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二、TCP协议
TCP连接建立是一个三次握手过程，三次握手的目的是使数据的发送和 接收同步。其过程如下： ➢ 服务器必须准备好接受外来的连接。通过调用socket, bind, listen函数
完成。称为被动打开。 ➢ 客户通过调用connect进行主动打开。这引起客户TCP发送一个SYN
（表示同步）分节，告诉服务器客户将在（待建立的）连接中发送的 数据的初始序列号。 ➢ 服务器必须确认客户的SYN，同时自己也得发送一个SYN分节。服务 器以单个分节向客户发送SYN和对客户的SYN的ACK（表示确认）。 ➢ 客户必须确认服务器的SYN。
Note：因每个方向都需要一个FIN和一个ACK，所以一般需 要四个分节。但执行被动关闭的那一端的TCP在步骤2和3发 出的ACK和FIN也可以合并为一个分节。
二、TCP协议
客户
Close 主动关闭
服务器
FIN M ACK M+1 FIN N ACK N+1
被动关闭 Read返回0
Close
三、UDP协议
包权
人书友圈7.三端同步
一、TCP/IP基础知识
TCP/IP协议参考模型共分四层：
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一、TCP/IP基础知识
✓ 网络接口层是TCP/IP的最底层，负责从网络接收IP数据报及通过网络发送 IP数据报。
✓ 网间网层（也叫IP层、网络层）负责相邻计算机之间的通信。其功能包括：
➢ 处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报， 填充报头，选择去往信宿机的路径，然买的VIP时长期间，下载特权不清零。
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TCP/IP模型
二、TCP协议
TCP（传输控制协议）是一种可靠的面向连接的传送服务。主机交 换数据必须首先建立连接，传输完毕后断开连接。它用位流通信， 即数据被作为无结构的字节流。它提供反馈重发机制，从而保证数 据的可靠传输。
二、TCP协议
➢ TCP是面向连接的。一个TCP客户建立与一个给定服务器的连接， 并跨该连接与那个服务器交换数据，然后终止连接。
网络编程基础
网络编程基础
TCP/IP基础知识 TCP协议 UDP协议 网络编程相关概念 WinSock API常用函数 基于TCP套接字编程步骤 带外数据
一、TCP/IP基础知识
TCP/IP协议是一组在网络中提供可靠数据传输和无连接 数据服务的协议。其中提供可靠数据传输的协议称为传输 控制协议TCP，而提供无连接数据包服务的协议叫做 Internet协议IP。但是TCP/IP协议并不是只有TCP和IP两 个协议，而是包含很多其他协议的一个网络协议的集合。
TCP/IP 协议组大体上分为三部分： 1．Internet 协议（IP） 2．传输控制协议（TCP）和用户数据报文协议（UDP） 3．处于TCP 和UDP 之上的一组协议专门开发的应用程 序。它们包括：TELNET，文件传送协议（FTP），域名服 务（DNS）和简单的邮件传送程序（SMTP）等许多协议。
➢ 处理输入数据报：检查其合法性，去掉IP报头，将剩下部分交给适当 的传输协议。
➢ 处理路由、流控、拥塞等。 ✓ 传输层负责网络主机与主机的通信。其功能如下：
➢ 格式化信息流。 ➢ 提供连接/非连接端对端的传输。 ✓ 应用层向用户提供一组常用的应用程序。
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一、TCP/IP基础知识
用户数据 App头部 用户数据
四、网络编程相关概念
2.套接字（Socket） 为了能够方便的开发网络应用软件，由美国伯克
利大学在UNIX上推出了一种应用程序访问通信协 议的操作系统调用套接字（Socket）。Socket的出 现，使程序员可以很方便地访问TCP/IP，从而开 发各种网络应用程序。随着UNIX的应用推广，套 接字在编写网络软件中得到了极大的普及。后来 套接字又被引进了Windows等操作系统，称为开 发网络应用程序非常有效快捷的工具。 。
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➢ TCP提供流量控制。TCP总是 告诉对端它能够接收多少字节的数 据，这称为通告窗口。这个窗口在任何时刻都指出接收缓冲区中 可用空间，从而确保发送端发送的数据不会溢出接收缓冲区。
➢ TCP的连接是全双工的。
二、TCP协议
TCP数据包头
TCP数据包头格式：
二、TCP协议
源端口、目的端口：16位长，标识出远端和本地的端口号。 序号：32位长，标识发送的数据报的顺序。 确认号：32位长，希望收到的下一个数据报的序列号。 TCP头长：4位长，表明TCP头中包含多少个32位字。 6位未用。 ACK：ACK为1表明确认号是合法的；如果ACK为0，那么数据报不包含确认信息， 确认字段被省略。 PSH：表示是带有PUSH标志的数据。因此请求数据报一到接收方便可送往应用 程序而不必等到缓冲区装满时才传送。 RST：用于复位由于主机崩溃或其他原因而出现的错误的连接，还可以用于拒绝 非法的数据报或拒绝连接请求。 SYN：表示同步。 FIN：用于释放连接。 窗口大小：16位长，窗口大小字段表示在确认了字节之后还可以发送多少个字节。 校验和：16位长，是为了确保高可靠性而设置的，它校验头部、数据和伪TCP头 部之和。 可选项：0个或多个32位字，包括最大TCP载荷、窗口比例、选择重发数据报等 选项。
二、TCP协议
客户
服务器
Socket Connect(阻塞)
(主动打开)
SYN J
Socket,bind,listen (被动打开)
Accept（阻塞）
SYN K, ack J+1
Connect返回
ack K+1
Accept返回 Read阻塞
二、TCP协议
TCP连接关闭过程如下： ➢ 某个进程首先调用close（称这一端执行主动关闭）, 这一 端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕。 ➢ 另一端称为被动关闭。TCP对接收的FIN分节进行确认， 并以文件结束标志传递给应用程序。FIN的接收意味着应 用进程在相应连接上再也接收不到额外数据。 ➢ 一段时间后，接收到文件结束标志的应用程序调用close， 这也导致向对方发送一个FIN分节。 ➢ 接收到这个FIN分节的原发送方TCP对它进行确认。
UDP协议（用户数据报协议）是建立在IP协议基础 之上的，用在传输层的协议。UDP提供了无连接的 数据报服务。UDP和IP协议一样，是不可靠的数据 报服务。
三、UDP协议
➢ UDP提供无连接服务 ➢ UDP缺乏可靠性支持，应用程序必须实现：确认、
超时、重传、流量控制等 ➢ UDP面向记录服务
UDP套接口是无连接的、不可靠的数据报协议；既 然它不可靠为什么还要用呢？其一：当应用程序使 用广播或多播是只能使用UDP协议；其二：由于他 是无连接的，所以速度快。
TCP头部
用户数据
TCP段
IP头部 TCP头部
用户数据
以太网 头部
IP头部 TCP头部
用户数据
以太网帧 40~1500字节
IP分组
以太网 尾部
FTP 客户
TCP
IP
以太网驱 动程序
一、TCP/IP基础知识
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
OSI模型
应用层
TCP UDP IPv4, IPv6 网络接口层
三、UDP协议
协议的选择依据： （1）对数据可靠性的要求
高可靠性要求的应用需选择TCP协议，如验证、密码字段的传 送都是不允许出错的，而对数据的可靠性要求不高的应用可选择UDP传 送。 （2）应用的实时性
TCP协议在传送过程中要使用三次握手、重传确认等手段来保 证数据传输的可靠性。使用TCP协议会有较大的时延，因此不适合对实 时性要求较高的应用，如VOIP、视频监控等。相反，UDP协议则在这 些应用中能发挥很好的作用。 （3）网络的可靠性
示通信实体中进行通信的进程，TCP/IP协议提出了协议端口（ Protocol Port）的概念，简称端口。 端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区 ）。应用程序通过系统调用与某端口建立连接（Binding）后 ，传输层传给该端口的数据都被相应的进程所接收，相应进程 发给传输层的数据都要通过该端口输出。 端口使用一个16位的数字表示，所以它的范围为0~65535， 1024以下的端口号保留给预定义的服务。例如，http使用的80 端口。所以我们在编写网络应用程序时，要为程序制定1024以 上的端口号。
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由于TCP协议的提出主要是解决网络的可靠性问题，它通过各 种机制来减少错误发生的概率。因此，在网络状况不是很好的情况下需 选用TCP协议（如在广域网等情况），在网络状况很好的情况下（如局 域网等）应选择UDP协议来减少网络负荷。
四、网络编程相关概念
1.端口 按照OSI七层参考模型，传输层提供进程通信的能力。为了表
四、网络编程相关概念
3.网络字节顺序 字节顺序是指占内存多于一个字节的数据在内存中的存
放顺序。通常有两种顺序，一种是低字节数据存放在内 存低地址处，高字节数据存放在内存高地址处；另一种 是高字节数据存放在低地址处，低字节数据存放在高地 址处。 由于不同的计算机存放多字节值的顺序不同，为保证数 据的正确性，在网络协议中须指定网络字节顺序。 TCP/IP协议使用16位整数和32位整数的高位先存（即起 始地址存放高位字节）格式，它们均被含在协议头文件 中。在网络中不同主机进行通信时，要同一采用网络字 节顺序。
➢ TCP提供可靠性，实现了丢失重传，RTT（客户到服务器往返所 花时间，round-trip time）的动态估算。当TCP向另一端发送数据 时，它要求对端返回一个确认。如果确认没有收到，TCP自动重 传数据并等待更长时间。在数次重传失败之后，TCP才放弃。
➢ TCP通过给所发送数据的每一个段管理一个序列号进行排序。以 便于接收端按这个序号对数据进行排序。
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