从而避免分片。MSS经常设置为MTU减去IP和TCP头部的固定长度。在以太网中使用IPv4的MSS为1460，使用IPv6的值为1440

同步IO与异步IO

Posix定义这两个属于如下：

同步IO操作引起请求进程阻塞，直到IO操作完成

异步IO操作不引起进程阻塞