socket相关知识总结

最近面试的时候老被问到TCP/IP相关的东西，也问了不少socket函数的东西，看样子需要来个总结了:

1. TCP/IP三次握手和四次挥手

1-1.先从最简单的TCP建立连接开始：

请求端发送SYN请求到指定的服务器端口，这里相当于调用了 connect()。

服务器端接收到请求之后，发送ACK以及SYN=1的报文信息，这里相当于调用了accept()。

请求端收到服务器端发送的ACK信号， 这里connect()实现了返回。然后发送ACK确认信号，至此三次握手已经完成，然后服务器端收到ACK之后，那么accept()也返回了。

1-2.四次挥手

首先说为什么需要四次挥手了，正是因为是全双工的，所以双方都需要申请关闭，然后双方再确认关闭，这样就有了四次。

请求端发送FIN报文，调用了close()，服务器端调用read()函数将报文信息都出来，发现是申请关闭，那么就返回，然后发送ACK报文。

然后服务器端同理，调用close(),这时申请关闭，然后等待客户端回应ACK。

也就是说close在收到ACK的时候就已经返回了。

2.TCP的状态迁移图：

    对于服务器端而言：首先默认情况是 CLOSED 状态，服务器端调用了socket()、bind()、listen()进入了LISTEN 状态、然后等待接收SYN报文，接收到之后呢，就跳转到SYN_RECV状态， 然后发送SYN ACK报文，等待客户端发送 ACK报文。如果等到了，那么就进入了ESTABLISHED 状态，这样就完成了三次握手。

    对于客户端而言： 首先默认情况是 CLOSED 状态，主动发起连接请求，发送SYN报文，跳转到 SYN_SENT 状态，然后收到了服务器端发送的SYN 和 ACK报文，最后发送了ACK信号之后，也就进入了 ESTABLISHED状态。 至此，三次握手完成。

继续分析状态变迁：

    服务器端： 在进入 ESTABLISHED 之后，收到 FIN 之后发送 ACK 之后，就进入了CLOSE_WAIT 状态(被动关闭) ， 然后发送 FIN 报文，进入 LAST_ACK状态，最后接收到了 ACK之后则进入了CLOSED 状态。

    客户端：发送 FIN 报文之后，那么就进入了 FIN_WAIT_1 状态(主动关闭) ，收到 ACK 之后呢，就进入了FIN_WAIT_2 状态。 这样就完成了单方面的断开。 然后收到了服务器发送来的FIN 信号，发送了ACK之后，则进入了TIME_WAIT状态。最后进入了 CLOSED 状态。

其他扩展：

TIME_WAIT状态：

在调PIC项目的时候，采用rtsp协议发送视频，为什么电路断了之后需要更改两台电脑的端口号呢，这就是由于TIME_WAI这个状态搞得鬼。

TIME_WAI也称为2MSL等待状态，每个具体TCP实现都必须选择一个报文段最大生成时间MSL。 它是任何报文被丢弃前在网络内的最长时间，这个时间是2分钟。也就是说，当TCP执行一个主动关闭，并发回最后一个ACK，该链接必须在TIME_WAIT状态停留的时间为2倍的MSL，这样可以让TCP再次发送最后的ACK以防止这个ACK丢失。也就是说，我如果实现了主动关闭，那么这个端口短时间被不能用了，对于客户端还好，因为端口本来就没有绑定，但是服务器就不行了，因为都是熟知的端口号，这也就是为什么我们的PIC电路版发送视频的时候必须得更改端口号了。