TCP及Socket

计算机网络相关的问题，如果想去了解，前提就是深刻理解网络4/7层模型。

记住并理解，上面每一层。切记，切记，切记。知道一些就可以开始主题，分两个部分TCP和Socket。

TCP是（Tranfer Control Protocol）的简称，在OSI参考模型第四层，也就是端口，到端口的的通信，它是一个可靠的双向连接，一旦建立连接就可以双向数据传输，双方都可以进行发送或接收 *** 作。

最常听说的就是三次握手。是的它说的就是TCP建立连接的过程。具体的步骤如下：

第一步：Server监听端口，状态为：Listen 

第二部：Client发送SNY包，请求连接，并将状态改为：SYN_SEND

第三部：Server发送ACK包，和SNY包，同意，并请求连接，状态改为：SYN_RCVD

第四部：Client发送ACK包，Server收到包后，连接建立。双方状态改为：ESTABLISHED

第一步：Client发起FIN包。状态变为：FNI_WAIT_1

第二步：Server发送ACK包。状态变为：CLOSE_WAIT，Client收包后状态变为：FNI_WAIT_2

第三步：Server发送FIN包，状态变为：LAST_ACK。Client收包后状态变为：TIME_WAIT

第四步：Client发送ACK包。双方状态变为：CLOSED 

需要注意的是，Client是在收到Server FIN包后两个最大报文时间（2MSL）后变为CLOSED状态的。双方都可以发起断开请求，上面是已先发起请求的是Client。

如何验证上面讲的这些呢？那就是抓包分析，其实日常的开发中也可以通过抓包来发现问题。在这里我简单贴个图看一下TCP的包，这个工具非常强大感兴趣的朋友可以去深入了解一下。

1可以在这个过滤，通过协议，通过IP，通过端口都可以。

2这个就是每个包，例子中的这个是个[SYN，ACK]包，就是建立TCP连接的第二次握手

3被抓取的包对应的网络层，从上到下分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层。

Socket其实就是TCP协议的实现。也就是说它就是TCP的API，当然其实Socket也支持别的协议如：UDP。既然是API那，上面说的其实就是它的原理。下面说一下它的使用。大概说一下。

1ServerSocket：是服务端来监听的类。监听方法accept()。

2客户端：创建Socket对象，设定IP和Port

3当有新的客户端连接时可以通过ServerSocket类获取Socket。而Socket就是我们的通讯渠道。

4发送和读取数据分别使用OutputStream和InputStream而这两个类是从Socket获取的。

其实Socket的基本使用就是这么简单，但是在其实项目中这样是无法满足需求的。实际上大多数场景都是需要一对多的提供服务。

使用多线程实现多客户端的通信

实现服务器与多个客户端进行通信， 可以接受多个客户端的请求并进行回复

应用多线程来实现服务器与多客户端之间的通信

1、服务器端创建ServerSocket，循环调用accept()等待客户端连接

2、客户端创建一个Socket并请求和服务器端连接

3、服务器端接受客户端请求，创建socket与该客户建立专线连接

4、建立连接的两个socket在一个单独的线程上对话

5、服务器端继续等待新的连接

TCP/IP是一种双层程序，它包括网络上的计算机用来建立和断开连接的规则，TCP控制信息在互联网传输前的打包和到达目的地后的重组，IP控制信息包从源主机到目的主机的传输路径。IP地址是计算机在互联网上唯一地址。

TCP 是一个面向连接的协议，无论哪一方向另一方发送数据之前，都必须先在双方之间建立一条连接。本节将详细讨论一个TCP 连接是如何建立的以及通信结束后是如何终止的。
建立一个 TCP 连接
TCP使用三次握手 （ three-way handshake ） 协议来建立连接，图 3-10 描述了三次握手的报文序列。这三次握手为：
请求端（通常称为客户）发送一个 SYN 报文段（ SYN 为 1 ）指明客户打算连接的服务器的端口，以及初始顺序号（ ISN ）。
服务器发回包含服务器的初始顺序号的 SYN 报文段（ SYN 为 1 ）作为应答。同时，将确认号设置为客户的 ISN 加 1 以对客户的 SYN 报文段进行确认（ ACK 也为 1 ）。
客户必须将确认号设置为服务器的 ISN 加 1 以对服务器的 SYN 报文段进行确认（ ACK 为 1 ），该报文通知目的主机双方已完成连接建立。
发送第一个 SYN 的一端将执行主动打开（ active open ），接收这个 SYN 并发回下一个 SYN 的另一端执行被动打开（ passive open ）。另外， TCP 的握手协议被精心设计为可以处理同时打开（ simultaneous open ），对于同时打开它仅建立一条连接而不是两条连接。因此，连接可以由任一方或双方发起，一旦连接建立，数据就可以双向对等地流动，而没有所谓的主从关系。
三次握手协议是连接两端正确同步的充要条件。因为 TCP 建立在不可靠的分组传输服务之上，报文可能丢失、延迟、重复和乱序，因此协议必须使用超时和重传机制。如果重传的连接请求和原先的连接请求在连接正在建立时到达，或者当一个连接已经建立、使用和结束之后，某个延迟的连接请求才到达，就会出现问题。采用三次握手协议（加上这样的规则：在连接建立之后 TCP 就不再理睬又一次的连接请求）就可以解决这些问题。
三次握手协议可以完成两个重要功能：它确保连接双方做好传输准备，并使双方统一了初始顺序号。初始顺序号是在握手期间传输顺序号并获得确认：当一端为建立连接而发送它的 SYN 时，它为连接选择一个初始顺序号；每个报文段都包括了顺序号字段和确认号字段，这使得两台机器仅仅使用三个握手报文就能协商好各自的数据流的顺序号。一般来说， ISN 随时间而变化，因此每个连接都将具有不同的 ISN 。
关闭一个 TCP 连接
TCP 连接建立起来后，就可以在两个方向传送数据流。当 TCP 的应用进程再没有数据需要发送时，就发关闭命令。 TCP 通过发送控制位 FIN=1 的数据片来关闭本方数据流，但还可以继续接收数据，直到对方关闭那个方向的数据流，连接就关闭。
TCP 协议使用修改的三次握手协议来关闭连接， 如图 3-11 所示，即终止一个连接要经过 4 次握手。这是因为 TCP 的半关闭（ half-close ）造成的。由于一个 TCP 连接是全双工（即数据在两个方向上能同时传递），因此每个方向必须单独地进行关闭。关闭的原则就是当一方完成它的数据发送任务后就能发送一个 FIN 来终止这个方向连接。当一端收到一个 FIN ，它必须通知应用层另一端已经终止了那个方向的数据传送。发送 FIN 通常是应用层进行关闭的结果。

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