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目录
1 连接是什么意思
1.1 连接实际上是通信双方交换控制信息
2 负责保存控制信息的头部
2.1 客户端与服务器之间交换的控制信息
连接操作的实际过程
1 连接是什么意思
创建套接字之后 , 应用程序 ( 浏览器 ) 就会调用 connect , 随后协议栈会将本地的套接字与服务器的套接字进行连接
连接操作的目的之一: 把服务器的 IP 地址和端口号等信息告知协议栈
套接字刚刚创建完成 的时候 , 里面并没有存放任何数据 , 也不知道通信的对象是谁 。
在这个状态下 , 即便应用程序要求发送数据 , 协议栈也不知道数据应该发送给谁 。
浏览器可以根据网址来查询服务器的 IP 地址 , 而且根据规则也知道应该使用 80 号端口 , 但只有浏览器知道这些必要的信息 是不够的 ,
因为在调用 socket 创建套接字时 , 这些信息并没有传递给协议 栈 。 因此 , 我们需要把服务器的 IP 地址和端口号等信息告知协议栈
连接操作的目的之二:客户端向服务器传达开始通信的请求
服务器上也会创建套接字,但是 不知道应该和谁进行通信,
而且 , 和客户端不同的是 , 在服务器上 , 连应用程序也不知道通信对象是谁
于是 , 我们需要让客户端向服务器告知必要的信息
1.1 连接实际上是通信双方交换控制信息
上面提到的客户端,将 IP地址,和端口号,告知服务器,这样的过程——就属于,交换控制信息的一个具体的例 子 。
连接操作中,所交换的控制信息,是根据通信规则,来确定的
此外 , 当执行数据收发操作时 , 我们还需要一块,用来临时存放要收发的数据的内存空间 , 这块内存空间称为缓冲区 , 它也是在连接操作 的过程中分配的
2 负责保存控制信息的头部
控制信息分为两类
第一类 是,客户端,和服务器,相互联络时,交换的控制信息
连接时需要 , 包括数据收发和断开连接操作在内 , 整个通信过程中都需要
这些内容在 TCP 协议的规格中进行了定义 。 具体来说 , 表 中的这些字段就是 TCP 规格中,定义的控制信息
这些字段是固定的,在连接、收发、断开等各个阶段中,每次客户端和服务器之间进行通信时,都需要提供这些控制信息
2.1 客户端与服务器之间交换的控制信息
如图 ( a ) 所示 , 这些信息,会被添加在,客户端与 服务器之间,传递的,网络包的开头
在连接阶段 , 由于数据收发还没有开始 ,所以如图 ( b ) 所示 , 网络包中没有实际的数据 , 只有控制信息
为了避免各种不同的头部发生混淆 ,我们一般会记作 TCP 头部、以太网头部 B、IP 头部
头部是用来记录和交换控制信息的
另外一类 , 那就是保存在套接字中 , 用来控制协议栈操 作的信息
连接操作的实际过程
过程是从应用程序调用 Socket 库的 connect 开始的 ( 图 ② )。
connect(< 描述符 >, < 服务器 IP 地址和端口号 >, …)
提供了服务器的 IP 地址和端口号 会传递给协议栈中的 TCP 模块
TCP 模块会与该 IP 地址对应的对象 , 也就是与服务器的 TCP 模块交换控制信息
-
客户端先创建一个包含表示开始数据收发操作的控制信息的头部 (客户端(发送方)的套接字就准确找到了服务器(接收方)的套接字,也就是搞清楚了我应该连接哪个套接字) 连接操作的第一步是在 TCP 模块处创建表示连接控制信息的头部。
-
将头部中的控制位的 SYN 比特设置为 1 , 大家可以认为它表示连接
当 TCP 头部创建好之后 , 接下来 TCP 模块会将信息传递给 IP 模块并委托它进行发送
IP 模块执行网络包发送操作后
网络包就会通过网络到达服务器
服务器上的 IP 模块会将接收到的数据传递给 TCP 模块
服务器的 TCP 模块根据 TCP 头部中的信息找到端口号对应的套接字
从处于等待连接状态的套接字中找到与 TCP 头部中记录的端口号相同的套接字就可以了
当找到对应的套接字之后 , 套接字中会写入相应的信息 , 并将状态改为正在连接
此时:
服务器的 TCP 模块会
返回响应
这个过程和客户端一样 , 需要在 TCP 头部中设置发送方和接收方端口号以及 SYN 比特
还需要将 ACK 控制位设为1,这表示已经接收到相应的网络包
服务器 TCP 模块会将 TCP头部传递给 IP 模块 , 并委托 IP 模块向客户端返回响应
网络包就会返回到客户端
- 通过 IP 模块到达 TCP 模块,并通过 TCP 头部的信息确认连接服务器的操作是否成功
- 向套接字中写入服务器的 IP 地址、端口号等信息
- 将状态改为连接完毕
客户端的操作就已经完成
客户端也需要将 ACK 比特设置为 1 并发回服务器 , 告诉服务器刚才的响应包已经收到
套接字就已经进入随时可以收发数据的状态了,大家可以认为
这时有一根管子把两个套接字连接了起来
建立连接之后,协议栈的连接操作就结束了,
也就是说 connect 已经 执行完毕,控制流程被交回到应用程序
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