Tcp通信

Posted 2022-09-14 yzs的专栏

1、TCP通信过程

socket在Tcp/IP分层的哪里？

socket是应用层与Tcp/IP协议族通信中间软件抽象层，是一组接口。在设计模式中，其实就是一个门面模式，他把复杂的协议族隐藏在接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让socket去组织数据，以符合指定的协议。

     一个典型的通信过程如下图所示

工作过程：服务器端首先启动，通过调用socket函数创建一个套接字；然后调用bind函数将该套接字与一个本地地址和端口绑定在一起；接着调用listen函数将套接字设置为监听模式，准备接受用户请求；调用accept函数接收连接：等待用户请求的到来，当来时接收连接请求，返回一个新的对应于此的连接套接字；用返回的套接字和客户端进行通信，使用函数send/recv；返回，等待另一个请求的到来；最后关闭套接字。

                    客户端：使用socket函数创建一个套接字；使用函数connect向服务器发送连接请求；之后就可以和服务器进行通信，使用函数send/recv。

相关函数讲解：

（1）int socket(int family, int type, int protocol);

          family（协议族）:AF_INET:IPv4协议

                                          AF_INET6：IPv6协议

                                          AF_LOCAL:UNIX域协议

                                          AF_ROUTE:路由套接字

                                          AF_KEY:秘钥套接字

          type(套接字类型):SOCK_STREAM:字节流套接字；SOCK_DGRAM:数据报套接字；SOCK_RAW:原始套接字

         protocl:0原始套接字除外

         返回值：成功，非负套接字描述符；出错-1

返回-1时,errno值将设为下列这些值:

• EPROTONOSUPPORT:错误原因是参数中的错误,表示申请的服务或指定的协议无效;
• EMFILE:错误的原因是应用程序的描述符已满;
• ENFILE:错误的原因是应用程序内部的系统文件表已满;
• ENOBUF:错误的原因是系统没有可用的缓冲空间

（2）绑定本地地址

         int bind(int socktd, struct sockadddr *my_addr, int addrlen)

         socktd: 套接字描述符；my_addr:本地地址；addrlen:地址长度

         成功0，出错-1

（3）listen函数

           int listen(int socktd,int backlog)

           socktd：套接字描述符；backlog：请求对列中允许的最大请求数，表示在accept函数之前同时最多有多少个客户连接到这个套接字

            成功0，失败-1

     listen函数将一个套接字转换成监听套接字，主要做下面两件事：

           socket函数建立的套接字是一个未连接的套接字，这是还不能接收内核向此套接字提供的连接请求，调用listen函数后，将这个套接字有CLOSE状态转为LISTEN状态，这时才可以准备接收内核发出的连接请求信号

           由于可能会同时有很多连接请求需要处理，listen函数可以确定连接请求对列的长度。

（4）accept函数

          int accept(int socktd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen)

          socktd:套接字描述符；addr:客户端地址；addrlen：地址长度

   函数返回值是一个套接字，程序可以用这个套接字和客户端进行通信。

（5）客户端和服务器建立连接后，可以通过函数read和write完成数据通信，但对于socket通信来说，可以用send和recv系统调用更好的进行套接字操作

          int send (int socktd, const void *msg,int len, int flags)

                         socktd:套接字描述符，msg:指向要发送数据的指针，len：数据长度，flags一般为0；成功返回发送的字节数，否则0

          int recv(int socktd, void *buf,int len, unsign int flags)

                        socktd:套接字描述符，buf：存放接收数据的缓冲区，len:数据的长度，flas：一般0

                        成功返回接收的字节数，否则0

（6）int connect(int socktd,const struct sockaddr*server_addr, socklen_t addrlen)

           函数的功能是完成一个有连接协议的连接过程，对于TC P 来说就是那个三次握手过程。在建立连接的时候，总会有一方先发送数据，谁调用了connect谁就先发送数据。因此必须制定数据的发送地址，同时必须指定数据从哪里发送，这正好是前两个参数。

          socktd: 套接口描述符，解决从哪里发送的问题。内核需要维护大量的IO通道，所以用户必须通过这个参数告诉内核从哪个IO通道，此处是从哪个socket接口发送数据。；

          server_addr: 目标地址指针，包含IP和端口信息，也就是服务器端的地址，被连接的一方需要调用listen接收connect的连接请求，如此被动连接的一方就是服务器了；

          addrlen：地址长度