TCP/IP入门（四）-Socket

内容来自Introduction to TCP/IP

TCP/IP 端口号

IP地址可以用来识别主机，而主机上会运行多个程序，每个程序都有可能使用TCP/IP通讯，那么我们该如何区分这些程序，答案就是端口号，传输层用不同端口号来唯一标识那些程序，根据它们监听的不同端口号将数据分发过去。

服务端的程序总是要一直运行，被动的等待客户端连接，所以客户端不仅需要知道服务端的IP地址，也需要知道端口号，如果服务端的端口号不固定，连接双方的沟通和维护成本将巨大，并且难以扩展到互联网中，所以有些端口号被特意保留给这些常用的服务端程序，如80端口给HTTP，21端口给FTP。客户端程序的端口就很随意了，它是传输层在1024~65535之间随机分配的临时端口

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Socket

Socket是应用层和TCP／IP协议簇之间的中间软件抽象层，它向应用层提供简单的接口而在背后隐藏着协议的复杂和细节，实现了两个主机之间的虚拟连接。

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Socket在物理层面的实现就是一块transmit (TX) & receive (RX) 内存buffers，应用程序只需要向Tx buffer写内容，传输层会周期性的轮询查看Tx buffer是否有消息要发送，如果传输层收到其它主机发来的消息就写入Rx buffer，应用程序也周期性检查Rx buffer查看是否有消息要处理

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案列：建立连接的Socket

socket是由主机中的应用程序创建的，由应用程序为Socket指定协议TCP或UDP，源和目标的IP地址，如下图使用HTTP和SMTP建立的三个socket连接，这里忽略了很多细节，主要了解同一主机多个应用程序建立socket连接后的形态

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使用Socket创建TCP连接流程

TCP是可靠的传输协议，实际涉及的细节比下面流程要复杂的多，但这些流程能帮我们建立一个TCP通讯的直观影响

第一步：服务端创建Socket并监听

服务端首先创建Socket并监听某一端口，等待消息，它会周期性的检测是否有客户端连接，这种socket被称为无连接的Socket，它没有目标IP地址和端口，因为它自己并不和客户端建立连接，在这个例子中，是和HTTP Server建立TCP连接

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第二步：客户端创建socket并连接

客户端创建socket并连接到服务端后，发送请求网页消息

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第三步：传输层传递消息到服务端

如上文所说，传输层不停检测transmit buffer是否有数据需要发送，这是上层数据得以发送出去的源动力。

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第四步：服务端创建socket

服务端收到连接请求后就会创建对应的专用Socket，双方建立了TCP虚拟连接，开始信息的发送

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第五步：传输层传递消息到客户端

同客户端一样，服务端的传输层也周期性的检测transmit buffer是否有数据需要发送

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第六步：关闭socket

当结束信息发送后，客户端发送一个ack，然后关闭socket，服务端收到ack后也关闭socket结束通讯过程。

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