網路編程筆記

一.TCP協議

在很多情況下，它只是利用 IP 進行通信時所必須用到的協議群的統稱，TCP/IP 為網際協議群或者互聯網的協議，具體來說，IP 或 ICMP、TCP 或 UDP、TELNET 或 FTP、以及 HTTP 等都屬于 TCP/IP 協議，

TCP 是以太網協議和 IP 協議的上層協議，也是應用層協議的下層協議，

以太網協議解決了局域網的點對點通信，但是，以太網協議不能解決多個局域網如何互通，這由 IP 協議解決，IP 協議只是一個地址協議，并不保證資料包的完整，如果路由器丟包（比如快取滿了，新進來的資料包就會丟失），就需要發現丟了哪一個包，以及如何重新發送這個包，這就要依靠 TCP 協議，

詳見：五分鐘讀懂TCP 協議——TCP協議簡介_Bigstar的博客-CSDN博客_tcp協議
簡單說，TCP 協議的作用是，保證資料通信的完整性和可靠性，防止丟包，

TCP 協議為了做到效率與可靠性的統一，設計了一個慢啟動（slow start）機制，開始的時候，發送得較慢，然后根據丟包的情況，調整速率：如果不丟包，就加快發送速度；如果丟包，就降低發送速度，

Linux 內核里面設定了（常量TCP_INIT_CWND），剛開始通信的時候，發送方一次性發送10個資料包，即發送視窗”的大小為10，然后停下來，等待接收方的確認，再繼續發送，默認情況下，接收方每收到兩個 TCP 資料包，就要發送一個確認訊息，”確認”的英語是 acknowledgement，所以這個確認訊息就簡稱 ACK，

ACK 攜帶兩個資訊：
1.期待要收到下一個資料包的編號
2.接收方的接收視窗的剩余容量123

發送方有了這兩個資訊，再加上自己已經發出的資料包的最新編號，就會推測出接收方大概的接收速度，從而降低或增加發送速率，這被稱為發送視窗，這個視窗的大小是可變的，

總結TCP服務端撰寫步驟，如下：

1. 呼叫socket函式創建套接字，
2. 呼叫bind函式給創建的套接字命名，分配IP地址和埠，
3. 呼叫listen函式進行監聽，等待客戶端連接，
4. 呼叫accept函式接受新的連接，做好相互通信準備，

二.埠號

資料鏈路和 IP 中的地址，分別指的是 MAC 地址和 IP 地址，

前者用來識別同一鏈路中不同的計算機，后者用來識別 TCP/IP 網路中互連的主機和路由器，埠號用來識別同一臺計算機中進行通信的不同應用程式，因此，它也被稱為程式地址，

傳輸層協議正是利用這些埠號識別本機中正在進行通信的應用程式，并準確地將資料傳輸，埠號由其使用的傳輸層協議決定，因此，不同的傳輸層協議可以使用相同的埠號，

在UDP/IP協議中，用源IP地址 + 源埠號 + 目的IP地址 + 目的埠號 + 協議號（組成的套接字），這樣一個五元組來標識一個通信（通過netstat -n 查看）

1.從網路層來說，通信的是兩個主機（兩個局域網），IP資料報的首部明確標志了這兩臺主機的IP地址，真正需要通信的是兩臺主機上的行程，

2.從運輸層來看，通信的真正端點并不是主機而是“主機的行程”，

傳輸層和網路層的明顯區別是：網路層為主機之間提供邏輯通信，而運輸層提供端到端的邏輯通信，

ip地址是用來標志服務器的，但是一個服務器上會有很多個程式同時使用網路，那怎么保證他們的網路包不串線？埠號就入場了，它是0-65535之間的一個數字，服務端是監聽一個固定的埠，這樣客戶端在連接的時候都知道該連哪個應用，

詳見：什么是埠號?_l477918269的博客-CSDN博客_埠號是什么

三.TCP的三次握手

TCP將若干個位元組構成一個分組，叫報文段（Segment），TCP報文段封裝在IP資料報中，資料可在同一時間雙向傳輸，

TCP建立連接的程序稱為三次握手

1.PC1發送SYN報文（Seq=x，SYN=1）

2.PC2發送SYN+ACK報文（Seq=y，Ack=x+1，SYN=1, ACK=1）

3.PC1發送ACK報文（Seq=x+1，Ack=y+1,ACK=1）

在三次握手的時間軸中，不同的時間，接收方和發送方有不同的狀態：

1.在接收方沒有接收到資料之前，它一直處于監聽狀態（Listen）
2.發送方在第一個報文發送出去，到接收到第一個報文的回應之間，屬于同步已發送狀態（SYNC- SENT），表示已經將SYN發送出去了，并且等待對方的SYN資訊
3.第二次握手完成后，發送方就進入建立連接（ESTABLISHED）的狀態了
4.接收方只有在接收到發送方的ACK報文后（第三次握手完成后），才能進入建立連接（ESTABLISHED）的狀態
詳見：
1.https://blog.csdn.net/qq_43613793/article/details/120181519
2.通俗易懂理解TCP協議三次握手和四次揮手及其常見問題_impact_factor的博客-CSDN博客_tcp三次握手

四.TCP的四次揮手

1.PC1發送FIN/ACK（FIN=1,ACK=1)

2.PC2發送ACK報文（ACK=1)

3.PC2發送FIN/ACK（FIN=1,ACK=1)

4.PC1發送ACK報文（ACK=1)

A.發送FIN資料包，代表A不在發送資料
B:收到請求，開始應答，避免了A重新發送FIN重試**（應答機制）**
B：處理完資料之后關閉，關閉連接以發送FIN請求
A:收到請求后發送ACK應答，B服務可以釋放連接

等待2MSL以后釋放連接的原因：
1.防止報文丟失，導致B重復發送FIN，
2.防止滯留在網路中的報文，對新建立的連接造成資料擾亂，

五.具體2MSL

1.四次揮手釋放連接時，等待2MSL的意義?
(MSL可譯為“最長報文段壽命”，它是任何報文在網路上存在的最長時間，超過這個時間報文將被丟棄，)
兩個理由：
1)保證客戶端發送的最后一個ACK報文段能夠到達服務端，
為了保證客戶端發送的最后一個ACK報文段能夠到達服務器，因為這個ACK有可能丟失，從而導致處在LAST-ACK狀態的服務器收不到對FIN-ACK的確認報文，服務器會超時重傳，這個FIN-ACK，接著客戶端再重傳一次確認，重新啟動時間等待計時器，最后客戶端和服務器都能正常的關閉，假設客戶端不等待2MSL，而是在發送完ACK之后直接釋放關閉，一但這個ACK丟失的話，服務器就無法正常的進入關閉連接狀態，

2)防止“已失效的連接請求報文段”出現在本連接中，
客戶端在發送完最后一個ACK報文段后，再經過2MSL，就可以使本連接持續的時間內所產生的所有報文段都從網路中消失，使下一個新的連接中不會出現這種舊的連接請求報文段，

2.為什么TIME_WAIT狀態需要經過2MSL才能回傳到CLOSE狀態？
理論上，四個報文都發送完畢就可以直接進入CLOSE狀態，但是可能網路是不可靠的，有可能最后一個ACK丟失所以TIME_WAIT狀態就是用來重發可能丟失的ACK報文
詳見：https://blog.csdn.net/str_lyc/article/details/109543525

六.資料可靠性傳輸

TCP主要提供了檢驗和、序列號/確認應答、超時重傳、最大訊息長度、滑動視窗控制，擁塞控制等方法實作了可靠性傳輸，

七.重傳機制

常見的重傳機制：1)超時重傳 2)快速重傳 3)SACK 4)D-SACK
而所有重傳的機制都需要依賴通過序列號Seq與確認應答ACK，在 TCP 中，當發送端的資料到達接收主機時，接收端主機會回傳一個確認應答訊息，表示已收到訊息，
四種重傳機制此處不多贅述，

這兩種都效率低下，所以有滑動視窗協議與累計確認(延時ack)，滑動視窗大小同通過TCP三次握手和對端協商，但是受網路狀況的影響，

此博客僅作為個人學習筆記，侵刪嗚嗚(′???)σ