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  • socket的概念和原理

    一、 socket概念

    套接字(socket)是通信的基石,是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示,包含进行网络通信必须的五种信息:连接使用的协议,本地主机的IP地址,本地进程的协议端口,远地主机的IP地址,远地进程的协议端口。
    一个Socket是一对IP地址和端口。
    Socket可以看成在两个程序进行通讯连接中的一个端点,一个程序将一段信息写入Socket中,该Socket将这段信息发送给另外一个Socket中,使这段信息能传送到其他程序中。你可以这么理解:socket是进程之间用来对话的中间层工具。


    二、 socket的作用

     应用层通过传输层进行数据通信时,TCP和UDP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。为了区别不同的应用程序进程和连接,许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了称为套接字(Socket)的接口,区分不同应用程序进程间的网络通信和连接。socket(套接字)是对 TCP/IP 或者UDP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口(API),通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。通过这个API程序员在开发网络应用程序的时候,就可以不用关心底层是怎么实现的,减轻开发的难度。

     

     

    三、  socket的实现方式


    1 、  socket的实现方式
    生成套接字,socket是一个中间层工具,它存在于操作系统的内核。电脑上的进程为了真正通过socket来发送/接受数据,socket必须和一个能够进行数据传送的接口连接起来,再通过那个接口送出数据。这个接口就是端口,而这个连接的过程就叫做绑定。应用层就可以和传输层通过套接字接口(API),区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信,实现数据传输的并发服务。

    假设有两个主机要进行通信 Host A和Host B
     Host A上的程序A将一段信息写入Socket中,Socket的内容被Host A的网络管理软件访问,并将这段信息通过Host A的网络接口卡发送到Host B,Host B的网络接口卡接收到这段信息后,传送给Host B的网络管理软件,网络管理软件将这段信息保存在Host B的Socket中,然后程序B才能在Socket中阅读这段信息。


    2、  Socket连接的实现方式

    要通过互联网进行通信,至少需要一对套接字,一个运行于客户机端,称之为ClientSocket,另一个运行于服务器端,称之为serverSocket。  

    基于Tcp协议的Socket通讯类似于B/S架构,面向连接,但不同的是服务器端可以向客户端主动推送消息。

    先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket,然后与端口绑定(bind),对端口进行监听(listen),调用accept阻塞,等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket,要连接的目标是服务器端的套接字为此,客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字,指出服务器端套接字的地址和端口号,然后就向服务器端套接字提出连接请求(connect),当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求,它就响应客户端套接字的请求,建立一个新的线程,把服务器端套接字的描述发给客户端,一旦客户端确认了此描述,连接就建立好了。而服务器端套接字继续处于监听状态,继续接收其他客户端套接字的连接请求。

    基于Udp协议是无连接模式通讯,占用资源少,响应速度快,延时低。至于可靠性,可通过应用层的控制来满足。(不可靠连接)

    建立一个套接字(Socket)、绑定服务器端IP地址及端口号--服务器端、通过SendTo()方法向指定主机发送消息(需提供主机IP地址及端口)、通过ReciveFrom()方法接收指定主机发送的消息(需提供主机IP地址及端口)

        

     
    四、  Socket与TCP/IP的关系

    创建Socket连接时,可以指定使用的传输层协议,Socket可以支持不同的传输层协议(TCP或UDP),当使用TCP协议进行连接时,该Socket连接就是一个TCP连接。

      socket则是对TCP/IP协议的封装和应用(程序员层面上)。也可以说,TPC/IP协议是传输层协议,主要解决数据 如何在网络中传输,而HTTP是应用层协议,主要解决如何包装数据。关于TCP/IP和HTTP协议的关系,网络有一段比较容易理解的介绍:

    “我们在传输数据时,可以只使用(传输层)TCP/IP协议,但是那样的话,如 果没有应用层,便无法识别数据内容,如果想要使传输的数据有意义,则必须使用到应用层协议,应用层协议有很多,比如HTTP、FTP、TELNET等,也 可以自己定义应用层协议。WEB使用HTTP协议作应用层协议,以封装HTTP文本信息,然后使用TCP/IP做传输层协议将它发到网络上。”

    我们平时说的最多的socket是什么呢,实际上socket是对TCP/IP协议的封装,Socket本身并不是协议,而是一个调用接口(API),通过Socket,我们才能使用TCP/IP协议。 实际上,Socket跟TCP/IP协议没有必然的联系。Socket编程接口在设计的时候,就希望也能适应其他的网络协议。所以说,Socket的出现 只是使得程序员更方便地使用TCP/IP协议栈而已,是对TCP/IP协议的抽象,从而形成了我们知道的一些最基本的函数接口,比如create、 listen、connect、accept、send、read和write等等。网络有一段关于socket和TCP/IP协议关系的说法比较容易理解:

    “TCP/IP只是一个协议栈,就像操作系统的运行机制一样,必须要具体实现,同时还要提供对外的操作接口。这个就像操作系统会提供标准的编程接口,比如win32编程接口一样,TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口,这就是Socket编程接口。”

    实际上,传输层的TCP是基于网络层的IP协议的,而应用层的HTTP协议又是基于传输层的TCP协议的,而Socket本身不算是协议,就像上面所说,它只是提供了一个针对TCP或者UDP编程的接口。socket是对端口通信开发的工具,它要更底层一些.

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