linux网络编程 TCP/IP简述

IP协议介绍：

网际层的IP协议是TCP/IP体系中的核心协议，他提供无连接的传输服务，不能保证数据报的可靠传输。

IP数据报的完整格式如下：

版本：4位 ，如果创建该数据报的IP协议的版本信息，如果版本是4，对应是IPv4

首部长度：除了IP选型及及相关的填充字段以外，首部所有字段的长度都是固定的，当IP的首部长度不是4字节的整数倍时，必须利用最后一个填充字段加以填充，当首部不含选项和填充时，长度为20字节。

总长度：16位，总长度是首部和数据之和的长度，因其16位的限制，所以一个数据报最长为65536（2的16次方）字节。

标识（16位），标志（3位），段偏移量（13位）这3个字段用于控制IP数据报的分片和重组。

寿命（8位） TTL （Time To Live）又称生存时间，该字段设置了改数据报文在互联网系统中允许存在的时间，以秒为单位

协议（8位）指出此数据报携带的运输层数据使用的是何种协议，YCP的保留值为6，UDP的保留值为17，ICMP的保留值为1

首部校验和（16位）用于保证首部数据的完整性，确保报头在传输过程中不被改变，发现校验和出错时，对数据报不做任何处理，立即丢弃

源IP地址（32位），目的IP地址（32位）：包含了数据报文的发送方和接收方的IP地址，数据报文可能经过许多中间路由器，但这2个字段始终不变，它们指定了源站和目的站的IP地址

数据字段说明了数据报文的数据区的开始，IP选项字段的长度是可变的，填充字段取决于所选的项。

服务类型（8位）：用来获得更好的服务，其中前3个比特表示优先级，第4个比特表示要求有更低的时延，第5个比特表示有更高的吞吐量，第6个比特要求有更高的可靠性，第7个比特表示选择费用更廉价的路由，最有一个目前尚未使用

IP地址就是给每个链接在Internet上的主机分配的一个全世界唯一的32位的标识符，他标识着一个主机的位置

ABC 类的IP地址都是由 网络号和主机号2部分组成，前者表示属于哪个网络，后者表示哪个主机

子网掩码：一个网络中的主机很多且分布在很大的地理范围的时候，为了便于对主机的管理，可以将一个网络中的主机划分为若干个子网，用IP地址中的主机号字段中的前若干位作为“子网号字段”，后面的仍然作为主机号字段，TCP/IP体系中规定用一个32位idea子网掩码来表示子网号字段的长度

TCP协议介绍：

TCP是TCP/IP体系中的运输层协议，他可以保证数据的可靠的传输。

TCP协议的数据包格式如下：

源端口和目的端口（各占16位）：源主机和目的主机的端口号

序号：用来表示从TCP发送端想TCP接受端发送的数据字节流，负责在数据报的排序重组时起作用

确认号：主机期望收到的对方下一次发送数据的第一个字节的序号

首部长度：表示首部总长度

码元比特：分为6个标志

分别为：

            URG 发送紧急数据

           ACK   指出确认字段是否有效

            PSH 接受方应该尽快将这个报文提交给应用层

            RET 重建连接

            SYN 同步序号用来请求连接

            FIN  用来释放连接

窗口:用来自定缓冲区大小，通告每次发送一个 报文段希望接受多少数据。

TCP的链接与终止：

提要：计算机的TCP链接中会引起进程的阻塞，简单理解就是暂停，所以在运行网络的程序的时候就可以理解listen之后为何accept没有被立即执行，而是等到客户端有了连接之后才被执行。

TCP连接的建立：

TCP是面向连接的协议，TCP连接eider建立和释放是每一个通信中必不可少的过程，链接的建立需要经过3次数据传输，如上图

具体建立的步骤说明如下：

1：服务器必须已经准备好接受客户的连接请求，这通过调用socket .bin 和listen函数来完成，客户端通过调用connect函数进行主动打开，者应期客户端发送一个SYN分节到服务器端

2：服务器端收到客户端发来的SYN分节后，必须发送ACK对其进行确认，同时方一个自己的SYN分节给客户端，表示接受客户端建立连接的请求

3：客户端发送ACK确认服务器的SYN，连接建立成功

TCP连接的中止：

具体步骤：

（1）客户端应用进程调用close,调用close的结果就是发送一个FIN分节主动挂壁连接。

（2）服务收到FIN后执行被动关闭，发送ACK对客户端的FIN进行确认

（3）当服务器将待发的数据发送完后，调用close关闭它的套接字，这导致他的TCP发送一个FIN分节给客户端

（4）接受到服务器的FIN分节后，对其发送一个ACK确认分节，当前的链接被彻底关闭

UDP协议：

用户数据报协议UDP是面向无连接的服务，提供不可靠的数据服务，一个UDP客户端可以只创建一个套接字向不同客户端发送数据报

端口号：

系统中有很多进程，允许同时存在多条进程使用TCP和UDP协议，而这些调用协议的进程都是通过端口号来区别的，当一个客户端与服务器通信的时候，服务器需要将自己链接到一个端口上等待客户端的连接