引言

基于net包的小應用

完整代碼已經上傳到github GitHub-TCP

歡迎star和issue

TCP介紹

特點

• 面向連接的運輸層協(xié)議。在應用程序在使用TCP協(xié)議之前，必須先建立TCP連接。在傳送數(shù)據(jù)完畢后，必須釋放已經建立的TCP連接。
• 每一條TCP連接只能有兩個端點，每一條TCP連接只能是點對點的。
• TCP提供可靠交付的服務。 通過TCP連接傳送的數(shù)據(jù)，無差錯，不丟失，不重復，并且按序到達。
• TCP提供全雙工通信。 TCP允許通信雙方的應用進程在任何時候都能發(fā)送數(shù)據(jù)。
• 面向字節(jié)流。 TCP的流是指流入到進程或從進程流出的字節(jié)序列。雖然應用程序和TCP的交互式一次一個數(shù)據(jù)塊，但TCP把應用程序交下來的數(shù)據(jù)僅僅看成是一連串的無結構的字節(jié)流。

圖解

• TCP結構

• TCP連接

TCP 連接建立，三次握手

傳輸控制塊TCB：存儲了每一個連接中的一些重要信息。比如TCP連接表，指向發(fā)送和接收緩沖的指針，指向重傳隊列的指針，當前的發(fā)送和接收序列等等。

假設主機A是TCP客戶程序，B是TCP服務器程序。最初兩端的TCP進程都是處于CLOSED關閉狀態(tài)，客戶端A打開鏈接，服務器端被打開鏈接。一開始B的TCP服務器進程先創(chuàng)建傳輸控制塊TCB，準備接受客戶進程的鏈接請求，然后服務器進程就處于LISTEN收聽狀態(tài)，等待A的連接請求。

• 然后A的進程首先創(chuàng)建傳輸控制模塊TCB。向B發(fā)出連接請求報文段，這是首部當中的同步位SYN=1，同時選擇一個初始序號seq=x。TCP規(guī)定，SYN報文段(即SYN=1的報文段)不能寫數(shù)據(jù)，但要消耗掉一個序號。這時候A就進入了同步已發(fā)送的狀態(tài)。
• B收到連接請求報文段后，如果同意建立連接，則向A發(fā)送確認，在確認報文段中把SYN位和AVK位置都置為1，確認號為ack+1，同時也為自己選擇一個初始序號y。同樣的這個報文段也是不能寫數(shù)據(jù)的，但同時要消耗掉一個序號。這時B進入了同步收到狀態(tài)。
• A收到B的確認之后，還要向B給出確認。確認報文段的ACK置1，確認號ack=y+1，而自己的seq=x+1。ACK報文段是可以攜帶數(shù)據(jù)的，但如果不攜帶數(shù)據(jù)則不消耗序號，在這種情況下，下一個數(shù)據(jù)報文段的序號仍為seq=x+1。

這時候TCP已經建立了。A進行入了已經建立連接的階段狀態(tài)。B收到確認后也進入了連接狀態(tài)。

TCP 連接釋放，四次揮手

數(shù)據(jù)傳輸完畢之后，通信的雙方都可釋放連接。現(xiàn)在A和B都處于ESTABLISHED狀態(tài)。

• A的應用進程先向TCP發(fā)出連接釋放報文段，并停止再發(fā)送數(shù)據(jù)，主動關閉TCP連接。A把鏈接釋放報文段首部的終止控制位FIN置為1，其序號為seq=u，它等于前面以傳送過的數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序號加1.這時候A進入了FIN-WAIT-1(終止等待1)狀態(tài)，等待B的確認。

注意：TCP規(guī)定，F(xiàn)IN報文段即使不攜帶數(shù)據(jù)，他也消耗掉一個序號！！

• B 收到鏈接釋放報文段后即發(fā)出確認，確認號是ack = u + 1，而這個報文段自己的序號是v，等于B前面已傳送過的數(shù)據(jù)的最后一個字節(jié)的序號加1.然后B就進入CLOSE-WAIT(關閉等待)狀態(tài)。TCP服務器進程這時應通知高層應用進程，因而從A到B這個方向的鏈接就釋放了，這時的TCP鏈接處于半關閉狀態(tài)，即A已經沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送了，但B若發(fā)送數(shù)據(jù)，A仍要接收，也就是說，從B到A這個方向的連接并未關閉。這個狀態(tài)可能要維持一段時間。
• A收到來自B的確認后，就進入了FIN-WAIT-2(終止等待2)狀態(tài)滿等待B發(fā)出的連接釋放報文段。若B已經沒有要向A發(fā)送的數(shù)據(jù)，其應用進程就通知TCP釋放連接，這時B發(fā)出的連接釋放報文段必須使FIN = 1，現(xiàn)假定B的序號為w(在半關閉狀態(tài)B可能又發(fā)送了一些數(shù)據(jù))。B還必須重復上次已發(fā)送過的確認號ack = u + 1.這時B就進入LAST-ACK(最后確認)狀態(tài)，等待A的確認。
• A在收到了B的鏈接釋放報文段后，必須對此發(fā)出確認。在確認報文段中把ACK置1，確認號ack=w+1，而自己的序號是seq=u+1(根據(jù)TCP標準，前面發(fā)送過的FIN報文段要消耗一個序號)。然后進入到TIME-WAIT(時間等待)狀態(tài)。注意： 現(xiàn)在TCP連接還沒有還沒有釋放掉。必須經過時間等待計時器設置的時間2MSL后，A才能進入CLOSED狀態(tài)。

時間MSL叫做最長報文段壽命，RFC793建議設在兩分鐘。但是在現(xiàn)在工程來看兩分鐘太長了，所以TCP允許不同的實現(xiàn)可以根據(jù)具體情況使用更小的MSL值。

代碼實現(xiàn)

首先創(chuàng)建兩個目錄，一個是client客戶端，另一個是server服務端。

1. 連接

1.1 服務端

• 監(jiān)聽連接

net 中提供了Listen方法，可以讓服務端進行端口監(jiān)聽

ADDRESS := "127.0.0.1:5000"
listener,err := net.Listen("tcp",ADDRESS)
if err != nil {
	fmt.Printf("start tcp server %s failed ,err : %s ",listener,err)
	return
}
defer listener.Close()

1.2 客戶端

• 建立連接

net中提供了Dail方法，讓客戶端連接服務端

ADDRESS := "127.0.0.1:5000"
conn,err := net.Dial("tcp",ADDRESS) // 主動與服務端建立連接
if err != nil {
	fmt.Printf("dial %s failed; err :%s",ADDRESS,err)
	return
}

2. 通信

2.1 服務端

• 接受信息

可以通過.Read來讀取傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

	var data [1024]byte
	var msg string
	reader := bufio.NewReader(os.Stdin)
	for {   // 服務端要時刻等待傳送過來的數(shù)據(jù)，所以要用for循環(huán)
		//接受信息
		n,err := conn.Read(data[:])
		if err == io.EOF{
			break
		}
		if err != nil {
			fmt.Printf("read from conn failed,err:%s",err)
			return
		}
		fmt.Println("Access Info : ",string(data[:n]))
	}
	defer conn.Close()

2.2 客戶端

• 發(fā)送信息

同樣可以通過.Write在傳輸連接中傳輸數(shù)據(jù)。

	for{ // 讓客戶的能一直發(fā)送信息，所以就需要一個for循環(huán)，保持連接
		fmt.Print("請輸入：")
		msg,_ = reader.ReadString('\n')
		msg = strings.TrimSpace(msg)
		if msg == "exit" {
			break
		}
		_, _ = conn.Write([]byte(msg))
	}

3. 回復

當服務端收到信息之后，應該返回信息給客戶端。表示已經收到了數(shù)據(jù)。

3.1 服務端

服務端回復信息

	//回復信息
	fmt.Print("回復信息:")
	msg,_ = reader.ReadString('\n')
	msg = strings.TrimSpace(msg)
	if msg == "exit" {
		break
	}
	_ ,_ = conn.Write([]byte(msg))

3.2 客戶端

客戶端收到信息

	// 接受信息
	n,err:=conn.Read(data[:])
	if err == io.EOF {
		break
	}
	if err != nil {
		fmt.Println("read from conn failed, err :",err)
		return
	}
	fmt.Println("收到的回復:",string(data[:n]))