tcp(传输层)

TCP(Transmission Control Protocol 传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议,由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中,它完成第四层传输层所指定的功能,用户数据报协议(UDP)是同一层内 另一个重要的传输协议。在因特网协议族(Internet protocol suite)中,TCP层是位于IP层之上,应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接,但是IP层不提供这样的流机制,而是提供不可靠的包交换。

应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流,然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段(通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元( MTU)的限制)。之后TCP把结果包传给IP层,由它来通过网络将包传送给接收端实体 的TCP层。TCP为了保证不发生丢包,就给每个包一个序号,同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认(ACK);如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认,那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误;在发送和接收时都要计算校验和。

三次握手

TCP是因特网中的传输层协议,使用三次握手协议建立连接。当主动方发出SYN连接请求后,等待对方回答SYN+ACK ,并最终对对方的 SYN 执行 ACK 确认。这种建立连接的方法可以防止产生错误的连接,TCP使用的流量控制协议是可变大小的滑动窗口协议。 TCP三次握手的过程如下:

  • 客户端发送SYN(SEQ=x)报文给服务器端,进入SYN_SEND状态。
  • 服务器端收到SYN报文,回应一个SYN (SEQ=y)ACK(ACK=x+1)报文,进入SYN_RECV状态。
  • 客户端收到服务器端的SYN报文,回应一个ACK(ACK=y+1)报文,进入Established状态。

连接成功

连接成功之后双方即可互相传输字节流,并随时可关闭连接,传输的数据有以下特性

  • 传输的数据被tcp分割成了最适合发送的数据块 传递给ip协议,这个发送数据称为 报文段 或 段

  • tcp作为可靠性连接,每次发送数据段,会启动一个定时器,每次接收数据段,会发送一次确认,如果定时器没有及时收到确认,则会重发数据

  • TCP将保持它首部和数据的检验和。这是一个端到端的检验和,目的是检测数据在传输过程中的任何变化。如果收到段的检验和有差错,TCP将丢弃这个报文段和不确认收到此报文段(希望发端超时并重发)。

  • 两个应用程序通过TCP连接交换8bit字节构成的字节流。TCP不在字节流中插入记录标识符。我们将这称为字节流服务(bytestreamservice)。如果一方的应用程序先传10字节,又传20字节,再传50字节,连接的另一方将无法了解发方每次发送了多少字节。只要自己的接收缓存没有塞满,TCP 接收方将有多少就收多少。一端将字节流放到TCP连接上,同样的字节流将出现在TCP连接的另一端。

四次挥手

建立一个连接需要三次握手,而终止一个连接要经过四次挥手,这是由TCP的半关闭(half-close)造成的。具体过程如下所示。

  • 某个应用进程首先调用close,称该端执行“主动关闭”(active close)。该端的TCP于是发送一个FIN分节,表示数据发送完毕。
  • 接收到这个FIN的对端执行 “被动关闭”(passive close),这个FIN由TCP确认。
  • 注意:FIN的接收也作为一个文件结束符(end-of-file)传递给接收端应用进程,放在已排队等候该应用进程接收的任何其他数据之后,因为,FIN的接收意味着接收端应用进程在相应连接上再无额外数据可接收。
  • 一段时间后,接收到这个文件结束符的应用进程将调用close关闭它的套接字。这导致它的TCP也发送一个FIN。
  • 接收这个最终FIN的原发送端TCP(即执行主动关闭的那一端)确认这个FIN。 既然每个方向都需要一个FIN和一个ACK,因此通常需要4个分节。

“通常”是指,某些情况下,步骤1的FIN随数据一起发送,另外,步骤2和步骤3发送的分节都出自执行被动关闭那一端,有可能被合并成一个分节。 在步骤2与步骤3之间,从执行被动关闭一端到执行主动关闭一端流动数据是可能的,这称为“半关闭”(half-close)。 当一个Unix进程无论自愿地(调用exit或从main函数返回)还是非自愿地(收到一个终止本进程的信号)终止时,所有打开的描述符都被关闭,这也导致仍然打开的任何TCP连接上也发出一个FIN。 无论是客户还是服务器,任何一端都可以执行主动关闭。通常情况是,客户执行主动关闭,但是某些协议,例如,HTTP/1.0却由服务器执行主动关闭。

php中的tcp

php可通过socket函数,swoole扩展,stream流函数进行创建tcp协议的socket,绑定网卡端口,进行tcp服务端/客户端操作 在php中,我们并不需要了解tcp的握手/挥手,我们只需要知道ip:port能连接/创建 一个tcp服务端/客户端就行了
使用php的socket,我们可以直接发送字符串,接收的也是字符串,其他一切都是语言,操作系统所需要做的事,
我们只需要处理好字符串的完整性,例如我们使用php做tcp服务端

  • 客户端连接成功后,发送了一个"easyswoole是一个非常好的swoole框架"的字符串
  • 而服务端每次只接收9个字节,那第一次获取只会接收到"easyswool"的残缺字符串,需要继续获取数据

其他

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