基本概念

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1.TCP连接的三路握手

简要说明：

1. 服务器必须准备好接受外来的连接，这通过调用socket、bind和listen函数完成，称为被动打开(passive open)；
2. 客 户通过调用connect进行主动打开(active open)，这引起客户TCP发送一个SYN分节(表示同步)，它告诉服务器客户将在(待建立)连接中发送的数据的初始序列号。一般情况下SYN分节不携 带数据，它只含有一个IP头部、一个TCP头部以及可能有的TCP选项；
3. 服务器必须确认客户的SYN，同时自己也得发送一个SYNV分节，它含有服务器将在同一连接中发送数据的初始序列号。服务器以单个分节向客户发送SYN和对客户SYN的ACK；
4. 客户必须确认服务器的SYN。

 

2.TCP关闭的四个分节

简要说明：

1. 一端的应用程序首先调用close，称这端执行主动关闭(active close)。这端的TCP于是发送一个FIN分节，表示数据发送完毕；
2. 接收到FIN的另一端执行被动关闭(passive close)。这个FIN由TCP确认，它的接收也作为文件结束符传递给接收方应用程序(放在已排队等候应用程序接收的任何其他数据之后)，因为FIN的接收意味着应用程序在相应连接上再也接收不到额外数据；
3. 一段时间后，接收到FIN文件结束符的应用程序将调用close关闭它的套接口，这导致它的TCP也发送一个FIN；
4. 接收到这个FIN的原发送方TCP(即执行主动关闭的那一端)对它进行确认。

 

3.TCP连接的11种状态极其相互转换

简要说明：

(1).起始状态(CLOSED)

服务器被动打开，进入LISTEN状态；

客户主动打开，发送SIN分节，进入SYN_SENT状态；

(2).被动打开状态(LISTEN)

接收到SYN分节，发送ACK，发送SYN后，进入SYN_RCVD状态；

(3).主动打开状态(SYN_SENT)

应用close或超时，则返回CLOSED状态；

接收到SYN，发送ACK，发送SYN(同时打开)，进入SYN_RCVD状态；

接收到SYN，ACK，发送ACK后，进入ESTABLISHED状态；

(4).SYN_RCVD状态

接收到ACK，则进入ESTABLISHED状态；

接收到RST，则返回到LISTEN状态；

(5).数据传输状态(ESTABLISHED)

接收到FIN，发送ACK，进入CLOSE_WAIT状态；

应用close，发送FIN，进入FIN_WAIT_1状态；

(6).CLOSE_WAIT状态

应用close，或发送FIN，进入LAST_ACK状态；

(7).LAST_ACK状态

接收到ACK，则返回到起始状态(CLOSED)；

(8).FIN_WAIT_1状态

接收到FIN，发送ACK，进入同时关闭状态(CLOSING)；

接收到ACK，进入FIN_WAIT_2状态；

接收到FIN，ACK，发送ACK，进入TIME_WAIT状态；

(9).同时关闭状态(CLOSING)

接收到ACK，进入TIME_WAIT状态；

(10).FIN_WAIT_2状态

接收FIN，发送ACK，进入TIME_WAIT状态；

(11).TIME_WAIT状态

经过2MSL超时，返回初始状态(CLOSED)；

 

4.IPv4套接口地址结构

struct in_addr {
	in_addr_t s_addr;
	/* 32-bit IPv4 address，network byte ordered*/
};

struct sockaddr_in {
	uint8_t sin_len;
	/* length of structure(16) */

	sa_family_t sin_family;
	/* AF_INET */

	in_port_t sin_port;
	/* 16-bit TCP or UDP port number，network byte ordered */

	struct in_addr sin_addr;
	/* 32-bit IPv4 address，network byte ordered */

	char sin_zero[8];
	/* unused */
};

注意事项：

• 我们一般只使用三个成员：sin_family、sin_addr和sin_port；
• IPv4地址和端口号在结构中总是以网络字节序存储；
• 一般在使用前，将整个结构初始化为0。

 

5.通用套接口地址结构

struct sockaddr {
	uint8_t sa_len;

	sa_family_t sa_family;
	/* address family:AF_xxx */

	char sa_data[14];
	/* protocol-spacial address */
};

 

6.IPv6套接口地址结构

struct in6_addr {
	uint8_t s6_addr[16];
	/* 128-bit IPv6 address，network byte ordered */
};

#define SIN6_LEN /* required for compile-time tests */

struct sockaddr_in6 {
	uint8_t sin6_len;
	/* length for this struct(24) */

	sa_family_t sin6_family;
	/* AF_INET6 */

	in_port_t sin6_port;
	/* transport layer port，network byte ordered */

	uint32_t sin6_flowinfo;
	/* priority and flow label */

	struct in6_addr sin6_addr;
	/* IPv6 address，network byte ordered */
};

注意事项：

• 如果系统支持套接口地址结构中的长度成员，则SIN6_LEN常值必须定义；
• IPv6地址族是AF_INET6，而IPv4地址族是AF_INET；
• 结构中的成员是有序排列的。

 

7.其他数据类型

名称	说明
int8_t	带符号的8位整数
uint8_t	无符号的8位整数
int16_t	带符号的16位整数
uint16_t	无符号的16位整数
int32_t	带符号的32位整数
uint32_t	无符号的32位整数
sa_family_t	套接口地址结构的地址族
socklen_t	套接口地址结构的长度，一般为uint32_t
in_addr_t	IPv4地址，一般为uint32_t
in_port_t	TCP或UDP端口，一般为uint16_t