【项目计网8】4.23 TCP状态转换 4.24半关闭、端口复用

文章目录

- 4.23 TCP状态转换
- - 关于三次握手四次挥手
- 4.24半关闭、端口复用
- - 端口复用

4.23 TCP状态转换

在这里插入图片描述

2MSL(Maximum Segment Lifetime)
主动断开连接的一方，最后进入一个TIME_WAIT状态，这个状态会持续：2msl
msl：官方建议：2分钟，实际是30s

当 TCP 连接主动关闭方接收到被动关闭方发送的 FIN 和最终的 ACK 后，连接的主动关闭方必须处于TIME_WAIT 状态并持续 2MSL 时间。

这样就能够==让 TCP 连接的主动关闭方在它变成TIME_WAIT状态以后发送的最后一个 ACK 丢失的情况下，重新发送最终的 ACK。==最后这个ACK如果没有被B接收到(超时重传的计时内，小于2MSL)，那么B就会再发一个FIN给A。

主动关闭方重新发送的最终 ACK 并不是因为被动关闭方重传了 ACK（它们并不消耗序列号，被动关闭方也不会重传），而是因为被动关闭方重传了它的 FIN。事实上，被动关闭方总是重传 FIN 直到它收到一个最终的 ACK。

关于三次握手四次挥手

在握手的时候，第二次握手如果服务器不同意建立连接，直接不发ACK就可了。如果同意就发送ACK。当中没有数据牵扯。
但是！断开连接的时候，比如A发完了所有消息准备断开。就会有前两次挥手。但此时B很有可能还有信息要发送给A。所以二三次挥手之间可能会间隔很长时间。直到B也决定断开连接，才会有三四次挥手。
注意：一旦一二次挥手成功，A就只能回复B的消息收到了，而不能再给B发送新的报文。因为此时A到B的连接以及断开。只是B到A还没断开。
B一般会受到所有ACK以后才会进行第三四次挥手。

4.24半关闭、端口复用

半关闭

当 TCP 链接中 A 向 B 发送 FIN 请求关闭，另一端 B 回应 ACK 之后（A 端进入 FIN_WAIT_2状态），并没有立即发送 FIN 给 A，A 方处于半连接状态（半开关），此时 A 可以接收 B 发送的数据，但是 A 已经不能再向 B 发送数据。
在这里插入图片描述
使用 close 中止一个连接，但它只是减少描述符的引用计数，并不直接关闭连接，只有当描述符的引用计数为 0 时才关闭连接。shutdown 不考虑描述符的引用计数，直接关闭描述符。也可选择中止一个方向的连接，只中止读或只中止写。
注意:

如果有多个进程(多线程)共享一个套接字，close 每被调用一次，计数减 1 ，直到计数为 0 时，也就是所用进程都调用了 close，套接字将被释放。
在多进程(多线程)中如果一个进程调用了 shutdown(sfd, SHUT_RDWR) 后，其它的进程将无法进行通信。
因为 shutdown是用于改变底层套接字的状态的，而close改变的只是文件描述符的引用计数。

tcp_server.c

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main(int argc, char *argv[]) {// 创建socketint lfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(lfd == -1) {perror("socket");return -1;}struct sockaddr_in saddr;saddr.sin_family = AF_INET;saddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;saddr.sin_port = htons(9999);//int optval = 1;//setsockopt(lfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval));int optval = 1;setsockopt(lfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEPORT, &optval, sizeof(optval));// 绑定int ret = bind(lfd, (struct sockaddr *)&saddr, sizeof(saddr));if(ret == -1) {perror("bind");return -1;}// 监听ret = listen(lfd, 8);if(ret == -1) {perror("listen");return -1;}// 接收客户端连接struct sockaddr_in cliaddr;socklen_t len = sizeof(cliaddr);int cfd = accept(lfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);if(cfd == -1) {perror("accpet");return -1;}// 获取客户端信息char cliIp[16];inet_ntop(AF_INET, &cliaddr.sin_addr.s_addr, cliIp, sizeof(cliIp));unsigned short cliPort = ntohs(cliaddr.sin_port);// 输出客户端的信息printf("client's ip is %s, and port is %d\n", cliIp, cliPort );// 接收客户端发来的数据char recvBuf[1024] = {0};while(1) {int len = recv(cfd, recvBuf, sizeof(recvBuf), 0);if(len == -1) {perror("recv");return -1;} else if(len == 0) {printf("客户端已经断开连接...\n");break;} else if(len > 0) {printf("read buf = %s\n", recvBuf);}// 小写转大写for(int i = 0; i < len; ++i) {recvBuf[i] = toupper(recvBuf[i]);}printf("after buf = %s\n", recvBuf);// 大写字符串发给客户端ret = send(cfd, recvBuf, strlen(recvBuf) + 1, 0);if(ret == -1) {perror("send");return -1;}}close(cfd);close(lfd);return 0;
}

tcp_client.c

#include <stdio.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int main() {// 创建socketint fd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);if(fd == -1) {perror("socket");return -1;}struct sockaddr_in seraddr;inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &seraddr.sin_addr.s_addr);seraddr.sin_family = AF_INET;seraddr.sin_port = htons(9999);// 连接服务器int ret = connect(fd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));if(ret == -1){perror("connect");return -1;}while(1) {char sendBuf[1024] = {0};fgets(sendBuf, sizeof(sendBuf), stdin);write(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1);// 接收int len = read(fd, sendBuf, sizeof(sendBuf));if(len == -1) {perror("read");return -1;}else if(len > 0) {printf("read buf = %s\n", sendBuf);} else {printf("服务器已经断开连接...\n");break;}}close(fd);return 0;
}

端口复用

端口复用最常见的用途是：

防止服务器重启时之前绑定的端口还未释放
程序突然退出而系统没有释放端口
（没有被释放的端口就无法再次建立连接)

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
//设置套接字属性（不仅仅能设置端口复用）set socket option
int setsockopt(int sockfd,int level,int optname,const void* optval,socklen_t optlen);
-sockfd:打开的套接字的文件描述符
-level:级别 SOL_SOCKET（端口复用的级别）
-optname:-SO_REUSEPORT	允许重用端口复用-SO_REUSEADDR   允许重用地址复用
-optval:端口复用的值（整形）-1：可以复用-0：不可以复用
-optlen：optval参数的大小端口复用，设置的时机是在服务器端口绑定端口之前