什么是网络套接字（Socket）？

Posted 2020-10-19 zzfx

　　什么是网络套接字（Socket）？一时还真不好回答，而且网络上也有各种解释，莫衷一是。下文将以本人所查阅到的资料来说明一下什么是Socket。

Socket定义

　　Socket在维基百科的定义：

A network socket is an endpoint of an inter-process communication across a computer network. Today, most communication between computers is based on the Internet Protocol; therefore most network sockets are Internet sockets.

　　而在Oracle官网上的定义是：

A socket is one endpoint of a two-way communication link between two programs running on the network. 

　　其实他们想表达的都是这个意思：Socket是网络上两个程序双向通讯连接的端点。

　　那我们又该如何理解‘端点（endpoint）’一词呢？

　　在Unix/Linux中，一切皆文件。那对于这两个操作系统而言，“端点”就是一个特殊的文件，也就是说Socket实际上就是文件。既然Socket是文件，那就可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”模式来操作它，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）。更加详细的介绍特摘录自tutorialspoint：

Sockets allow communication between two different processes on the same or different machines. To be more precise, it\'s a way to talk to other computers using standard Unix file descriptors. In Unix, every I/O action is done by writing or reading a file descriptor. A file descriptor is just an integer associated with an open file and it can be a network connection, a text file, a terminal,or something else.
To a programmer, a socket looks and behaves much like a low-level file descriptor. This is because commands such as read() and write() work with sockets in the same way they do with files and pipes.

　　对于一个Socket而言，它至少需要3个参数来指定：

　　1）通信的目的地址；

　　2）使用的传输层协议（如TCP、UDP）；

　　3）使用的端口号。

Socket类型

　　套接字类型是指创建套接字的应用程序要使用的通信服务类型。linux系统支持多种套接字类型，最常用的有以下三种：

　　1）SOCK_STREAM：流式套接字，提供面向连接、可靠的数据传输服务，数据按字节流、按顺序收发，保证在传输过程中无丢失、无冗余。TCP协议支持该套接字。

　　2）SOCK_DGRAM：数据报套接字，提供面向无连接的服务，数据收发无序，不能保证数据的准确到达。UDP协议支持该套接字。

　　3）SOCK_RAW：原始套接字。允许对低于传输层的协议或物理网络直接访问，例如可以接收和发送ICMP报文。常用于检测新的协议。

　　详细可参考tutorialspoint。

Socket网络层次

　　这部分主要参考自《深入浅出Linux工具与编程》（余国平著）。

　　下图画出了套接字位于网络中的层次，它位于传输层以上、应用层以下。Socket编程正是通过一系列系统调用（Socket API）来完成应用层协议（如ftp、http）。

　　

　　图：套接字层次图

　　套接字是对网络中应用层进程之间的通信进行了抽象，提供了应用层进程利用网络协议栈交换数据的机制。

Socket API

　　这里的Socket API指的是Berkeley Sockets API，详细请参考维基百科。