应用程序和协议栈网络数据传输问题

Question

在网络是怎样连接的 户根勤 著 周自恒 译 这本书中，有这样两处我觉得互相矛盾：
1，“因此，更新窗口大小的时机应该是接收方从缓存区中取出数据传递给应用程序的时候
这个操作是接收方应用程序发出请求时才会进行的”
2，“应用程序有可能在收到FIN为1的包之前就来读取数据，这时读取数据的操作会被挂起，等到FIN包到达再继续执行”
我想要知道的是协议栈和应用程序数据交换的细节，应用程序可以拿浏览器向web服务器请求读一个网页的数据举例

协议栈在内存是不是有一个接收缓冲区，应用程序在内存是不是也有一个接收缓冲区？

应用程序是调用Socket的read函数，然后就会把协议栈接收缓冲区内的数据转移到应用程序的接收缓冲区，那么1是对的，2为什么说收到FIN为1的包之前读取数据的操作会被挂起？那不是在结束通信之前应用程序都不能读取？
如果协议栈的接收缓冲区满了，应用程序没有read，协议栈会通知应用程序吗？应用程序在读网页数据的过程中，是不是要多次运行read还是在connect(),write()之后只需要运行一次read？

Answer 1

以下回复参考：皆我百晓生、券券喵儿等免费微信小程序作答:

当您提到的应用程序和协议栈之间的关系涉及到网络通信的基本概念，包括如何处理数据、缓冲区管理和数据流控制等问题。为了更好地理解这个问题，我们可以通过分析这些关键点来解答您的疑问。

1. 更新窗口大小与应用程序请求之间的关系

在您的描述中，似乎存在一些混淆。首先，关于更新窗口大小（Update Window Size）的概念可能是指TCP/IP协议中的某些特性，比如在应用层（Application Layer）之间共享数据时，一方发送的报文段的数量决定了双方能够同时发送的最小数量。这通常发生在建立连接后的一段时间内，并且双方都会根据当前的状态决定是否增加或减少此值。

• 在第一句话中，"更新窗口大小的时机应该是接收方从缓存区中取出数据传递给应用程序的时候"，这里指的是接收方应等待到对方缓存区中有足够的数据后再将数据提供给应用程序。
• 第二句则提到了应用程序在接收到FIN（Finishing）标志位为1的包之前就开始读取数据。这表明应用程序可能会尝试提前获取数据，但具体何时开始读取取决于应用程序自身的逻辑，例如它可能选择在接收到FIN包前就开始读取，也可能是在接收到FIN包后才开始读取。

2. 应用程序读取数据的操作被挂起的原因

• 当应用程序在读取数据时，如果已经收到了FIN包，这意味着连接已断开。在这种情况下，应用程序需要等待新的FIN包到来，以确定是否有更多的数据可以读取。这是因为FIN包携带了终止连接的信息，意味着客户端应该停止接收任何后续的数据。

• 因此，应用程序在读取数据时遇到FIN包并不意味着其数据读取操作必须立即暂停，而是因为当前的连接状态可能导致应用程序需要等待新FIN包的到来才能继续读取数据。在完成所有必要的数据读取步骤后，应用程序应当重新启动读取过程。

3. 协议栈和应用程序数据交换的细节

• 接收缓冲区：协议栈中的接收缓冲区用于存储接收到的数据，以便随后通过应用程序进行处理。接收缓冲区满的情况下，应用程序可能需要通知协议栈更新接收缓冲区的大小，或者在必要时主动释放缓冲区以确保数据不会丢失。

• 应用程序与协议栈之间的交互：

  • 应用程序可以通过调用socket.read()等方法来从协议栈接收数据。在读取过程中，应用程序负责检查接收到的数据是否满足预期的需求，并根据需要做出相应的处理。
  • 如果应用程序需要读取更多数据，它可以在socket.read()返回后再次调用socket.read()来继续读取。需要注意的是，由于每个数据块都是独立的，因此在每次调用socket.read()时都需要考虑整个数据块的完整性，防止因意外中断导致的数据丢失。

4. 图表解析

• 图1看起来像是一个示意图，但缺少必要的上下文信息，难以准确解读。
• 图2显示了一个典型的TCP连接的握手阶段，其中包含了两个端点（Client和Server），以及数据的发送和接收。
• 图3至图5看起来像是不同的网络协议示意图，它们描绘了不同类型的连接方式，如IPV4、UDP、TCP等。这些图虽然能展示各种网络协议的结构和工作原理，但对于解决特定的问题，如应用程序与协议栈间数据交换的细节，可能不够直观。

总之，解决这些问题的关键在于深入理解和应用网络编程中的基本概念和技术，特别是TCP/IP协议的工作机制。如果您对特定的技术细节感兴趣，建议查阅相关书籍、教程或在线资源以获得更详尽的知识。希望上述解释有助于澄清您的疑惑。如果您还有其他问题或需要进一步的帮助，请随时提问！