TCP/IP網絡模型

最上層的是應用層，也就是我們日常可以接觸到的，它會給數據添加對應的頭部，并傳輸給傳輸層，應用層是我們日常會接觸到的，比如HTTP，FTP，Telnet，DNS，SMTP。HTTPS默認端口是443.

傳輸層有兩個協議：TCP和UDP，TCP常用于網絡請求等可靠性要求高的場景下，UDP的特點是速度快，但可靠性較低，常用于VPN，域名查詢的場景下。

TCP建立連接需要三次握手，客戶端發送連接請求，服務器回應請求，客戶端再次發送確認連接的請求。

客戶端 ------SYN------>服務器（SYN=1，ACK=0，此時客戶端還未連接，正發起連接請求）

客戶端 <---SYN+ACK---服務器（SYN=1，ACK=1，此時服務器收到了連接請求，同意建立連接）

客戶端 ------ACK------>服務器（SYN=0，ACK=1，連接已建立無需發送SYN去建立，只需發送ACK進行確認）

TCP斷開連接需要四次揮手，客戶端發送斷開連接的請求，服務器回應請求表示可以，之后服務器再次發送斷開連接的確認請求，客戶端確認該請求。

客戶端------FIN------>服務器（FIN=1，ACK=0，客戶端發起斷開連接的請求）

客戶端<------ACK------服務器（FIN=0，ACK=1，服務器收到請求，向客戶端確認請求，但還有部分數據未傳完暫不斷開）

客戶端<------FIN------服務器（FIN=1，ACK=1，此時服務器的數據全部傳輸完成，可以斷開連接）

客戶端------ACK------>服務器（FIN=0，ACK=1，客戶端確認收到了服務器的確認信息）

數據報文

數據報文是一次網絡傳輸的基本單位，它包含多個部分：序列號，確認號，窗口，保留位，校驗和。序列號用來打標記保證順序是正確的，因為一次請求會被拆分為多個報文，確認號是告知接收方回應的標記，做到一一對應，保留字段包括剛剛提到的ACK，FIN，SYN，校驗和是用來確認數據是否被篡改，如何無法通過校驗會被丟棄，窗口是數據傳輸的吞吐量，受限于發送方和接收方的管道大小。

什么是擁塞窗口？

這是一種網絡傳輸的過程，在初始階段通信窗口的數量是成指數性增長，當達到臨界值后，進行入擁塞避免階段開始線性增長，當增長到出現丟包的情形時傳輸數量減半，并繼續線性增長，如果接收到3次ACK請求，傳輸窗口的數量減半并加3，再進入線性增長。

網絡層最常使用的是IP協議，這一層的職責是接收傳輸層的報文，將它封裝為IP數據包，添加IP頭。

兩臺電腦通過IP地址和端口號就可以建立Socket連接，一臺電腦最多可以擁有2 ^ 16個端口。

通過在控制臺中輸入netstat -nao獲取電腦的TCP和UDP連接，已經對應的PID。

Socket通信

Socket位于哪一層？

在 OSI 模型中，Socket 通常被認為是傳輸層的一部分，因為它直接與傳輸層協議（如 TCP 或 UDP）交互。

但從功能上看，Socket 更像是傳輸層和應用層之間的橋梁，因為它為應用層提供了訪問傳輸層服務的接口。

如何用C#實現Socket通信？

這里需要用到一個第三方的類庫TouchSocket，它比微軟原生的Socket通信庫多了很多功能，像是斷點重連， 健康活性檢驗等等。

1、首先在Nuget上下載最新版的TouchSocket 3.1.1

2、創建一個TcpClient服務，進行事件綁定，配置插件，在Received事件中可以獲取到服務器的反饋，發送數據通過Send方法

    // TCP客戶端var _tcpClient = new TcpClient();#region 事件綁定_tcpClient.Connected = (client, e) =>{this.Invoke(new Action(() =>{this.richTextBoxMsgLog.AppendText($"連接到服務器".StringFormatLog() + Environment.NewLine);}));// 改變UI狀態this._isOpen = true;this.Invoke(new Action(() => {this.btnOpen.Text = "斷開連接";this.SwitchCheckBoxForSetting(false);}));return EasyTask.CompletedTask;};_tcpClient.Closed = (client, e) =>{this.Invoke(new Action(() =>{this.richTextBoxMsgLog.AppendText($"斷開與服務器的連接".StringFormatLog() + Environment.NewLine);}));// 斷開網絡this._tcpClient.Close();this._isOpen = false;this.Invoke(new Action(() => {this.btnOpen.Text = "連接";this.SwitchCheckBoxForSetting(true);}));return EasyTask.CompletedTask;};_tcpClient.Received = (client, e) =>{string mes = e.ByteBlock.Span.ToString(Encoding.UTF8);this.Invoke(new Action(() =>{this.richTextBoxMsgLog.AppendText($"從服務器收到信息：{mes}".StringFormatLog() + Environment.NewLine);}));return EasyTask.CompletedTask;};#endregion// 配置斷開重連機制var config = new TouchSocketConfig();config.ConfigurePlugins(plugins =>{// 自動重連plugins.UseTcpReconnection().UsePolling(TimeSpan.FromSeconds(1));});// 連接服務器await this._tcpClient.SetupAsync(config);await _tcpClient.ConnectAsync($"{ip}:{port}");

3、創建一個TcpServer服務，用于接收客戶端發送的消息，代碼和客戶端的差不多。

    TcpService _service = new TcpService();// 創建一個TCP服務器_service.Connecting = (client, e) =>{return EasyTask.CompletedTask;};_service.Connected = (client, e) =>{this.Invoke(new Action(() =>{this.richTextBoxMsgLog.AppendText($"有客戶端連接：{client.IP}:{client.Port}".StringFormatLog() + Environment.NewLine);}));return EasyTask.CompletedTask;};_service.Closing = (client, e) =>{return EasyTask.CompletedTask;};_service.Closed = (client, e) =>{this.Invoke(new Action(() =>{this.richTextBoxMsgLog.AppendText($"有客戶端斷開連接：{client.IP}:{client.Port}".StringFormatLog() + Environment.NewLine);}));return EasyTask.CompletedTask;};_service.Received = (client, e) =>{//從客戶端收到信息var mes = e.ByteBlock.Span.ToString(Encoding.UTF8);this.Invoke(new Action(() =>{this.richTextBoxMsgLog.AppendText($"客戶端：{client.IP}:{client.Port}，發送消息：{mes}".StringFormatLog() + Environment.NewLine);}));return EasyTask.CompletedTask;};var config = new TouchSocketConfig();config.ConfigurePlugins(plugins =>{// 健康活性檢驗插件（CheckClearPlugin）用于檢測當前連接是否有正常的數據交流，如果沒有，則主動斷開連接。plugins.UseCheckClear().SetCheckClearType(CheckClearType.All).SetTick(TimeSpan.FromSeconds(60)).SetOnClose(async (c, t) =>{await c.ShutdownAsync(System.Net.Sockets.SocketShutdown.Both);await c.CloseAsync("超時無數據");});});await this._service.SetupAsync(config);await this._service.StartAsync($"{ip}:{port}");