谈谈socket及socket通信

socket应用很广泛,如网络聊天软件,QQ就是用socket通信的。

浏览器和服务器也是socket通信的,只是传输的是以http协议的http报文。

Socket简介

Socket是进程通讯的一种方式,即调用这个网络库的一些API函数实现分布在不同主机的相关进程之间的数据交换。

几个定义:

(1)IP地址:即依照TCP/IP协议分配给本地主机的网络地址,两个进程要通讯,任一进程首先要知道通讯对方的位置,即对方的IP。

(2)端口号:用来辨别本地通讯进程,一个本地的进程在通讯时均会占用一个端口号,不同的进程端口号不同,因此在通讯前必须要分配一个没有被访问的端口号。

(3)连接:指两个进程间的通讯链路。

(4)半相关:网络中用一个三元组可以在全局唯一标志一个进程:

(协议,本地地址,本地端口号)

这样一个三元组,叫做一个半相关,它指定连接的每半部分。

(4)全相关:一个完整的网间进程通信需要由两个进程组成,并且只能使用同一种高层协议。也就是说,不可能通信的一端用TCP协议,而另一端用UDP协议。因此一个完整的网间通信需要一个五元组来标识:

(协议,本地地址,本地端口号,远地地址,远地端口号)

这样一个五元组,叫做一个相关(association),即两个协议相同的半相关才能组合成一个合适的相关,或完全指定组成一连接。

二、客户/服务器模式

在TCP/IP网络应用中,通信的两个进程间相互作用的主要模式是客户/服务器(Client/Server,
C/S)模式,即客户向服务器发出服务请求,服务器接收到请求后,提供相应的服务。客户/服务器模式的建立基于以下两点:

(1)首先,建立网络的起因是网络中软硬件资源、运算能力和信息不均等,需要共享,从而造就拥有众多资源的主机提供服务,资源较少的客户请求服务这一非对等作用。

(2)其次,网间进程通信完全是异步的,相互通信的进程间既不存在父子关系,又不共享内存缓冲区,因此需要一种机制为希望通信的进程间建立联系,为二者的数据交换提供同步,这就是基于客户/服务器模式的TCP/IP。

服务器端:

其过程是首先服务器方要先启动,并根据请求提供相应服务:

(1)打开一通信通道并告知本地主机,它愿意在某一公认地址上的某端口(如FTP的端口可能为21)接收客户请求;

(2)等待客户请求到达该端口;

(3)接收到客户端的服务请求时,处理该请求并发送应答信号。接收到并发服务请求,要激活一新进程来处理这个客户请求(如UNIX系统中用fork、exec)。新进程处理此客户请求,并不需要对其它请求作出应答。服务完成后,关闭此新进程与客户的通信链路,并终止。

(4)返回第(2)步,等待另一客户请求。

(5)关闭服务器

客户端:

(1)打开一通信通道,并连接到服务器所在主机的特定端口;

(2)向服务器发服务请求报文,等待并接收应答;继续提出请求......

(3)请求结束后关闭通信通道并终止。

从上面所描述过程可知:

(1)客户与服务器进程的作用是非对称的,因此代码不同。

(2)服务器进程一般是先启动的。只要系统运行,该服务进程一直存在,直到正常或强迫终止。

Socket通信

socket 与 TCP/IP 之间是唇齿相依般的关系,联系紧密,先来看下维基百科对 socket 的定义。

socket 是计算机网络中用于在节点内发送或接收数据的内部端点。具体来说,它是网络软件 (协议栈) 中这个端点的一种表示,包含通信协议、目标地址、状态等,是系统资源的一种形式。

它在网络中所处的位置大致就是下面的黑色部分,应用层与传输层之间。



其中的传输层就是 TCP/IP 所在的地方,而你平时通过代码编写的应用程序大多属于应用层范畴,socket 在这里起到就是连接应用层与传输层的作用。

socket 的诞生是为了应用程序能够更方便的将数据经由传输层来传输,所以它本质上就是对 TCP/IP 的运用进行了一层封装,然后应用程序直接调用 socket API 即可进行通信。那么它是如何工作的呢?它分为 2 个部分,服务端需要建立 socket 来监听指定的地址,然后等待客户端来连接。而客户端则需要建立 socket 并与服务端的 socket 地址进行连接。



这图展示的就是建立 TCP/IP 连接的过程,经典的叫法为“三次握手”的过程。顾名思义,这个过程中来回产生了三次网络通信。

接下来的数据传输过程就简单很多,发送数据就是客户端往服务端通信,服务端处理完之后的数据返回则相反。



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