## **传输层-UDP协议** ### **结构** - 16位：源端口号 2^16 = 65536 - 16位：目的端口号 ### **UDP实现的C/S模型** - **对比TCP C/S模型** recv()/send() 替代 read、write替代 accpet(); Connect(); 被舍弃 ![image-20220115225617096](./images/udp.png) - **UDP实现的C/S模型** ``` server： lfd = socket(AF_INET, STREAM, 0); SOCK_DGRAM --- 报式协议。 bind(); listen(); --- 可有可无 while（1）{ recvfrom（） --- 涵盖accept传出地址结构。 功能函数：小-- 大 sendto（）---- connect } close(); client： connfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); sendto（‘服务器的地址结构’， 地址结构大小） recvfrom（） 写到屏幕 close(); ``` ### **相关函数** **recvform** ``` ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags,struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen); 参数： sockfd：套接字 buf：缓冲区地址 len：缓冲区大小 flags：0 src_addr：（struct sockaddr *）&addr 传出。 对端地址结构 addrlen：传入传出 返回值： 成功接收数据字节数 失败：-1 errn；0：对端关闭 ``` **sendto** ``` ssize_t sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags,const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen); 参数： sockfd：套接字 buf：存储数据的缓冲区 len：数据长度 flags：0 src_addr：（struct sockaddr *）&addr 传入。 目标地址结构 addrlen：地址结构长度 返回值： 成功写出数据字节数 失败 -1，errno ``` ## **传输层-TCP协议** ### **结构** ``` - 16位：源端口号 2^16 = 65536 - 16位：目的端口号 - 32序号 - 32确认序号 - 6个标志位 - 16位窗口大小 2^16 = 65536 ``` ### **三次握手** #### **流程** - 主动发起连接请求端，发送 SYN 标志位，请求建立连接 - 携带序号、数据字节数、滑动窗口大小 - 被动接受连接请求端 SYN，发送 ACK 标志位，同时携带 SYN 请求标志位 - 携带序号、确认序号、数据字节数、滑动窗口大小 - 主动发起连接请求端，发送 ACK 标志位，应答服务器连接请求 - 携带确认序号 ### **四次挥手** #### **流程** - 主动关闭连接请求端， 发送 FIN 标志位 - 被动关闭连接请求端， 应答 ACK 标志位 - 主动方收到被动方发的ACK报文后，进入半关闭状态 - 被动关闭连接请求端， 发送 FIN 标志位 - 主动关闭连接请求端， 应答 ACK 标志位 - 主动方发送ACK报文后，进入wait 2MSL - 被动方收到主动方ACK后 关闭 ### **半关闭** #### **简述** - 发生在主动关闭方 - 主动方发送 FIN 报文，被动发回复 ACK 报文，主动方收到ACK报文后，状态变为半关闭状态 - 半关闭表示主动方关闭了写缓冲区，表示不再向被动方发送数据处理相关的报文了，但是主动方可以回复被动方最后发来的 FIN 操作 #### **shutdown**函数 shutdown在关闭多个文件描述符应用的文件时，采用全关闭方法 close，只关闭一个：close（cfd） shutdown(int fd, int how) how:SHUT_RD 关读端 SHUT_WR 关写端 SHUT_RDWR 关读写 ### **2MSL** - 发生在主动关闭连接请求端，40s左右 - 对应 TIME_WAIT 状态 - 保证四次挥手中主动方最后一次发的 ACK 能成功被对端接收 - 被动方如果没有收到ACK，会继续发送FIN - 一次ACK 和FIN在通信中存活的一个周期为1MSL，因此等待2MSL正好可以完成一次正常的发送和接收，如果在2MSL期间没有收到对端发来的FIN，表示对端已经成功收到 ### **滑动窗口** - 在发送报文的过程中会发送给连接对端，本端的实时缓冲区大小 **好处** - **提升性能** - 缓解接收端和发送端处理速度不匹配的问题 - 发送端可以分多次发送一段连续的数据报文给接收端，接收端收到后，可以回复一个报文给发送端，而不用对于每一个发送都进行回复 - **保证数据不会丢失** - 发送端如果处理速度较快，接收端较慢的话，发送端较快的发送很容易把接收端缓冲区填满，之后要么会溢出丢失数据要么会造成阻塞 ### **端口复用** - 主动方主动关闭后，会等待2MSL后再关闭，此时主动方会占用之前的端口，造成无法使用，需等待2MSL时间后才可以使用 **解决方法** - 设置端口为可复用的 int opt = 1; // 设置端口复用，1取值为设置端口复用，0表示不设置 setsockopt(lfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&opt, sizeof(opt)); ### **TCP 三次握手 四次挥手状态变化** **主动方** - 主动发起连接请求端 CLOSED -- 发送SYN -- SEND_SYN -- 接收 ACK、SYN -- SEND_SYN -- 发送 ACK -- **ESTABLISHED**（数据通信态） - 主动关闭连接请求端 **ESTABLISHED**（数据通信态） -- 发送 FIN -- FIN_WAIT_1 -- 接收ACK -- FIN_WAIT_2（半关闭） -- 接收对端发送 FIN -- **FIN_WAIT_2**（半关闭）-- 回发ACK -- **TIME_WAIT**（半关闭 等待2MSL时长）-- CLOSED **被动方** - 被动接收连接请求端 CLOSE -- LISTEN -- 接收 SYN -- LISTEN -- 发送 ACK、SYN -- SYN_RCVD -- 接收ACK -- **ESTABLISHED**（数据通信态） - 被动关闭连接请求端 **ESTABLISHED**（数据通信态）-- 接收 FIN -- ESTABLISHED（数据通信态） -- 发送ACK -- CLOSE_WAIT (说明 主动关闭连接端 处于半关闭状态) -- 发送FIN -- LAST_ACK -- 接收ACK -- CLOSED **根据端口查询当前状态** - netstat -apn | grep 端口号 **相关图片** TCP ![image-20220108172223560](images/tcp状态1.png) ![image-20220108172621566](images/tcp状态转移2.png) ## **TCP/UDP各自优缺点** ``` TCP：面向连接的，可靠数据包传输。对于不稳定的网络层，采取完全弥补的通信方式。 丢包重传。 优点： 稳定 数据流量稳定、速度稳定、顺序 缺点： 传输速度慢。相率低。开销大。 使用场景： 数据的完整型要求较高，不追求效率。 大数据传输、文件传输。 UDP：无连接的，不可靠的数据报传递。对于不稳定的网络层，采取完全不弥补的通信方式。 默认还原网络状况 优点： 传输速度块、相率高、开销小 缺点： 不稳定 数据流量、速度、顺序 使用场景： 对时效性要求较高场合、稳定性其次 游戏、视频会议、视频电话 ```