Linux下套接字详解(一)----TCP/UDP的区别与联系

TCP/IP简介



TCP/IP协议叫做传输控制/网际协议,又叫网络通信协议

TCP/IP虽然叫传输控制协议(TCP)和网际协议(IP),但是实际上是一组协议,包含ICMP, RIP, TELENET, FTP, SMTP, ARP, TFTP等。

从协议分层模型方面来讲,TCP/IP协议集包括应用层,传输层,网络层,网络访问层。
其中应用层包括:

协议 名称 描述
HTTP 超文本传输协议 万维网的基本协议
TFTP 文件传输 简单文件传输协议)
Telnet 远程登录 提供远程访问其它主机功能,它允许用户登录internet主机,并在这台主机上执行命令
SNMP 简单网络管理协议 该协议提供了监控网络设备的方法,以及配置管理,统计信息收集,性能管理及安全管理等)
DNS 域名系统 该系统用于在internet中将域名及其公共广播的网络节点转换成IP地址

其次网络层包括

协议 名称
IP Internet协议IP
ICMP Internet控制信息协议
ARP 地址解析协议
RARP 反向地址解析协议(

最后说网络访问层
网络访问层又称作主机到网络层(host-to-network)
网络访问层的功能包括IP地址与物理地址硬件的映射,以及将IP封装成帧.基于不同硬件类型的网络接口,网络访问层定义了和物理介质的连接.

参考 http://baike.baidu.com/view/7649.htm

下面我们接着讲TCP和UDP,但是我们需要注意TCP/IP != TCP,我们需要弄清楚TCP协议和UCP协议与TCP/IP协议的联系

TCP/IP协议是一个协议簇。里面包括很多协议的。TCP、UDP都只是其中的一个。之所以命名为TCP/IP协议,因为TCP,IP协议是两个很重要的协议,就用他两命名。。。。

TCP—传输控制协议Transmission Control Protocol


TCP简介



提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前,必须先在双方之间建立一个TCP连接,之后才能传输数据。TCP提供超时重发,丢弃重复数据,检验数据,流量控制等功能,保证数据能从一端传到另一端,

有效流控,全双工操作(数据在两个方向上能同时传递),多路复用服务,是面向连接,端到端的传输;

也就是说,在收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建立起来,其中的过程非常复杂,三次“对话”的目的是使数据包的发送和接收同步,经过三次“对话”之后,主机A才向主机B正式发送数据。

三次握手



TCP三次握手的具体内容过程,我们下面详细展开

第一次对话,主机A向主机B发出连接请求数据包:“我想给你发数据,可以吗?”;

在这个过程中主机A通过向主机B发送一个含有同步序列号的标志位的数据段给主机B ,向主机B请求建立连接,通过这个数据段,

主机A告诉主机B两件事
①我想要和你通信
②你可以用哪个序列号作为起始数据段来回应我.

接着第二次对话,主机B同意连接,并向主机A发送响应和要求同步(同步就是两台主机一个在发送,一个在接收,协调工作)的数据包:“可以,你什么时候发?”;
第二i次握手时,主机B收到主机A的请求后,用一个带有确认应答(ACK)和同步序列号(SYN)标志位的数据段响应主机A,

也告诉主机A两件事:
①我已经收到你的请求了,你可以传输数据了;你
②要用哪种序列号作为起始数据段来回应我

最后第三次对话,主机A再发出一个数据包确认主机B的要求同步:“我现在就发,你接着吧!”。
此时,主机A收到这个数据段后,再发送一个确认应答,确认已收到主机B 的数据段,”我已收到回复,我现在要开始传输实际数据了

这样3次握手就完成了,主机A和主机B 就可以传输数据了.
3次握手的特点
①没有应用层的数据
②SYN这个标志位只有在TCP建产连接时才会被置1
③握手完成后SYN标志位被置0

四次挥手



TCP建立连接要进行3次握手,而断开连接要进行4次

第一次通信,当主机A完成数据传输后,将控制位FIN置1,提出停止TCP连接的请求。。
紧接着响应,主机B收到FIN后对其作出响应,确认这一方向上的TCP连接将关闭,将ACK置1
**然后**B 端再提出反方向的关闭请求,将FIN置1
最后,机A对主机B的请求进行确认,将ACK置1,双方向的关闭结束.

由TCP的三次握手和四次断开可以看出,TCP使用面向连接的通信方式,大大提高了数据通信的可靠性,使发送数据端和接收端在数据正式传输前就有了交互,为数据正式传输打下了可靠的基础。。。。

参考
TCP协议中的三次握手和四次挥手(图解)
tcp为什么要三次握手,而不能二次握手?

数据报格式



控制位信息
ACK是TCP报头的控制位之一,对数据进行确认.确认由目的端发出,用它来告诉发送端这个序列号之前的数据段,都收到了.比如,确认号为X,则表示前X-1个数据段都收到了,只有当ACK=1时,确认号才有效,当ACK=0时,确认号无效,这时会要求重传数据,保证数据的完整性.
SYN,同步序列号,TCP建立连接时将这个位置1
FIN,发送端完成发送任务位,当TCP完成数据传输需要断开时,提出断开连接的一方将这位置1。。。。

包头结构

源端口 16位
目标端口 16位
序列号 32位
回应序号 32位
TCP头长度 4位
reserved 6位
控制代码 6位
窗口大小 16位
偏移量 16位
校验和 16位
选项  32位(可选)
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11

这样我们得出了TCP包头的最小长度,为20字节。。。。

支持协议
TCP支持的应用协议:Telnet(远程登录)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)。TCP用于传输数据量大,可靠性要求高的应用。

UDP—用户数据报协议User Data Protocol


UDP简介



是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性,它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去,但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接,且没有超时重发等机制,故而传输速度很快。。。。

UDP特点



(1) UDP是一个非连接的协议,传输数据之前源端和终端不建立连接,当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据,并尽可能快地把它扔到网络上。在发送端,UDP传送数据的速度仅仅是受应用程序生成数据的速度、计算机的能力和传输带宽的限制;在接收端,UDP把每个消息段放在队列中,应用程序每次从队列中读一个消息段。
(2) 由于传输数据不建立连接,因此也就不需要维护连接状态,包括收发状态等,因此一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。
(3) UDP信息包的标题很短,只有8个字节,相对于TCP的20个字节信息包的额外开销很小。
(4) 吞吐量不受拥挤控制算法的调节,只受应用软件生成数据的速率、传输带宽、源端和终端主机性能的限制。
(5)UDP使用尽最大努力交付,即不保证可靠交付,因此主机不需要维持复杂的链接状态表(这里面有许多参数)。
(6)UDP是面向报文的。发送方的UDP对应用程序交下来的报文,在添加首部后就向下交付给IP层。既不拆分,也不合并,而是保留这些报文的边界,因此,应用程序需要选择合适的报文大小。
我们经常使用“ping”命令来测试两台主机之间TCP/IP通信是否正常,其实“ping”命令的原理就是向对方主机发送UDP数据包,然后对方主机确认收到数据包,如果数据包是否到达的消息及时反馈回来,那么网络就是通的。
UDP的包头结构

源端口 16位
目的端口 16位
长度 16位
校验和 16位
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4

UDP支持的协议
NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理系统)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。

TCP vs UDP



TCP和UDP都是在传输层上的。简单来说,UDP发送数据的时候是不管数据有没有真正达到目的地的,所以传输起来速度就比较快了。但是同时也容易造成数据丢失。而TCP我们知道有三次握手建立,四次握手释放,所以传输更准确,但是速度可能会相对慢一些。

为确保正确地接收数据,TCP要求在目标计算机成功收到数据时发回一个确认(即ACK)。如果在某个时限内未收到相应的ACK,将重新传送数据包。如果网络拥塞,这种重新传送将导致发送的数据包重复。但是,接收计算机可使用数据包的序号来确定它是否为重复数据包,并在必要时丢弃它。。。。

TCP与UDP的区别:

1.基于连接与无连接;
2.对系统资源的要求(TCP较多,UDP少);
3.UDP程序结构较简单;
4.流模式与数据报模式 ;
5.TCP保证数据正确性,UDP可能丢包,TCP保证数据顺序,UDP不保证。
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

TCP支持的应用协议:Telnet(远程登录)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)。
UDP支持的应用协议:NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理系统)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。

转载:http://blog.csdn.net/gatieme/article/details/46240775

时间: 2024-09-08 07:57:32

Linux下套接字详解(一)----TCP/UDP的区别与联系的相关文章

Linux下套接字详解(二)----套接字Socket

在前面我们讲了TCP/IP.TCP和UDP的一些基本知识,但是协议只有一套,而我们系统多个TCP连接或多个应用程序进程必须通过同一个 TCP协议端口传输数据.为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了称为套接字(Socket)的接口. 套接口可以说是网络编程中一个非常重要的概念,linux以文件的形式实现套接口,与套接口相应的文件属于sockfs特殊文件系统,创建一个套接口就是在sockfs中创建一个特殊文件,并建立起为实现套接口功能的相关数据结构

Linux下套接字详解(四)----简单的TCP套接字应用(迭代型)

前面我们已经将了TCP/UDP的基本知识,还说了并发服务器与迭代服务器的区别,我们大致了解大多数TCP服务器是并发的,大多数UDP服务器是迭代的 ,即我们在进行数据传送的时候,往往使用服务器与客户但之间无连接的UDP报文,但是在用户需要上传下载文件时,就会在客户端和服务器之间建立一条TCP连接,进行文件的传送 那么我们下面就来实现一个简单的TCP服务器. TCP套接字编程模型图 我们首先看一下TCP客户端与服务端的编程模型和流程. 此模型不仅适合迭代服务器,也适合并发服务器,不管服务器是并发的还

Linux下套接字详解(三)----几种套接字I/O模型

背景知识 阻塞和非阻塞 对于一个套接字的 I/O通信,它会涉及到两个系统对象,一个是调用这个IO的进程或者线程,另一个就是系统内核.比如当一个读操作发生时,它会经历两个阶段: ①等待数据准备 (Waiting for the data to be ready) ②将数据从内核拷贝到进程中 (Copying the data from the kernel to the process) 阻塞,在linux中,默认情况下所有的socket都是blocking,当用户进程调用了recvfrom/re

Linux下套接字详解(七)----线程池accept处理高并发connect

前言 服务器在调用listen和accept后,就会阻塞在accept函数上,accpet函数返回后循环调用accept函数等待客户的TCP连接. 我们知道服务器段listen套接字能处理的连接数与监听队列的大小有关,如果这时候又大量的用户并发发起connec连接,那么在listen有队列上限(最大可接受TCP的连接数)的情况下,有多少个connect会成功了. 试验证明,当连接数远远高于listen的可连接数上限时,客户端的大部分TCP请求会被抛弃,只有当listen监听队列空闲或者放弃某个连

Linux下套接字详解(九)---poll模式下的IO多路复用服务器

poll多路复用 poll的机制与select类似,与select在本质上没有多大差别,管理多个描述符也是进行轮询,根据描述符的状态进行处理,但是poll没有最大文件描述符数量的限制. poll和select同样存在一个缺点就是,包含大量文件描述符的数组被整体复制于用户态和内核的地址空间之间,而不论这些文件描述符是否就绪,它的开销随着文件描述符数量的增加而线性增大. poll编程模型 函数原型 函数格式如下所示: # include <poll.h> int poll ( struct pol

Linux下套接字详解(六)----基于pthread的多线程的TCP套接字(阻塞/同步/并发)

上节我们实现了一个简单的多进程的服务器程序,这节,我们服务器的框架不做修改,只是将其修改为一个多线程的服务器程序. 直接上代码 server #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <strings.h> #include <errno.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/types.h&

Linux下套接字详解(五)----基于fork多进程的TCP套接字(阻塞/同步/并发)

简介 一个简单的改进方案是在服务器端使用多线程(或多进程).多线程(或多进程)的目的是让每个连接都拥有独立的线程(或进程),这样任何一个连接的阻塞都不会影响其他的连接.具体使用多进程还是多线程,并没有一个特定的模式.传统意义上,进程的开销要远远大于线程,所以如果需要同时为较多的客户机提供服务,则不推荐使用多进程:如果单个服务执行体需要消耗较多的CPU资源,譬如需要进行大规模或长时间的数据运算或文件访问,则进程较为安全.通常,使用pthread_create ()创建新线程,fork()创建新进程

Linux下套接字详解(十)---epoll模式下的IO多路复用服务器

epoll模型简介 epoll可是当前在Linux下开发大规模并发网络程序的热门人选,epoll 在Linux2.6内核中正式引入,和select相似,其实都I/O多路复用技术而已,并没有什么神秘的. 其实在Linux下设计并发网络程序,向来不缺少方法,比如典型的Apache模型(Process Per Connection,简称PPC),TPC(Thread PerConnection)模型,以及select模型和poll模型,那为何还要再引入Epoll这个东东呢?那还是有得说说的- 常用模型

Linux下套接字详解(补充)--OSI七层与TCP/IP五层网络架构详解

OSI七层模型 OSI是Open System Interconnect的缩写,意为开放式系统互联. OSI是Open System Interconnect的缩写,意为开放式系统互联. OSI七层参考模型的各个层次的划分遵循下列原则: 根据不同层次的抽象分层 每层应当有一个定义明确的功能 每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准. 各层边界的选择应尽量节省跨过接口的通信量. 层数应足够多,以避免不同的功能混杂在同一层中,但也不能太多,否则体系结构会过于庞大 同一层中的各网络节点都有相同的