Socket与TCP状态

三次握手与四次挥手大家都比较清楚，下面是TCP状态转移图

配和下面的图更加容易理解各个状态的变化：

socket的创建，它就是可读、可写、可控制、可关闭的文件描述符。

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

domain参数告诉系统使用哪个底层协议族，type参数指定服务类型，protocol参数是在前两个参数构成的协议集合下，再选择一个具体的协议。socket系统调用成功时返回一个socket文件描述符。

socket的命名，也就是socket地址的绑定，使用bind函数：

int bind(int sockfd,const struct sockaddr*my_addr,socklen_t addrlen);

bind将my_addr所指的socket地址分配给未命名的sockfd文件描述符，addrlen参数指出该socket地址的长度。在服务器程序中，我们通常要命名socket，因为只有命名后客户端才能知道该如何连接它。客户端则通常不需要命名socket，而是采用匿名方式，即使用操作系统自动分配的socket地址。

顺带提一下sockaddr，它是socket地址的结构体，下面是IPv4的专用结构体

struct sockaddr_in

{

sa_family_t sin_family;/*地址族：AF_INET*/

u_int16_t sin_port;/*端口号，要用网络字节序表示*/

struct in_addr sin_addr;/*IPv4地址结构体*/也就是地址

};

所有专用socket地址类型的变量在实际使用时都需要转化为通用socket地址类型sockaddr（强制转换即可）。

首先，客户端必须进入监听状态，也就是调用listen函数

int listen(int sockfd,int backlog);

sockfd参数指定被监听的socket。backlog参数提示内核监听队列的最大长度。好了我们监听完成，进入SYN_RCVD状态，等待链接请求。

int accept(int sockfd,struct sockaddr*addr,socklen_t*addrlen);

等待连接函数，sockfd参数是执行过listen系统调用的监听socket，addr参数用来获取被接受连接的远端socket地址，该socket地址的长度由addrlen参数指出。accept只是从监听队列中取出连接，而不论连接处于何种状态。被取出后与客户端建立连接，服务端的该套接字进入ESTABLISHED状态。

int connect(int sockfd,const struct sockaddr*serv_addr,socklen_t addrlen);

客户端主动通过connect函数与服务端建立连接，sockfd参数由socket系统调用返回一个socket。serv_addr参数是服务器监听的socket地址，addrlen参数则指定这个地址的长度。连接成功则进入ESTABLISHED状态。

三次握手完成，客户端程序主动connect进入SYN_SEND状态发送请求，服务端开启监听进入SYN_RECV状态，这两个状态都十分短暂。客户端connect成功后进入连接建立状态，服务端也在收到响应报文后进入连接建立状态。

下面就是四次挥手了，对于socket直接close就是四次挥手，不过，close系统调用并非总是立即关闭一个连接，而是将fd的引用计数减1。只有当fd的引用计数为0时，才真正关闭连接。你想马上关闭就用shutdown函数

int shutdown(int sockfd,int howto);

sockfd参数是待关闭的socket，howto参数决定了shutdown的行为。shutdown能够分别关闭socket上的读(SHUT_RD)或写(SHUT_WR)，或者都关闭(SHUT_RDWR)。而close在关闭连接时只能将socket上的读和写同时关闭。

都说到这了，再说一下这四次挥手吧。客户端主动关闭发出FIN报文进入FIN_WAIT1状态，服务端收到FIN后发出响应报文进入CLOSE_WAIT状态，再向客户端发出FIN报文进入LAST_WAIT。客户端收到第一个响应报文进入FIN_WAIT2状态，再收到服务端的分手消息并发出响应进入TIME_WAIT状态，2个最大传播消息服务端无消息就CLOSE，服务端收到最后的响应也CLOSE。

#include<WinSock2.h>
#pragma comment(lib,"ws2_32.lib")
#include<iostream>
#include<Ws2Tcpip.h>
using namespace std;int main() {//版本使用WORD wVersion = MAKEWORD(2, 1);//打开网络kuWSADATA wSockMsg;WSAStartup(wVersion, &wSockMsg);//创建socketSOCKET socketserver = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);//ipv4专用地址sockaddr_in si;si.sin_family = AF_INET;si.sin_port = htons(8888);inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", (void*)&si.sin_addr.S_un.S_addr);bind(socketserver, (struct sockaddr*)&si, sizeof(si));listen(socketserver, SOMAXCONN);sockaddr_in clientMsg;int nlen = sizeof(clientMsg);SOCKET socketClient = accept(socketserver, (sockaddr*)&clientMsg, &nlen);closesocket(socketClient);closesocket(socketserver);//清理网络库WSACleanup();return 0;}

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