socket网络编程
1、TCP
TCP 提供一种面向连接的、可靠的字节流服务；在一个 TCP 连接中，仅有两方进行彼此通信。广播和多播不能用于 TCP；TCP 使用校验和，确认和重传机制来保证可靠传输；TCP 给数据分节进行排序，并使用累积确认保证数据的顺序不变和非重复；TCP 使用滑动窗口机制来实现流量控制，通过动态改变窗口的大小进行拥塞控制。
1、确认位ACK ：只有ACK=1时有效，连接建立后所有发送的报文的ACK必须为1。
2、同步位SYN：SYN=1表示这是一个连接请求（ACK=0，无效不写）或连接接收（ACK=1）报文（携带MSS：告知对端本端在此次连接中每个TCP分节中愿意接收的最大数据量：窗口规模选项：可用最大窗口大小是65535，套接字接收缓冲区中可用空间大小限制此值；时间戳选项：告诉网络32位序号很快会循环，此值防止失而复得分组与下一轮同序号分节混淆）。
3、终止位FIN：FIN=1表明此报文段的发送发数据已发送完毕，并要求释放传输连接。
4、序号：TCP面向字节流，传送数据流中每个字节都编上序号，值为本报文段所发送数据的第一个字节的序号，每次建立连接都随机生成，而后在上一个+1。
1.1 三次握手建立连接
建立一个 TCP 连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。
1、客户机TCP向服务器TCP发送连接请求报文段， SYN=1,seq=x（随机选择）（不含应用层数据，但消耗序号）；
2、服务器TCP收到连接请求报文段后，若同意建立连接，向客户机发送确认，并为该TCP连接分配TCP缓存和变量，SYN=1,ACK=1,ack=x+1,seq=y（随机）（不含数据，但消耗序号，此时服务器是半连接）（把响应客户端的请求ACK和请求客户端的确认SYN放在一起发送给客户端了）；
3、当客户机收到确认报文段后，向服务器给出确认，并为连接分配缓存和变量。ACK=1,ack=y+1,seq=x+1（可携带数据，若不携带，则不消耗序号seq）（若该ACK丢失，TCP不会为没有数据的ACK超时重传，而服务器端会重传第二步的SYN+ACK包）。
1.1.1 对三次握手的SYN洪泛攻击
服务器资源在第二次握手分配，易受到SYN洪泛攻击：攻击客户端在短时间内伪造大量不存在的IP地址，向服务器不断地发送SYN包，服务器回复确认包，并等待客户的确认。由于源地址是不存在的，服务器需要不断的重发直至超时，这些伪造的SYN包将长时间占用未连接队列，正常的SYN请求被丢弃，导致目标系统运行缓慢，严重者会引起网络堵塞甚至系统瘫痪。
检测：大量的半连接状态时，特别是源IP地址是随机的，基本上可以断定这是一次SYN攻击。在 Linux/Unix 上可以使用系统自带的 netstats 命令来检测 SYN 攻击。
防御：缩短超时（SYN Timeout）时间；增加最大半连接数。
1.1.2 为什么不是两次握手
防止已失效的连接请求报文段突然又传送到了服务端，因而产生错误。client发出的第一个连接请求报文段并没有丢失，而是在某个网络结点长时间的滞留了，以致延误到连接释放以后的某个时间才到达server。本来这是一个早已失效的报文段。但server收到此失效的连接请求报文段后，就误认为是client再次发出的一个新的连接请求。于是就向client发出确认报文段，同意建立连接。假设不采用“三次握手”，那么只要server发出确认，新的连接就建立了。由于现在client并没有发出建立连接的请求，因此不会理睬server的确认，也不会向server发送数据。但server却以为新的运输连接已经建立，并一直等待client发来数据。这样，server的很多资源就白白浪费掉了。采用“三次握手”的办法可以防止上述现象发生。例如刚才那种情况，client不会向server的确认发出确认。server由于收不到确认，就知道client并没有要求建立连接。
1.1.3 如果客户端发送的最后ACK包丢失会怎样
服务器收到SYN包后发出SYN+ACK数据包，服务器进入SYN_RECV状态。而这个时候客户端发送ACK给服务器失败了，服务器没办法进入ESTABLISH状态，肯定不能传输数据的，不论客户端主动发送数据与否，服务器都会有定时器发送第二步SYN+ACK数据包，如果客户端再次发送ACK成功，建立连接。如果一直不成功，服务器有超时设置，超时之后会给客户端发RST报文，进入CLOSED状态，防止SYN洪泛攻击，这个时候客户端应该也会关闭连接。
1.1.4 为什么不是四次握手
（不能确保服务器受到了客户机最后发送的确认）因为完全可靠的通信协议是根本不存在的，而三次握手后，至少可以确认之前的通信情况，但无法确认之后的情况。 在这个道理上说，无论是四次还是五次或是更多次都是徒劳的。
1.2 四次握手释放连接
全双工通信发送FIN的一端不能再发送数据，关闭了一条数据通路，还有一条，所以需要4个包。
1、客户机发送连接释放报文段，并停止发送数据，主动关闭TCP连接。FIN=1,seq=u（前面发送数据的最后一个字节序号+1）（不携带数据，但消耗一个序号）；
2、服务器收到连接释放报文段后发出确认，ACK=1,ack=u+1,seq=v（前面发送数据的最后一个字节序号+1）。客户机到服务器方向的连接释放，TCP连接处于半关闭状态。但服务器发送数据，客户机仍要接收，因该方向没关闭；
3、若服务器没有要向客户机发送的数据，就通知TCP释放连接，发送FIN=1,ACK=1,ack=u+1,seq=w；
4、客户机收到连接释放报文段后，必须发出确认，ACK=1,seq=u+1,ack=w+1。此时TCP连接还没有释放，而是进入TIME_WAIT状态，需要经过时间等待计时器设置的时间2MSL后，客户机才进入连接关闭状态。
注意：在服务器发送了FIN-ACK之后，会立即启动超时重传计时器。客户端在发送最后一个ACK之后会立即启动时间等待计时器（本该是服务器的超时重传+FIN的传输时间，为保证可靠，设为2MSL（这是TCP对报文段生存时间的限制=任何一个IP数据报能存活的最大时间））。
1.2.1 客户端等待2MSL作用
可靠地实现TCP全双工连接终止：为了保证客户端发送的最后一个ACK报文段能够到达服务器。因为这个ACK有可能丢失，从而导致处在LAST-ACK状态的服务器收不到对FIN-ACK的确认报文。服务器会超时重传这个FIN-ACK，接着客户端再重传一次确认，重新启动时间等待计时器。最后客户端和服务器都能正常的关闭。假设客户端不等待2MSL，而是在发送完ACK之后直接释放关闭，一但这个ACK丢失的话，服务器就无法正常的进入关闭连接状态。
允许老的重复分节在网络中消失：因为如果客户端不发送最后一次的确认，而是直接关闭，当有一个新的连接继续使用了这个端口，而属于上一次连接的某些数据滞留在网络中又刚好到达，就会导致TCP以为误以为这是属于新一次连接的数据。因此需要等待2MSL，确认服务器的关闭，才能确保本次连接的所有数据都从网络中消失。
2、SOCKET网络编程、与三次握手关系
流程：当客户端调用connect时，触发了连接请求，向服务器发送了SYN J包，这时connect进入阻塞状态；服务器监听到连接请求，即收到SYN J包，调用accept函数接收请求向客户端发送SYN K ，ACK J+1，这时accept进入阻塞状态；客户端收到服务器的SYN K ，ACK J+1之后，这时connect返回，并对SYN K进行确认；服务器收到ACK K+1时，accept返回，至此三次握手完毕，连接建立。
2.1 函数
socket新建监听套接字。
bind将一个本地协议地址赋予一个套接字。
listen仅TCP服务器调用，当socket创建套接字时默认是主动套接字，即会通过connect发起连接的客户套接字，通过listen将未连接的套接字转换为被动套接字，backlog参数还规定了套接字排队的最大连接数（内核为每个socket维护两个队列，队列和不能超过backlog参数：未完成连接队列处于SYN_RCVD状态（未完成三路握手，刚接到客户端connect发过来，在未完成队列中建立条目），已完成连接队列处于ESTABLISTED状态（已完成三路握手，该条目从未完成队列中转移至此，服务器accept返回已连接套接字））。注意：未完成连接队列中任何一项在其中的存留时间是一个RTT（往返时间）。当一个客户SYN到达时，队列是满的，则忽略该分节，而不是发送RST（复位位，重新建立连接），因为如果发送RST，则客户端的connect就会返回错误，需要其处理，而应当让TCP的正确重传机制处理。
accept由TCP服务器调用，从已完成队列返回下一个已完成连接，若为空，则睡眠。返回一个已连接套接字代表与所返回客户的TCP连接【项目中用于监听的父进程在fork完子进程后会关闭已连接套接字（防止耗尽可用描述符，并且不和客户端通信），子进程中会关闭监听套接字】。
close关闭监听/已连接套接字，将该套接字标记为关闭并立即返回到调用进程（其实是减少该已连接套接字的引用计数，只有计数为0才会发送FIN开始终止连接，强制发送FIN可以用shutdown），进程不可再使用该套接字，而TCP将尝试发送已排队等待发送到对端的数据，发送完毕后就是正常TCP四次握手终止连接。
connect是TCP客户端操作，套接字连接操作，connect操作之后代表对应的套接字已连接。
recv（send类似）返回其实际copy的字节数。如果recv在copy时出错，那么它返回SOCKET_ERROR；如果recv函数在等待协议接收数据时网络中断了，那么它返回0。先检查套接字s的接收缓冲区，如果s接收缓冲区中没有数据或者协议正在接收数据，那么recv就一直等待，直到协议有数据且把数据接收完毕。当协议把数据接收完毕，recv函数就把s的接收缓冲中的数据copy到buf中（注意协议接收到的数据可能大于buf的长度，所以 在这种情况下要调用几次recv函数才能把s的接收缓冲中的数据copy完。recv函数仅仅是copy数据，真正的接收数据是协议来完成的）【项目中宿主机客户端recv阻塞。用户态程序中父进程作为服务器端通过fcntl(connect_fd,F_SETFL,O_NONBLOCK)设置recv不阻塞，但他需要while阻塞等待宿主机客户端发送检测命令，而子进程中是不需要阻塞的，而是每次发送完视图，检查一下是否接收到了stop未处理，否则阻塞就不能继续检测和发送视图了，这里也就使得每次都会把完整数据发送出去，不会因为接收到stop就立刻停止，即停止是有延迟的】。
参考：《UNIX网络编程 卷1：套接字联网API》
