OSI层模型、TCP/IP的层模型如下所示:

TCP/IP各层对应的协议如下所示:

通过初步的了解,我知道:

IP协议:对应于网络层,是网络层的协议,

TCP协议:对应于传输层,是传输层的协议,主要解决数据如何在网络中传输。

HTTP协议:对应于应用层,是应用层的协议,主要解决如何包装数据。

Socket:本身不是协议,而是对TCP/IP协议的封装和应用的调用接口API,通过它我们才能使用TCP/IP协议。

TCP/IP协议

TCP/IP指传输控制协议/网际协议 (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)。

TCP/IP是供已连接因特网的计算机进行通信的通信协议。

TCP/IP定义了电子设备(比如计算机)如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。

这里有一张图,表明了这些协议的关系。

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HTTP协议和TCP/IP协议的关系

“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。”

Socket与TCP/IP协议的关系

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。

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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。

Socket原理

(1)套接字(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。

套接字: { IP地址 : 端口号 }

应用层通过传输层进行数据通信时,TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个TCP协议端口传输数据。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协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口,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。

(2)建立socket连接

建立Socket连接至少需要一对套接字,其中一个运行于客户端,称为ClientSocket ,另一个运行于服务器端,称为ServerSocket 。

套接字之间的连接过程分为三个步骤:服务器监听,客户端请求,连接确认。

(a)服务器监听:服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字,而是处于等待连接的状态,实时监控网络状态,等待客户端的连接请求。

(b)客户端请求:指客户端的套接字提出连接请求,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。

(c)连接确认: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时,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,双方就正式建立连接。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。