TCP/IP详解_ip tcp
以太网TCP通信是上位机开发的核心技术，广泛应用于工业自动化领域（如西门子S7通信、三菱MC通信）和物联网场景（MQTT、OPCUA、ModbusTCP）。
在技术面试中，TCP通信相关问题（如三次握手、TCP与Socket关系）的考察频率极高。本文通过10个关键问题，系统梳理TCP通信的核心概念与实现机制，为开发者提供完整的知识图谱。
要说起TCP/IP协议，就不得不提到网络体系结构。网络体系结构即指网络的层次结构和每层所使用协议的集合，网络采用分而治之的方法设计，将网络的功能划分为不同的模块，以分层的形式有机组合在一起。 每层实现不同的功能，其内部实现方法对外部其他层次来说是透明的。每层向上层提供服务，同时使用下层提供的服务。
两类非常重要的体系结构：OSI与TCP/IP
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OSI参考模型：7层架构（应用层→表示层→会话层→传输层→网络层→数据链路层→物理层）
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TCP/IP模型：4层架构（应用层→传输层→网络层→网络接口层）
一、OSI参考模型与TCP/IP参考模型
OSI模型是一个理想化的模型，尚未有完整的实现
标准OSI模型共有七层
TCP/IP协议是Internet事实上的工业标准。
TCP/IP协议共有四层
TCP/IP协议通信模型
两者均采用分层通信机制，但TCP/IP通过简化层次提升了实现效率，成为互联网通信的事实标准。
二、TCP通信位于网络模型的哪一层？
TCP（Transmission Control Protocol）是面向连接的传输层协议，其核心功能包括：
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在不可靠的IP网络上提供可靠字节流传输
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通过序列号、确认应答、超时重传机制保障数据完整性
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无论OSI还是TCP/IP模型，TCP始终定位于传输层
三、TCP/IP协议与Socket的关系
TCP/IP是协议栈，Socket是编程接口：
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协议栈：定义数据传输规则（如TCP的三次握手）
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Socket接口：封装协议操作，提供
Connect()/Send()/Receive()等API -
定位：Socket位于应用层与传输层之间，不属于任何标准网络分层
四、TCP与UDP的核心区别
TCP（即传输控制协议）：是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信(即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信)。
UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议，是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输。
适用情况：
TCP适合于对传输质量要求较高，以及传输大量数据的通信。 在需要可靠数据传输的场合，通常使用TCP协议 MSN/QQ等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用TCP协议。
UDP适用于网络中发送小尺寸数据（如对DNS服务器进行IP地址查询时） 在接收到数据，给出应答较困难的情况。（如：无线网络） 适合于广播/组播式通信中、 MSN/QQ/Skype等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用UDP协议 流媒体、VOD、VoIP、IPTV等网络多媒体服务中通常采用UDP方式进行实时数据传输。
五、TCP三次握手和四次挥手过程
三次握手
1、客户端：发送SYN=1, Seq=client_isn（SYN_SENT状态）
2、服务端：回复SYN=1, ACK=1, Ack=client_isn+1（SYN_RCVD状态）
3、客户端：发送ACK=1, Ack=server_isn+1（ESTABLISHED状态）
4、服务端：进入ESTABLISHED状态，通信建立。
四次挥手
1、客户端：发送FIN=1（FIN_WAIT_1状态）
2、服务端：回复ACK=1（CLOSE_WAIT状态）
3、客户端：进入FIN_WAIT_2状态
4、服务端：发送FIN=1（LAST_ACK状态）
5、客户端：回复ACK=1（TIME_WAIT状态，持续2MSL）
6、服务端：立即进入CLOSE状态
六、Socket编程
socket介绍
- 是一个编程接口
- 是一种特殊的文件描述符 (everything in Unix is a file)
- 并不仅限于TCP/IP协议
- 面向连接 (Transmission Control Protocol - TCP/IP)
- 无连接 (User Datagram Protocol -UDP 和 Inter-network Packet Exchange - IPX)
socket类型
流式套接字(SOCK_STREAM) 提供了一个面向连接、可靠的数据传输服务，数据无差错、无重复的发送且按发送顺序接收。内设置流量控制，避免数据流淹没慢的接收方。数据被看作是字节流，无长度限制。
数据报套接字(SOCK_DGRAM) 提供无连接服务。数据包以独立数据包的形式被发送，不提供无差错保证，数据可能丢失或重复，顺序发送，可能乱序接收。
原始套接字(SOCK_RAW) 可以对较低层次协议如IP、ICMP直接访问
socke的位置
TCP/IP与Socket编程
TCP循环服务器模型：
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1){
accept(...);
process(...);
close(...);
}
TCP服务器一般很少用
TCP多进程并发服务器:
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1){
accpet(...);
if(fork(...) == 0) {
process(...);
close(...);
exit(...);}
close(...);
}
TCP并发服务器的思想是每一个客户机的请求并不由服务器直接处理，而是由服务器创建一个子进程来处理。
TCP多线程服务器:
socket(...);
bind(...);
listen(...);
while(1){
accpet(...);
if((pthread_create(...))!==-1){
process(...);
close(...);
exit(...); }close(...);
}
多线程服务器是对多进程的服务器的改进
最后
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