网络基础-基于TCP协议的Socket通讯，TCP协议下的Socket通讯网络基础详解

摘要：，，本文介绍了基于TCP协议的Socket通讯的网络基础。TCP协议是一种可靠的、面向连接的传输层协议，用于保证数据传输的可靠性和顺序性。Socket通讯则是网络编程中常用的通信方式，通过Socket可以实现不同主机间的进程通信。本文阐述了Socket通讯的基本原理和TCP协议的作用，为网络编程提供了基础知识和重要参考。

UDP的Socket编程相对简单，这里不再赘述。

（插入TCP Socket通讯流程图图片）

服务端程序启动

服务端程序首先需要启动并等待客户端的连接和数据，服务端程序首先调用socket()函数，创建网络协议为IPv4、传输协议为TCP的Socket，调用bind()函数为这个Socket绑定一个IP地址和端口。

绑定IP地址和端口的目的如下：

1、绑定端口的目的：当内核收到TCP报文时，通过TCP头中的端口号来找到我们的应用程序，然后将数据传递给我们。

2、绑定IP地址的目的：一台机器通常拥有多个网卡，每个网卡都有对应的IP地址，当绑定一个特定网卡的IP地址时，只有该网卡上收到的数据包才会被发送给该Socket。

绑定完IP地址和端口后，服务端可以调用listen()函数进行监听，要判断服务器中网络程序是否已启动，可以通过netstate命令查看对应端口是否处于监听状态，服务端进入监听状态后，通过调用accept()函数从内核获取客户端的连接，如果没有客户端连接，accept()函数会阻塞等待客户端连接的到来。

客户端发起连接

客户端在创建好Socket后，调用connect()函数发起连接，该函数的参数需指明服务端的IP地址和端口号，随后，万众期待的TCP三次握手过程开始。

在TCP连接过程中，服务器的内核为每个Socket维护了两个队列：

1、还未完全建立连接的队列，称为TCP半连接队列，这个队列中的连接尚未完成三次握手，服务端处于syn_rcvd状态。

2、已建立连接的队列，称为TCP全连接队列，这个队列中的连接已完成了三次握手，服务端处于established状态。

当TCP全连接队列不为空时，服务端的accept()函数会从内核的TCP全连接队列中取出一个已完成连接的Socket返回给应用程序，后续的数据传输都使用这个Socket。

注意，监听的Socket和用于数据传输的Socket是两个不同的Socket：监听Socket用于接受连接请求，而已连接Socket用于数据传输。

连接建立后，客户端和服务端开始相互传输数据，双方都可以通过send()和recv()函数来读写数据。

四、socket中的send()和recv()函数

（插入send()和recv()函数相关流程图图片）

在发送数据端，通过TCP连接发送的数据首先会拷贝到send buffer中，这个过程可以通过send()函数完成，由于也可以使用write()函数写入数据，所以这个过程也称为写数据，send buffer中的数据会通过DMA（直接内存访问）的方式拷贝到网卡中并通过网络传输给TCP连接的另一端（接收端）。

在接收数据端，通过TCP连接接收的数据先通过网卡流入，然后通过DMA方式拷贝到recv buffer中，通过recv()函数将数据从recv buffer拷入到用户空间的应用程序缓冲区中。

客户端主动关闭

（插入客户端主动关闭流程图片）

当客户端主动调用close()函数时，会向服务端发送FIN报文，进入FIN_WAIT_1状态，服务端接收到FIN报文后，TCP协议栈会在接收缓冲区中插入一个文件结束符EOF，服务端处理完数据并读取到EOF后，也会调用close()函数关闭其Socket，并发送FIN包进入LAST_ACK状态，客户端接收到服务端的FIN包并发送ACK确认包后，进入TIME_WAIT状态，服务端收到ACK确认包后，进入最后的CLOSE状态，客户端在经过一定时间（2MSL）后，也进入CLOSED状态，这就是TCP连接的四次挥手过程。

参考：

[博客链接]（此处应插入相关博客链接）

硬不硬你说了算！近40张图解被问千百遍的TCP三次握手和四次挥手面试题。