Socket通信原理

Posted 2021-05-22 ybhuangfugui

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网络通信与我们生活息息相关，特别是今天发达的智能手机、物联网这些都离不开网络通信。今天分享一下关于Socket网络通信的内容。

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关于Socket

学习过网络编程，或者网络开发的朋友都应该听说过socket。

socket又叫套接字，是一个抽象层，应用程序可以通过它发送或接收数据，可对其进行像对文件一样的打开、读写和关闭等操作。套接字允许应用程序将I/O插入到网络中，并与网络中的其他应用程序进行通信。网络套接字是IP地址与端口的组合。

（来源：百度百科）

Socket是网络通讯经常采用的一种方式，它不是一个具体的物件也不是像http类的通讯协议。你可以把它看成是一组基于TCP和UDP通信协议的接口，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

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Socket基本概念

在了解Socket之前你需要对计算机通讯的分层有个大概的了解，网络七层协议，OSI：Open System Interconnection，也叫开放式系统互联参考模型。

这里不详解OSI，放一张很好的图分享给大家：

上面图详细讲了基本整个计算机通信的分层架构，很多我也不了解没我们只看我们关心的TCP/IP，其分层简化图示如下：

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理解Socket

了解了基本分层机构后，我们现在来形象的理解一下Socket到底是什么。这里有一个很形象的实例可以帮助我们很好的理解Socket，以物流为例。

我们要传送的数据就是物流中的货物，ip就是发货人和收货人的联系方式，那么Socket是什么？大家想想这送货这这一流程还缺少啥？对呀，物流公司啊，对吧！物流公司就是那个Socket，他负责帮你处理送货的琐碎事情，比如你的货物该怎么打包、该怎么防止易碎物品破碎、该用什么方式运输、等等，如果是境外货物还牵涉到报关等等一系列复杂琐碎的事情，这些物流公司（Socket）帮你处理好了。示意图如下：

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TCP与UDP的区别以及三次握手和四次挥手

前面讲到Socket就相当于是物流公司，那么TCP协议就相当于是：假设你是寄货方，你要寄给你朋友一份礼物，你首先得去物流公司去寄，这样你在物流公司就相当于建立了一个事物（Socket实例）。然后物流公司有两种服务方式让你选择（TCP和UDP）。

先说TCP，TCP这个协议它比较保守，物流公司说我必须确保你朋友会接收这份礼物，不然它不送。于是物流公司就回去联系你朋友。然后联系内容大致如下：

物流：你好，我这里有个你朋友寄的礼物要给你，你收吗？

你朋友：OK，收，什么时候发，多久到？

物流：现在就发，大概要12小时到。

然后物流才开始发货，并且会给你们一个物流单号，这个单号就是关于这份货物你和你朋友的发货收货凭证。这就是所谓的三次握手。示意图：

物流发送完后还会联系你朋友，大致对话内容：

物流：你好，货物已发送，请注意查收

你朋友：好的。

货物送到，你朋友：OK，货物收到，你们可以结案

物流：好的，我结案了。

这就是所谓的四次挥手（拜拜）；

（注释：三次握手四次挥手这都是Socket在你建立的时候根据你选择的协议确定好的）

这样是不是很麻烦，估计也就顺丰有这服务了，其他大部分公司还是没有这么贴心的服务的，他们可能就是UDP协议方式了。

UDP比较简单，当你用物流（Socket）寄货物的时候物流公司并不会管你朋友是否能联系上，是否愿意接收，它只负责将你的货物发出去就完事。这中间是不需要通知你朋友的，你和你朋友也不需要有连接，这就是所谓的无连接。

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两种协议区别

UDP 常用于一次性传输比较少量数据的网络应用中,UDP 也常用于多媒体应用（如 IP 电话、实时视频会议、流媒体等），显然，可靠数据传输对于这些应用来说并不是最重要的，但 TCP 的拥塞控制会导致数据出现较大的延迟，这是它们不能容忍的，我们最熟悉的视频通话大部分就是用的UDP协议。

TCP面向连接，即发送数据之前需要建立连接，并且TCP是拥有拥塞机制的，当前部分数据还没有被接收完，后部分的数据会被阻塞知道前部分数据传递OK后才会继续传递后半部分，所以通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达；在数据完整性、安全性要求较高的场景需要使用TCP协议，比如你传送重要办公文件、图片等，这些东西丢包都是会影响数据品质的。

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