8-Socket網絡編程

什麼是網絡模型

網絡編程的本質是兩個設備之間的數據交換，固然，在計算機網絡中，設備主要指計算機。數據傳遞自己沒有多大的難度，不就是把一個設備中的數據發送給兩外一個設備，而後接受另一個設備反饋的數據。

　　如今的網絡編程基本上都是基於請求/響應方式的，也就是一個設備發送請求數據給另一個，而後接收另外一個設備的反饋。

　　在網絡編程中，發起鏈接程序，也就是發送第一次請求的程序，被稱做客戶端(Client)，等待其餘程序鏈接的程序被稱做服務器(Server)。客戶端程序能夠在須要的時候啓動，而服務器爲了可以時刻相應鏈接，則須要一直啓動。例如以打電話爲例，首先撥號的人相似於客戶端，接聽電話的人必須保持電話暢通相似於服務器。

　　鏈接一旦創建之後，就客戶端和服務器端就能夠進行數據傳遞了，並且二者的身份是等價的。

　　在一些程序中，程序既有客戶端功能也有服務器端功能，最多見的軟件就是BT、emule這類軟件了。

下面來談一下如何創建鏈接以及如何發送數據。

 

IP地址與域名

在現實生活中，若是要打電話則須要知道對應人的電話號碼，若是要寄信則須要知道收信人的地址。在網絡中也是這樣，須要知道一個設備的位置，則須要使用該設備的IP地址，具體的鏈接過程由硬件實現，程序員不須要過多的關心。

　　IP地址是一個規定，如今使用的是IPv4，既由4個0-255之間的數字組成，在計算機內部存儲時只須要4個字節便可。在計算機中，IP地址是分配給網卡的，每一個網卡有一個惟一的IP地址，若是一個計算機有多個網卡，則該臺計算機則擁有多個不一樣的IP地址，在同一個網絡內部，IP地址不能相同。IP地址的概念相似於電話號碼、身份證這樣的概念。

　　因爲IP地址不方便記憶，因此有專門創造了域名(Domain Name)的概念，其實就是給IP取一個字符的名字，例如163.com、sina.com等。IP和域名之間存在必定的對應關係。若是把IP地址類比成身份證號的話，那麼域名就是你的姓名。

　　其實在網絡中只能使用IP地址進行數據傳輸，因此在傳輸之前，須要把域名轉換爲IP，這個由稱做DNS的服務器專門來完成。

　　因此在網絡編程中，可使用IP或域名來標識網絡上的一臺設備。

端口的概念

 

爲了在一臺設備上能夠運行多個程序，人爲的設計了端口(Port)的概念，相似的例子是公司內部的分機號碼。

　　規定一個設備有216個，也就是65536個端口，每一個端口對應一個惟一的程序。每一個網絡程序，不管是客戶端仍是服務器端，都對應一個或多個特定的端口號。因爲0-1024之間多被操做系統佔用，因此實際編程時通常採用1024之後的端口號。

　　使用端口號，能夠找到一臺設備上惟一的一個程序。

因此若是須要和某臺計算機創建鏈接的話，只須要知道IP地址或域名便可，可是若是想和該臺計算機上的某個程序交換數據的話，還必須知道該程序使用的端口號。

小結

　　網絡編程就是使用IP地址，或域名，和端口鏈接到另外一臺計算機上對應的程序，按照規定的協議(數據格式)來交換數據，實際編程中創建鏈接和發送、接收數據在語言級已經實現，作的更多的工做是設計協議，以及編寫生成和解析數據的代碼罷了，而後把數據轉換成邏輯的結構顯示或控制邏輯便可。

 對於初學者，或者沒有接觸過網絡編程的程序員，會以爲網絡編程涉及的知識很高深，很難，其實這是一種誤解，當你的語法熟悉之後，其實基本的網絡編程如今已經被實現的異常簡單了。

 

網絡模型圖

Socket入門

什麼是Socket？

Socket就是爲網絡服務提供的一種機制。

通信的兩端都有Sokcet

網絡通信其實就是Sokcet間的通信

數據在兩個Sokcet間經過IO傳輸。

TCP協議

TCP握手協議
在TCP/IP協議中，TCP協議採用三次握手創建一個鏈接。 
第一次握手:創建鏈接時，客戶端發送SYN包(SYN=J)到服務器，並進入SYN_SEND狀態，等待服務器確認； 
第二次握手:服務器收到SYN包，必須確認客戶的SYN（ACK=J+1），同時本身也發送一個SYN包（SYN=K），即SYN+ACK包，此時服務器V狀態； 
第三次握手:客戶端收到服務器的SYN＋ACK包，向服務器發送確認包ACK(ACK=K+1)，此包發送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手。
完成三次握手，客戶端與服務器開始傳送數據，

 

四次分手：
因爲TCP鏈接是全雙工的，所以每一個方向都必須單獨進行關閉。這個原則是當一方完成它的數據發送任務後就能發送一個FIN來終止這個方向的鏈接。收到一個 FIN只意味着這一方向上沒有數據流動，一個TCP鏈接在收到一個FIN後仍能發送數據。首先進行關閉的一方將執行主動關閉，而另外一方執行被動關閉。
（1）客戶端A發送一個FIN，用來關閉客戶A到服務器B的數據傳送。
（2）服務器B收到這個FIN，它發回一個ACK，確認序號爲收到的序號加1。和SYN同樣，一個FIN將佔用一個序號。
（3）服務器B關閉與客戶端A的鏈接，發送一個FIN給客戶端A。
（4）客戶端A發回ACK報文確認，並將確認序號設置爲收到序號加1。

 

1.爲何創建鏈接協議是三次握手，而關閉鏈接倒是四次握手呢？
    這是由於服務端的LISTEN狀態下的SOCKET當收到SYN報文的建連請求後，它能夠把ACK和SYN（ACK起應答做用，而SYN起同步做用）放在 一個報文裏來發送。

但關閉鏈接時，當收到對方的FIN報文通知時，它僅僅表示對方沒有數據發送給你了；但未必你全部的數據都所有發送給對方了，因此你能夠 未必會立刻會關閉SOCKET,也即你可能還須要發送一些數據給對方以後，再發送FIN報文給對方來表示你贊成如今能夠關閉鏈接了，因此它這裏的ACK報 文和FIN報文多數狀況下都是分開發送的.

2．爲何TIME_WAIT狀態還須要等2MSL後才能返回到CLOSED狀態？

這是由於雖然雙方都贊成關閉鏈接了，並且握手的4個報文也都協調和發送完畢，按理能夠直接回到CLOSED狀態（就比如從SYN_SEND狀態到ESTABLISH狀態那樣）；可是由於咱們必需要假想網絡是不可靠的，你沒法保證你最後發送的ACK報文會必定被對方收到，所以對方處於LAST_ACK狀態下的SOCKET可能會由於超時未收到ACK報文，而重發FIN報文，因此這個TIME_WAIT狀態的做用就是用來重發可能丟失的ACK報文。

 

 

TCP與UDP在概念上的區別：

udp: a、是面向無鏈接, 將數據及源的封裝成數據包中,不須要創建鏈接

    b、每一個數據報的大小在限制64k內

    c、因無鏈接,是不可靠協議

    d、不須要創建鏈接,速度快

tcp： a、建議鏈接，造成傳輸數據的通道.

    b、在鏈接中進行大數據量傳輸，以字節流方式

    c 經過三次握手完成鏈接,是可靠協議

    d 必須創建鏈接m效率會稍低