引言

基于net包的小應(yīng)用

完整代碼已經(jīng)上傳到github GitHub-TCP

歡迎star和issue

TCP介紹

特點(diǎn)

• 面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議。在應(yīng)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(jīng)建立的TCP連接。
• 每一條TCP連接只能有兩個(gè)端點(diǎn)，每一條TCP連接只能是點(diǎn)對點(diǎn)的。
• TCP提供可靠交付的服務(wù)。 通過TCP連接傳送的數(shù)據(jù)，無差錯(cuò)，不丟失，不重復(fù)，并且按序到達(dá)。
• TCP提供全雙工通信。 TCP允許通信雙方的應(yīng)用進(jìn)程在任何時(shí)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(jìn)程或從進(jìn)程流出的字節(jié)序列。雖然應(yīng)用程序和TCP的交互式一次一個(gè)數(shù)據(jù)塊，但TCP把應(yīng)用程序交下來的數(shù)據(jù)僅僅看成是一連串的無結(jié)構(gòu)的字節(jié)流。

圖解

• TCP結(jié)構(gòu)

• TCP連接

TCP 連接建立，三次握手

傳輸控制塊TCB：存儲了每一個(gè)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(duì)列的指針，當(dāng)前的發(fā)送和接收序列等等。

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

• 然后A的進(jìn)程首先創(chuàng)建傳輸控制模塊TCB。向B發(fā)出連接請求報(bào)文段，這是首部當(dāng)中的同步位SYN=1，同時(shí)選擇一個(gè)初始序號seq=x。TCP規(guī)定，SYN報(bào)文段(即SYN=1的報(bào)文段)不能寫數(shù)據(jù)，但要消耗掉一個(gè)序號。這時(shí)候A就進(jìn)入了同步已發(fā)送的狀態(tài)。
• B收到連接請求報(bào)文段后，如果同意建立連接，則向A發(fā)送確認(rèn)，在確認(rèn)報(bào)文段中把SYN位和AVK位置都置為1，確認(rèn)號為ack+1，同時(shí)也為自己選擇一個(gè)初始序號y。同樣的這個(gè)報(bào)文段也是不能寫數(shù)據(jù)的，但同時(shí)要消耗掉一個(gè)序號。這時(shí)B進(jìn)入了同步收到狀態(tài)。
• A收到B的確認(rèn)之后，還要向B給出確認(rèn)。確認(rèn)報(bào)文段的ACK置1，確認(rèn)號ack=y+1，而自己的seq=x+1。ACK報(bào)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(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文段的序號仍為seq=x+1。

這時(shí)候TCP已經(jīng)建立了。A進(jìn)行入了已經(jīng)建立連接的階段狀態(tài)。B收到確認(rèn)后也進(jìn)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?，F(xiàn)在A和B都處于ESTABLISHED狀態(tài)。

• A的應(yīng)用進(jìn)程先向TCP發(fā)出連接釋放報(bào)文段，并停止再發(fā)送數(shù)據(jù)，主動關(guān)閉TCP連接。A把鏈接釋放報(bào)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(gè)字節(jié)的序號加1.這時(shí)候A進(jìn)入了FIN-WAIT-1(終止等待1)狀態(tài)，等待B的確認(rèn)。

注意：TCP規(guī)定，F(xiàn)IN報(bào)文段即使不攜帶數(shù)據(jù)，他也消耗掉一個(gè)序號?。?/p>

• B 收到鏈接釋放報(bào)文段后即發(fā)出確認(rèn)，確認(rèn)號是ack = u + 1，而這個(gè)報(bào)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(gè)字節(jié)的序號加1.然后B就進(jìn)入CLOSE-WAIT(關(guān)閉等待)狀態(tài)。TCP服務(wù)器進(jìn)程這時(shí)應(yīng)通知高層應(yīng)用進(jìn)程，因而從A到B這個(gè)方向的鏈接就釋放了，這時(shí)的TCP鏈接處于半關(guān)閉狀態(tài)，即A已經(jīng)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(gè)方向的連接并未關(guān)閉。這個(gè)狀態(tài)可能要維持一段時(shí)間。
• A收到來自B的確認(rèn)后，就進(jìn)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(bào)文段。若B已經(jīng)沒有要向A發(fā)送的數(shù)據(jù)，其應(yīng)用進(jìn)程就通知TCP釋放連接，這時(shí)B發(fā)出的連接釋放報(bào)文段必須使FIN = 1，現(xiàn)假定B的序號為w(在半關(guān)閉狀態(tài)B可能又發(fā)送了一些數(shù)據(jù))。B還必須重復(fù)上次已發(fā)送過的確認(rèn)號ack = u + 1.這時(shí)B就進(jìn)入LAST-ACK(最后確認(rèn))狀態(tài)，等待A的確認(rèn)。
• A在收到了B的鏈接釋放報(bào)文段后，必須對此發(fā)出確認(rèn)。在確認(rèn)報(bào)文段中把ACK置1，確認(rèn)號ack=w+1，而自己的序號是seq=u+1(根據(jù)TCP標(biāo)準(zhǔn)，前面發(fā)送過的FIN報(bào)文段要消耗一個(gè)序號)。然后進(jìn)入到TIME-WAIT(時(shí)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(jīng)過時(shí)間等待計(jì)時(shí)器設(shè)置的時(shí)間2MSL后，A才能進(jìn)入CLOSED狀態(tài)。

時(shí)間MSL叫做最長報(bào)文段壽命，RFC793建議設(shè)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(shí)現(xiàn)可以根據(jù)具體情況使用更小的MSL值。

代碼實(shí)現(xiàn)

首先創(chuàng)建兩個(gè)目錄，一個(gè)是client客戶端，另一個(gè)是server服務(wù)端。

1. 連接

1.1 服務(wù)端

• 監(jiān)聽連接

net 中提供了Listen方法，可以讓服務(wù)端進(jìn)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(wù)端

ADDRESS := "127.0.0.1:5000"
conn,err := net.Dial("tcp",ADDRESS) // 主動與服務(wù)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(wù)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(wù)端要時(shí)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(gè)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(fù)

當(dāng)服務(wù)端收到信息之后，應(yīng)該返回信息給客戶端。表示已經(jīng)收到了數(shù)據(jù)。

3.1 服務(wù)端

服務(wù)端回復(fù)信息

	//回復(fù)信息
	fmt.Print("回復(fù)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(fù):",string(data[:n]))

以上就是Go語言TCP從原理到代碼實(shí)現(xiàn)詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Go TCP原理代碼的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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