第13章 网络 Page738~741 13.8.3 TCP/UDP简述

libcurl是C语言写成的网络编程工具库，asio是C++写的网络编程的基础类型库

libcurl只用于客户端，asio既可以写客户端，也可以写服务端

libcurl实现了HTTP\FTP等应用层协议，但asio却只实现了传输层TCP/UDP等协议。

在学习http时介绍过“OSI网络七层”协议，但实际应用更多的是“TCP/IP五层协议”，在后者的分层中，HTTP和FTP均为在TCP均为在TCP之上实现的协议，如下图13-19所示

如图13-19所示，HTTP和FTP基于TCP实现，HTTP针对网页内容传输的应用，FTP针对文件数据传输的应用，分别定义非常不同的连接、交互方式以及报文格式。

假设我们想写一个下载新浪网页的客户端，使用libcurl，它已经帮我们实现并封装了HTTP客户端的相关工作，比如如何打包请求报文，如何解析服务端返回的报文等；但如果改为使用 asio，这一切都需要我们编写代码。

网络通信协议存在分层，和写程序时进行分层设计的原因相同，都是为了解决“通用”和“定制”之间的矛盾。

上层协议用于满足个性通信，下层协议用于满足共性通信。

我们可以将TCP协议理解为是在马路行车需要的约定和技巧，比如靠右行驶，红灯停，绿灯行，夜间过十字路口打双闪……

那HTTP协议可以理解为在马路上驾驶自动档小轿车需要的约定和技巧，而FTP就是在马路上驾驶有挂斗的大货车需要的约定和技巧。

TCP和UDP都是传输层的协议，全称分别是“Transmission Control Protocol（传输控制协议）”和“User Datagram Protocol（用户数据报协议）”。二者重要的差别在于基于前者（TCP）的网络通信被称为“有连接”的通信，基于后者（UDP）的被称为“无连接”的通信。

可以用“电话”比喻“有连接”通信，用“信件”比喻“无连接”通信。

对于“有连接”通信，自然就有建立连接和断开连接的过程。TCP协议建立连接需要由客户端发起，服务端接受（当然也可以拒绝，从而无法建立连接）。为了在复杂的网络环境下保障建立连接的正确性，二者之间需要经过三次报文收发，俗称“三次握手”。

一旦连接建立，双方想痛快断开，则需要“四次握手”。当然会有意外情况造成连接硬生生断开，比如网线被拔了。不管怎样，所有未经四次交互确认的连接断开，都是“不优雅”的断开，相对的，正常断开的过程被称为“优雅的断开”。

不仅建立连接需要有确认，每一次上层应用数据的收发，

有连接的通信过程，都会有确认机制，在没有收到对端（peer）的确认之前，本地端（local）不会发新数据，最多是等到超时重发。

无连接的通信则不一样，发送方可以可劲儿地发，不管也管不了接收方有没有收到。

当然，如有需要，上层应用可以在无连接的传输层协议之上，尽量模拟有连接确认的重发等机制。但这真的是非常难喝繁琐的，所以当我们的应用确实很在意数据收发的可靠性，应该尽量使用TCP协议

【课堂作业】了解学习TCP/UDP的更多知识：

①TCP/UDP更多关于有连接、无连接的区别；

②二者的更多区别以及各自适用的场景；

③TCP建立和断开连接的过程；

④二者具体的报文格式；

⑤TCP之上的更多协议。

⑥什么叫IP地址，什么叫域名地址；

⑦网卡、路由器、防火墙等的作用和基本工作原理。

不管是UDP还是TCP通信，通信双方都可以分为客户端和服务端，其中客户端通常指通信的发起者。

对于TCP，它有明确的区分方法，即发起连接的一方。

对于UDP，客户端和服务端的区分并不明显，简单但不精确的理解是：将第一次发送报文的一方当做客户端。

区分客户和服务端的另一方法，服务端是可以以一对多的一方，典型的如TCP中服务端可以接受并同时处理多个连接。

注意，这里提的客户端和服务端都是指网络编程中的独立模块，而非对应到通信双方的进程。

一个进程可能既是通信的客户端，也是通信的服务端，一个进程也可以包含多个通信的客户端或服务端。

现实网络还存在另外一个复杂性，即网络和网络之间的可见性和连通性。

简单的两个结论：服务端必然要部署在客户端可以主动访问的地方，但客户端可以隐藏在服务端可能看不到摸不着的地方。理解这一事实的正确方法是上网查阅更多有关“互联网”“局域网”和“广域网”等知识。

TCP服务端必须可见，因此服务端必须有一个客户端可到达的地址。通常是指一个主机地址和一个端口。主机地址通常是一个域名或一个IP地址，用于指向一台主机。端口则是一个数字编号，有效范围1~65535，用于区分同一台主机内不同的服务端。

可以把服务器想象成一座楼（假设楼栋编号为女78号），有一面墙总共挖了65535个带着编号的窗（端）口，各个服务程序支着大大的耳朵贴近特定号码的端口上监听。

“监听”在此处的翻译是listen，和select一样是一个socket函数。服务端程序一开始监听，就算是准备就绪了。

客户端就是对面的一堆男生楼。开始有人在喊：“女78楼80号端口的王美丽，我是男25楼520号的张有钱，我要和你申请建立连接，请接收。”

女方心里暗自冷笑，“有钱就像连接美丽？”女方拒绝后，男方再三尝试后终于放弃。接着传来“女78楼80号端口的王美丽，我是男680楼52013号的付二袋，我要和你申请建立连接，请接收。”王美丽欣然接受连接。

“接受”在此处的翻译是accept,也是一个socket函数。