TCP通信概述
TCP协议用来控制两个网络设备之间的点对点通信,两端设备按作用分为客户端和服务端。服务端为客户端提供服务,通常等待客户端的请求信息,有客户端请求到达之后,及时提供服务和返回响应消息;客户端向服务端主动发出请求,并接受响应消息。
首先启动服务端程序,并开始等待网络中的客户请求,然后客户端主动向服务端发出连接请求,服务端接收到客户端的连接请求后,并和客户端之间建立一个稳定的TCP/IP通信连接。
现在客户端将向服务端主动发出请求,服务端接收客户端消息,并及时返回响应消息。这是通过IO流(字节流)实现的。
通信完成后,由客户端主动关闭和服务端之间的连接;如果客户端未主动关闭和服务端之间的连接,服务端在等待指定的时间后将关闭这个连接。
TCP的特点
TCP是一种面向连接的保证可靠传输的协议。通过TCP协议传输,得到的是一个有顺序且无差错的数据流。
因为TCP通信两端的行为是不同的,所以在客户端使用socket类实现通信,而服务器使用ServerSocket实现通信。
网络通信不是必须有两个物理主机,而是需要有两个不同的socket就可以通信,例如,在同一主机上IP地址是相同的,但是使用不同的端口创建不同的socket,这样的两个socket之间也是可以实现TCP/IP的通信。
TCP通信的实现原理
无论一个TCP通信程序的功能多么齐全,程序多么复杂,其基本结构都是一样的,都包括以下四个基本步骤:
在服务端指定一个端口号来创建serverSocket,并使用accept方法进行侦听,这将阻塞服务器线程,等待用户请求。
在客户端指定服务的主机IP和端口号来创建socket,并连接服务端serverSocket,此时服务端accept方法被唤醒,同时返回一个和客户端通信的socket。
在客户端和服务端分别使用socket来获取网络通信输入/输出流,并按照一定的通信协议对socket进行读/写操作。
通信完成后,在客户端和服务端中分别关闭socket。
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更为详细的解释和应用
一、TCP、UDP间的关系
TCP 和 UDP -> 传输层的协议:
UDP:用户数据报协议,面向无连接,可以单播,多播,广播, 面向数据报,不可靠
TCP:传输控制协议,面向连接的,可靠的,基于字节流,仅支持单播传输
UDP TCP
是否创建连接 无连接 面向连接
是否可靠 不可靠 可靠的
连接的对象个数 一对一、一对多、多对一、多对多 支持一对一
传输的方式 面向数据报 面向字节流
首部开销 8个字节 最少20个字节
适用场景 实时应用(视频会议,直播) 可靠性高的应用(文件传输)
二、TCP通信的流程
1、服务器端(被动接收连接的角色)
(1)创建一个用于监听的套接字
- 监听:监听有客户端的连接
- 套接字:这个套接字其实就是一个文件描述符
(2)将这个监听文件描述符和本地的IP和端口绑定(IP和端口就是服务器的地址信息)
- 客户端连接服务器的时候使用的就是这个IP和端口
(3)设置监听,监听的fd开始工作
(4) 阻塞等待,当有客户端发起连接,解除阻塞,接受客户端的连接,会得到一个和客户端通信的套接字(fd)
(5)通信
- 接收数据
- 发送数据
(6)通信结束,断开连接
2、客户端
(1)创建一个用于通信的套接字(fd)
(2)连接服务器,需要指定连接的服务器的 IP 和 端口
(3)连接成功了,客户端可以直接和服务器通信
- 接收数据
- 发送数据
(4) 通信结束,断开连接
3、TCP通信流程图
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