tcp三次握手、socket编程
来源：互联网 发布：sql server注册表删除 编辑：程序博客网 时间：2024/04/29 09:30
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 1024void 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 1024void 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> 0 0
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