网络基础学习

认识端口号

-端口号是一个2字节16位的整数;

• 端口号用来标识一个进程, 告诉操作系统, 当前的这个数据要交给哪一个进程来处理;
• IP地址 + 端口号能够标识网络上的某一台主机的某一个进程;
• 一个端口号只能被一个进程占用.

认识TCP协议

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)

• 传输层协议
• 有连接
• 可靠传输（代表效率相对较低）
• 面向字节流

• 源/目的端口号: 表示数据是从哪个进程来, 到哪个进程去
• 32位序号/32位确认号
• 4位TCP报头长度: 表示该TCP头部有多少个32位bit(有多少个4字节); 所以TCP头部最大长度是15 * 4 = 60
• 6位标志位
  URG: 紧急指针是否有效
  ACK: 确认号是否有效
  PSH: 提示接收端应用程序立刻从TCP缓冲区把数据读走
  RST: 对方要求重新建立连接; 我们把携带RST标识的称为复位报文段
  SYN: 请求建立连接; 我们把携带SYN标识的称为同步报文段
  FIN: 通知对方, 本端要关闭了, 我们称携带FIN标识的为结束报文段
• 16位窗口大小：填充的是自身的接受缓冲区中剩余空间的大小，支持流量控制
• 16位校验和: 发送端填充, CRC校验. 接收端校验不通过, 则认为数据有问题. 此处的检验和不光包含TCP首部, 也包含TCP数据部分.
• 16位紧急指针: 标识哪部分数据是紧急数据
• 40字节头部选项

TCP如何决定有效载荷和报头如何分离？

先读取前20个字节，提取出其中4位首部长度，然后让首部长度4，就是报头大小，就可以将报头和有效载荷分离出来。

TCP如何决定将自己的有效载荷交付给上层的那个协议？

目的端口号就可以决定将有效载荷交给谁

TCP建立连接

tcp建立连接就是三次握手

这就是三次握手。
三次握手属于通信细节！！上层用户不需要关心，双方OS（TCP）自动完成。

TCP断开连接

TCP的可靠性

什么是可靠性？什么是真正的可靠性？

一般而言，我们认为只有我发的消息收到了回应，才算我发的消息可靠的被对方收到。

一般而言，发送的数据都要有响应，这是保证可靠性的底层策略，这就是确认应答机制。

确认应答机制

TCP将每个字节的数据都进行了编号. 即为序列号（保证可靠性）

每一个ACK都带有对应的确认序列号, 意思是告诉发送者, 我已经收到了哪些数据; 下一次你从哪里开始发。

为什么TCP要用两套序号机制——确认序号和序号？

因为TCP是全双工的。可能同时双方都在进行通信。

超时重传机制

如果主机A在一个特定时间间隔内没有收到B发来的确认应答, 就会进行重发
但是, 主机A未收到B发来的确认应答, 也可能是因为ACK丢失了

因此主机B会收到很多重复数据. 那么TCP协议需要能够识别出那些包是重复的包, 并且把重复的丢弃掉. 这时候我们可以利用前面提到的序列号, 就可以很容易做到去重的效果.

认识UDP协议

UDP(User Datagram Protocol 用户数据报协议)

• 传输层协议
• 无连接
• 不可靠传输
• 面向数据报

UDP协议端格式

• 16位源端口和16位目的端口代表从哪里来到哪里去
• 16位UDP长度代表整个数据报（UDP首部+UDP数据）的最大长度

UDP的特点

UDP传输的过程类似于寄信

• 无连接: 知道对端的IP和端口号就直接进行传输, 不需要建立连接
• 不可靠: 没有确认机制, 没有重传机制; 如果因为网络故障该段无法发到对方, UDP协议层也不会给应用层返回任何错误信息;
• 面向数据报: 不能够灵活的控制读写数据的次数和数量

UDP如何保证自己的报头和有效载荷分离?

*****UDP是定长报头（8字节）

UDP如何让决定自己的有效载荷交付给上层的那个协议？

*****因为有目的端口号

什么叫做报头？

UDP是属于内核协议栈（C语言），用C语言是如何标识报头呢？

传输层是如何通过端口号找到对应的服务器的进程

socket编程接口

socket 常见API

// 创建 socket 文件描述符 (TCP/UDP, 客户端 + 服务器)
int socket(int domain, int type, int protocol);

// 绑定端口号 (TCP/UDP, 服务器)
int bind(int socket, const struct sockaddr *address,
socklen_t address_len);

// 开始监听socket (TCP, 服务器)
int listen(int socket, int backlog);

// 接收请求 (TCP, 服务器)
int accept(int socket, struct sockaddr* address,
socklen_t* address_len);

// 建立连接 (TCP, 客户端)
int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr,
socklen_t addrlen);

sockaddr结构

套接字不仅支持跨网络的进程间通信，还支持本地的进程间通信（域间套接字）。在进行跨网络通信时我们需要传递的端口号和IP地址，而本地通信则不需要，因此套接字提供了sockaddr_in结构体和sockaddr_un结构体，其中sockaddr_in结构体是用于跨网络通信的，而sockaddr_un结构体是用于本地通信的。
为了让套接字的网络通信和本地通信能够使用同一套函数接口，于是就出现了sockeaddr结构体，该结构体与sockaddr_in和sockaddr_un的结构都不相同，但这三个结构体头部的16个比特位都是一样的，这个字段叫做协议家族。

传输层

再谈端口号

端口号(Port)标识了一个主机上进行通信的不同的应用程序;

在TCP/IP协议中, 用 “源IP”, “源端口号”, “目的IP”, “目的端口号”, “协议号” 这样一个五元组来标识一个通信(可以通过netstat -n查看);

一个进程是否可以bind多个端口号

可以的

一个端口号是否可以被多个进程bind

这是不行的，因为一个端口号只能标识唯一一个进程