TCP协议通讯流程

通讯流程全过程浏览

下图是基于TCP协议的客户端/服务器程序的一般流程：
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上图就是TCP协议的通信流程，接下来认识初步认识以下TCP建立连接（三次握手）和断开连接（四次挥手），以及建立连接和断开连接与各个网络接口之间的对应关系。

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服务器初始化包括以下步骤：

通过上述步骤，服务器完成了初始化并准备好接收客户端的连接请求。在调用 accept 函数时，服务器将会阻塞，直到有客户端连接请求达到为止。这样，服务器可以与客户端建立连接，并进行后续的数据交换和处理。

建立TCP连接的过程：

调用 socket 函数创建一个文件描述符，用于后续网络通信。
调用 connect 函数，向服务器发起连接请求。connect 函数会发送一个 SYN（同步）段，并阻塞等待服务器的应答。
服务器收到客户端发送的 SYN 段后，会向客户端发送一个 SYN-ACK（同步 - 确认）段，表示同意客户端的连接。服务器为该连接分配一个新的序列号，并等待客户端的确认。
客户端收到服务器发送的 ACK 段后，会从 connect() 函数返回，同时发送一个 ACK 段作为确认。客户端也会为连接分配一个新的序列号。
服务端收到客户端发送的 ACK 段后，确认连接成功。此时，客户端和服务器已经成功建立连接，可以进行数据的传输了。

这个建立连接的过程，通常被称为 “三次握手”，双方确认了连接，开始进行数据交换。需要注意的是，连接并不是调用函数后立即建立成功的，由于TCP是属于传输层协议，在建立连接时双方的操作系统会自主进行三次握手协商，协商完成之后，才可以连接成功。

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TCP协议负责处理数据的可靠传输和流量控制等底层细节，使得应用程序可以通过 read 和 write 函数进行数据的读写操作，而无需关系具体的数据传输细节。这样，应用程序可以方便地进行数据交互，而底层的TCP协议确保了数据的可靠传输和顺序保证。

数据传输的过程如下：

建立连接后，TCP协议提供全双工的通信服务；所谓全双工的意思是，在同一条连接中，同一时刻，通信双方可以同时进行数据的读写操作；相对的概念叫做半双工，同一条连接在同一时刻，只能由一方来写数据。
服务器从 accept() 函数返回后，立即调用 read() 来读取数据，读 socket 就像管道一样，如果没有数据到达就阻塞等待。
此时，客户端调用 write() 函数向服务器发送请求，服务器收到请求后，从 read() 函数返回并开始处理客户端的请求。在此期间，客户端调用 read() 函数阻塞等待客户端的应答。
服务器调用 write() 函数将处理结果发送给客户端，再次调用 read() 函数阻塞等待下一条请求。
客户端收到服务器的应答后，从 read() 函数返回，并发送下一条请求。这样循环往复，实现了双方之间的数据传输。

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当双方通信结束后，通过四次挥手的方案进行连接的断开。在TCP协议中，每个端需要发送一个 FIN 段来表示自己不再需要发送数据，而对方需要发送一个 ACK 段进行确认。因此，客户端和服务端双方 close() 操作最终对应的就是四次挥手过程。

通信双方断开连接的过程：

当客户端没有请求需要发送时，客户端调用 close() 函数关闭连接，客户端会向服务器发送一个 FIN 段作为请求关闭连接的信号（第一次挥手）。
服务器收到 FIN 段后，回应一个 ACK 段，表示已经收到关闭请求，同时服务器调用 read() 函数会返回0（第二次挥手）。
当服务器收到客户端的 ACK 段并且 read() 函数返回0后，服务器就直到客户端关闭了连接。这时如果服务端也没有数据发送给客户端了，也调用 close() 函数关闭连接，并向客户端发送一个 FIN 段（第三次挥手）。
客户端收到 FIN 段后，会回应一个 ACK 段，表示收到关闭请求（第四次挥手）。
此时，通信双方都关闭并收到了对方的响应。此时断开连接成功。

这个断开连接的过程，通常称为 “四次挥手”。

在学习 socket API 时要注意应用程序和TCP协议层是如何交互的：