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开发技术 开发技术 4小时前 2次浏览

1.套接字

1.1什么是套接字

不同计算机(通过网络相连)上运行的进程相互通信机制称为网络进程间通信(network IPC)。

在本地可以通过进程PID来唯一标识一个进程,但是在网络中这是行不通的。其实TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题,网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机,而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序(进程)。这样利用三元组(ip地址,协议,端口)构成套接字,就可以标识网络的进程了,网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

套接字是通信端口的抽象!通过套接字网络IPC接口,进程能够使用该接口和其他进程通信。

套接字是一套用C语言写成的应用程序开发,它首先是一个库。主要作用就是实现进程间通信网络编程,因此在网络应用开发中被广泛使用。

套接字socket)是一个抽象层,应用程序可以通过它发送或接收数据,可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。套接字允许应用程序与网络中的其他应用程序进行通信。网络套接字是IP地址与端口的组合。

在Python中可以基于套接字来使用传输层提供的传输服务,并以此进行开发网络应用。实际开发中使用的套接字可以分为三类:流套接字(TCP套接字)、数据报套接字原始套接字

流式套接字

流式套接字SOCK-STREAM)。它提供了一种可靠的、可以进行双向连接的数据传输服务。其实现了数据无差错无重复的发送。流式套接字自身便内设流量控制功能。在TCP/IP协议簇中,使用TCP协议来实现字节流的传输,当用户想要发送大批量的数据或者对数据传输有较高的要求时,可以使用流式套接字。

数据报套接字

数据报套接字SOCK-DGRAM)。它提供了一种不可靠双向数据传输服务。数据包以独立的形式被发送,不提供可靠性保证。数据在传输过程中可能会丢失重复,并且不能保证在接收端按发送顺序接收数据。在TCP/IP协议簇中,使用UDP协议来实现数据报套接字。在出现差错的可能性较小或允许部分传输出错的应用场合,可以使用数据报套接字进行数据传输,这样通信的效率较高。

原始套接字

原始套接字SOCK-RAW)。该套接字允许对较低层协议(如IP或ICMP)进行直接访问,常用于网络协议分析检验新的网络协议实现,也可用于测试新配置或安装的网络设备。

上述就是套接字的大体知识,对套接字有了一定的了解,我们就可以步入正题了。

几个定义:

  1. IP地址:即依照TCP/IP协议分配给本地主机的网络地址,两个进程要通讯,任一进程首先要知道通讯对方的位置,即对方的IP。
  2. 端口号:用来辨别本地通讯进程,一个本地的进程在通讯时均会占用一个端口号,不同的进程端口号不同,因此在通讯前必须要分配一个没有被访问的端口号。
  3. 连接:指两个进程间的通讯链路。
  4. 半相关:网络中用一个三元组可以在全局唯一标志一个进程:(协议,本地地址,本地端口号)这样一个三元组,叫做一个半相关,它指定连接的每半部分。
  5. 全相关:一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成,并且只能使用同一种高层协议。也就是说,不可能通信的一端用TCP协议,而另一端用UDP协议。因此一个完整的网间通信需要一个五元组来标识:(协议,本地地址,本地端口号,远地地址,远地端口号),这样一个五元组,叫做一个相关(association),即两个协议相同的半相关才能组合成一个合适的相关,或完全指定组成一连接。

 

2.三次握手四次分手

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序列号seq:占4个字节,用来标记数据段的顺序,TCP把连接中发送的所有数据字节都编上一个序号,第一个字节的编号由本地随机产生;给字节编上序号后,就给每一个报文段指派一个序号;序列号seq就是这个报文段中的第一个字节的数据编号。

确认号ack:占4个字节,期待收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号;序列号表示报文段携带数据的第一个字节的编号;而确认号指的是期望接收到下一个字节的编号;因此当前报文段最后一个字节的编号+1即为确认号。

确认ACK:占1位,仅当ACK=1时,确认号字段才有效。ACK=0时,确认号无效

同步SYN:连接建立时用于同步序号。当SYN=1,ACK=0时表示:这是一个连接请求报文段。若同意连接,则在响应报文段中使得SYN=1,ACK=1。因此,SYN=1表示这是一个连接请求,或连接接受报文。SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1,握手完成后SYN标志位被置0。

终止FIN:用来释放一个连接。FIN=1表示:此报文段的发送方的数据已经发送完毕,并要求释放运输连接

PS:ACK、SYN和FIN这些大写的单词表示标志位,其值要么是1,要么是0;ack、seq小写的单词表示序号。

字段 含义
URG 紧急指针是否有效。为1,表示某一位需要被优先处理
ACK 确认号是否有效,一般置为1。
PSH 提示接收端应用程序立即从TCP缓冲区把数据读走。
RST 对方要求重新建立连接,复位。
SYN 请求建立连接,并在其序列号的字段进行序列号的初始值设定。建立连接,设置为1
FIN 希望断开连接。
三次握手过程理解

第一次握手:建立连接时,客户端发送syn包(syn=x)到服务器,并进入SYN_SENT状态,等待服务器确认;SYN:同步序列编号(Synchronize Sequence Numbers)。

第二次握手:服务器收到syn包,必须确认客户的SYN(ack=x+1),同时自己也发送一个SYN包(syn=y),即SYN+ACK包,此时服务器进入SYN_RECV状态;

第三次握手:客户端收到服务器的SYN+ACK包,向服务器发送确认包ACK(ack=y+1),此包发送完毕,客户端和服务器进入ESTABLISHED(TCP连接成功)状态,完成三次握手。

四次挥手过程理解

1)客户端进程发出连接释放报文,并且停止发送数据。释放数据报文首部,FIN=1,其序列号为seq=u(等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1),此时,客户端进入FIN-WAIT-1(终止等待1)状态。 TCP规定,FIN报文段即使不携带数据,也要消耗一个序号。
2)服务器收到连接释放报文,发出确认报文,ACK=1,ack=u+1,并且带上自己的序列号seq=v,此时,服务端就进入了CLOSE-WAIT(关闭等待)状态。TCP服务器通知高层的应用进程,客户端向服务器的方向就释放了,这时候处于半关闭状态,即客户端已经没有数据要发送了,但是服务器若发送数据,客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间,也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。
3)客户端收到服务器的确认请求后,此时,客户端就进入FIN-WAIT-2(终止等待2)状态,等待服务器发送连接释放报文(在这之前还需要接受服务器发送的最后的数据)。
4)服务器将最后的数据发送完毕后,就向客户端发送连接释放报文,FIN=1,ack=u+1,由于在半关闭状态,服务器很可能又发送了一些数据,假定此时的序列号为seq=w,此时,服务器就进入了LAST-ACK(最后确认)状态,等待客户端的确认。
5)客户端收到服务器的连接释放报文后,必须发出确认,ACK=1,ack=w+1,而自己的序列号是seq=u+1,此时,客户端就进入了TIME-WAIT(时间等待)状态。注意此时TCP连接还没有释放,必须经过2∗∗MSL(最长报文段寿命)的时间后,当客户端撤销相应的TCB后,才进入CLOSED状态。
6)服务器只要收到了客户端发出的确认,立即进入CLOSED状态。同样,撤销TCB后,就结束了这次的TCP连接。可以看到,服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

原文链接:https://blog.csdn.net/qq_38950316/article/details/81087809

 

 


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