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tcp通信

1.tcp简介

TCP协议，传输控制协议（英语：Transmission Control Protocol，缩写为 TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。

TCP通信需要经过创建连接、数据传送、终止连接三个步骤。

TCP通信模型中，在通信开始之前，一定要先建立相关的链接，才能发送数据，类似于生活中，"打电话""

2.tcp的特点

（1） 面向连接

通信双方必须先建立连接才能进行数据的传输，双方都必须为该连接分配必要的系统内核资源，以管理连接的状态和连接上的传输。

双方间的数据传输都可以通过这一个连接进行。

完成数据交换后，双方必须断开此连接，以释放系统资源。

这种连接是一对一的，因此TCP不适用于广播的应用程序，基于广播的应用程序请使用UDP协议。

（2）可靠传输

1）TCP采用发送应答机制

TCP发送的每个报文段都必须得到接收方的应答才认为这个TCP报文段传输成功

2）超时重传

发送端发出一个报文段之后就启动定时器，如果在定时时间内没有收到应答就重新发送这个报文段。

TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认（ACK）；如果发送端实体在合理的往返时延（RTT）内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。

3）错误校验

TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。

4) 流量控制和阻塞管理

流量控制用来避免主机发送得过快而使接收方来不及完全收下。

3.tcp与udp的不同

  • 面向连接（确认有创建三方交握，连接已创建才作传输。）
  • 有序数据传输
  • 重发丢失的数据包
  • 舍弃重复的数据包
  • 无差错的数据传输
  • 阻塞/流量控制

4.udp通信模型

udp通信模型中，在通信开始之前，不需要建立相关的链接，只需要发送数据即可，类似于生活中，"写信""

5.TCP通信模型

tcp/ip协议

1.什么是协议

有的说英语，有的说中文，有的说德语，说同一种语言的人可以交流，不同的语言之间就不行了

为了解决不同种族人之间的语言沟通障碍，现规定国际通用语言是英语，这就是一个规定，这就是协议

2.tcp/ip协议（簇）

早期的计算机网络，都是由各厂商自己规定一套协议，IBM、Apple和Microsoft都有各自的网络协议，互不兼容

为了把全世界的所有不同类型的计算机都连接起来，就必须规定一套全球通用的协议，为了实现互联网这个目标，互联网协议族（Internet Protocol Suite）就是通用协议标准。

因为互联网协议包含了上百种协议标准，但是最重要的两个协议是TCP和IP协议，所以，大家把互联网的协议简称TCP/IP协议(族)

四层模型图：

说明：

网际层也称为：网络层
网络接口层也称为：链路层

osi七层模型图

tcp的长连接与短连接

1.通信的过程

TCP在真正的读写操作之前，server与client之间必须建立一个连接，

当读写操作完成后，双方不再需要这个连接时它们可以释放这个连接，

连接的建立通过三次握手，释放则需要四次握手，

所以说每个连接的建立都是需要资源消耗和时间消耗的。

2.tcp短连接

模拟一种TCP短连接的情况:

  1. client 向 server 发起连接请求
  2. server 接到请求，双方建立连接
  3. client 向 server 发送消息
  4. server 回应 client
  5. 一次读写完成，此时双方任何一个都可以发起 close 操作

在步骤5中，一般都是 client 先发起 close 操作。当然也不排除有特殊的情况。

从上面的描述看，短连接一般只会在 client/server 间传递一次读写操作！

3.tcp长连接

再模拟一种长连接的情况:

  1. client 向 server 发起连接
  2. server 接到请求，双方建立连接
  3. client 向 server 发送消息
  4. server 回应 client
  5. 一次读写完成，连接不关闭
  6. 后续读写操作...
  7. 长时间操作之后client发起关闭请求

4.TCP长/短连接的优点和缺点

  • 长连接可以省去较多的TCP建立和关闭的操作，减少浪费，节约时间。

    对于频繁请求资源的客户来说，较适用长连接。

  • client与server之间的连接如果一直不关闭的话，会存在一个问题，

    随着客户端连接越来越多，server早晚有扛不住的时候，这时候server端需要采取一些策略，

    如关闭一些长时间没有读写事件发生的连接，这样可以避免一些恶意连接导致server端服务受损；

    如果条件再允许就可以以客户端机器为颗粒度，限制每个客户端的最大长连接数，

    这样可以完全避免某个蛋疼的客户端连累后端服务。

  • 短连接对于服务器来说管理较为简单，存在的连接都是有用的连接，不需要额外的控制手段。
  • 但如果客户请求频繁，将在TCP的建立和关闭操作上浪费时间和带宽。

5.TCP长/短连接的应用场景

  • 长连接多用于操作频繁，点对点的通讯，而且连接数不能太多情况。

    每个TCP连接都需要三次握手，这需要时间，如果每个操作都是先连接，

    再操作的话那么处理速度会降低很多，所以每个操作完后都不断开，

    再次处理时直接发送数据包就OK了，不用建立TCP连接。

    例如：数据库的连接用长连接，如果用短连接频繁的通信会造成socket错误，

    而且频繁的socket 创建也是对资源的浪费。

  • 而像WEB网站的http服务一般都用短链接，因为长连接对于服务端来说会耗费一定的资源，

    而像WEB网站这么频繁的成千上万甚至上亿客户端的连接用短连接会更省一些资源，

    如果用长连接，而且同时有成千上万的用户，如果每个用户都占用一个连接的话，

    那可想而知吧。所以并发量大，但每个用户无需频繁操作情况下需用短连好。