Unix网络编程基础与TCP/IP详解

本篇笔记主要关注于Unix网络编程中的TCP/IP套接字通信，特别是关于IPv4和IPv6地址族的套接字结构以及它们在连接过程中的交互。首先，TCP/IP协议簇是网络通信的基础，它定义了数据在网络中可靠传输的方式。TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的协议，负责保证数据的有序、无丢失和确认传输。 1. **TCP三次握手过程**： TCP连接建立通常通过三次握手来完成，包括SYN (同步序列号) 发送、SYN+ACK (确认序列号并发送) 和ACK (确认接收)。这个过程确保了客户端和服务端之间的同步，并且在连接建立后，双方可以通过ACK消息进行后续的数据交换。当一方关闭连接时，还会经历FIN (结束序列号) 和ACK阶段，直到进入TIME_WAIT状态，等待可能存在的重传。 2. **Socket权限与端口号范围**： 在Unix系统中，套接字操作通常需要特定权限。标准的套接字（0-1023）要求root权限，而较大的预留端口（1024-49151）用于系统服务，用户可使用的端口范围是49152-65535。listen()函数用于监听套接字，当有新的连接请求时，通过accept()函数接受并创建一个新的套接字进行通信。 3. **IPv4与IPv6套接字结构**： IPv4套接字使用<netinet/in.h>中的`struct sockaddr_in`结构，它包含sin_len、sin_family（表示地址族，通常为AF_INET）、sin_port（端口号）和sin_addr（IPv4地址）。而在IPv6环境中，套接字使用`struct sockaddr_in6`，虽然结构类似但有所不同，其中定义了i6_addr（IPv6地址）字段。 4. **bind()函数**： bind()函数用于将套接字绑定到一个特定的地址和端口上。例如，`bind(sockfd, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv))`中，`serv`是一个IPv4地址结构，通过这个函数将套接字与指定的服务地址相关联。 5. **IPv6套接字绑定**： IPv6套接字的绑定与IPv4类似，但需要处理不同的地址结构，这体现了不同网络地址族下的差异性。 本篇笔记详细阐述了Unix网络编程中关于TCP/IP套接字的连接机制、地址族的管理以及套接字的绑定过程。理解这些基本概念对于编写高效、稳定的网络应用至关重要。在实际开发中，开发者需熟练掌握这些技术，才能构建出健壮的网络通信服务。