为啥在 TCP 中使用 bind()？为啥它只用在服务器端而不用在客户端？

Posted 2023-04-14

【中文标题】为啥在 TCP 中使用 bind()？为啥它只用在服务器端而不用在客户端？

【英文标题】：Why is bind() used in TCP? Why is it used only on server side and not in client side?为什么在 TCP 中使用 bind()？为什么它只用在服务器端而不用在客户端？

【发布时间】：2012-09-27 14:44:35

【问题描述】：

我想知道 TCP 中 bind() 的确切功能。将本地地址“绑定”到套接字是什么意思？如果它为套接字分配一个端口号，那么我们为什么不在客户端使用它呢？我知道该端口是由操作系统在客户端自动分配的，但我并没有全面了解这一切是如何工作的。

在bind()之后，我们监听()。绑定与listen() 有什么关系？ listen() 会知道 bind() 已经执行了吗？如果是这样，bind() 会进行哪些更改以使其为人所知？我的意思是，成功执行返回零有什么帮助？

我已经阅读了许多定义，但我无法详细了解所有这些。因此，如果有人可以向我解释一下，我将不胜感激。

【参考方案1】：

它分配“本地”端的端口号。

对于服务器套接字，这是最终的方法 - 这正是所需要的：例如，将您的套接字绑定到 Web 服务器的端口 80。

但是，对于客户端套接字，本地地址和端口通常并不重要。所以你不要bind()。如果服务器限制其客户端可能具有某个端口号，或者端口号超出给定范围，您也可以在客户端使用bind()。

另一方面，您也可以在尚未调用bind() 的套接字上使用listen()（实际上我对此不确定，但这是有道理的）。在这种情况下，您的服务器端口将是随机的，并且服务器进程将通过不同的方式将其端口传递给客户端。想象一个“双连接”协议，例如 FTP，其中有一个控制连接和一个数据连接。数据连接侦听的端口是完全任意的，但必须与另一端通信。所以使用“自动确定的端口”进行通信。

Python 中的一个例子：

import socket
s = socket.socket() # create your socket
s.listen(10) # call listen without bind
s.getsockname() Which random port number did we get?
# here results in ('0.0.0.0', 61372)

s2 = socket.socket() # create client socket
s2.connect(('localhost', 61372)) # connect to the one above
s3, x = s.accept() # Python specific use; s3 is our connected socket on the server side
s2.getpeername()
# gives ('127.0.0.1', 61372)
s2.getsockname()
# gives ('127.0.0.1', 54663)
s3.getsockname()
# gives ('127.0.0.1', 61372), the same as s2.getpeername(), for symmetry
s3.getpeername()
#gives ('127.0.0.1', 54663), the same as s2.getsockname(), for symmetry
#test the connection
s2.send('hello')
print s3.recv(10)

【讨论】：

这个答案不完整，因为它还负责通过 IP 地址监听哪些网络接口，例如0.0.0.0

【参考方案2】：

bind() 定义连接的本地端口和接口地址。 connect() 执行隐含的 bind("0.0.0.0", 0) 如果之前没有完成（零被视为“任何”）。

对于传出连接，这通常是可以接受和首选的。操作系统将简单地绑定到“所有接口”并选择一些高编号的未使用端口。如果服务器期望您来自特定端口或端口范围，您只需要在客户端上绑定。有些服务只允许来自小于 1024 的端口号的连接，这些只能由超级用户绑定，尽管现在每个人都控制着自己的机器，这并不意味着什么。

对于传入连接，您必须绑定到已知端口，以便客户端知道在哪里与您联系。一旦他们这样做了，他们就为服务器提供了他们的本地地址/端口，以便通信可以双向流动。 listen() 只能在 bind() 调用后工作。

所有套接字都必须绑定，无论是 UDP、TCP 还是其他。只是并不总是明确地完成。

【讨论】：

"listen() 只能在bind() 调用后工作。"不，正如您在my example 中看到的那样。

如果它有效，那么bind() 是隐式的，它会选择一个绑定到所有接口的半随机端口号。这通常没有用（尽管有极少数例外）。

Brian White 是正确的，因为 connect() 进行了隐式绑定（否则，如果不先在本地保留资源，内核将不知道如何连接）。

【参考方案3】：

它将一个套接字“绑定”到一个地址，否则它不知道它应该监听哪个地址（ip-地址/端口对）。

bind 也可以在客户端使用。一个例子是在一台有多个网卡连接到同一个网络的计算机上，但客户端只想被视为来自一个特定的网络地址。

绑定不仅用于 TCP 套接字，还用于 UDP 套接字以及其他协议。

【讨论】：

我相信您在描述客户端示例时指的是“绑定”。这与 IP 地址/端口号绑定不同。网络接口卡 (NIC) 绑定（也称为组合）使您能够将两个 NIC 连接为一个物理设备，以便它们显示为一个接口。

【参考方案4】：

我知道这是一个老问题，但我有一个新答案:)

您可能希望连接到每个 ip 只允许有限数量的传入连接的服务器。

如果您有多个网络接口卡（因此有多个可能的传出 ips 来连接），您可以使用 bind()，手动循环通过每个 ips，以平衡您的连接，因此有几次其他情况下允许的许多连接。

要获取您的接口和 ips 列表，请参阅this 答案。