深入理解TCP通信

2024-09-08 04:58
文章标签 深入 理解 通信 tcp

本文主要是介绍深入理解TCP通信，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

这大概是自己博客上面第三次写TCP通信demo了，总是写同样的内容也不太好啊，不过每一次都比前一次进步一点。这次主要使用了VIM编辑工具、gdb调试、wireshirk、netstat查看网络状态。
参考《C++服务器视频教程》、《Unix网络编程》

一、VIM常用命令
vim server.cpp    #打开一个文件
:w   写入文件
:wq 保存并退出
:q! 不保存退出显示行号  :set nu
设置tab键缩进： set tabstop?   settabstop=4
set tabstop=2             设置tab宽度
set softtabstop=2         设置Backspace回退量
set shiftwidth=2          设置'>'和'<'缩进量x 向后删除一个字符
X 向前删除一个字符
gg   跳转到文件首行
shift g  跳转到文件末行
o 当前句子下面添加一行  O当前句子上面一行   
a追加3pp 复制3行
yy 粘贴
dd 删除当前行u 撤销上次操作
ctrl+r 恢复撤销
二、TCP重难点知识点
1. OSI七层模型和TCP/IP模型
  • OSI七层模型是学术产物，自上到下封装，自下到上拆包。优点：分层思想；缺点：过于复杂。
  • TCP/IP模型是实践产物，借鉴了数据进入协议的封装：应用层-传输层-网络层-链路层
2. IP层

特点：不可靠（unreliable）、无连接（connectionless）
思考：
1）这样做相对于强有线连接有什么好处？
答：从我们惯性思考来说，我们对每一个连接，建立一个类似电话通讯的强连接，这样能保证数据稳定可靠传输。结果真的是这样吗？比如我们将中国和美国之间建立一个专用通信线路，中间需要几十路中转，那么任何一个环节故障，这个数据就有可能丢失，而IP通过路由选择，有可能有多条路径，数据反而稳定的多。其二，专用线路数据在传输一半时出故障，那么重传时如何传输呢，重新传输所有数据？因此，专用通信线路并不一定是好的选择。
2）IP层的路由选择
对应用开发工程师来讲，我们需要知道路由表、路由协议、以及路由选择这些概念。IP层并不能保证数据有序，因为IP路由对数据包进行不同的路由选择，可能导致数据顺序的变化，后发送的有可能先到达。
3）IP数据报格式
IP数据报首部字段为20字节，最大可设置为15*4=60字节。MTU=1500字节，IP数据报有可能是分片的。

2. TCP

TCP是全双工协议
1）TCP是如何利用IP的？

  • TCP将应用程序的传输数据分割成合适的数据库
  • 定时器
  • 延迟确认
  • 检验和
  • 流量控制 （主机A根据主机B空闲的空间而确定合适速率发送）

2）TCP数据格式
TCP认为数据是基于字节流的、没有边界，因此TCP不对字节流做任何解释。因此进而引出类似粘包的问题。
我们可以通过设置分隔符、加标志位等方法进行数据分割。
3）TCP数据报格式

  • 2字节源端口、2字节目的端口 （端口放在首部有一定好处：区分数据）
  • 序列号sequence number ，确认后ack number（作用：timer对每个编号的数据进行计时；数据确认使用）
  • checksum
  • Flag (URG=1,对urgent pointer数据优先处理；PSH=1,通知对方尽快推送到应用层梳理；RST=1；SYN=1；ACK=1；FIN=1）
  • window size 可通过option选项对其扩大（默认2^16,最大2^30）

4）TCP四种定时器

  • 重传定时器 数据未确认超时
  • 坚持定时器（persist） 当对方窗口大小为0时启动，探测作用
  • 保活计时器（keepAlive） 定期判断对方是否工作，一般建议应用层做心跳检测
  • 2MSL定时器 （TimeWait）

5）TCP状态变迁
TCP状态变迁

5）TCP三次握手示意图
在这里插入图片描述

5）TCP四次挥手示意图
在这里插入图片描述

5）TCP相关API

  • close() 双向关闭 shutdown() 可配置单向关闭

  • write() 返回的字节数仅写入到了操作系统层，并不能说明成功发送到对端

  • listen() 监听队列相关问题

  • read() >0 =0 <0 的分析
    这些函数都需要根据返回值和错误变量errno进行分析，比较麻烦。

  • select、poll 处理多个连接的读、写、以及错误状态。
    效率较低，一般公司都会使用自己平台下的库处理高并发：Linux(epoll)，Windows(Iocp)…

  • getsockopt() setsockopt() 设置sockt的一系列属性：比如地址可复用、Negle算法、buf大小。

三、TCP通信示例

该代码在有异常出现时，能够首先将已打开/占用的资源关闭，这是一个很好的工程习惯。
该代码在发送和接收数据时，根据已发送/接收字节数，循环处理余下的数据，这种思路非常值得借鉴，徐晓鑫的书中也是这样做的。
缺点是不能真正用于工程中，出现异常时不要强制退出，而是采用相应的措施，当然这是后话。
server.cpp

//thie server  file is edited by vim#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>int main() {char hello[] = "hello world";struct sockaddr_in sa;int socketFd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);if(-1 == socketFd) {perror("cannot create socket");exit(EXIT_FAILURE);}int opt = SO_REUSEADDR;//设置socket属性，端口可以重用setsockopt(socketFd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));memset(&sa,0,sizeof(sa));sa.sin_family = AF_INET;sa.sin_port = htons(2222);sa.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);if(-1 == bind(socketFd,(struct sockaddr*)&sa, sizeof(sa))) {perror("bind falied"); close(socketFd);exit(EXIT_FAILURE);}if(-1 == listen(socketFd,10)) {perror("listen failed");close(socketFd);exit(EXIT_FAILURE);}for(;;) {//for every connectfd, send only one world...int connectFd = accept(socketFd,NULL,NULL);if(0 > connectFd) {perror("accept failed");close(socketFd);exit(EXIT_FAILURE);}int writeSize = 0;size_t totalWrite = 0;//unsigned intwhile(totalWrite < sizeof(hello)) {writeSize = write(connectFd,hello + totalWrite, sizeof(hello) - totalWrite);if( -1 == writeSize) {perror("write failed");close(connectFd);close(socketFd);exit(EXIT_FAILURE);}totalWrite += writeSize;}if(-1 == shutdown(connectFd,SHUT_RDWR)) {perror("shutdown failed");close(connectFd);close(socketFd);}close(connectFd);}close(socketFd);return EXIT_SUCCESS;
}

client.cpp


//thie client  file is edited by vim#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>int main() {struct sockaddr_in sa;int res;int socketFd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,IPPROTO_TCP);if(-1 == socketFd) {perror("cannot create socket");exit(EXIT_FAILURE);}	memset(&sa,0,sizeof(sa));sa.sin_family = AF_INET;sa.sin_port = htons(2222);res = inet_pton(AF_INET,"127.0.0.1",&sa.sin_addr);if(-1 == connect(socketFd,(struct sockaddr*)&sa,sizeof(sa))) {perror("connect failed");close(socketFd);exit(EXIT_FAILURE);}char buffer[512];int totalRead = 0;for(;;) {int readSize = 0;readSize = read(socketFd,buffer + totalRead, sizeof(buffer) - totalRead);printf("readSize:%d\n",readSize);if(0 == readSize) {//read allbreak;} else if(-1 == readSize) {perror("read failed");close(socketFd);exit(EXIT_FAILURE);}totalRead += readSize;}buffer[totalRead] = 0;printf("get from server: %s\n",buffer);//perform read write operations...(void)shutdown(socketFd,SHUT_RDWR);close(socketFd);return EXIT_SUCCESS;}

测试：
主动关闭的一方出现TIME_WAIT状态。
在这里插入图片描述

这篇关于深入理解TCP通信的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1147181。

相关文章

一文带你理解Python中import机制与importlib的妙用

一文带你理解Python中import机制与importlib的妙用

《一文带你理解Python中import机制与importlib的妙用》在Python编程的世界里,import语句是开发者最常用的工具之一,它就像一把钥匙,打开了通往各种功能和库的大门,下面就跟随小... 目录一、python import机制概述1.1 import语句的基本用法1.2 模块缓存机制1.
阅读更多...
深入理解C语言的void*

深入理解C语言的void*

《深入理解C语言的void*》本文主要介绍了C语言的void*,包括它的任意性、编译器对void*的类型检查以及需要显式类型转换的规则,具有一定的参考价值,感兴趣的可以了解一下... 目录一、void* 的类型任意性二、编译器对 void* 的类型检查三、需要显式类型转换占用的字节四、总结一、void* 的
阅读更多...
深入理解Redis大key的危害及解决方案

深入理解Redis大key的危害及解决方案

《深入理解Redis大key的危害及解决方案》本文主要介绍了深入理解Redis大key的危害及解决方案,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着... 目录一、背景二、什么是大key三、大key评价标准四、大key 产生的原因与场景五、大key影响与危
阅读更多...
深入理解C++ 空类大小

深入理解C++ 空类大小

《深入理解C++空类大小》本文主要介绍了C++空类大小,规定空类大小为1字节,主要是为了保证对象的唯一性和可区分性,满足数组元素地址连续的要求,下面就来了解一下... 目录1. 保证对象的唯一性和可区分性2. 满足数组元素地址连续的要求3. 与C++的对象模型和内存管理机制相适配查看类对象内存在C++中，规
阅读更多...
QT实现TCP客户端自动连接

QT实现TCP客户端自动连接

《QT实现TCP客户端自动连接》这篇文章主要为大家详细介绍了QT中一个TCP客户端自动连接的测试模型,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录版本 1:没有取消按钮 测试效果测试代码版本 2:有取消按钮测试效果测试代码版本 1:没有取消按钮 测试效果缺陷：无法手动停
阅读更多...
【前端学习】AntV G6-08 深入图形与图形分组、自定义节点、节点动画（下）

【前端学习】AntV G6-08 深入图形与图形分组、自定义节点、节点动画（下）

【课程链接】 AntV G6：深入图形与图形分组、自定义节点、节点动画（下）_哔哩哔哩_bilibili 本章十吾老师讲解了一个复杂的自定义节点中，应该怎样去计算和绘制图形，如何给一个图形制作不间断的动画，以及在鼠标事件之后产生动画。（有点难，需要好好理解） <!DOCTYPE html><html><head><meta charset="UTF-8"><title>06
阅读更多...
认识、理解、分类——acm之搜索

认识、理解、分类——acm之搜索

普通搜索方法有两种：1、广度优先搜索；2、深度优先搜索； 更多搜索方法： 3、双向广度优先搜索； 4、启发式搜索（包括A*算法等）； 搜索通常会用到的知识点：状态压缩（位压缩，利用hash思想压缩）。
阅读更多...
深入探索协同过滤：从原理到推荐模块案例

深入探索协同过滤：从原理到推荐模块案例

文章目录 前言一、协同过滤1. 基于用户的协同过滤（UserCF）2. 基于物品的协同过滤（ItemCF）3. 相似度计算方法 二、相似度计算方法1. 欧氏距离2. 皮尔逊相关系数3. 杰卡德相似系数4. 余弦相似度 三、推荐模块案例1.基于文章的协同过滤推荐功能2.基于用户的协同过滤推荐功能 前言     在信息过载的时代，推荐系统成为连接用户与内容的桥梁。本文聚焦于
阅读更多...
【生成模型系列（初级）】嵌入（Embedding）方程——自然语言处理的数学灵魂【通俗理解】

【生成模型系列（初级）】嵌入（Embedding）方程——自然语言处理的数学灵魂【通俗理解】

【通俗理解】嵌入（Embedding）方程——自然语言处理的数学灵魂 关键词提炼 #嵌入方程 #自然语言处理 #词向量 #机器学习 #神经网络 #向量空间模型 #Siri #Google翻译 #AlexNet 第一节：嵌入方程的类比与核心概念【尽可能通俗】 嵌入方程可以被看作是自然语言处理中的“翻译机”，它将文本中的单词或短语转换成计算机能够理解的数学形式，即向量。 正如翻译机将一种语言
阅读更多...
系统架构师考试学习笔记第三篇——架构设计高级知识（20）通信系统架构设计理论与实践

系统架构师考试学习笔记第三篇——架构设计高级知识（20）通信系统架构设计理论与实践

本章知识考点：         第20课时主要学习通信系统架构设计的理论和工作中的实践。根据新版考试大纲,本课时知识点会涉及案例分析题(25分),而在历年考试中,案例题对该部分内容的考查并不多,虽在综合知识选择题目中经常考查,但分值也不高。本课时内容侧重于对知识点的记忆和理解,按照以往的出题规律,通信系统架构设计基础知识点多来源于教材内的基础网络设备、网络架构和教材外最新时事热点技术。本课时知识
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2