学习网络编程需要的知识点----TCP/IP

今天药忘吃喽~ 2022-12-02 01:22 72阅读 0赞

### Go语言 网络编程 ###

*  基本介绍
 *  TCP/IP协议
 *   *  TCP/IP 的分层管理
     *  通讯协议
     *  TCP报文格式
     *  TCP的三次握手与四次挥手
     *  IP地址
     *  端口
 *  tcp sccket 编程入门
 *   *  服务端的处理流程
     *  客户端的处理流程
 *  代码实现
 *   *  服务端
     *  客户端
     *  步骤

# 基本介绍 #

**Golang的主要设计目标之一介绍面向大规模后端服务程序,网络通信这块是服务端程序必不可少也是至关重要的一部分**  
网络编程有二种:

*  TCP socket编程,是网络编程的主流.其底层是基于Tcp/ip协议的
 *  B/S结构的http编程,我们使用浏览器去访问服务器时,使用的就是http协议,其底层则是TCp socket实现的

# TCP/IP协议 #

**计算机与网络设备之间如果要相互通信,双方就必须基于相同的方法.比如如何探测到通信目标.由哪一边先发起通信,使用哪种语言进行通信,怎样结束通信等规则都需要事先确定.不同的硬件,操作系统之间的通信,所有这一切都需要一种规则.而我们就将这种规则称为协议 (protocol).**

## TCP/IP 的分层管理 ##

**TCP/IP协议里最重要的一点就是分层。TCP/IP协议族按层次分别为 应用层，传输层，网络层，数据链路层，物理层。当然也有按不同的模型分为4层或者7层的。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ExMzA5NTI1ODAy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ExMzA5NTI1ODAy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
**OSI参考模型的好处:每一层为上一层提供服务,每层实现特定的功能,每一层有变化不会影响其他层的更改**

## 通讯协议 ##

三要素:语法.语义和同步

## TCP报文格式 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ExMzA5NTI1ODAy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

## TCP的三次握手与四次挥手 ##

具体过程如下：

*  第一次握手：建立连接。客户端发送连接请求报文段，并将syn(标记位)设置为1，Squence Number(数据包序号)(seq)为x,接下来等待服务端确认，客户端进入SYN\_SENT状态(请求连接)；
 *  第二次握手：服务端收到客户端的 SYN 报文段，对 SYN 报文段进行确认，设置 ack(确认号)为 x+1(即seq+1 ; 同时自己还要发送 SYN 请求信息，将 SYN 设置为1, seq为 y。服务端将上述所有信息放到 SYN+ACK 报文段中，一并发送给客户端，此时服务器进入 SYN\_RECV状态。

> SYN\_RECV是指,服务端被动打开后,接收到了客户端的SYN并且发送了ACK时的状态。再进一步接收到客户端的ACK就进入ESTABLISHED状态。

*  第三次握手：客户端收到服务端的 SYN+ACK(确认符) 报文段；然后将 ACK 设置为 y+1,向服务端发送ACK报文段，这个报文段发送完毕后，客户端和服务端都进入ESTABLISHED(连接成功)状态，完成TCP 的三次握手。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ExMzA5NTI1ODAy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
    **当客户端和服务端通过三次握手建立了 TCP 连接以后,当数据传送完毕,断开连接就需要进行TCP的四次挥手。其四次挥手如下所示：**
 *  第一次挥手

**客户端设置seq和 ACK ,向服务器发送一个 FIN(终结)报文段。此时，客户端进入 FIN\_WAIT\_1 状态，表示客户端没有数据要发送给服务端了。**

*  第二次挥手

**服务端收到了客户端发送的 FIN 报文段，向客户端回了一个 ACK 报文段。**

*  第三次挥手

**服务端向客户端发送FIN 报文段，请求关闭连接，同时服务端进入 LAST\_ACK 状态。**

*  第四次挥手

**客户端收到服务端发送的 FIN 报文段后，向服务端发送 ACK 报文段,然后客户端进入 TIME\_WAIT 状态。服务端收到客户端的 ACK 报文段以后，就关闭连接。此时，客户端等待 2MSL（指一个片段在网络中最大的存活时间）后依然没有收到回复，则说明服务端已经正常关闭，这样客户端就可以关闭连接了。**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ExMzA5NTI1ODAy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
**[参考文献][Link 1]**

## IP地址 ##

**每个internet上的主机和路由器都有一个ip地址,它包括网络号和主机好,ip地址有ipv4(32位)或者ipv6(128位),可以通过ipconfig查看**

## 端口 ##

*  在 Internet上，各主机间通过**TCP/TP协议发送和接收数据报**，各个数据报根据其目的主机的ip地址来**进行互联网络中的路由选择**。可见，把数据报顺 利的传送到目的主机是没有问题的。问题出在哪里呢?我们知道大多数操作系统都支持多程序（进程）同时运行，那么目的主机应该把接收到的数据报传送给众多同 时运行的进程中的哪一个呢？显然这个问题有待解决，端口机制便由此被引入进来。
 *  本地操作系统会给那些有需求的进程**分配协议端口** （protocal port，即我们常说的端口），每个协议端口由一个正整数标识，如：80，139，445，等等。当目的主机接收到数据报后，将根据报文首部的目的端口 号，把数据发送到相应端口，而与此端口相对应的那个进程将会领取数据并等待下一组数据的到来
 *  端口其实就是队，操作系统为各个进程分配了不同的队，数据报按照目的端口被推入相应的队中，等待被进程取用，在极特殊的情况下，这个队也是有可能溢出的，不过操作系统允许各进程指定和调整自己的队的大小。  
    不光接受数据报的进程需要开启它自己的端口，发送数据报的进程也需要开启端口，这样，数据报中将会标识有源端口，以便接受方能顺利的回传数据报到这个端口。

# tcp sccket 编程入门 #

## 服务端的处理流程 ##

*  监听端口
 *  接受客户端的 tcp链接,建立客户端和服务器端的链接
 *  创建goroutine,处理该链接的请求

## 客户端的处理流程 ##

*  建立与服务端的链接
 *  发送请求数据,接受服务器返回的结果数据
 *  关闭链接  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ExMzA5NTI1ODAy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

# 代码实现 #

## 服务端 ##

package main
    import (
    	"fmt"
    	"net" //做网络socket开发时,net包含有我们需要所有的方法和函数
    	_"io"
    )
    
    func process(conn net.Conn) { 
    
    	//这里我们循环的接收客户端发送的数据
    	defer conn.Close() //关闭conn
    
    	for { 
    		//创建一个新的切片
    		buf := make([]byte, 1024)
    		//conn.Read(buf)
    		//1. 等待客户端通过conn发送信息
    		//2. 如果客户端没有wrtie[发送]，那么协程就阻塞在这里
    		//fmt.Printf("服务器在等待客户端%s 发送信息\n", conn.RemoteAddr().String())
    		n , err := conn.Read(buf) //从conn读取
    		if err != nil { 
    
    			fmt.Printf("客户端退出 err=%v", err)
    			return //!!!
    		}
    		//3. 显示客户端发送的内容到服务器的终端
    		fmt.Print(string(buf[:n]))
    	}
    
    }
    
    func main() { 
    
    	fmt.Println("服务器开始监听....")
    	//net.Listen("tcp", "0.0.0.0:8888")
    	//1. tcp 表示使用网络协议是tcp
    	//2. 0.0.0.0:8888 表示在本地监听 8888端口
    	listen, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:8888")
    	if err != nil { 
    		fmt.Println("listen err=", err)
    		return
    	}
    	defer listen.Close() //延时关闭listen
    
    	//循环等待客户端来链接我
    	for { 
    		//等待客户端链接
    		fmt.Println("等待客户端来链接....")
    		conn, err := listen.Accept()
    		if err != nil { 
    			fmt.Println("Accept() err=", err)
    
    		} else { 
    			fmt.Printf("Accept() suc con=%v 客户端ip=%v\n", conn, conn.RemoteAddr().String())
    		}
    		//这里准备其一个协程，为客户端服务
    		go process(conn)
    	}
    
    	//fmt.Printf("listen suc=%v\n", listen)
    }

## 客户端 ##

package main
    import (
    	"fmt"
    	"net"
    	"bufio"
    	"os"
    	"strings"
    )
    
    func main() { 
    
    	conn, err := net.Dial("tcp", "127.0.0.1:8888")
    	if err != nil { 
    		fmt.Println("client dial err=", err)
    		return
    	}
    	//功能一：客户端可以发送单行数据，然后就退出
    	reader := bufio.NewReader(os.Stdin) //os.Stdin 代表标准输入[终端]
    
    	for { 
    
    		//从终端读取一行用户输入，并准备发送给服务器
    		line, err := reader.ReadString('\n')
    		if err != nil { 
    			fmt.Println("readString err=", err)
    		}
    		//如果用户输入的是 exit就退出
    		line = strings.Trim(line, " \r\n")
    		if line == "exit" { 
    			fmt.Println("客户端退出..")
    			break
    		}
    
    		//再将line 发送给 服务器
    		_, err = conn.Write([]byte(line + "\n"))
    		if err != nil { 
    			fmt.Println("conn.Write err=", err)
    		}
    	}
    
    
    }

## 步骤 ##

*  先运行服务端  
    ![在这里插入图片描述][20200829132223302.png_pic_center]
 *  再运行客户端  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ExMzA5NTI1ODAy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]
 *  向客户端输入数据  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2ExMzA5NTI1ODAy_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

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[Link 1]: https://blog.csdn.net/petterp/article/details/102779131?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522159867048019725211931958%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334..%2522%257D&request_id=159867048019725211931958&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v3~rank_business_v1-2-102779131.ecpm_v3_rank_business_v1&utm_term=TCP&spm=1018.2118.3001.4187
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