tcp/ip协议与socket介绍

article/2025/8/27 16:18:49

1、tcp/ip五层协议模型

应用层、传输控制层、网络层、数据链路层、物理

2. 应用层

直接向用户提供服务，完成用户希望在网络上完成的各种工作。如curl命令。

3. 传输控制层

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3.1 TCP和UDP协议

TCP协议：面向连接的可靠传输协议。利用TCP进行通信时，首先要通过三步握手，以建立通信双方的连接。TCP提供了数据的确认和数据重传的机制，保证发送的数据一定能到达通信的对方。
UDP协议：是无连接的，不可靠的传输协议。采用UDP进行通信时不用建立连接，可以直接向一个IP地址发送数据，但是不能保证对方是否能收到。

3.2 TCP详解

3.2.1 TCP三次握手

TCP三次握手，客户端发送syn->服务端回复syn+ack->客户端回复ack，在第一和第二步可确认客户端输入、输出是通的，在第二和第三部可确认服务端输入输出是通的。
TCP三次握手只在数据发送阶段之前，建立连接，客户端和服务端在内核中创建资源，用于后续数据的发送
TCP是面向连接的可靠传输协议。面向连接：三次握手之后，双方内核开辟资源为对方提供服务，即为面向连接了。 可靠：确认机制，每个发送包，都会有一个确认包。

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3.2.3 发送数据

将应用层数据添加TCP首部形成TCP报文，传输给网络层

3.2.4 四次分手

TCP是可靠的传输协议，资源的释放，需要进行四次分手

客户端发起fin，请求释放资源。
服务端收到，回复fin +ack
服务端发起fin请求释放资源
客户端回复ack

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3.3 socket详解

3.3.1 socket定义

socket套接字可以看成是一个五元组构成，源IP地址、目的IP地址、协议号、源端口、目的端口。

3.3.2 socket与TCP/IP关系

TCP/IP是传输控制层的协议栈，socket本身并不是协议，而是一个调用接口（API），通过socket，我们才能使用TCP/IP协议。Socket的出现只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已，是对TCP/IP协议的抽象，从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口，比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。

3.3.3 socket三次握手

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从图中可以看出，当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态；客户端收到服务器的SYN K ，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立。

3.3.4 socket发送数据

read()、write()相关api

3.3.5 socket四次分手

在socket中，调用close即可，具体过程参考tcp四次分手

4. 网络层

4.1 IP、路由表

IP 地址为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。
destination 目的网段、genmask 子网掩码、gateway 下一跳路由器入口的ip。
路由表是决定下一条路由地址的。选择一个条目，将目的ip与掩码做&运算，将结果与目的网段相比较，若相同，则下一条地址为当前网关。由该图可知，当目的ip为当前局域网段内（192.168.150.0-192.186.150.255），选择默认路由，无需路由器。当目的ip非当前网段，则选择下一跳的路由器ip为192.168.150.2。
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