TCPUDP通信

Posted 2021-11-10 xslwm

开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI）

OSI七层模型

1.应用层
2.表示层
3.会话层
4.传输层
5.网络层
6.数据链路层
7.物理层

TCP/IP模型
1.应用层 上面3层：应用程序、协议：HTTP、FTP
2.传输层 TCP UDP
3.网络层 IP(不可靠) ARP RARP ICMP
4.数据链路层 下面2层

 

UDP User Datagram Protocol
无连接的传送层协议，提供不可靠的信息传输服务

1.提供无连接服务，客户端向服务器发送数据时不必先建立连接，客户端创建一个套接字并向服务器发送一个数据，然后客户端可立即用这个套接字向另外一个服务器发送其他数据。
2.不能确保UDP数据报最终到达目的地，UDP对接收的数据不发送确认，发送端不知道数据是否被正确接收，也不会重发数据。
3.UDP传输数据较TCP快，占用资源少。
UDP信息包的标题很短，只有8个字节，相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
UDP由于排除了信息可靠传递机制，将安全和排序等功能移交给上层应用来完成，极大降低了执行时间，使速度得到了保证。

TCP Transmission Control Protocol

面向连接的、可靠的、基于字节流的传送层通信协议。

1.提供面向连接的服务。客户端与服务端通信时，必须首先建立连接。
2.提供可靠的服务。当TCP向对方发送数据时，要求对方返回一个确认，如果没有接收到对方的确认，则TCP自动重传数据。
3.TCP对发送的数据进行排序，为每个发送字节关联一个序列号。对方根据接收到的数据序列号，对接收数据排序，从而保证数据顺序
3.TCP提供流量控制，TCP总是告知对方它能够接收数据的字节数。
4.TCP连接是全双工的，这意味着应用程序在任何时候，既可以发送数据也可以接收数据。

连接：
三次握手
1.服务器准备接收客户端的连接。
2.客户端向服务器发起请求，此时客户端TCP发送一个SYN分节。
3.服务器确认客服端的SYN(同步)，同时也发送一个SYN分节，服务器以单个分节向客户端发送SYN和对客户端SYN的ACK(确认)。
4.客户端确认服务器的SYN。

第一次握手：Client什么都不能确认；Server确认了对方发送正常
第二次握手：Client确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；Server确认了：自己接收正常，对方发送正常
第三次握手：Client确认了：自己发送、接收正常，对方发送、接收正常；Server确认了：自己发送、接收正常，对方发送接收正常

断开连接：
四次挥手

问题1： 为什么要四次挥手？

答：根本原因是，一方发送FIN只表示自己发完了所有要发的数据，但还允许对方继续把没发完的数据发过来。

举个例子：A和B打电话，通话即将结束后，A说“我没啥要说的了”，B回答“我知道了”，但是B可能还会有要说的话，
A不能要求B跟着自己的节奏结束通话，于是B可能又巴拉巴拉说了一通，最后B说“我说完了”，A回答“知道了”，这样通话才算结束。

问题2：为什么双方要发送这样的数据包？

答：和握手的情况类似，只是为了让对方知晓自己理解了对方的意图。

 

由于主机IP地址与网络服务是一对多的关系，所以主机使用不同的端口号区分不同的网络服务
0-65535
通用端口号：0-1023 紧密绑定某些特殊服务，80是HTTP通信端口，21是FTP通信端口
已注册端口号：1024-49151，提供一般应用程序使用
动态或私有端口：49162-65535

 

报文：
报文(message)是网络中交换与传输的数据单元，即站点一次性要发送的数据块。
报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长短很不一致，长度不限且可变。

报文也是网络传输的单位，传输过程中会不断的封装成分组、包、帧来传输，
封装的方式就是添加一些信息段，那些就是报文头以一定格式组织起来的数据。

IP数据包：20字节IP包头+9字节UDP包头+UDP数据

UDP报头由4个域组成，其中每个域各占用2个字节,共8个字节

16位源端口号 16位目的端口号
16位UDP长度 16位UDP校验和
数据(如果有)
......

数据包的长度是指包括报头和数据部分在内的总字节数，报头的长度是固定的
包含报头在内的数据报的最大长度为65535字节。不过，一些实际应用往往会限制数据报的大小，有时会降低到8192字节。

UDP协议使用报头中的校验值来保证数据的安全。
校验值首先在数据发送方通过特殊的算法计算得出，在传递到接收方之后，还需要再重新计算。
检测到错误时，UDP不做错误校正，只是简单地把损坏的消息段扔掉，或者给应用程序提供警告信息。

UDP不排序，到达顺序也可能跟发送时的顺序不同。

 

UDP:
    WSADATA wsaData;
    int ret = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData);
    if (ret != 0)
    {
        WSACleanup();
        return 0;
    }
    MFC为
    if (!AfxSocketInit())
    {
        AfxMessageBox(IDP_SOCKETS_INIT_FAILED);
        return FALSE;
    }

服务端：
    1.创建数据报套接字
      SOCKET severSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
    2.绑定端口
      SOCKADDR_IN recvAddr;
      recvAddr.sin_family = AF_INET;
      recvAddr.sin_port = htons(9001);  //本地（服务器端口），客户端发送到这个端口
      recvAddr.sin_addr.S_un.S_addr = htonl(INADDR_ANY);  //接收任何IP的消息
      if (bind(severSocket, (SOCKADDR*)&recvAddr, sizeof(recvAddr)) == SOCKET_ERROR)
      {
          closesocket(severSocket);
          WSACleanup();
          return 0;
      }
      
      3.收发数据
      
      SOCKADDR_IN sendAddr;
      int nSendAddrSize = sizeof(sendAddr);
      char recvBuf[1024] = { 0 };
      //会接收到对方的IP和端口，发送的时候使用这个IP和端口
      recvfrom(severSocket, recvBuf, sizeof(recvBuf), 0, (SOCKADDR*)&sendAddr, &nSendAddrSize)  
      sendto(severSocket, recvBuf, sizeof(recvBuf), 0, (SOCKADDR*)&sendAddr, nSendAddrSize);
      
      4.关闭套接字
      closesocket(severSocket);
      WSACleanup();
      
客户端：//未绑定端口，系统自动分配端口，这样对方在没有收到你的消息之前不知道你的端口号，不能向你发数据
        //可以绑定一个端口
    1.创建数据报套接字
      SOCKET clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
    
    2.收发数据
      SOCKADDR_IN sendAddr;
      sendAddr.sin_family = AF_INET;
      sendAddr.sin_port = htons(9001);  //对方端口
      sendAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("192.168.0.126"); // //对方IP 
      
      char sendBuf[1024] = { 0 };
      sendto(clientSocket, sendBuf, sizeof(sendBuf), 0, (SOCKADDR*)&sendAddr, sizeof(sendAddr));
      
      char recvBuf[1024] = { 0 };
      SOCKADDR_IN recvAddr;
       int nRecvAddrSize = sizeof(SOCKADDR_IN);
      recvfrom(clientSocket, recvBuf, 1024, 0, (SOCKADDR*)&recvAddr, &nRecvAddrSize);

    3.关闭套接字
      closesocket(clientSocket);
      WSACleanup();
      
      
    MFC： CAsyncSocket或者CSocket
    //nLocalPort为0，则系统自动分配端口，这样对方在没有收到你的消息之前不知道你的端口号，不能向你发数据
    Create(nLocalPort, SOCK_DGRAM);    //创建及绑定端口(封装了bind)，不要再调用Bind了
    
    SendTo(str, str.GetLength(), unPort, strIP);//对方端口、IP

    OnReceive：
    char recvBuf[1024] = { 0 };
    CString strIP = _T("");
    UINT nPort = 0;
    ReceiveFrom(recvBuf, 1024, strIP, nPort);//收了发送方的数据、端口及IP
    
    Close();

 

TCP：

服务端：

  创建套接字--绑定--监听--accept接受客户端连接--收发数据--关闭套接字

客户端：

  创建套接字--connect--收发数据--关闭套接字