三次握手与四次挥手在具体函数上的体现

网络编程 API组成

三次握手服务器和客户端分别是发生在哪个函数

• 服务器调用listen使服务器处于LISTEN状态，等待客户端请求连接
  
• 首先客户端调用connect发起第一次SYN包，然后处于**SYN_SENT状态**，此时服务端会将这个连接放进半连接队列
  
• 服务端收到SYN包以后会发送给客户端一个ACK|SYN包，此时服务端状态转移为SYN_RECV
  
• 客户端接收到服务端发来的ACK|SYN包进行解析后会在半连接队列中查找携带这个信息的节点是否存在，如果存在则move出来加入全连接队列中，并且发送ACK包给服务端，此时客户端状态转移为ESTABLISHED
  
• 服务端收到客户端的ack后也状态转移为ESTABLISHED
  

知识点：

半连接队列与全连接队列

• 都是在服务端那里存在的队列

backlog参数的含义

• 三种说法都存在

• 半连接队列大小
• 两个队列大小的和
• 全连接队列大小

• 本机上man listen查看
  defines the maximum length to which the pending connections for sockfd for sockfd may grow
  代表全连接队列的大小
  

ddos攻击

• 客户端只发第一次握手，不会返回ACK，使半连接队列溢出

双方都发起第一次握手可以吗

• 不可以，会导致连接无法正常建立

数据传输阶段

send返回整数不一定代表发送成功

• send只是将数据拷贝到了内核，之后多久发送是协议栈规定的，自己不知道

为什么会发生发送不成功？

• 据包在传输过程中很复杂，可能对方网络很差，在某一个路由器中丢包了，数据包总是根据目的ip、port来寻找

传输过程中的粘包分包问题

客户端调用send，send只将数据拷贝到协议栈里面，其他什么都不做

如何做好分包粘包

• 多次send会发生粘包和合包的问题

• 解决

• 应用层协议头前面加packetlen
  
• 为每一个包加上分隔符 \r\n
  
• 这两种做法有什么区别

// 先读长度，再读数据
read(tcphdr, 2);
read(tcphdr->length);
//or
while(count <tcphdr->length){
    size = read(tcphdr->lenghth - count);
    count += size;
}

// 检测内容
read(buffer, 1024);
buffer[idx] = "\r\n";
pkt = &buffer[idx + 2];  // 为了后续合包

网线断了立马重启，tcp是如何检测到的

• 通过设计->心跳包来检测

网络断开连接

不分客户端或者服务器，只分主动或者被动

• 首先调用close的端会将最后一次包的FIN位置为1，并且处于状态为FIN_WAIT1
• 对端收到带有FIN的包后会返回给发送端一个ACK包，这个是立即发送的，代表我知道你不给我发数据了，之后对端状态转移为CLOSE_WAIT
• 发送端接收到后状态转移为FIN_WAIT2
• 之后对端在发送FIN包之前的这一段时间，它还可以给发送端发数据，当对端处理好所有数据后会发送最后的FIN包，此时状态会转移为LAST_ACK
• 发送端接收到对端发送的FIN包之后会发送一个ACK包然后处于**TIME_WAIT状态**，过了这段时间后就处于**CLOSE状态**
• 对端接收到ACK后连接断开，处于CLOSE状态

一些面试题：

• 如果出现大量close_wait该怎么办（这种现象是因为recv返回0后到调用close时间太长）

• 把业务数据释放与网路层的(recv和close)做一个分离，把他做成异步的，就是将释放资源客户端相关做成异步，这样一来recv==0后就可以立即close(fd)了

• 会出现双方同时调用close吗？引入closing

• 以某一端为例，先发fin，进入fin_wait1，然后收到对端发送的fin包而不是ack，则为两端同时关闭，直接进入closing状态

• 为什么会有time_wait

• 如果laskack在传输过程中丢了，则对端会重发fin，如果没有time_wait则对应的端口会立即被释放出来，如果此时有一个应用程序连接进来刚好用到了该端口，则会直接收到fin包从而进入close_wait状态从而直接进入四次挥手

• 为了避免最后一次ack丢失
  

简单总结各个函数的作用

socket

• 文件系统分配fd，且分配一个tcb

bind

• 绑定本地的ip、端口

listen

• 将fd置为listen状态

accept

• 从全连接队列中取出一个tcb(TCP control block)
• 并分配一个fd

recv

• 在对应的fd里面，将对应的readbuffer读出来

send

• 在fd对应的tcb里面将数据拷贝到sendbuffer里面

close

• 将sendbuffer里面的最后一个包的fin位置为1
• 回收fd

客户端

bind

• 可选，如果不调用则随机端口，调用则指定端口

connect

• 准备一个syn包给服务端发送过去
• 等待三次握手完成之后connect再返回
• 思考：这个函数有没有等待的动作，是不是个阻塞的，如果连不上，会阻塞吗

• 有等待的动作但不会阻塞，如果连不上则会被连接被拒绝