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TCP网络编程与粘包拆包实战

📚 共计 30 章节

网络基础回顾

OSI七层模型与TCP/IP四层模型，数据封装与解封装过程。

Socket编程入门

什么是Socket，Socket类型（流式、数据报），Socket编程的基本流程。

TCP三次握手

三次握手的过程详解，状态变迁（CLOSED, SYN_SENT, ESTABLISHED等），为什么是三次而不是两次。

TCP四次挥手

四次挥手的过程详解，TIME_WAIT状态的作用与危害，端口复用选项。

关闭TIME_WAIT

TCP服务端编程

创建socket，绑定地址，监听，接受连接，收发数据，关闭连接。

服务端流程

TCP客户端编程

创建socket，连接服务器，收发数据，关闭连接。

客户端connect

阻塞与非阻塞IO

阻塞模式下的accept/read/write行为，非阻塞模式设置方法，select/poll/epoll简介。

IO模型非阻塞

I/O多路复用-select

select函数原型，fd_set操作，select的优缺点，实战案例。

I/O多路复用-poll

poll函数原型，pollfd结构体，poll与select对比，实战案例。

I/O多路复用-epoll

epoll_create/epoll_ctl/epoll_wait，LT与ET模式，边缘触发的陷阱，实战案例。

粘包问题初探

什么是粘包，粘包产生的原因（Nagle算法、TCP缓冲区），粘包与拆包的区别。

粘包问题演示

编写一个简单的客户端和服务端，演示粘包现象，观察数据合并。

固定长度协议

设计固定长度的消息头，发送端填充，接收端按长度截取。

特殊分隔符协议

选择特殊分隔符（如\r\n），发送端追加，接收端按分隔符拆分。

分隔符解析

长度域协议（TLV）

设计Type-Length-Value结构，发送端编码，接收端解码。

自定义协议栈

结合固定头和可变体，设计一个简单的应用层协议。

自定义协议

JSON协议实战

使用JSON作为应用层协议，序列化与反序列化，处理粘包。

Protobuf协议实战

Google Protobuf简介，定义.proto文件，编译生成代码，在TCP中使用。

消息边界与缓冲区设计

环形缓冲区原理，动态缓冲区扩容策略，零拷贝技术简介。

缓冲区零拷贝

高并发服务器模型

多进程模型，多线程模型，Reactor模型，Proactor模型。

Reactor模式实现

基于epoll的Reactor框架，事件驱动，回调函数设计。

线程池与任务队列

线程池原理，任务队列实现，避免死锁与竞态条件。

线程池并发

为什么需要心跳，心跳包设计，超时重连策略。

客户端断线检测，指数退避重连策略，会话恢复。

流量控制与拥塞控制

滑动窗口，慢启动，拥塞避免，快速重传与快速恢复。

拥塞滑动窗口

SO_KEEPALIVE选项，参数调优，与心跳机制对比。

Keepalive调优

网络编程中的异常处理

SIGPIPE信号处理，EINTR错误，EAGAIN/EWOULDBLOCK处理。

TCP_NODELAY禁用Nagle，SO_RCVBUF/SO_SNDBUF调优，零拷贝sendfile。

避免缓冲区溢出，防止DoS攻击，SSL/TLS加密传输简介。

综合实战：即时通讯服务器

从零实现一个支持粘包处理的即时通讯服务器（含客户端）。