socket

创建socket

int socket(int domain， int type , int protocol)

1. domain ： 表示使用的协议族
   1. AF_UNIX , AF_LOCAL 本地通信
   2. AF_INET IPv4协议族
   3. AF_INET6 IPv6协议族
2. type :
   1. SOCK_STREAM → 基于连接的服务
   2. SOCK_DGRAM → 基于数据包的服务
   3. SOCK_RAW → 裸连接，使用IP 发送
3. protocol
   1. UDP
   2. TCP

创建成功后返回一个文件描述符

数据收发过程

TCP状态机处理过程

第一阶段：连接初始化

1. 作为服务端TCP启动（passive open）

• CLOSED → LISTEN
• 服务端调用listen()系统调用，开始监听指定端口

2. 作为客户端TCP启动（active open）

• CLOSED → SYN_SENT
• 客户端调用connect()，发送SYN报文

第二阶段：SYN交换阶段

3. 接收SYN报文的状态转换

情况A - 同时打开（Simultaneous Open）：

• LISTEN → SYN_RCVD：监听状态收到SYN，发送SYN+ACK
• SYN_SENT → SYN_RCVD：客户端收到对方的SYN（而非SYN+ACK），发送SYN+ACK

情况B - 正常服务端响应：

• LISTEN → SYN_RCVD：服务端收到客户端SYN，发送SYN+ACK

第三阶段：连接建立完成

4. 接收ACK/SYN+ACK的状态转换

情况A - 同时打开完成：

• SYN_RCVD → ESTABLISHED：收到对方的ACK确认
• 双方都从SYN_RCVD进入ESTABLISHED

情况B - 正常三次握手完成：

• SYN_RCVD → ESTABLISHED：服务端收到客户端的ACK
• SYN_SENT → ESTABLISHED：客户端收到服务端的SYN+ACK，发送ACK

第四阶段：数据传输

5. 连接建立完成

• ESTABLISHED：双方可以进行数据传输

第五阶段：连接关闭（四次挥手）

6. 主动关闭方发起关闭

• ESTABLISHED → FIN_WAIT_1：主动关闭方发送FIN

7. 被动关闭方响应

• ESTABLISHED → CLOSE_WAIT：被动关闭方收到FIN，发送ACK

8. 主动关闭方收到ACK

• FIN_WAIT_1 → FIN_WAIT_2：收到对方ACK，等待对方FIN

9. 被动关闭方发送FIN

• CLOSE_WAIT → LAST_ACK：被动关闭方发送FIN

10. 主动关闭方收到FIN

• FIN_WAIT_2 → TIME_WAIT：收到对方FIN，发送ACK

11. 被动关闭方收到最后ACK

• LAST_ACK → CLOSED：收到ACK，连接关闭

12. 主动关闭方等待超时

• TIME_WAIT → CLOSED：等待2MSL时间后关闭

特殊情况：同时关闭

13. 双方同时发送FIN

• ESTABLISHED → FIN_WAIT_1：双方同时发送FIN
• FIN_WAIT_1 → CLOSING：收到对方FIN，发送ACK
• CLOSING → TIME_WAIT：收到对方ACK
• TIME_WAIT → CLOSED：等待超时

异常情况处理

14. 连接建立过程中的RST

• 任何状态收到RST → CLOSED

15. 同时打开时的特殊转换

• FIN_WAIT_1 → TIME_WAIT：同时关闭时直接收到FIN+ACK

16. 监听状态的关闭

• LISTEN → CLOSED：服务端停止监听

完整的状态转换总结

连接建立路径：

1. 正常客户端-服务端 ：CLOSED → SYN_SENT → ESTABLISHED (客户端)
2. 正常服务端 ：CLOSED → LISTEN → SYN_RCVD → ESTABLISHED (服务端)
3. 同时打开 ：CLOSED → SYN_SENT → SYN_RCVD → ESTABLISHED (双方)

连接关闭路径：

1. 正常关闭 ：ESTABLISHED → FIN_WAIT_1 → FIN_WAIT_2 → TIME_WAIT → CLOSED (主动关闭方)
2. 正常关闭 ：ESTABLISHED → CLOSE_WAIT → LAST_ACK → CLOSED (被动关闭方)
3. 同时关闭 ：ESTABLISHED → FIN_WAIT_1 → CLOSING → TIME_WAIT → CLOSED (双方)

这样的描述涵盖了TCP协议中所有重要的状态转换场景，包括正常情况、同时打开、同时关闭等特殊情况。

异常断开

当 服务端出现异常后，服务端释放了用于提供该服务的监听端口，所以当客户端发送请求后，服务端会响应RST 消息给客户端，客户端关闭连接。

当 客户端出现异常后

• 进程崩溃但主机正常：

1. 客户端进程崩溃，内核清理socket
2. 服务端发送数据 → 客户端内核发送RST
3. 服务端收到RST，立即关闭连接

• 主机断网/关机：

1. 客户端主机失联
2. 服务端发送数据 → 无响应 → TCP重传机制启动
3. 重传达到上限 → 服务端超时关闭连接

• 客户端重启：

1. 客户端重启，使用新端口建立新连接
2. 与之前的连接无关（新的四元组）