tcp/ip高效編程總結

1.客戶端-服務器結構

    客戶端-服務器結構的物理部署分爲三類：

    (1)在同一臺機器上：理想環境，只要壓力不大，分組不會丟失、延遲和亂序，是理想的測試環境，能夠用做評估客戶端和服務器端程序的原始性能；

    (2)在同一局域網內：接近理想環境，分組不多丟失、亂序，可是有延遲；

    (3)在廣域網內：分組丟失、重傳、重複、亂序比較常見。

2.基本套接字API

    (1) sys/socket.h、winsock2.h：SOCKET socket(int domain， int type, int protocol)

        成功時返回套接字，失敗時返回-1(linux)，INVALID_SOCKET(windows)

        domain：通訊域，AF_INET爲互聯網，AF_LOCAL或AF_UNIX爲統一臺機器上進程間通訊；
        type：套接字類型，

                 SOCK_STREAM爲可靠、全雙工、面向鏈接的字節流，對應於tcp；

                 SOCK_DGRAM爲不可靠、盡力而爲的數據報服務，對應於udp；

                 SOCK_RAW對ip層某些數據訪問；

        protocol：對tcpip來講，這個字段一般由套接字類型隱含說明，參數默認被設置爲0。

    (2) sys/socket.h、winsock2.h：int bind(SOCKET s， const struct sockaddr* local, int local_len)

        成功時返回套接字，成功時返回0，失敗時返回-1(linux)，SOCKET_ERROR(windows)

        s：套接字描述符，由socket函數返回；
        local：綁定的地址和端口，對AF_INET來講，對應的是struct sockadd_in；

        local_len：peer結構體大小；

    (3) sys/socket.h、winsock2.h：int listen(SOCKET s， int backlog)

        成功時返回套接字，成功時返回0，失敗時返回-1(linux)，SOCKET_ERROR(windows)

        s：套接字描述符，由socket函數返回；
        backlog：排隊等待應用程序接受的鏈接最大數量；

    (4) sys/socket.h、winsock2.h：int accept(SOCKET s， struct sockaddr* peer, int* peer_len)

        成功時返回套接字，成功時返回0，失敗時返回-1(linux)，INVALID_SOCKET(windows)

        s：套接字描述符，由socket函數返回；
        peer：對等實體地址和其餘一些信息，對AF_INET來講，對應的是struct sockadd_in；

        peer_len：peer結構體大小；

    (5) sys/socket.h、winsock2.h：int connect(SOCKET s， const struct sockaddr* peer, int peer_len)

        成功時返回套接字，成功時返回0，失敗時返回-1(linux)，非0(windows)

        s：套接字描述符，由socket函數返回；
        peer：對等實體地址和其餘一些信息，對AF_INET來講，對應的是struct sockadd_in；

        peer_len：peer結構體大小；

    (6) sys/socket.h：int read(SOCKET s，          void* buf, size_t len， int flags)
                              int write(SOCKET s， const void* buf, size_t len， int flags)
         winsock2.h：   int recv(SOCKET s，           void* buf, size_t len， int flags)
                               int send(SOCKET s， const void* buf, size_t len， int flags)

        成功時返回字節數，失敗時返回-1(linux)，-1(windows)

        s：套接字描述符，由socket函數返回；
        buf：發送數據存儲；

        len：發送字節數；

        flags：與系統有關，linux和windows都支持MSG_OOB、MSG_PEEK、MSG_DONTROUTE

    (7) sys/socket.h、winsock2.h：int recvfrom(SOCKET s，          void* buf, size_t len， int flags，struct sockaddr* from, int from_len)
                                                int sendto   (SOCKET s， const void* buf, size_t len， int flags，struct sockaddr* to, int to_len)

        成功時返回字節數，失敗時返回-1(linux)，-1(windows)

        s：套接字描述符，由socket函數返回；
        buf：發送數據存儲；

        len：發送字節數；

3.面向鏈接和無鏈接協議

    面向鏈接和無鏈接指的是協議，不是物理介質。指的是協議的分組尋址是否獨立尋址，協議是否須要維護分組之間的狀態。這裏的分組是協議分組，不是指應用程序要傳輸的數據大小。

    UDP經過只向IP層增長兩項功能：增長可選的校驗和來檢測數據的損壞狀況；添加端口區分上層應用；

    TCP經過向IP層增長三項功能實現了可靠性：增長可選的校驗和來抵抗數據損壞；爲每字節增長序列號抵抗亂序；增長確認——重傳機制抵抗丟失。

4.子網與CIDR

    傳統上將ip地址分爲5類，稱爲分類編址：

    A類：7bit網絡24bit主機        0.0.0.1——127.255.255.255
    B類：14bit網絡16bit主機   128.0.0.1——191.255.255.255
    C類：21bit網絡8bit主機     192.0.0.1——223.255.255.255
    D類：多播1110開頭
    E類：保留4bit1開頭

    爲了使用較小路由表，使單個網絡ID的Ip地址空間獲得有效利用，並且享有每一個網段具備獨立網絡ID時路由的便捷性，咱們須要從外部主機看是單個網絡，從內部主機看是多個網絡。實現這種功能的機制就是子網劃分。

5. tcp是一種流協議

    對tcp應用程序來講，沒有分組的概念，應用程序須要本身肯定包的大小和邊界。有三種方式肯定包大小：

    固定包大小，全部分組的包大小相同；

    使用記錄結束標誌，這須要在發送端對報文主題中的結束標誌進行轉義，接收端掃描整個報文；

    使用報文頭來指定報文大小，這種方式必須當心編譯器自己對數據封裝的填充、42.　　1。

 6. UDP的使用注意實現

    對於簡單的請求、應答程序來講，UDP的性能會顯著優於TCP。所以能夠考慮使用UDP協議做爲基於事務的應用程序的支撐協議。

    健壯的UDP程序必須提供：合理時間內沒有收到應答則重傳；應答和請求的正確匹配；流量控制；擁塞控制。這裏合理的時間要靠RTO定時器來計時，可是大小就是須要根據網絡條件來調整了。應答和請求的正確匹配可使用序列號的方式來保證。TCP的滑動窗口是實現流量控制的常見方式。·

    應該避免爲了使用UDP而在用戶層實現TCP的可靠性，這可能不會致使性能比TCP好，並且也可能會出錯。若是既想擁有TCP的可靠性，又想使用UDP差很少的事務性能，可使用T/TCP。

7.TCP的可靠性

    TCP是一個端到端協議，保證的是對等實體間的可靠性，也就是tcp層到tcp層間的可靠性。只要兩個對等的tcp之間是鏈接的，tcp就能保證將數據可靠（按序、無損）的傳送。這裏的受損是指在因特網校驗和的條件下未受損。對等應用程序間的可靠性須要應用程序本身來保證。即，從應用程序A經過tcp發送到應用程序B，凡是A的tcp層收到ACK的都表示已經可靠的傳輸到B的tcp層；凡是B的應用程序收到的數據都是按序且未受損的。

    鏈接中斷的三種狀況：   

    (1) 永久或臨時的網絡中斷：；
    (2) 對等的應用程序崩潰：；
    (3) 對等的應用程序所在主機崩潰：；

8.