C++网络编程（三）TCP通信流程

TCP（传输控制协议）作为网络通信的核心协议之一，在计算机网络中扮演着重要角色。本文将系统介绍TCP协议的特点、通信流程以及具体的代码实现。

一、TCP协议核心特点

TCP是传输层协议，具有三大核心特性：

1. 面向连接

• ​建立连接​：通过三次握手建立双向连接

• ​断开连接​：通过四次挥手实现双向断开

• 确保通信双方在数据传输前建立可靠的连接通道

2. 安全可靠

• 在通信过程中对数据包进行完整性校验

• 采用确认机制和重传机制：如果数据未被对方正确接收，发送方会重新传输

• 保证数据按序、完整地到达目的地

3. 流式传输

• 接收端和发送端处理的数据量可以不对等

• 例如：A端每隔5秒发送4k数据，B端可以每隔1秒接收100字节

• 这种灵活性使得TCP能够适应不同的网络环境和应用需求

三次握手时序图:

四次挥手时序图:

二、服务器端通信实现

文件描述符分类

在服务器端有两类文件描述符：

• ​监听文件描述符​：检测新的客户端连接请求，服务器只需一个

• ​通信文件描述符​：负责与已建立连接的客户端通信，数量与连接客户端数对应

服务器通信流程示意图:

服务器端通信流程代码实现

// 1. 创建监听套接字（文件描述符）
int lfd = socket();// 2. 绑定本地IP和端口
bind();// 3. 设置套接字为监听状态
listen();// 4. 接受客户端连接，获得通信文件描述符
int cfd = accept();// 5. 与客户端通信
// 接收数据
read(); 或 recv();
// 发送数据
write(); 或 send();// 6. 断开连接，关闭文件描述符
close();

​流程解析​：

1. 创建监听套接字 → 2. 绑定端口 → 3. 开始监听 → 4. 接受连接 → 5. 数据通信 → 6. 关闭连接

三、客户端通信实现

客户端特点

• 只有一种文件描述符：通信文件描述符

• 流程相对服务器端更简单

客户端通信流程示意图:

客户端通信流程代码实现

// 1. 创建通信套接字
int fd = socket();// 2. 连接服务器
connect();// 3. 与服务器通信
// 接收数据
read(); 或 recv();
// 发送数据
write(); 或 send();// 4. 断开连接
close();

四、核心函数解析

关键系统调用

• ​socket()​​：创建通信端点，返回文件描述符

• ​bind()​​：将套接字与本地地址绑定

• ​listen()​​：将套接字设置为监听模式

• ​accept()​​：接受传入的连接请求

• ​connect()​​：主动与服务器建立连接

• ​read()/write()、recv()/send()​​：数据收发函数

• ​close()​​：关闭连接，释放资源

总结

TCP通信是一个典型的客户端-服务器模型，通过三次握手建立可靠连接，在通信过程中保证数据的完整性和有序性，最后通过四次挥手优雅断开连接。理解TCP通信流程对于网络编程至关重要，它是构建稳定网络应用的基础。

无论是服务器端还是客户端，都需要遵循创建套接字→建立连接→数据通信→断开连接的基本流程，只是具体实现细节有所不同。掌握这些核心概念和代码实现，将为深入学习网络编程打下坚实基础。